“矿区生态修复的理论、观点”专题（《煤炭学报》）

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“矿区生态修复的理论、观点”专题（《煤炭学报》）

来源：煤炭学报

专题整理于2021年5月，为2018—2021年《煤炭学报》刊登的“矿区生态修复的理论、观点”主题论文。

行业视野: 环境保护
类别; 47个
关键词; 35位
专家; 10篇
论文; 19365IP
点击量; 10468次
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黄河流域煤矿区生态环境修复关键技术与战略思考

作者(Author)：彭苏萍, 毕银丽

摘要：针对黄河流域煤矿区所处的战略地位，剖析了该流域生态环境面临的主要问题，认为水资源短缺是该流域中上游生态环境治理的瓶颈，现有技术与方法还不能支撑黄河流域煤矿开采与生态环境的协调发展，理论与技术的创新将成为新的关注热点。分析了国内外煤矿开采的岩层结构及采动裂隙演化规律、地下水资源保护、煤炭开采对水和生态环境影响的研究现状，提出了黄河流域煤矿区生态环境修复应结合煤层赋存特点和煤层开采工艺技术，对上覆岩层产生的裂隙发育特征与展布格局，裂隙与地表水和矿井水的导通与耦合关系，裂隙对地表生态发育与退化作用，生态环境修复关键技术与方法等进行了系统描述。提出黄河流域中上游煤矿区生态环境修复关键是水的保护与利用，要采用四维综合监测方法，揭示采矿全周期的地下水、表层水运移及地表生态环境演变规律。要针对黄河流域不同煤矿区开发过程对水土资源受损的影响程度与范围，研究并形成黄河流域煤矿生态环境修复关键技术，构建黄河流域煤炭开发的生态安全评价体系及调控模式。要改变传统认为煤炭开采只是对生态环境破坏的旧观念，充分利用煤炭开采过程对上覆岩层产生裂隙这一类似“松土”的作用动力，减缓干旱半干旱地区极易形成的次生盐碱化现象，积极将人工修复技术和生态自修复作用相结合，实现从被动防治到主动治理，使煤矿区生态环境修复成为黄河流域生态治理的典范，并为其他行业应用提供借鉴。最后提出黄河流域煤矿区生态环境修复今后工作重点与发展模式，来实现生态环境修复可持续发展。

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煤炭学报

2020年第04期

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绿色开采定量分析与深部仿生绿色开采模式

作者(Author)：张建民, 李全生, 曹志国, 郭洋楠, 郭俊亭

摘要：绿色开采是煤炭规模化开采向现代生态文明开采的技术跨越，绿色开采水平的科学评价则是建立适用绿色开采模式与实践效果检验的重要方法。研究基于前人成果分析，试图从生态学视角将传统的采矿系统与生态系统相融合构建采矿生态系统，采用物理模型构建、数学模型分析和实例验证方法，分析开采扰动时系统受损状态和生态损伤程度，构建生态损伤和绿色开采分析模型，定量评价绿色开采水平和效果，参考西部深部开采环境特点和采动生态响应特征，建立适用的绿色开采模式，为西部矿区探索适用的绿色开采解决方案提供有效途径。研究基于采矿生态系统，提出描述开采“激励”作用下生态损伤的4个因子和16个主要参数，系统内3类要素组(采动覆岩、地下水系统、地表生态)的4种耦合关系(应力耦合、水-岩耦合、水-土耦合、辐射耦合)和生态损伤的系统外传导效应，提出描述生态系统原态与受损状态相对变化关系的“生态损伤系数”;绿色开采本质是通过控制开采激励的生态响应水平实现“减损”和近零排放的先进开采方式，参照生态系统原态提出开采“绿度”指标度量开采扰动下自然稳定的生态系统原态保持水平，基于生态损伤系数建立了绿度定量分析模型和绿色开采水平比较模型;建立了绿色开采模型，分析了开采工艺参数、地下水系统保护和地表生态修复方法的绿度贡献水平，发现控制导水裂隙带高度、矿井水涌出量和含水层保护、近零排放等途径对开采绿度贡献相对较大;采用“递进式”优化的绿色开采方法与安全高效开采模式对比，地下水系统减损对提升绿色开采水平相对贡献更大;处于西部生态脆弱区的神东矿区分析显示，大柳塔矿、上湾矿、榆家梁矿等优于全区平均绿色开采水平，地下水系统减损是提升绿色开采水平的瓶颈;按照“源头减损与过程控制”思路，着力“降高、减失、快治、零排”，建立以“仿生”开采工艺为核心、非连续开采充填、含水层渗流隔离、煤矿地下水库储水、地表生态分区治理技术协同且精准控制开采过程的深部仿生绿色开采模式。

