CN103039147A - 一种山地采煤沉陷水田复垦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种山地采煤沉陷水田复垦方法，属于环境、生态和损毁地治理和利用技术领域。该方法包括：对采煤沉陷导致裂缝并引起水田漏水的裂缝处进行表土剥离；对表土剥离后的裂缝区域进行保水材料覆盖；对覆盖的保水材料压实并注泥浆静置；对注泥浆静置后的裂缝区进行表土回填和碾压，并平整与裂缝区周围的田块形成一体；对回填碾压后的水田进行灌水养地改良。本发明可以使采煤沉陷导致裂缝并引起水田漏水的耕地回复水田利用方式，并尽快达到正常水田生产水平，形成稳定的自维持的农田生态***，形成水田保水***，提高土壤微生物含量，改良土壤的理化性质，形成良性农田生态***循环。
Description
技术领域
本发明属于环境、生态和废弃地治理和利用技术领域，特别涉及山地采煤沉陷水田裂缝复垦方法。
背景技术
中国的煤炭资源分布主要分布在中、东、西部地区，其中西南地区的煤炭资源重要分布在云南、贵州、重庆、四川等地，同时西南地区是中国水稻分布最为广泛的地区之一，为中国面积较大的煤炭-粮食复合区域。煤炭开采过程中占用、损毁大量耕地已是不争的事实。国家经济发展和人类生存对粮食生产的要求的矛盾不可避免在各煤炭-粮食复合区域地区显现出来。协调两者之间的矛盾，在煤炭开采促经济发展的同时，确保地上粮食生产的正常进行至关重要。
例如重庆、云贵等西南山地，采煤沉陷地损害引起大量土地遭到破坏，如地表塌陷坑、裂缝等，其中采煤沉陷地导致水田裂缝，并引发漏水破坏正常的粮食生产功能较为普遍，且破坏面积，依靠农田***的自恢复能力，无法实现其修复。经过初步分析认为，大部分漏水水田漏水原因为地表下裂缝引起，由于采煤沉陷影响水田表层土壤出现裂缝，导致水田表层土壤的持水能力被破坏，水田漏水。确定漏水位置的前提下，综合考虑环境和农田生态***的可维持因素，复垦采煤沉陷水田裂缝是关键。目前在该领域的理论研究和实际修复中都没有很好的结论或办法，因此山区采煤沉陷地水田裂缝复垦是目前采煤沉陷地复垦的重点，也是一个很有意义的工作。
本申请人已针对地震引起的塌陷耕地，发明一种地震灾后塌陷耕地复垦方法，并获得专利权，该专利公开的方法包括：对地震引起的塌陷耕地进行表土剥离；对剥离后的塌陷区域进行填充和初步整形；对初步整形后塌陷区域进行隔离材料覆盖和碾压；对覆盖隔离材料后的塌陷区域覆土、进一步整形；对覆土整形后的塌陷区域进行生物改良工程。该发明可以使受地震破坏的耕地恢复利用并尽快达到较高水平生产水平，形成稳定的自维持的农田生态***，提高土壤微生物含量，改良土壤的理化性质，形成良性农田生态***循环等优点，但应用在在采煤塌陷水田中有明显不足：如在漏水水田复垦方面没有涉及；在表土保护方面不够详细等。
发明内容
本发明的目的是为解决上述难题，提出一种西南山地采煤沉陷水田复垦方法，旨在治理采煤沉陷导致裂缝并引发水田漏水的耕地，并重建沉陷地水田稳定的自维持农田生态***，形成水田保水***，提高土壤微生物含量，改良土壤的理化性质，形成良性农田生态***循环。
本发明提出的一种西南山地采煤沉陷水田裂缝复垦方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）对山地采煤沉陷水田漏水裂缝处进行表土剥离：剥离水田漏水裂缝上方及边缘的表土，剥离厚度为40-80cm，在表土剥离区周围选取表土堆积点存放表土，且按照剥离土层的熟化程度分为上、下层2种表土堆，上层表土堆存放剥离厚度为0-35cm的熟土；下层表土堆存放剥离厚度为35-80cm的土壤；将剥离的表土按照其剥离的深度分别堆积在相应的表土堆积点处，形成上、下层表土堆；
2）保水材料覆盖并压实：将保水材料覆盖在步骤1）处理后的裂缝区内形成覆盖层，保水材料主要由膨润土和土壤混合而成，膨润土：土壤的体积比为1：（1-4）；将覆盖层压实，覆盖层压实后的厚度为10-30cm；
