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微生物技术在矿区排土场生态修复中的应用研究进展
1
作者 王雨龙 朱国燕 +5 位作者 姚溪蕊 宋辰 高渊 张龙刚 常伟 初宇昊 《黄金》 2026年第2期1-6,共6页
矿区排土场生态修复是矿山环境治理的关键环节,对改善区域生态环境质量、促进矿区可持续发展具有重要战略意义。微生物作为生态系统的核心功能组分,在矿区生态修复过程中展现出独特的生物技术优势。系统阐述了矿区排土场生态修复过程中... 矿区排土场生态修复是矿山环境治理的关键环节,对改善区域生态环境质量、促进矿区可持续发展具有重要战略意义。微生物作为生态系统的核心功能组分,在矿区生态修复过程中展现出独特的生物技术优势。系统阐述了矿区排土场生态修复过程中面临的关键科学问题,深入探讨了微生物修复技术在土壤结构重建、重金属污染治理及植被群落恢复等方面的作用机理,并分析了微生物技术在排土场生态修复中的应用。针对当前微生物修复在实际应用中存在的技术瓶颈,从菌剂适应性、群落稳定性及多技术融合等角度提出了未来发展方向。微生物驱动的生态修复技术体系不仅为污染场地治理提供了可持续发展的创新路径,更为全球矿山生态环境综合治理与绿色矿山建设提供了重要的科技支撑和实践范式。 展开更多
关键词 微生物 生态修复 排土场 土壤重建 植被恢复 重金属去除
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平煤十矿开采塌陷区土地破坏情况及复垦技术研究
2
作者 葛利玲 方士军 +1 位作者 徐飞亚 张旭飞 《中国矿业》 北大核心 2026年第2期138-145,共8页
地下开采导致的地表沉陷、植被退化、土地压占等地质灾害和生态环境问题日趋严重,若不采取相应的技术措施,不仅给企业带来巨大的经济损失,同时也会影响到矿区的可持续发展和周边人民生活的稳定。因此,为了减轻这种负面影响,本文以深部... 地下开采导致的地表沉陷、植被退化、土地压占等地质灾害和生态环境问题日趋严重,若不采取相应的技术措施,不仅给企业带来巨大的经济损失,同时也会影响到矿区的可持续发展和周边人民生活的稳定。因此,为了减轻这种负面影响,本文以深部多煤层重复开采的平煤十矿为工程背景,通过实地调查、理论分析、室内计算,对煤塌陷区的土地破坏情况进行分析,并对不同时期不同类型的破坏形式提出相应的矿区地质环境保护和土地复垦技术措施。结果表明,平煤十矿的煤炭开采对地面的损毁主要为大面积地表沉陷(1824.89 hm^(2))和矸石压占土地,以及沉陷导致的不同程度的地裂缝。而针对平煤十矿煤炭开采对土地造成的破坏,本研究提出了传统土地复垦模式和“分段治理、一次性复全高”等新技术。将破坏后的土地全部复垦为农用地,包括耕地、园地、林地、草地和农村道路等,并采取土壤重构、植被重建和配套工程等措施。同时,在结合“超前复垦”“边采边复”模式,实行“分段治理、一次性复全高”的技术措施下,复垦取得了良好的效果。该研究结果完善了平煤矿区动态土地复垦技术体系,对类似矿区生态环境治理和完善土地复垦技术具有重要的指导作用。 展开更多
关键词 地表沉陷 深部多煤层重复开采 边采边复 土地复垦 可持续发展
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张家口市历史遗留废弃矿山现状及地质环境修复对策研究
3
作者 田彦清 李博 《矿业研究与开发》 北大核心 2026年第1期195-203,共9页
废弃矿山地质环境修复是协调矿产资源开发与生态保护的重要途径,也是深化生态文明建设的重要举措,对推进美丽中国建设、改善人居环境具有重要意义。为科学推进张家口市历史遗留废弃矿山修复与利用,以遥感监测为基础,结合资料收集与实地... 废弃矿山地质环境修复是协调矿产资源开发与生态保护的重要途径,也是深化生态文明建设的重要举措,对推进美丽中国建设、改善人居环境具有重要意义。为科学推进张家口市历史遗留废弃矿山修复与利用,以遥感监测为基础,结合资料收集与实地勘查,统计分析废弃矿山现状特征,识别主要问题,并依据区域实际,提出修复对策。结果表明:(1)截至2023年底,查明张家口市各地区待治理历史遗留废弃矿山475座,总面积约11.29 km^(2);(2)长期粗放式的开采活动导致地形地貌景观破坏面积约6.8552 km^(2),造成显著视觉污染和局部生态退化;(3)大规模的废弃矿山普遍存在地形损毁、地质灾害、土地压占、水生态破坏、土壤植被严重受损等5类问题,已对矿区及周边地质地貌、土地和水资源、居民生产生活安全和生物多样性等造成严重影响;(4)建议遵循“顺应自然、系统修复,突出重点、因地制宜,创新机制、政策驱动”的原则,构建以生态修复、产业修复和价值修复为框架的废弃矿山综合交互修复模式,探索将地质环境修复与产业、经济发展相结合,以实现修复经济效益、生态效益和社会效益的叠加,为废弃矿山地质环境修复和推动我国绿色矿山建设提供参考。 展开更多
关键词 历史遗留废弃矿山 地质环境修复 对策建议 待治理区
原文传递
后安煤矿采煤沉陷区“工程–生物–化学”协同复垦技术体系研究与工程实践
4
作者 赵尚海 周连春 +5 位作者 赵润 谭诗 赵伟 古娜 赵津 赵文 《矿山工程》 2026年第1期209-214,共6页