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煤炭学报

2019年第11期

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生态脆弱区保水采煤矿井(区)等级类型

作者(Author)：李文平, 王启庆, 刘士亮, 王苏健

摘要：水资源保护性采煤是生态脆弱矿区可持续发展的必然选择，如何深化保水采煤研究，使之更好的付诸工程实践，是西北煤炭开发规划和建设生产亟需解决的问题。以陕北榆神矿区为例，结合浅表层水资源(保水采煤目的层)量分布和煤矿开采对浅表层水资源的影响程度两方面，研究了保水采煤矿井(区)类型。首先，分析了研究区生态-水-煤系地层空间赋存结构特征，提出了以保水采煤为目的的生态地质环境类型，将其划分为潜水沙漠滩地绿洲型、地表水沟谷河流绿洲型、地表径流(黄土)沟壑型和区域性(深埋)地下水富集型;其次，计算确定了浅表层水资源单位面积总储存量分布;然后，基于煤层开采对生态层及浅表层水的影响程度，提出了4种保水采煤环境工程地质模式(环境友好型、环境渐变恢复型、环境渐变恶化型及环境灾变型)，在分析影响其分区的导水断裂带高度、残余隔水层釆动隔水性等关键指标的基础上，建立了不同环境工程地质模式分区阈值和确定方法;最后，基于浅表层水资源量和保水采煤环境工程地质模式分布特征，提出了保水采煤矿井等级类型划分方法，将其划分为:正常开采矿井、保水采煤一级矿井、保水采煤二级矿井和保水采煤三级矿井，总结了各级保水采煤矿井适用的开采方法与水资源保护、利用方法。

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煤炭学报

2019年第03期

1463

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面向生态的矿区地下水位阈限研究

作者(Author)：马雄德, 黄金廷, 李吉祥, 宁世雄

摘要：分布在干旱半干旱地区的植被，由于降水不足以维持长期生存，需要地下水提供部分或全部水源，因而对地下水有一定的依赖性。地下开采破坏含水层后地下水位会大幅降落，这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫，进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征，提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。只要植物根系与地下水毛细上升带保持接触，就可以吸收利用地下水，因此本文将最大毛细上升高度和根系长度之和作为矿区植被能够利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下，以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式，并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0m，进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0m。在此基础上，以2016年地下水流场基准，以水位埋深4.0m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0m的区域植被对地下水依赖程度高，属于生态约束区，煤层开采造成地下水位下降极易对植被产生水分胁迫，因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件，为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。

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煤炭学报

2019年第03期

1530

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保水采煤面临的科学问题

作者(Author)：范立民

摘要：保水采煤理念是基于榆神府矿区开发初期采煤引起的潜水位下降、植被退化而提出的。经过多年理论研究和工程实践，已初步建立了保水采煤技术体系，有效指导了生态脆弱矿区煤炭资源开采和生态环境保护。在国家关于生态文明建设标准日益提高的格局下，我国西部干旱半干旱地区煤水资源共生区生态环境保护面临历史考验。首先综述了保水采煤技术取得的成果，认为地质条件探查、岩层移动、保水采煤方法等方面的研究基本解决了单煤层开采中存在的突出问题，而生态脆弱矿区水与生态约束和生态修复与重构方面的稍显滞后。其次探讨了保水采煤领域中5个紧密相关的科学问题，包括矿区依赖地下水的植被对煤层开采的约束程度的识别、量化及监测，大采高和重复采动条件下导水裂隙带高度探测与预测方法，有效隔水层厚度的量化与评价，大采高和重复采动条件下采动岩层(覆岩)控制及矿山生态环境影响机制、矿山生态损害监测与评价、矿山土地复垦与生态重建技术、生态修复策略及效果评价等。在新形势下，矿区生态环境保护的责任和任务重大，有待于投入更多研究来支撑我国西部矿山保水采煤理论与技术的突破，促进绿色矿区建设。

