一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式

1.本发明属于矿山生态修复技术领域，具体是一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式。


背景技术：

2.煤矸石山是煤矿和选煤厂集中堆置矸石的场所。煤矸石山的固体废物包括剥离矸石、煤巷矸石、岩巷矸石、手选矸石、选煤厂尾矿等。
3.这些堆积的固体废物不仅会侵占大量土地，在雨后矸石可能发生爆喷，同时引起大量矸石崩落，导致水土流失，且雨水对矸石细粒的冲刷会形成大量的淤泥，污染水体。其中矸石中的硫氧化后与淋溶水形成酸，又将矸石中其它的有毒有害元素溶出，污染周围土壤及水体，排出的酸性水和溶出的铁及其它金属离子可使生物窒息、河水硬化、缩小动植物的繁殖区域；因此，对现有的煤矸石山通常会采用复垦绿化等措施进行治理。
4.例如中国专利公告号为cn102498882b的专利公开了煤矿矸石堆的生态修复方法，先将煤矸石破碎到一定的粒度，然后将破碎后的矸石颗粒与水、保水剂、复合肥按照一定比例均匀混合制备矸石土壤基质，再将土壤基质覆盖到矸石堆表面，最后在矸石土壤基质表面种植一定种类的植物。可有效保持矸石堆表面土壤基质的水分与肥力，土壤基质覆盖厚度与植物的搭配科学合理，有利于矸石堆表层植被的生长，能有效实现煤矿矸石堆的生态修复，避免矸石自燃、雨水淋溶等导致的环境污染问题的产生。
5.但是，由于采用覆土的方式对煤矿矸石堆进行治理，雨水容易将覆土冲走，尤其是前期植物未长成时植物根系薄弱，受到雨水冲刷植物固土能力差，水土流失的问题依然严重。