后安煤矿作为典型干旱半干旱矿区,长期开采引发大面积地裂缝与塌陷,严重威胁生态安全与土地资源。本文系统总结了该矿复垦工程的实施经验,累计治理面积达631.56 hm2,总投资约1.58亿元,构建并实践了“工程–生物–化学”协同复垦技术体... 后安煤矿作为典型干旱半干旱矿区,长期开采引发大面积地裂缝与塌陷,严重威胁生态安全与土地资源。本文系统总结了该矿复垦工程的实施经验,累计治理面积达631.56 hm2,总投资约1.58亿元,构建并实践了“工程–生物–化学”协同复垦技术体系。工程技术包括裂缝充填、塌陷坑治理、土地平整与梯田化改造;生物技术筛选出油松、柠条、紫花苜蓿、披碱草、油菜等适生植物,构建草灌乔结合的复垦植被群落,累计栽植油松34,542株、柠条529,506株;化学与微生物技术通过施用有机肥、硫酸亚铁调碱及微生物菌剂,显著改良土壤结构。治理后,植被覆盖率由15%提升至63%以上,土壤有机质含量提高200%,水土流失得到有效控制,复垦区油菜花田更成为地方“网红景点”,实现生态、经济与社会效益协同提升。研究提炼出可复制、可推广的“后安模式”,为我国干旱半干旱矿区生态修复提供了系统技术路径与工程示范。 展开更多
关键词 采煤沉陷区 土地复垦 “工程–生物–化学”协同 植被配置 土壤改良 后安模式 生态修复
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陕北黄土覆盖区煤层上覆岩系层状结构对开采区土壤损伤效应研究 被引量：7
5
作者 王双明 宋世杰 +5 位作者 魏江波 刘浪 牛瑞琳 李源红 谈庆钰 田雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期23-42,共20页
煤炭开采区生态保护是黄河流域高质量发展亟需破解的重大难题。科学认识煤层上覆岩层对煤炭开采采动损害向地表传递的响应规律是实现煤矿区生态环境全生命周期保护的重大需求。以陕北黄土覆盖区煤炭开采区为研究对象,综合运用野外地质... 煤炭开采区生态保护是黄河流域高质量发展亟需破解的重大难题。科学认识煤层上覆岩层对煤炭开采采动损害向地表传递的响应规律是实现煤矿区生态环境全生命周期保护的重大需求。以陕北黄土覆盖区煤炭开采区为研究对象,综合运用野外地质调查、采样测试、数值模拟、室内实验和理论计算方法,针对覆岩层数、层厚、岩性、厚硬岩层与煤层的空间位置等层状结构对地下采煤的“响应-传递”特点,研究了相同采矿条件下煤层覆岩层状结构对采动覆岩应力场的影响规律,揭示了不同煤层覆岩层状结构下土壤物理、化学、微生物、侵蚀四大特性的损伤特征及煤炭开采区土壤物理、化学、微生物特性变化对侵蚀特性的作用机制。结果表明:①相同或相近的采矿条件下,采煤沉陷区地表生态损害结果的迥异主要取决于煤层上覆岩(土)层对地下采煤活动的应力应变响应、由下向上的传递及土壤损害特点。在覆岩层状结构与采动应力传递的耦合下,煤层覆岩自下而上形成了垂向强力链塑性变形区(VCP)、水平强力链弹塑性变形区(HCEP)、水平强力链弹性变形区(HCE)的采动损害特征。其中,煤层覆岩下部的互层结构及特征对塑性变形区界面高度具有重要影响。煤层上覆岩(土)层和地表土层(壤)均是地下采煤活动及其损害作用的响应载体。岩层层数、层厚、岩性、厚硬岩层与煤层的空间位置及地表变形等是影响土壤损害类型及特点的重要地质因素。②厚砂岩在覆岩中的位置是地下“VCP-HCEP”界面、“HCEP-HCE”界面发育高度和地表形变程度的第一主控因素,决定了“两界面”的发育位置和地表变形的程度,高位厚砂岩对“两界面”发育和地表形变具有较明显的抑制作用;砂层系数作为第二主控因素,在既定厚砂岩位置且砂层系数小于73%条件下与“两界面”发育和地表形变均呈正相关关系;③基于两大主控因素划分了4个覆岩层状结构基本类型,从“地下覆岩层状结构基本类型+地表形态变化程度+地表采动损害形式+土壤质量特性指标”耦合的角度,发现“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”类型对地表土壤损害效应最为显著,其中沉陷坡面土壤物理、化学、微生物特性指标的损伤均集中在坡顶、坡中部位,降幅介于11.81%~42.01%(p<0.05);采动地裂缝是沉陷坡面土壤损伤的主要原因;④“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”类型对坡面土壤可蚀性K值的放大效应最为明显,平均增幅为26.38%(p<0.05),其中坡顶部位土壤可蚀性K值平均增幅最大,为37.98%(p<0.05);沉陷坡面同一部位裂缝区土壤可蚀性K值平均增幅较非裂缝区高出92.28%(p<0.05);黄土沉陷坡面可蚀性K值与土壤孔隙度呈极显著正相关关系(p<0.01),与土壤含水率、黏粒质量分数、有机质质量分数、速效养分质量分数、土壤微生物数量及酶活性呈极显著负相关关系(p<0.01)。因此,“低位厚砂岩+砂层系数大于73%”的覆岩层状结构类型区是陕北黄土沟壑煤炭开采区生态损害的关键区域,应采取充填减沉、土壤改良等人工措施进行保护与修复,对于“低位厚砂岩+砂层系数小于73%”和“高位厚砂岩+砂层系数大于73%”的覆岩层状结构类型区可采取人工辅助的生态修复方式,对于“高位厚砂岩+砂层系数小于73%”的覆岩层状结构类型区则可采取自然恢复方式进行生态修复。 展开更多
关键词 覆岩层状结构 响应传递 土壤 损伤效应 陕北矿区
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采空区场地光伏电站地基稳定性预测评价
