矿山环境与生态修复特约专题_中国煤炭行业知识服务平台

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矿山环境与生态修复特约专题

来源：煤炭学报

行业视野: 环境保护
类别; 38个
关键词; 26位
专家; 9篇
论文; 13657IP
点击量; 5333次
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再论煤矿区生态环境“边采边复”

作者(Author)：胡振琪, 肖武, 赵艳玲

摘要：煤炭资源开发与利用带来一系列生态环境问题，发展与保护的矛盾在经济高速发展背景下冲突日益显著。在当前生态文明建设背景下，矿区生态环境保护与修复成为热点与焦点。针对煤炭资源开发过程中形成的采煤沉陷、露天采场、固体废弃物堆积等损毁对象，以及由此产生的耕地损失、环境恶化、空气污染、矿-地冲突等矿区生态环境与社会问题，改变原有的“末端治理”理念，提出煤矿生态环境“边开采边修复”(简称“边采边复”)理念、技术以及实现路径。认为煤矿区生态环境“边采边复”是基于“源头和过程控制”的理念，而不是传统的“末端治理”理念，其特点是在采矿过程中，同步(时)治理。“边采边复”概念中的“复”既包含狭隘的“复垦(复耕)”，也包含Ecological Restoration中的“修复”的概念，其核心目的是为了及时恢复治理损伤的生态环境，缓解煤炭资源开发利用与环境保护之间的矛盾，确保矿业活动朝着可持续、循环与绿色的方向发展。因此，“边开采边复垦(广义的复垦)”、“边开采边修复”、“边开采边治理”都是一个意思，都可简称“边采边复”或“边采边治”。基于笔者提出的井工矿边采边复技术基础上，进一步凝练与阐述了煤矿区生态环境“边采边复”理念，讨论了煤矿生态环境“边采边复”的原理与类型，介绍了露天矿、采煤沉陷地、煤矸石3种主要损毁对象边采边复的关键技术。煤矿生态环境是一个整体与系统，“边采边复”是贯彻和实施山水林田湖草生命共同体，实现整体保护、系统修复与综合治理的有效保障。边采边复需要考虑治理修复过程的动态性、系统要素的均衡性、整体价值的最大性。为了促进边采边复理念与技术的发展与进步，仍有以下几个方面需要进行深入的研究:① 以系统思维的角度考虑自然资源要素的边采边复综合效益;② 加强边采边复与资源开采的耦合与优化调整机制研究;③ 加强新材料、新技术与新方法与边采边复技术的融合。

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煤炭学报

2020年第01期

2190

1119
西部重点煤矿区土地退化的影响因素及其评估

作者(Author)：卞正富, 于昊辰, 侯竟, 牟守国

摘要：中国西部生态环境极其脆弱，煤炭资源开发与自然因素共同作用导致的矿区土地退化不容忽视，本文旨在揭示我国西部煤矿区土地退化的成因、程度、分布与趋势，为矿区土地退化防治与国土空间生态修复提供数据基础与决策依据。提出了煤矿区土地退化的概念，将煤矿区土地退化的直接因素划分为挖损、塌陷和压占，间接因素或外在表现划分为土壤侵蚀、植被退化与沙漠化或石漠化，结合实地调查并辅以高分辨率与高光谱遥感数据解译，提取了上述土地退化因素信息，并提出了土地退化外在表现的分级评价标准，进而构建了西部煤矿区土地退化的综合评价模型，对分布于黄土高原区、西南山地丘陵区、北方草原区和西北干旱区的12个重点煤矿区进行了土地退化信息提取、土地退化因素分析与土地退化综合评价。结果表明:① 影响井工煤矿的万吨塌陷率的因素有累计采厚、平均采深、煤层倾角及上覆岩性，影响露天煤矿的万吨损毁率的因素包括煤层厚度、剥离岩土厚度及其堆放方式。② 不同地域的矿区土地退化主要表现有所不同:黄土高原区为植被退化和土壤侵蚀，西南山地丘陵区为土壤侵蚀，北方草原区与西北干旱区植被退化、土壤侵蚀与沙漠化3者兼有。③ 矿山尺度的土地退化要比矿区尺度的更为剧烈，露天开采引起的土地退化要强于井工开采;矿区尺度的土地退化程度与煤炭资源开发强度(用煤矿扰动面积与矿区总面积之比表示)有关，开发强度越大，矿区土地退化程度越严重，而土地退化程度与开发强度并不呈正比，它还与矿区的生态脆弱性或承载力有关。因此,不同区域、不同采煤方法造成的土地退化形式及退化程度不一，因此需要采取不同的修复策略;为防止过度土地退化，需要根据矿区生态承载力确定合适的开发强度。