技术实现要素：

6.为了解决上述水土流失依然严重的问题，本发明的目的是提供一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，通过多种方式结合治理，便于植物建立生态系统，减少水土流失。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
8.一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，包括如下步骤：
9.步骤一、煤矸石山预处理；
10.在煤矸石山上的斜坡选择平稳的区域，挖掘横向布置的若干壕沟，通过相邻的壕沟将斜坡分割为若干个种植区；
11.在种植区预埋设若干斜向布置的排水管，排水管的顶部和侧壁上开有若干小孔，通过排水管连接相邻的壕沟；并在种植区竖向布置若干灌溉管；
12.步骤二、植株种植；
13.在种植区铺设含有植被种子的覆土层，通过灌溉管灌溉清水使覆土层湿润，在壕沟内覆盖覆土层并种植成熟的乔木类植物；
14.在覆土层选择若干区域打入固定钉，并将固定钉内部的伸出条压出开口内，形成扩张面，在固定钉内放入灌木类植物幼苗，并向固定钉内部注入泥浆，使泥浆包裹灌木类植物幼苗的根部；
15.步骤三、搭设辅助绳；
16.以乔木类植物种植的地点作为锚点，以固定钉的插入点作为种植点，通过辅助绳将锚点和种植点交叉连接；
17.步骤四、日常灌溉；
18.通过灌溉管定时排出清水对斜坡进行灌溉，使覆土层保持湿润；观察种植区的植物生长情况，并对死亡的植物进行清理更换。
19.采用上述方案后实现了以下有益效果：
20.通过对煤矸石山进行预处理，在斜坡上挖掘壕沟，在斜坡上插入斜向布置的排水管，即便于对雨水进行引导，使雨水不易下渗；也便于对灌溉水进行引导，便于保持地表土壤湿润为植株提供适宜的生长条件；
21.在壕沟和种植区表面覆盖覆土层，既能为植株提供生长空间，也能隔绝煤矸石山减少雨水下渗；
22.植被种子、灌木类植物幼苗和乔木类植物的生长高度和光照习性的不同，减少不同植株对光照需求的争夺；
23.通过固定钉打入种植区时，通过伸出条将煤矸石进行压实，既能减少雨水向下渗透，也便于进行泥浆铺设，为灌木类植物幼苗提供生长空间；
24.通过固定钉固定种植区的土壤作为种植点，即便于搭设辅助绳与锚点进行连接固定住斜坡，也便于后续将灌木类植物幼苗整体拔出，对死亡的灌木类植物幼苗进行更换；
25.向固定钉灌注泥浆，既能为前期植株的生长提供生长空间，便于作物进行成长；也便于减少煤矸石与植物根系接触有害元素毒害以及营养元素缺失的双重影响，与直接挖坑灌浆相比，在保障泥浆对根系的包裹的同时，能减少泥浆的注入量，减小能耗。
26.进一步，在步骤一中，通过灌溉管向种植区排入土壤治理剂进行喷淋，再次通过灌溉管向种植区排入清水进行喷淋，使种植区保持湿润，再通过排水管对种植区的浸泡水进行收集。
27.有益效果：通过土壤治理剂对种植区进行预处理，减少煤矸石山的碱性，便于植株生长；通过清水对种植区进行冲洗，既能减少煤矸石山中残留的土壤治理剂，也能保持种植区湿润，便于植株生长。
28.进一步，在步骤一中，还会在壕沟底部和四周沟壁铺设土工布层。
29.有益效果：通过土工布层隔断煤矸石山和覆土层，为乔木类植物提供适宜的成长空间。
30.进一步，在步骤二中，所述伸出条和固定钉为可降解材料。
31.有益效果：降解的伸出条和固定钉不会阻碍灌木类植物幼苗的生长。
32.进一步，在步骤二中，所述植被种子为紫花苜蓿、狗尾巴草和牵牛花中的一种或多种。
33.有益效果：因煤矸石山具有干旱和贫瘠的特性，且煤矸石的土地性质为碱性，而紫花苜蓿、狗尾巴草和牵牛花具有较高的忍耐和抵抗能力，且紫花苜蓿、狗尾巴草和牵牛花适
应种植面积广。
34.进一步，在步骤二中，所述灌木类植物幼苗为杠柳、荆条和紫穗槐中的一种或多种；所述乔木类植物为榆树、刺槐、臭椿、侧柏和白皮松中的一种或多种。
35.有益效果：因煤矸石山具有干旱和贫瘠的特性，且煤矸石的土地性质为碱性，因此灌木类植物幼苗和乔木类植物需要较高的忍耐和抵抗能力，又因灌木类植物幼苗和乔木类植物需要较高的营养需要，灌木类植物幼苗和乔木类植物具有相互促进作用，例如刺槐和紫穗槐为豆科类植物具有固氮能力。
36.进一步，在步骤二中，位于迎风处的种植区的植株密度大于位于背风处的种植区的植株密度。
37.有益效果：通过调节植株密度，通过植株对地表土壤进行遮挡，减少地表风沙流动性。