6
作者 周宇 《现代工业工程》 2026年第1期30-33,共4页
为解决煤矿采空区土地资源闲置与光伏电站建设用地需求的矛盾,以鄂尔多斯市某井工煤矿地面采空区为研究对象,结合煤矸石复垦技术,开展光伏电站地基稳定性预测评价研究。通过分析研究区采空区分布、煤矸石复垦层物理力学特性及外部荷载特... 为解决煤矿采空区土地资源闲置与光伏电站建设用地需求的矛盾,以鄂尔多斯市某井工煤矿地面采空区为研究对象,结合煤矸石复垦技术,开展光伏电站地基稳定性预测评价研究。通过分析研究区采空区分布、煤矸石复垦层物理力学特性及外部荷载特征,采用层次分析法(AHP)构建评价指标体系,结合FLAC3D数值模拟,对复垦后场地的地基稳定性进行预测。结果表明:该煤矿8个复垦地块总库容达2537.41万m^(3),可消纳煤矸石3806.12万t,煤矸石经分层压实(深层压实度≥85%)后地基承载力可达200kPa以上;采空区残余沉降量最大为9.2mm,满足光伏支架变形控制要求(≤10mm);8个地块中6个稳定性等级为“优”,2个为“良”,整体稳定性合格率100%。研究证实,煤矸石复垦技术可有效改善采空区场地工程特性,构建的预测评价体系可为同类采空区光伏电站地基设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 采空区 光伏电站 地基稳定性 煤矸石复垦 层次分析法 数值模拟
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高海拔寒旱露天矿区生态恢复限制性因素分析
7
作者 闫瑞兵 苏佩东 《矿冶》 2026年第1期35-41,共7页
露天煤矿开采常引发一系列的生态环境问题。本文以新疆典型高海拔寒旱矿区的黑山露天煤矿为例,详细分析了露天煤矿开采对植被生态的影响,并探讨了生态修复的限制性因子,以期为人工生态恢复提供前提和基础。通过综合运用数据收集、室内... 露天煤矿开采常引发一系列的生态环境问题。本文以新疆典型高海拔寒旱矿区的黑山露天煤矿为例,详细分析了露天煤矿开采对植被生态的影响,并探讨了生态修复的限制性因子,以期为人工生态恢复提供前提和基础。通过综合运用数据收集、室内测试和遥感影像等多种手段,分析了矿区植被绿度的演变特征,并提出相应的生态恢复限制性因素。研究结果表明:黑山矿区植被覆盖度整体呈现显著增加趋势,但随着露天采坑和排土场面积的增加,裸地面积从开采前的9.6 km^(2)增加至目前的14.65 km^(2),主要表现为低植被覆盖区向裸土区的转变,进一步增加了植被恢复的挑战。黑山露天矿具有高海拔、降水少、风速大、温度低的特点,其外界环境明显劣于东部草原露天矿区和晋陕蒙等地露天矿区。排土场表层覆土的碱解氮、全磷、有效磷、有机质等含量处于低至极低水平,pH值为8.77~8.8,呈碱性,不利于植被的生长和恢复。矿坑涌水总体呈现出夏季水量大、冬季水量小的特点,年平均涌水量为68万m^(3),在年产量为1000万t时,为了满足生产、生活和生态用水,仍缺少水源54.06万m^(3)。通过对高海拔寒旱地区露天煤矿生态环境现状的全面分析,揭示了影响植被恢复的关键因素,为黑山露天煤矿的生态恢复提供了科学依据,也为其他类似矿区的生态修复提供了参考。 展开更多
关键词 寒旱区 露天煤矿 植被绿度 生态恢复 限制性因素
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矿山狭长碎石土边坡加固治理方案及稳定性评价
8
作者 吴泽辉 何倩 《凿岩机械气动工具》 2026年第2期220-222,共3页
针对连云港东海县羽山景区中部采石宕口形成的狭长碎石土边坡,采用无人机航拍和工程地质调查法,结合已有勘察资料,掌握碎石土边坡的地形地貌和岩土层结构,设计边坡加固治理方案,以期消除边坡的地质灾害隐患并完成生态复绿。采用极限平... 针对连云港东海县羽山景区中部采石宕口形成的狭长碎石土边坡,采用无人机航拍和工程地质调查法,结合已有勘察资料,掌握碎石土边坡的地形地貌和岩土层结构,设计边坡加固治理方案,以期消除边坡的地质灾害隐患并完成生态复绿。采用极限平衡法和数值模拟法分析边坡加固后的稳定性,评价其加固治理效果。研究成果可为类似矿山碎石土边坡加固治理设计提供参考。 展开更多
关键词 碎石土边坡 极限平衡法 数值模拟 加固治理
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黄河中游陕北煤矿区采动地裂缝对土壤入渗特性的影响及其侵蚀效应 被引量：5
9
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 王双明 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1234-1248,共15页