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煤炭学报

2019年第03期

1722

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解决矿山环境问题的“九节鞭”

作者(Author)：武强, 刘宏磊, 赵海卿, 张萌, 刘守强, 曾一凡

摘要：矿山环境研究是建设“美丽中国”的具体行动之一，可以使废弃矿山变成绿水青山和“金山银山”。矿产资源开发曾经以牺牲人类生存环境为代价，造成了难以弥补的资源浪费和生态环境破坏，导致一系列严重的矿山环境问题出现。目前我国正在面临突出的矿山环境问题困扰，而矿山环境修复治理进度却相对缓慢。为科学解决矿产资源开发过程中诱发的众多矿山环境问题，采用系统工程思路，运用“九节鞭”手段，围绕矿山环境问题梳理、调查、评价与预测、修复治理技术与模式、矿山土地适宜性评价、监测与预警、信息系统研发、法规标准和矿山环境管理等9个方面探讨了逐步攻克和解决矿山环境问题的出路。提出了矿山环境问题的分类方案和各类型的效应特征;为规范矿山环境的调查和矿山环境数据采集，制定了矿山环境的现场原位调查技术方法和标准;为把握矿山环境现状和预判未来演化发展趋势，提出了矿山环境现状评价和针对不同开发方案其环境演化趋势预测的方法与模型;针对矿山环境的系统属性，开展了环境问题、修复治理目标、修复治理技术及修复治理模式等研究，建立了矿山环境修复治理模式体系;从修复矿山土地资源和矿山土地资源再利用的角度，构建了修复治理后的矿山土地适宜性评价理论与方法;以监测矿山环境、分析变化趋势以及预警突发事件为目的，开发了矿山环境监测与预警技术;为直观展示矿山环境修复治理成果、共享修复治理中的经验和教训，研发了基于云平台大数据等现代信息技术的矿山环境信息管理系统;整理了矿山环境相关的法律法规，对比分析了国内外矿山环境法规标准体系特征;阐述了政府和企业在矿山环境管理中的职责。最后，从消除矿山环境问题对生态环境产生的负面影响、开发闭坑矿山正效应资源并服务矿业城市经济建设与转型、深部开采矿山环境问题防治理论与方法、地下矿山生态环境、矿山环境问题及其公共安全防治理论与技术装备研发、矿山环境大数据平台建设与人工智能等角度，展望了矿山环境研究的未来发展方向和趋势。

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煤炭学报

2019年第01期

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我国采动地裂缝形成机理研究进展

作者(Author)：陈超, 胡振琪

摘要：煤矿区采动地裂缝可对岩土工程的稳定及土地生态安全造成严重威胁,研究其形成机理有助于实现矿区资源与环境协调开发。根据采动地裂缝的力学成因进行分类,系统梳理了不同类型采动地裂缝形成机理研究进展,分析了采动地裂缝的影响因素与研究方法,讨论了相关的关键科学问题。分析认为,岩层破断与表土层形变过程尤其是基岩与松散层接触面的应力-应变机制、动态地裂缝多周期形成机理、顾及多因素耦合影响效应的力学模型构建、多技术手段的综合运用、深部开采与生态脆弱矿区高强度开采以及煤炭开采新技术引起的地裂缝形成机理等将是未来研究的难点与发展趋势。

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煤炭学报

2018年第03期

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矿区土地修复的几个基本问题

作者(Author)：卞正富, 雷少刚, 金丹, 王丽

摘要：通过对与土地复垦有关的概念梳理后,提出以土地修复作为高一级学科建设的名称涵盖土地复垦的名称。基于生态系统自恢复力的假说,讨论了矿区土地修复过程中,自然恢复与人工干预的作用,提出了引导型矿山土地自修复模式及其应用条件,指出了对关键限制性因素及其阈值的识别与修复是矿山生态系统引导自修复的关键;并进一步讨论了引导型矿区土地修复目标的合理程度。还讨论了采前预防及采后修复在矿区土地修复中的作用,对于露天矿山,采前预防或减损工艺应成为主流,在剥采排复一体化工艺实现后,土壤重构成为露天矿区土地修复成功的关键,而对于井工开采矿山,采前预防措施通常被用于局部需要特殊保护的地表建构筑物或具有重要保护价值的生态类型区,采后修复仍是主要的技术手段。

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煤炭学报

2018年第01期

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