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煤炭学报

2020年第01期

1487

591
采用HYDRUS模拟采煤沉陷地裂缝区土壤水盐运移规律

作者(Author)：毕银丽, 伍越, 张健, 彭苏萍

摘要：煤炭的开采带来经济快速发展的同时也会带来一系列的生态环境问题，其中采煤沉陷产生的地裂缝是最直观的一种，其分布广、对土地破坏性大、对周边植物生长影响严重。西部矿井水矿化度较高，极易产生次生盐碱化，裂缝区的水盐运移对于该区域植物生长具有潜在的影响。为探究采煤沉陷地裂缝对土壤中水盐运移规律的影响，通过室内模拟试验，研究不同土壤盐浓度条件下，裂缝区土壤水盐分布特征，并运用数值模拟方法，建立采煤地裂缝土壤水盐运移模型，采用HYDRUS 2D软件进行模拟，将模拟值与实测值对比，结果表明:HYDRUS模拟数值与实测值呈现出相同的规律，满足精度要求，说明HYDRUS能够较好的模拟裂缝区域内的水盐运移。在56 d的模拟试验中，裂缝区土壤含水量在前3周为快速下降期，4~5周为中速下降期，5周之后为稳定期。越靠近地裂缝处土壤含水量下降越快，对于台阶为20 cm的地裂缝，其水盐含量影响范围约为水平距离裂缝45 cm处，地裂缝区域内土壤盐分运移趋势与水分基本一致，遵循盐随水行的运移规律，裂缝区含盐量有向下迁移的趋势，具有减轻次生盐碱化发生的潜力。

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煤炭学报

2020年第01期

1185

684
草原煤电基地景观生态恢复技术策略

作者(Author)：雷少刚, 张周爱, 陈航, 吴振华, 宫传刚, 正富

摘要：近些年，位于中国生态安全“两屏三带”的东部草原煤电基地出现了景观破碎化、草场退化、水土流失等生态环境问题。本文旨在探讨如何利用景观生态学、恢复生态学原理，通过修复、创建或重组等手段调整景观组分与空间格局，实现草原煤电基地生态恢复从土壤重构、植被重建等传统单一生态环境要素修复，向生态系统结构及其生态功能恢复方向拓展，以维持区域生态系统的稳定性。以生态系统之间的结构、功能与过程恢复为核心的景观生态恢复则是煤电基地生态安全格局构建的关键途径。对当前矿区景观生态学的研究不足进行了分析;以我国东部草原煤电基地内的胜利矿区和宝日希勒矿区为例，通过现场调查、多源遥感监测与数值模拟等手段，分析了草原煤电基地由于大规模地形地貌以及土地利用变化导致的主要景观生态问题;提出了草原煤电基地景观生态恢复的关键技术策略，以及在矿区景观生态恢复技术实施过程中的设计与应用案例，为其他类似露天矿区的景观生态恢复提供新的技术方法参考。提出的主要技术策略包括:在宏观尺度上识别与构建草原煤电基地生态源地、生态网络等关键景观组分，结合地貌重塑与生态廊道构建露天矿区景观生态格局的立体优化策略;针对内外排土场景观斑块等重要部位，分别通过大型异构排土场的水土物质流途径识别，构建外排土场水土资源调控系统的策略，以缓解外排土场水土流失与地质稳定性问题;并构建内排土场全生命周期近自然地貌重塑策略，以提升大规模内排土场与周边自然草原景观基质及地表水文系统的融合度。

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煤炭学报

2019年第12期

1063

377
东部草原区大型煤电基地开发的生态影响与修复技术

作者(Author)：李全生

摘要：东部草原区大型煤电基地是我国东部能源保障的重要基地，且位于国家“两屏三带”的北方防沙带东部，区位能源供应和生态功能均十分重要。为实现东部草原区大型煤电基地开发与生态环境保护的协调，国家于2016年启动实施了“东部草原区大型煤电基地生态修复与综合整治技术及示范研究”重点研发计划项目。针对煤电基地开发对区域生态要素(水、土、植被)的影响边界与累积效应机理认识不清，急需开发矿区生态修复技术的问题，开展重大技术攻关和工程示范。依托国家重点研发计划项目，提出了煤电基地生态环境保护的内涵，构建了基于采矿源头主动减损、涵盖采前、采中、采后和闭坑的采矿全生命周期的主动生态减损理念，以煤炭开采生态环境损伤最小化为目标，实现水、土、植被指标达到或优于采前生态本底值，从基础理论、关键技术、集成示范与区域调控模式方面，开展了系统研究，具体包括:一是基础理论研究，厘清了煤炭开采对地下水、土壤理化性质、植被覆盖度的影响边界和程度，提出了景观与区域生态评价方法。二是关键技术研发,提出了基于生态减损的采排复一体化技术，构建了地面和地下相结合的露天矿立体储水技术体系，揭示了“水-气-岩”相互作用下采动岩体裂隙自修复机理，掌握了覆岩导水裂隙的发育类型及其导水流动特性，提出了井工开采地下水原位保护方法;优化设计了露天矿排土场边坡整形技术，开展了表土替代材料研究;筛选得到适应于东部草原区的本土植被种类，提出了土壤提质增容有机生物改良技术，优化设计了区域景观分布。初步构建了东部草原区煤电基地生态修复与综合整治技术体系，并在典型矿区应用示范，将为该区域生态环境保护提供技术支撑，助推东部草原区生态文明建设。