38.进一步，在步骤三中，还会选择壕沟的下方布置护坡网，将护坡网垂直布置在斜坡上。
39.有益效果：通过护坡网对斜坡进行支撑，对滑动的煤矸石进行阻碍。
附图说明
40.图1为本发明实施例植被种植模式的侧视图。
41.图2为本发明实施例植被种植模式的俯视图。
42.图3为图1的固定钉的剖面图。
具体实施方式
43.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
44.说明书附图中的附图标记包括：斜坡1、隔离带2、护坡网21、锚点22、土工布层23、种植区3、种植点31、辅助绳4、固定钉5、伸出条51、开口52、排水管6、灌溉管61、覆土层7。
45.实施例基本如附图1至图3所示：一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，包括如下步骤：
46.步骤一、煤矸石山预处理；
47.在煤矸石山上的斜坡1选择平稳的区域，挖掘横向布置的若干壕沟，通过相邻的壕沟将斜坡1分割为若干个种植区3；
48.在种植区3预埋设若干斜向布置的排水管6，排水管6的顶部和侧壁上开有若干小孔，通过排水管6连接相邻的壕沟；并在种植区3竖向布置若干灌溉管61；通过排水管6即便于对雨水进行引导，使雨水不易下渗；也便于对灌溉水进行引导，便于保持地表土壤湿润为植株提供适宜的生长条件
49.通过灌溉管61向种植区3排入土壤治理剂进行喷淋，再次通过灌溉管61向种植区3排入清水进行喷淋，使种植区3保持湿润，再通过排水管6对种植区3的浸泡水进行收集；减少煤矸石山的碱性，便于植株生长；通过清水对种植区3进行冲洗，既能减少煤矸石山中残留的土壤治理剂，也能保持种植区3湿润，便于植株生长。
50.在壕沟和种植区3表面覆盖覆土层7，既能为植株提供生长空间，也便于植株根系成长后吸收雨水，从而减少雨水下渗。
51.步骤二、植株种植；
52.在种植区3铺设含有植被种子的覆土层7，所述植被种子为紫花苜蓿、狗尾巴草和牵牛花中的一种或多种；通过灌溉管61灌溉清水使覆土层7湿润，在壕沟内覆盖覆土层7并种植成熟的乔木类植物，所述乔木类植物为榆树、刺槐、臭椿、侧柏和白皮松中的一种或多种；作为隔离带2进行使用；
53.在覆土层7选择若干区域打入固定钉5，并将固定钉5内部的伸出条51压出开口52内，形成扩张面，在固定钉5内放入灌木类植物幼苗，所述灌木类植物幼苗为杠柳、荆条和紫穗槐中的一种或多种；并向固定钉5内部注入泥浆，使泥浆包裹灌木类植物幼苗的根部；向固定钉5灌注泥浆，既能为前期植株的生长提供生长空间，便于作物进行成长；也便于减少煤矸石与植物根系接触有害元素毒害以及营养元素缺失的双重影响，与直接挖坑灌浆相比，在保障泥浆对根系的包裹的同时，能减少泥浆的注入量，减小能耗。
54.植被种子、灌木类植物幼苗和乔木类植物的生长高度和光照习性的不同，减少不同植株对光照需求的争夺；且灌木类植物幼苗和成熟的乔木类植物便于通过前期种植适应期，便于植株根系生长，从而减少灌木类植物幼苗和乔木类植物的死亡率，提高经济效益。
55.步骤三、搭设辅助绳4；
56.以乔木类植物种植的地点作为锚点22，以固定钉5的插入点作为种植点31，通过辅助绳4将锚点22和种植点31交叉连接；通过固定钉5固定种植区3的土壤作为种植点31，即便于搭设辅助绳4与锚点22进行连接固定住斜坡1，也便于后续将灌木类植物幼苗整体拔出，对死亡的灌木类植物幼苗进行更换。
57.步骤四、日常灌溉；
58.通过灌溉管61定时排出清水对斜坡1进行灌溉，使覆土层7保持湿润；观察种植区3的植物生长情况，并对死亡的植物进行清理更换；通过多种方式结合治理，便于植物建立生态系统，减少水土流失。
59.实施例2
60.与上述实施例不同之处在于，在步骤一中，还会在壕沟底部和四周沟壁铺设土工布层23。
61.具体实施过程如下：通过土工布层23隔断煤矸石山和覆土层7，为乔木类植物提供适宜的成长空间，便于乔木类植物前期根系成长；同时，通过排水管6对种植区3的雨水进行收集，通过土工布层23减少雨水渗入煤矸石山中，便于保持壕沟内的覆土层7湿润。
62.实施例3
63.与上述实施例不同之处在于，在步骤二中，所述伸出条51和固定钉5为可降解材料。
64.具体实施过程如下：在灌木类植物幼苗前期种植阶段固定钉5即能隔绝煤矸石山，提供生长环境，也便于通过固定钉5固定住种植区3，随着灌木类植物幼苗的成长，降解的伸出条51和固定钉5不再阻碍灌木类植物幼苗的生长。
