煤矸石的生态修复

矸石山的修复技术

淮南市是我国重要的煤炭生产基地之一，也是未来我国重要的煤电一体化生产基地。由于煤矿开采产生的大量矿业废物——煤矸石，露天堆放,形成煤矸石山,或堆积在塌陷洼地或其他洼地处,矸石的长期堆积不但会引起环境污染,如由粉尘引起的大气污染、由酸性废水引起的水污染和土壤污染等等，而且更因为矸石堆水分含量极少，严重缺乏植物生长所必需的营养物质，使得其上难以生长植物，造成严重的土地资源浪费和生态系统的破坏。

本文主要通过对大通矸石山污染区的生态修复技术探索，阐述和推广一些矸石山环境治理与修复技术。

1. 项目现状分析

1.1 区位分析

大通矿生态环境修复区范围东至规划中兴路，西到规划淮舜南路，南起规划沿山路，北达规划洞山东路，占地面积约438公顷。地理坐标为：东经117°01′44.6″-117°03′29.8″，北纬32°36′46.4″-32°37′49.0″。

修复区紧邻淮南主城区，并在淮南市城市发展规划“东进南扩”范围之中，舜耕山将来很可能成为一座“城中山”，规划中的淮舜路和中兴路南北向贯穿于修复区，成为连接山北主城区和山南新区的主要交通干道，是两城区之间相互联系的纽带，同时也是未来淮南城市生态环境的标志性区域之一，在城市规划中占有相当重要的地位。

根据不同地区的特点和污染情况将整体修复范围划分为四个不同类型的污染区域（标识位置为重污染区）：山坡林地；矸石和垃圾堆区域；塌陷和取土坑；其余地区。其中，二号区和四号区主要为矸石山堆场。

1.2 矸石堆现状概况（图一）

二号区矸石堆场占地面积0.9hm2，表明平整，无起伏，厚度在2m至6m左右，沿斜坡逐渐增厚，矸石堆压实状况良好，表明由于堆放原煤，有车辆与行人，表明无植被，矸石堆下面是芦苇地，低处有零星积水；四号区地形破碎，区域范围比较大，面积1.2hm2，矸石堆场位于区域北侧，场地内有建筑垃圾、生活垃圾的混合物。矸石堆放混乱，地貌高低起伏，地形破碎不堪，南侧有一雨水冲刷而成的排水沟，不规则，最宽处2米左右。

分区图

二号区局部原状图 四号区局部原状图 2．土壤与水体分析

要制定准确、快速、有效的的修复方案和依据，必须对现场水体、土壤、植被等基本情况进行调查分析，从而有针对性的进行实施。

2.1 土壤分析：取不同深度土壤样本，分析样本的主要营养成分。

先分析矸石堆样本的主要营养成分。在二号区矸石堆的边坡采集混合样一个，矸石堆的中部分别采集0-20cm 9号样，20-40cm 10号样, 40-60cm 11号样各一个，(需先挖剖面，规格为 1m x 1m x 0.8m ，观察剖面形态要素后，根据剖面层次，每层从下到上取出一个土样，取下装入袋中。)每层 3—4 点重复，芦苇旁（矸石的渗漏液流经的土壤）采样12号样。对于该区域的土样化验显示，水分含量在5%—15%，含水量偏低；pH 值在2.7—5.4之间，其酸性很强。

四号区矸石堆采样22号样，垃圾、矸石混合堆放场采样三个23号，24号，25号。对于该区域的土样化验显示，含水量为15%左右；常青矿的矸石PH 值为6.2，呈微酸性，矸石垃圾混合堆放场的PH 值为7.4-8.4，有一处为11.3，呈碱性。 2.2 水体分析：分析对象包括垃圾渗出液、地表积水和地下水。

提取各类水体样本，进行水质化验，分析指标应包括DO 、COD Cr 、BOD 5、TN 、TP 、NH 3-N 、pH 和SS 。可能引起湖泊水质出现富营养化的主要污染物TN 的含量偏高。

2.3植被分析：根据不同的生境类型、植被类型，选取了不同的样方，调查内容包括物种组成、群落结构、高度、盖度、物种出现频率、重要性指数等。

通过调查显示，区域内的植被类型相对单一，乔木林全部为人工栽植。平缓林地主要有水杉林、麻栎林、洋槐林、杨树林、及侧柏林，林地中缺少亚乔木层和灌木层，而且地被草本层也很稀疏；煤矸石区植物有少量小灌木和草本植物。