破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以... 破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,利用定水头法和仪器分析法分别测定土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了采动地裂缝对土壤入渗特性的影响规律,基于RUSLE2模型计算阐明了考虑入渗特性的采动地裂缝小空间尺度上的土壤侵蚀效应。结果表明:①采动地裂缝周围土壤的入渗速率随时间变化而呈现出瞬变(0~3 min)、渐变(3~60 min)及稳定(60~110 min)3个阶段的动态变化过程;②采动地裂缝发育提高土壤K_(s)的效应最显著,平均增幅为60.63%,该效应随采动地裂缝宽度的增大和距裂缝水平距离的减小而增强;③土壤累积入渗量和K_(s)与极细砂粒呈极显著正相关(p<0.01),而与黏粒、有机质则呈极显著负相关(p<0.01),与>0.25 mm水稳性团聚体也呈显著负相关(p<0.05);④考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时增大了1.12~2.13倍;基于指数函数构建了不同宽度采动地裂缝影响周围土壤入渗速率和可蚀性K值作用范围的预测模型,发现当距采动地裂缝水平距离分别超过226、157 cm时,采动地裂缝增大周围土壤入渗速率及可蚀性的效应基本消失,其可作为黄河中游陕北黄土采动地裂缝发育区水土流失效应的精准防控靶区。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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半干旱矿区植物根系对采动应力响应数值模拟 被引量：1
10
作者 刘英 裴为豪 +6 位作者 郭勇 陈孝杨 雷少刚 潘东江 宫传刚 陶慧玲 陈航 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1717-1731,共15页
根系损伤是半干旱井工开采煤矿区植物损伤的关键生态问题,采动岩层破断运动诱发的根土层应力变化对植物根系的损伤机理及影响因素仍需深入探究。依据准黏聚力理论和锚固理论构建基于FLAC^(3D)的植物主根应力损伤数值模型,通过控制变量,... 根系损伤是半干旱井工开采煤矿区植物损伤的关键生态问题,采动岩层破断运动诱发的根土层应力变化对植物根系的损伤机理及影响因素仍需深入探究。依据准黏聚力理论和锚固理论构建基于FLAC^(3D)的植物主根应力损伤数值模型,通过控制变量,分别模拟不同开采条件、不同根土层力学性质和不同根系密度和直径下植物根土复合单元与根系的宏观力学扰动特征,构建植物根系应力对不同开采深度、推进速度、煤层埋深、煤层厚度的状态响应函数。结果得到:开采基岩破断产生的顶板应力会传递到根土层,根土层塑性区破坏范围随工作面不断推进递增,扰动区根系上下部受到的最大剪应力增加,根系上下部所受应力的非一致性是诱发采空区边界附近根系损伤的重要原因。控制单一变量的情况下,扰动区根系受到的最大剪应力随着采厚的增加递增,随采深的增加递减,但采速的变化仅影响覆岩应力传递到根土层的时间,对根土层塑性区破坏范围基本无影响;随内摩擦角和黏聚力增加,土体的抗剪性能越强,根土层发生剪切破坏的区域递减,利于植物根系保护;随根径的增大,根系单位面积上的应力递减,而根系密度的变化对根系应力及根土层塑性区破坏程度影响较小。根系上下部应力差与采厚、采深、采速之间的响应函数类型均为连续渐变函数,与推进距离之间的响应函数为阶跃变化函数。植被保护或源头减损时须调控开采沉陷位态,或采用充填、部分充填等静态开采技术,尽可能降低开采扰动对植物根系的应力损伤。研究结果可丰富半干旱矿区煤炭井工开采诱发植物损伤机理。 展开更多
关键词 半干旱矿区 采动应力 植被退化 力学机制 根系扰动
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黄河中游陕北煤矿区不同宽度的采动地裂缝对土壤抗冲性的影响 被引量：1
11
作者 宋世杰 阮豪 +4 位作者 王双明 陈宝灯 李源红 刘露 张家杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期382-395,共14页
采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作... 采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作为研究对象,采集其周边水平距离0~80 cm的表层土壤,测定土壤机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质等5个国内外学者普遍关注的土壤抗冲性影响因子和土壤抗冲系数,揭示采动地裂缝周围土壤理化特性指标及抗冲系数的变化规律,构建陕北采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数的预测模型。结果表明:采动地裂缝周围表层土壤在冲刷作用下产生的泥沙流失量会随冲刷时间的增加呈现“速增(0~1 min)、缓增(1~3 min)、稳持(3~10 min)”3阶段的变化过程,冲刷产生的泥沙流失量主要来自于3 min以内,其贡献率超过90%;采动地裂缝会产生大幅降低周围表层土壤抗冲性的效应,最大降幅为32.1%,且采动地裂缝宽度越大,越靠近地裂缝,该效应越明显;土壤抗冲系数与砂粒质量分数呈极显著负相关(p<0.01),与黏粒、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质质量分数呈极显著正相关(p<0.01),其中砂粒、有机质、>0.25 mm水稳性团聚体质量分数可作为陕北采动地裂缝发育区土壤抗冲性的主控因素;以采动地裂缝宽度、距裂缝水平距离为变量,构建了采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数预测模型,计算发现当水平距离超过158 cm时,采动地裂缝对周围表层土壤抗冲性的影响基本消失,其可作为陕北采动地裂缝发育区土壤水蚀性防控的靶向区域。研究结果可为黄河中游陕北矿区水土流失的精准防控提供科学依据。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤抗冲性 土壤侵蚀 原状土 陕北煤矿区