3）在覆盖层上注泥浆静置：在步骤2）处理后的裂缝区覆盖层表面注入泥浆静置，泥浆深度为淹过覆盖层3-10cm，静置10-20天；泥浆原料为下层表土堆的土壤；
4）表土回填并碾压平整：对步骤3）处理后的裂缝区，进行两次表土回填，回填的顺序为先后从下层表土堆和上层表土堆取土；回填下层表土堆的土壤过程中，每回填20cm进行1-3次碾压，使回填碾压后的高度距离裂缝区周围地表20-40cm；回填上层表土堆的熟土过程中，整体进行平整并1次碾压；同时恢复或新建被破坏的排灌工程和田块的护坡护坎；
5）改良工程：对步骤4）处理后的水田，进行田坎封堵，减少水田田块水分测流；其次对田块连续5-15天漫灌，使田块的土壤含水量趋于饱和；在播种季播种当地水稻品种，维持2-3年犁耕。
本发明的特点及有益效果：
1）通过保水材料覆盖、覆盖层表面灌注泥浆、改良工程中的漫灌和犁耕，土壤中形成3层隔水保护层，并且隔水保护层的构建尽量利用原土和适量利用对农业生产有利无害的膨润土。极大提高了该方法适用性和可操作性。
2）将表土保护分为上层表土堆和下层表土堆两种表土堆积形式，同时为了复垦工程的方便在田块中采用就近多点堆积；同时复垦工程实施的时间选择在农闲季节，根据设计可在1-3月内结束，降低表土堆积时间，极大减少表土营养物质的流失。
3）覆盖保水材料位置为表土剥离，地表以下30-80cm处，为水稻根系下部空间，尽量避免影响水稻正常生产。
4）将保护表土、覆盖保水材料、生态养地方法进行优化并有机融合，可有效恢复沉陷耕地恢复利用和改良农田生物环境；并重建沉陷水田稳定的自维持农田生态***，合理保护土地资源，社会、经济和环境效益高；
5）为水稻等水生、半水生作物的生长环境破坏后修复提供了一种便于推广的实用技术方法。
综上，本发明针对水田漏水，重点重构土壤中的隔水层，其次本发明在表土保护上采用分层堆积，相对之前的表土保护更加重视表层熟土保护。
附图说明
图1为本发明梯田表土剥离示意图。
图2为本发明复垦土壤剖面构造图。
具体实施方式
本发明提出一种中国西南山地采煤沉陷水田裂缝复垦方法的具体实施例，结合附图详细说明如下：
本发明在进行复垦前首先进行沉陷地漏水水田的现场勘查。确定导致水田漏水裂缝位置和范围，并调查裂缝所处地块环境，设计表土堆置位置，计算保水材料和土壤的回填量，调制泥浆，并进行复垦修复。本发明的西南山地采煤沉陷水田裂缝复垦方法的实施例工程修复时间为晚冬或初春水稻播种前1-3月时间进行，之后利用生物手段进一步改良和恢复生产能力。具体步骤如下：
1）对山地采煤沉陷水田漏水裂缝处进行表土剥离：剥离水田漏水裂缝上方及边缘的表土，剥离厚度为50-70cm，在表土剥离区周围选取表土堆积点存放表土，表土堆为圆锥形，分为2种表土堆，按照剥离土层的熟化程度分为上层表土堆，存放剥离厚度为0-35cm的熟土；下层表土堆，存放剥离厚度为35-70cm的土壤。将剥离的表土按照其剥离的深度分别堆积在相应的表土堆积点处；表土的具体堆放如图1所示，同一水平的梯田是作为一个施工单位，如图1的方框所示；测出在施工单位内裂缝区的分布情况如图1中的11、12、13、14、15、16、17、18所示，共8个裂缝区，根据裂缝区位置，选择堆放点，如图1所示裂缝11的堆放点为上层表土堆111和下层表土堆112；裂缝12的堆放点为上层表土堆121和下层表土堆122；裂缝13的堆放点为上层表土堆131和下层表土堆132；裂缝14和裂缝15共用堆放点为上层表土堆141和下层表土堆142；裂缝16和裂缝18共用堆放点为上层表土堆161和下层表土堆162；裂缝17的堆放点为上层表土堆171和下层表土堆172。