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煤炭学报

2019年第12期

1427

676
西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律

作者(Author)：毕银丽, 申慧慧

摘要：菌根真菌可以与陆地上80%以上的植物形成菌根共生体，促进植物在逆境的生长。采煤沉陷地在人工接种菌根真菌后复垦植被种群进行了自我修复与演变，监测采煤沉陷地复垦植物人工接种菌根真菌复垦后4 a对植被种群的自我演变规律影响。以神东矿区大柳塔采煤沉陷地人工林樟子松、沙棘和文冠果为研究对象，野外原位监测植被种类、生活型组成及植被多样性指数，并利用地统计学方法进行克里金插值，对比接种菌根真菌4 a后(+M)与同期种植的自然状态下(CK)，两种处理样地内植被种类、数量及其多样性指标，揭示不同人工林在自然状态和人工接种4 a后，区域内物种个体种类、数量和群落多样性差异。研究结果表明:接菌提高樟子松人工林灌木层物种多样性，而降低草本层物种多样性;接菌提高沙棘和文冠果人工林的草本植物群落稳定性和物种多样性及其均匀度，抑制灌木层物种多样性增加。3种人工林微生物复垦4 a后多年生草本占优势地位。接菌组进入多年生草本＋灌木的生态组成结构阶段，而对照组则相对滞后，处于一年生草本＋多年生草本＋灌木的组成结构阶段，接菌促进了生态的演变进程。综合分析植物分布特征，发现植物的最优拟合模型以高斯模型居多，阿尔泰狗娃花、地肤、猪毛蒿、白花草木樨、牛心朴子、野樱桃、油蒿及柠条的预测值精度较好。接菌可促进地稍瓜、阿尔泰狗娃花、牛心朴子、达乌里胡枝子和柠条频度和数量的增加，可能使绳虫实、糙隐子草、苦苣菜和花棒的频度和数量下降。本文为煤矿沉陷区采用微生物修复人工林促进生态群落自我演变进程奠定了初步的研究基础。

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煤炭学报

2019年第01期

1265

345
利用无人机遥感反演高潜水位矿区沉陷地玉米叶绿素含量

作者(Author)：肖武, 陈佳乐, 赵艳玲, 胡振琪, 吕雪娇, 张硕

摘要：有效识别采煤沉陷耕地损毁程度、面积及空间分布信息是矿区沉陷土地复垦、赔偿的客观需求。农作物受损后叶片叶绿素是很好的指示性指标，针对高潜水位矿区开采沉陷导致地面积水所引起的农作物渍害影响，基于无人机多光谱影像，在传统植被指数的基础上引入红边波段进行扩展，改进了现有的植被指数，结合田间同步实测叶绿素数据，采用经验模型法分别构建了单变量和多变量叶绿素反演模型，通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和估测精度(EA)3 个指标筛选出最佳模型。最终构建了多元线性回归MVI(red-edge),GNDVI,NDVI的叶片叶绿素定量反演模型，并采用野外对照区域样本对反演结果进行精度验证。结果显示:相对传统植被指数，引入红边后植被指数与叶片叶绿素的相关性得到显著增强，采用上述方法构建的多元线性回归模型的决定系数普遍提高0.10~0.20，达到了0.73，均方根误差降低了0.11~1.98，为0.938 SPAD，估测精度EA最终可达到83.4%，说明红边波段对采煤沉陷区作物的叶绿素响应敏感，引入红边波段构建叶绿素反演模型，可以应用于采煤沉陷影响下的玉米叶片叶绿素无人机遥感反演。结果显示:采煤沉陷盆地内玉米叶绿素含量主要集中于52~61 SPAD，面积占整体的75.1%，叶绿素含量在9~52 SPAD的作物面积占5.7%，玉米整体长势受采煤扰动影响较严重，叶绿素含量呈现从沉陷盆地边缘往中心逐渐降低的趋势。该研究为土地损毁监测与评价，土地复垦与生态修复等提供基础数据与理论支撑。

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煤炭学报

2019年第01期

1385

342
采煤沉陷地夹层式充填复垦原理与方法

作者(Author)：胡振琪, 多玲花, 王晓彤

摘要：充填复垦是提高耕地恢复率的有效途径。现有充填技术采用一次性充填方式,形成典型的“土壤层+充填层”双层土壤剖面构型。在覆盖土壤厚度不足的情况下,复垦土地的生产力低,为此,提出“土壤层+充填层+夹层+充填层……”的夹层式多层土壤剖面构型,并以黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地为例,从夹层式充填复垦的原理和方法两个方面进行研究分析。结果表明:根据不同充填材料土壤质地情况,在充填材料层中设置与其质地相异的夹层,可以改善充填材料的水分和营养元素状况,改良了“土壤层+充填层”的双层土壤剖面构型存在的弊端,提高复垦耕地的质量。提出了一种充填复垦采煤沉陷地交替多层多次充填土壤重构方法,通过条带间交替充填工艺和多次充填与土壤回填,实现了夹层式土壤剖面结构重构的连续施工作业。在山东省邱集煤矿进行了实践,夹层式土壤剖面构型的小麦产量可以当年达到甚至高于对照农田。

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煤炭学报

2018年第01期

1957

592