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矿区煤矸石污染土壤修复药剂的制备及机理分析 被引量：5
12
作者 张蕾 刘春江 +3 位作者 陈雅 王琪 宋瑞康 黄鹏程 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期160-166,共7页
为了修复矿区因煤矸石堆积造成重金属污染的土壤,以模拟镍污染土壤为研究对象,以垃圾焚烧灰为主料,粉煤灰、膨润土、还原铁粉、硫化亚铁为辅料,通过浸出实验模拟重金属从煤矸石中的浸出质量浓度与迁移规律,探究添加剂的种类和剂量对镍固... 为了修复矿区因煤矸石堆积造成重金属污染的土壤,以模拟镍污染土壤为研究对象,以垃圾焚烧灰为主料,粉煤灰、膨润土、还原铁粉、硫化亚铁为辅料,通过浸出实验模拟重金属从煤矸石中的浸出质量浓度与迁移规律,探究添加剂的种类和剂量对镍固化/稳定化效率的影响,从而筛选出合适种类的添加剂与剂量,并分析药剂对镍固化/稳定化机理。研究结果表明:当修复药剂中稳定剂生活垃圾焚烧灰的质量比为50%、固化剂粉煤灰的质量比为5%、还原剂还原铁粉的质量比为5%时,修复药剂固化/稳定化效率最高,达到99.61%,土壤中镍的浸出质量浓度最低为0.047 mg/L。研究成果可为矿区环境治理提供可行的土壤修复方案。 展开更多
关键词 煤矸石 镍污染 土壤 化学修复 络合 固废资源化
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黄河中游陕北煤矿区黄土沉陷坡面土壤入渗特性变化规律及其侵蚀效应 被引量：1
13
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 白莉 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期633-646,共14页
破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪... 破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(Ks)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律,并基于RUSLE2模型计算,阐明了在小空间尺度上,考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明:(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0~3 min]、渐变阶段(3~60 min]及稳定阶段(60~110 min]3个阶段的动态变化过程;(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、可蚀性K值的效应,平均增幅分别介于13.41%~52.51%、22.25%~26.84%、21.86%~26.67%、15.78%~21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强,沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚;(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%~44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_(s))显著相关,该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。 展开更多
关键词 沉陷坡面 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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煤矿土地复垦与生态修复技术规范要点分析 被引量：3
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作者 白中科 赵中秋 冯宇 《中国土地》 2025年第6期10-13,共4页
《煤矿土地复垦与生态修复技术规范》遵循山水林田湖草沙一体化保护修复理念,坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针,要求通过采取减缓保护、预防控制与复垦修复等多种措施,推动复垦修复与矿产资源开采的统一规划、统筹实施,及时... 《煤矿土地复垦与生态修复技术规范》遵循山水林田湖草沙一体化保护修复理念,坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针,要求通过采取减缓保护、预防控制与复垦修复等多种措施,推动复垦修复与矿产资源开采的统一规划、统筹实施,及时复垦利用损毁土地,恢复并提升矿区生态系统的多样性、稳定性、可持续性,协同推进绿色矿山建设。 展开更多