2）保水材料覆盖并压实：将保水材料覆盖在步骤1）处理后的裂缝区内形成覆盖层，保水材料主要由膨润土和下层表土堆的土壤混合而成，膨润土：土壤的体积比为1：（2-4）；将覆盖层压实，覆盖层压实后的厚度为20-30cm，压实后保水材料的容重达到1.4-2.0g/cm3。设覆盖层面积为Scm2,由此计算覆盖需要土量28Sg-60Sg，并根据填充土壤的容重1.3-1.4g/cm3，计算压实前的保水材料的厚度为20-46cm，并为了节省做功为保水材料配水搅拌并压实，保水材料：水的体积比为1：（0.3-2）。为保证压实均匀，保水材料效果生效实现，需配水后静置24-48小时，并对压实材料分层压实。压实的做功量为200-600千焦/m3。
该步骤可以形成下层隔水保护层。
3）在覆盖层上注泥浆静置：在步骤2）处理后的裂缝区覆盖层表面注入泥浆静置，泥浆深度为淹过覆盖层3-10cm，静置10-20天；泥浆原料为下层表土堆的土壤，配置完保水材料后，下层表土堆土壤剩余量大于20%。因此对下层表土堆的部分剩余覆盖在保水材料上，并利用高压水枪使其彻底搅拌，可形成泥浆。
对土壤注水搅拌形成泥浆的目的是使得土壤中黏土在静置过程中通过水分的作用分层沉积，黏粒相互作用形成不透水层。该步骤可以形成中层隔水保护层。
4）表土回填并碾压平整：对步骤3）处理后的裂缝区，进行两次表土回填，回填的顺序为先后从下层表土堆和上层表土堆取土；回填下层表土堆的土壤过程中，每回填20cm进行1-3次碾压，回填碾压后的高度距离裂缝区周围地表30cm；回填上层表土堆的熟土过程中，整体进行平整并1次碾压；同时恢复或新建被破坏的排灌工程和田块的护坡护坎；
5）改良工程：对步骤4）处理后的水田，进行田坎封堵，减少水田田块水分测流；其次对田块连续5-15天漫灌，使田块的土壤含水量趋于饱和；再播种季播种当地水稻品种，维持2-3年犁耕。促进田块中土壤黏粒逐渐向下迁移，并在水稻根系下方形成犁底层，减少水田中水分向下渗流。
该步骤在进行农业种植养地的过程形成上层隔水保护层，加强水田复垦效果。
本发明方法的复垦土壤剖面构造如图2所示，从下至上为工程未涉及原状土21、保水材料形成的下层隔水保护层22、泥浆沉淀形成中层隔水保护层23、下层表土堆回填为下层表土层24，厚度为5-10cm和上层表土堆回填为上层表土层25，厚度为30cm。改良工程形成上层隔水保护层251（位于上层表土内的下部，经过改良工程后，水田耕作深度为地表以下15-25cm处，经过2-3年的牛耕，会在耕作层底部形成隔水保护层，即251）。
Claims (1)
1.一种山地采煤沉陷水田复垦方法，其特征在于：
1）对山地采煤沉陷水田漏水裂缝处进行表土剥离：剥离水田漏水裂缝上方及边缘的表土，剥离厚度为40-80cm，在表土剥离区周围选取表土堆积点存放表土，且按照剥离土层的熟化程度分为上、下层2种表土堆，上层表土堆存放剥离厚度为0-35cm的熟土；下层表土堆存放剥离厚度为35-80cm的土壤；将剥离的表土按照其剥离的深度分别堆积在相应的表土堆积点处，形成上、下层表土堆；
2）保水材料覆盖并压实：将保水材料覆盖在步骤1）处理后的裂缝区内形成覆盖层，保水材料主要由膨润土和土壤混合而成，膨润土：土壤的体积比为1：（1-4）；将覆盖层压实，覆盖层压实后的厚度为10-30cm；
3）在覆盖层上注泥浆静置：在步骤2）处理后的裂缝区覆盖层表面注入泥浆静置，泥浆深度为淹过覆盖层3-10cm，静置10-20天；泥浆原料为下层表土堆的土壤；
4）表土回填并碾压平整：对步骤3）处理后的裂缝区，进行两次表土回填，回填的顺序为先后从下层表土堆和上层表土堆取土；回填下层表土堆的土壤过程中，每回填20cm进行1-3次碾压，使回填碾压后的高度距离裂缝区周围地表20-40cm；回填上层表土堆的熟土过程中，整体进行平整并1次碾压；同时恢复或新建被破坏的排灌工程和田块的护坡护坎；
5）改良工程：对步骤4）处理后的水田，进行田坎封堵，减少水田田块水分测流；其次对田块连续5-15天漫灌，使田块的土壤含水量趋于饱和；在播种季播种当地水稻品种，维持2-3年犁耕。
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