65.实施例4
66.与上述实施例不同之处在于，在步骤二中，位于迎风处的种植区3的植株密度大于位于背风处的种植区3的植株密度。
67.具体实施过程如下：通过调节植株密度，通过植株对地表土壤进行遮挡，减少地表
风沙流动性。例如在风口、风大地带一般以紧密结构较为适宜；风力小的地段可以采用较为疏稀的栽植密度。
68.实施例5
69.与上述实施例不同之处在于，在步骤三中，还会选择壕沟的下方布置护坡网21，将护坡网21垂直布置在斜坡1上。
70.具体实施过程如下：通过护坡网21对斜坡1进行支撑，在植物种植前期发生意外情况时，例如暴雨等情况，减少因植物根系未稳固，护坡网21能阻挡煤矸石的滑动。
71.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、煤矸石山预处理；在煤矸石山上的斜坡选择平稳的区域，挖掘横向布置的若干壕沟，通过相邻的壕沟将斜坡分割为若干个种植区；在种植区预埋设若干斜向布置的排水管，排水管的顶部和侧壁上开有若干小孔，通过排水管连接相邻的壕沟；并在种植区竖向布置若干灌溉管；步骤二、植株种植；在种植区铺设含有植被种子的覆土层，通过灌溉管灌溉清水使覆土层湿润，在壕沟内覆盖覆土层并种植成熟的乔木类植物；在覆土层选择若干区域打入固定钉，并将固定钉内部的伸出条压出开口内，形成扩张面，在固定钉内放入灌木类植物幼苗，并向固定钉内部注入泥浆，使泥浆包裹灌木类植物幼苗的根部；步骤三、搭设辅助绳；以乔木类植物种植的地点作为锚点，以固定钉的插入点作为种植点，通过辅助绳将锚点和种植点交叉连接；步骤四、日常灌溉；通过灌溉管定时排出清水对斜坡进行灌溉，使覆土层保持湿润；观察种植区的植物生长情况，并对死亡的植物进行清理更换。2.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤一中，通过灌溉管向种植区排入土壤治理剂进行喷淋，再次通过灌溉管向种植区排入清水进行喷淋，使种植区保持湿润，再通过排水管对种植区的浸泡水进行收集。3.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤一中，还会在壕沟底部和四周沟壁铺设土工布层。4.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤二中，所述伸出条和固定钉为可降解材料。5.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤二中，所述植被种子为紫花苜蓿、狗尾巴草和牵牛花中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤二中，所述灌木类植物幼苗为杠柳、荆条和紫穗槐中的一种或多种；所述乔木类植物为榆树、刺槐、臭椿、侧柏和白皮松中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤二中，位于迎风处的种植区的植株密度大于位于背风处的种植区的植株密度。8.根据权利要求1所述的控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，其特征在于：在步骤三中，还会选择壕沟的下方布置护坡网，将护坡网垂直布置在斜坡上。

技术总结
本发明公开了矿山生态修复技术领域的一种控制煤矸石山复垦地水土流失的植被种植模式，包括如下步骤：步骤一、煤矸石山预处理；在煤矸石山上的斜坡挖掘若干壕沟，并在斜坡上预埋设若干斜向布置的排水管；并在种植区竖向布置若干灌溉管；步骤二、植株种植；在种植区铺设含有植被种子的覆土层，通过灌溉管灌溉清水使覆土层湿润，在壕沟内覆盖覆土层并种植成熟的乔木类植物；在斜坡上打入固定钉，并在固定钉内放入灌木类植物幼苗，并向固定钉内部注入泥浆，便于灌木类植物幼苗成长；步骤三、搭设辅助绳；通过辅助绳将乔木类植物和固定钉交叉连接；步骤四、日常灌溉；通过多种方式结合治理，便于植物建立生态系统，减少水土流失。减少水土流失。减少水土流失。


技术研发人员：匡其羽 杨再超 谢斐
受保护的技术使用者：六盘水师范学院
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/13