关键词 土地复垦 技术规范 一体化保护修复 生态修复
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露天煤矿岩土层重构的发展过程、原理与适配技术 被引量：1
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作者 胡振琪 张子璇 孙煌 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3338-3351,共14页
岩土层是生态环境的基础,露天开采彻底破坏了煤层上覆原始岩土层系统并严重影响生态环境,露天矿的生态修复是对岩土层全新的人工重构过程,岩土层重构是矿山生态系统功能恢复与提升的关键。在揭示露天煤矿岩土层重构发展演变过程的基础上... 岩土层是生态环境的基础,露天开采彻底破坏了煤层上覆原始岩土层系统并严重影响生态环境,露天矿的生态修复是对岩土层全新的人工重构过程,岩土层重构是矿山生态系统功能恢复与提升的关键。在揭示露天煤矿岩土层重构发展演变过程的基础上,革新岩土层重构原理与方法,并探究重构岩土层剖面中关键层的适配性重构技术,以期为露天煤矿生态修复提供基础理论与关键技术支撑。系统梳理了露天煤矿开采对原始岩土层系统(地层)的破坏及其环境影响机制,阐明了岩土层与土壤重构、地球关键带和地球圈层系统的关系,定义了岩土层重构概念和内涵,明确了岩土层重构是对包括土壤层和岩石层整个岩土层系统功能的重建。认为广义的土壤重构与岩土层重构是一致的,狭义的土壤重构专指土壤层的重构。将露天煤矿岩土层重构研究的发展归纳为4个发展阶段,阐明了岩土层重构从1.0到4.0各发展阶段的背景、特征和研究重点,揭示了人们对岩土层功能认知不断提升、矿山修复技术不断完善的演变过程,同时得到了矿山土壤改良与重构工程在经济投入上呈显著负相关的关键结论。依据生物生态位原理和地质成土理论,创新性提出了岩土层“生态位”与“关键层”新理念与新认知,提出了露天煤矿岩土层重构的两大原理及其实施方法。“生态位原理”就是依据分层生态位特性的定量分析,尤其是生态位适宜度和竞争重叠性,确定各自的位置和相互关系,解决了是否层次合并、分几层和空间关系,形成基础剖面构型;“关键层重构”原理就是通过生态功能分析和提升措施实现关键层识别与功能提升,达到关键层功能最优和岩土层剖面构型最佳。基于上述原理与方法,以我国东部草原区露天煤矿生态修复为例,详细介绍了适宜于地质环境和气候等条件的适配性关键层重构技术,明确了重构剖面构型优化和表土关键层重构的具体方法,取得显著的实际效果。 展开更多
关键词 矿山复垦 露天矿 岩土层重构 土壤重构 生态位 关键层 地层
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黄河中游陕北煤矿区黄土坡面沉陷形变叠加冻融作用的土壤侵蚀效应
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作者 宋世杰 刘露 +4 位作者 魏江波 孙涛 陈宝灯 李源红 张家杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S2期1136-1152,共17页
深刻认识和科学化解煤炭开采与土壤侵蚀之间的矛盾是实现黄河中游生态保护与高质量发展的重要基石。以陕北黄土采煤沉陷区为研究区,从“采煤沉陷+冻融作用”耦合的角度,以采高、地表黄土坡面自然形态、冻融作用为研究变量,通过数值模拟... 深刻认识和科学化解煤炭开采与土壤侵蚀之间的矛盾是实现黄河中游生态保护与高质量发展的重要基石。以陕北黄土采煤沉陷区为研究区,从“采煤沉陷+冻融作用”耦合的角度,以采高、地表黄土坡面自然形态、冻融作用为研究变量,通过数值模拟试验、冻融循环试验、土壤流失模型计算等方法,揭示冻融作用对土壤机械组成、有机质质量分数以及土壤可蚀性K值的影响规律,阐明“坡面沉陷形变+冻融作用”的土壤侵蚀效应。结果表明:在任意土壤含水率和冻融作用下,坡面土壤的质地类型均不会发生改变,但土壤黏粒、砂粒、有机质质量分数与土壤初始含水率、冻融次数呈负相关,降幅分别介于3.72%~31.69%、1.05%~16.52%、4.62%~13.06%;坡面土壤的可蚀性K值与初始含水率和冻融次数呈正相关,增幅介于1.19%~8.03%,在既定土壤初始含水率的条件下,冻融循环9次后坡面土壤可蚀性K值的增幅达到最大并保持稳定;土壤初始含水率每增加1%,可蚀性K值的增幅就增加2.917%~12.187%。相较于自然坡面,在相同初始含水率及冻融循环次数下,“沉陷+冻融”作用具有增大土壤侵蚀模数(M_(1)*)的作用,土壤侵蚀模数(M_(1)*)的增幅介于4.17%~31.93%。采高与土壤侵蚀模数(M_(1)*)的增幅呈正相关;在任意采高及坡形下,自然坡度为5°~15°时,土壤侵蚀模数(M_(1)*)的增幅变化明显;当“采高为7~9 m+任意自然坡度的凹形坡”时,土壤侵蚀模数(M_(1)*)的增幅最为显著。