煤矸石区有两种情况，一种比较坚实，表面生长的植物很少，只在边缘有少量植物。另一种堆积时间较长或较松，有灌木和草本生长，一般盖度在30%左右。 3． 数据分析 3.1 水分含量

51015202530麻栎树旁建筑垃圾1绿色物质

建筑垃圾土 0-20建筑垃圾土20-40建筑垃圾渗漏10m 建筑垃圾渗漏30m 矸石边坡

矸石中部0-20矸石中部20-40矸石中部40-60

ca-mg化工厂 0-20ca-mg化工厂20-40ca-mg化工厂 40-60炼铁厂旁池底

围墙外出水口 （混合样）出水口100m处常青矿矸石

常青矿混合垃圾堆1 常青矿混合垃圾堆2常青矿混合垃圾堆3

水分含量

水分含量在2号区水分含量在5%--15%，含水量偏低，需要考虑选择耐旱性植物；4号区含水量在15%左右。 3．2 PH 值数据

2号区pH 值在2.7—5.4之间，其酸性很强

4号区，矸石为6.2，在混合垃圾堆放处，7.4-8.4，有一处呈碱性（11.3） 3.3 全氮含量数据

2号区，为0.2—0.4，需要使用适量的氮肥

4号区，0.05—0.3，偏低，需要土壤氮肥养分的调节。 3.4 速效磷含量数据

2号区：含量在1.5--3之间，含量很低，需要补充磷肥。

4号区：矸石堆出含量很低，但是混合垃圾堆处含量达到了中等水平。 3.5 速效钾含量

4号区矸石堆含量较低为9.3,在混合垃圾堆的含量18.5—30.8，含量适中。 4.修复工艺

4.1 全矸石场地（二号区）的修复方法

全矸石区域上面基本没有植物，必须采取一定的措施才能作为土壤环境。矸石由于长期的压实，使得内部结构相当的坚硬，表土基本没有植物生长。对于该类型场地的土壤修复，也可以采用以下两种方案进行，可以达到修复土壤与复林的目的。

4.1.1挖坑栽树，表面覆土10cm(经济简洁修复方法，适宜复垦成林业用地)。具体分步的工艺如下：

4.1.1.1土壤污染治理工艺

对于该区域的土样化验显示，水分含量在5%-15%，含水量偏低，定期浇水以补充水分；pH 值在2.7 -5.4之间，其酸性很强，需要对其酸性进行治理，可以施用适量的石灰石达到中和酸性的目的，也可以在上面先覆上10cm 的粉煤灰，粉煤灰呈碱性，可以中和矸石的酸性；全氮含量为0.2g/kg —0.4g/kg ，低于土壤的平均水平，需要施用适量的氮肥；速效磷含量1.5mg/kg —3mg/kg 之间，速效钾含量1.5mg/kg —5.3mg/kg 之间含量很低，需要根据所选的植被进行酌量地补充磷肥；该区为矸石堆，有机质含量较高，满足复垦绿化需要。 4.1.1.2地形地貌修复工艺

先进行表面的平整工作，在完成了基本的平整工序后，根据3×3m 的密度进行挖坑，坑大小为长宽深均为60~100cm 的结构，然后在坑内植树覆土，其余未植树区域覆上10cm 后的表土，取土按照就近原则。本区考虑离塌陷坑很近，可以考虑将塌陷坑的表土作为覆土土源，塌陷坑表土只是由于沉陷而导致不能耕种，土壤并未破坏，而且现状为茂盛的苇地，土质良好，适合作物生长，所以将其作为覆土区域土壤表土。该方案很好的解决了作物生长所需的土壤环境，而且又大大节省了施工费用与对于客土量的需求，大大降低了成本。 4.1.1.3复垦土壤的改良工艺

由于该片矸石分化还不充分，内部结构坚硬，土壤养分缺乏，所以有必要采取必要的措施改良土壤。

土壤有机质缺乏，肥力低下的特点，增施有机肥与无机肥，提高土壤养分，为林业种植提供基础。

进行深耕，改善土壤结构，增加土壤空隙度，调节有机质以及N ，P ，K 在土壤中的分布，促进土壤养分在土壤中的合理分布，定期浇水，维持土壤含水量。 4.1.1.4复垦土壤的植被选择

本着复林速度快，各方面效益好的原则，选择树形好，枝叶茂盛，生长速度快，病虫害少等优点，能迅速成林的乡土品种，采用3×3m 的造林密度，其余撒混播草仔，合理栽植，

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