土壤侵蚀模数(M_(1)*)的增幅与土壤初始含水率和冻融循环次数呈正相关,其中土壤侵蚀模数(M_(1)*)的增幅在冻融循环9次后达到最大并保持稳定。在既定冻融循环次数下,土壤初始含水率每增加1%,土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅就增加3.00%~62.50%。“沉陷+冻融”会放大地表沉陷坡面的土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅,增幅放大倍数介于1.06~3.79倍。土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅的放大倍数与采高呈负相关;当“采高为5~9 m+自然坡度为45°的任意坡形”下,土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅的放大效应最为明显。土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅的放大倍数与初始含水率及冻融次数呈正相关;其中土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅的放大倍数在冻融循环9次后达到最大并保持稳定。在既定冻融循环次数下,土壤初始含水率每增加1%,土壤侵蚀模数(M_(1)*)增幅的放大倍数就增加0.25%~3.21%。研究结果可为黄河中游陕北采煤沉陷区的水土流失精准防控提供科学依据。 展开更多
关键词 冻融作用 坡面沉陷 土壤侵蚀 可蚀性 陕北煤矿区
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黄河下游高潜水位采煤沉陷区平原水库建设利用研究现状与展望
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作者 陈绍杰 江宁 +2 位作者 张根旺 蒋春林 高群 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期12-22,共11页
【背景】黄河下游高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水与矿区城市缺水、地下水污染、生态环境恶化、耕地复垦率低等问题矛盾突出,制约煤矿城市绿色低碳转型与黄河流域高质量发展。需探索利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库作为有效实现... 【背景】黄河下游高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水与矿区城市缺水、地下水污染、生态环境恶化、耕地复垦率低等问题矛盾突出,制约煤矿城市绿色低碳转型与黄河流域高质量发展。需探索利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库作为有效实现沉陷区水土资源集约开发利用和促进黄河流域生态保护与高质量发展的重要路径,以更好地统筹其水土资源,解决沉陷积水和缓解矿区城市用水短缺问题。【方法】针对我国高潜水位采煤沉陷区平原水库建设利用理论与实践进行了梳理总结,对比分析了“主动”与“被动”构建平原水库技术优势与不足,从4个方面介绍高潜水位采煤沉陷区主动构建平原水库的理论基础及现状,并在梳理各采煤沉陷区平原水库建设利用实践的基础上,对“主动”式构建平原水库发展进行展望及效益优势评价。【进展】(1)“主动”建设平原水库更有利于“蓄水-调水-供水”、增加库容和耕地复垦率,是有效解决高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水和缓解城市用水短缺局面的重要方法;(2)目前利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库多为沉陷积水形成之后,因势利导的“被动”构建,“主动”构建平原水库的实践较少且基础理论研究不足,缺乏科学系统的理论技术体系;(3)沉陷积水-采动动态耦合地层损伤与演化、采掘计划-沉陷预测-库容调控优化、沉陷-积水-坝体的一体化全时序多方位智能监测等关键科学问题缺乏深入研究;(4)通过提前预剥离地表土壤“主动”构建水库,库容量增加30%~45%,耕地复垦率增加60%~70%,能有效保障区域农业和工业用水量,生态系统稳定。【展望】未来应加强基础理论相关研究以保障水库的安全修建和运营,在技术发展方面推广新技术、新材料的研发与应用,全面打造“蓄水-复垦-碳汇”于一体的综合型智能生态水库,在政策和标准方面建立健全全链条技术标准体系,将沉陷区平原水库建设纳入矿区生态修复规划,保障政策的连贯性和资金支持,为进一步促进黄河下游高潜水位采煤沉陷区平原水库科学建设利用提供方向和思路。 展开更多
关键词 黄河下游 高潜水位 采煤沉陷区 沉陷积水 平原水库 主动构建
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采矿活动影响下淮南矿区碳收支的时空演变与分区治理策略研究
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作者 徐良骥 陈佳伟 +1 位作者 张坤 刘潇鹏 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第6期28-37,共10页
采矿活动驱动下的土地利用变化对矿区“碳源—碳汇”平衡具有深远影响,探究其演变规律对推进区域绿色发展至关重要。以淮南矿区为研究对象,基于2000—2024年Landsat卫星影像提取土地利用数据,结合能源消费与夜间灯光数据,采用InVEST模... 采矿活动驱动下的土地利用变化对矿区“碳源—碳汇”平衡具有深远影响,探究其演变规律对推进区域绿色发展至关重要。以淮南矿区为研究对象,基于2000—2024年Landsat卫星影像提取土地利用数据,结合能源消费与夜间灯光数据,采用InVEST模型与政府间气候变化专门委员会(IPCC)碳排放系数法,对矿区碳储量、碳收支及水上光伏碳减排效益进行定量评估。研究结果表明:淮南矿区土地利用结构变化显著,采矿与建设用地扩张、耕地减少等因素,导致碳储量持续下降;碳收支时空分异明显,采煤活动在增加碳排放的同时也因沉陷水域形成而增强碳汇能力;光伏电站年均减排CO_(2)约67万t,全周期累计减排CO_(2)量相当于全区4 a碳排放总量。基于研究结果,提出差异化分区治理策略,可为资源型区域低碳转型提供依据。 展开更多
关键词 淮南矿区 土地利用变化 碳储量 碳收支 光伏减排
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土壤改良剂对新疆露天矿排土场表土保水持水性能的影响
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作者 张凯 黄聪 +2 位作者 马春刚 付新雷 李晨宇 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期164-172,共9页
新疆露天矿多位于生态脆弱区,排土场土壤受人为扰动剧烈,自然和人为干扰加剧了水资源短缺,导致土壤盐渍化现象突出,土壤水分已经成为限制西北干旱区生态修复的关键因素。为了探究不同施量土壤改良剂施用对高盐碱性土壤保水持水性能的影... 新疆露天矿多位于生态脆弱区,排土场土壤受人为扰动剧烈,自然和人为干扰加剧了水资源短缺,导致土壤盐渍化现象突出,土壤水分已经成为限制西北干旱区生态修复的关键因素。为了探究不同施量土壤改良剂施用对高盐碱性土壤保水持水性能的影响,以新疆某露天矿区排土场表层土壤为实验对象,设计了一维土柱入渗实验以及土壤淋溶实验,通过在土壤表层施加不同浓度的γ-PGA和腐植酸,分析研究γ-PGA和腐植酸施量对土壤保水、持水性能的变化影响,并将实测数据进行拟合,研究γ-PGA和腐植酸对矿区排土场土壤的适用性。γ-PGA可以改良高盐碱性土壤的入渗特性,与空白组相比,γ-PGA和腐植酸联合施用的润湿锋推进速率明显降低,累计入渗量减少了3.6%、4.1%和2.1%、4.8%;Philip模型与Kostiakov模型的拟合结果表明随着γ-PGA施量增加,γ-PGA对土壤水分运动参数影响越来越显著,γ-PGA和腐植酸联合施用组中随着γ-PGA施量的增加,Philip模型比Kostiakov模型更适合拟合改良后的土壤水分入渗;与空白组相比,γ-PGA和腐植酸联合施用组中,土壤表层盐离子含量显著降低;淋滤液体积减少11.85%,随着γ-PGA的施量增加,土壤表层与10 cm深处含水率分别提升了165%与133.68%。γ-PGA与腐植酸联合施用在高盐碱性土壤中,改变了土壤的入渗特性和水分分布,提高了土壤的保水持水能力和抗盐碱化能力。 展开更多
关键词 露天矿区 盐碱化 土壤改良剂 Γ-PGA 腐植酸 保水持水性能
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典型铅锌矿区重金属多介质迁移驱动机制与生态效应
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作者 赵恒谦 王蒙萌 +4 位作者 吴艳花 毛继华 王雪飞 金倩 袁豪 《金属矿山》 北大核心 2025年第12期229-235,共7页
为探究典型铅锌矿区重金属元素的迁移规律,本研究以河北涞源矿区为案例,通过系统采集土壤与玉米样本,综合运用内梅罗综合污染指数、地理探测器及统计学方法,揭示了重金属的空间分布特征及其生态效应。污染评价表明:研究区土壤中Cu、Pb... 为探究典型铅锌矿区重金属元素的迁移规律,本研究以河北涞源矿区为案例,通过系统采集土壤与玉米样本,综合运用内梅罗综合污染指数、地理探测器及统计学方法,揭示了重金属的空间分布特征及其生态效应。污染评价表明:研究区土壤中Cu、Pb、Zn、Cd为重度污染,Cr为轻度污染,Ni处于警戒线水平;重度污染样本占比高达70.54%。地理探测器分析揭示,归一化植被指数(NDVI)与距尾矿库距离是驱动重金属空间分异的关键因子。统计分析进一步证实,Cu、Pb、Zn、Cd含量在水平方向上随距尾矿库距离增加而显著降低,呈现出清晰的水平迁移规律。在垂直方向上,玉米叶片与土壤中的Zn(A区)、Cd(B区)含量显著相关,证实了重金属的植物吸收与垂直迁移。此外,土壤重金属含量与玉米叶片叶绿素含量呈显著负相关,表明其抑制了叶绿素合成。本研究为理解矿区重金属迁移行为及开展针对性生态修复提供了科学依据。 展开更多
关键词 铅锌矿区 重金属 迁移规律 土壤污染 污染评价 地理探测器
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