“矿区土地复垦与生态修复技术”专题（《煤炭学报》）

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“矿区土地复垦与生态修复技术”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“矿区土地复垦与生态修复技术”主题论文。

行业视野: 环境保护
类别; 50个
关键词; 41位
专家; 11篇
论文; 14356IP
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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

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接种AM真菌对东部草原矿区不同配比黑黏土的玉米光谱反演

作者(Author)：龚云丽, 毕银丽, 胡晶晶, 宋子恒, 张健

摘要：为改善东部草原露天矿区黑黏土黏性强、透气性差、土壤养分有效性低的现况，设2个水平接种AM真菌处理:接种丛枝菌根(M)和不接种菌根的对照组(CK)。同时将黏土设置了 4 种不同配比处理:沙土(S)、黏土(N)，沙土与黏土按质量1∶1配比(S∶N=1∶1)、沙土与黏土按质量3∶1配比(S∶N=3∶1)。利用高光谱遥感技术监测在不同基质下接种丛枝菌根真菌对植物生长发育的影响，对比不同处理下典型光谱特征参数的差异，并筛选与叶绿素含量相关性高的特征参数，以此为自变量利用逐步回归和BP神经网络的建模方法反演叶绿素含量，为微生物复垦效应监测奠定理论基础。结果表明:接种AM真菌后玉米叶绿素含量较对照升高，通过对比“三边”参数可以看出接菌组的生长状况较对照组旺盛，即接种丛枝菌根可以促进植物生长;配比沙土后的黑黏土比纯黑黏土中玉米叶片叶绿素含量更高，生长状况更好，接菌条件下以1∶1的比例掺入沙土时对玉米叶绿素含量的提高效果最明显。选择相关性较好的10个光谱特征参数，采用逐步回归和BP神经网络的方法对对照和接菌分别进行叶绿素含量的模型建立，BP神经网络法显示出更好的估测能力，其对照组的模型决定系数和模型检验决定系数分别为0.860和0.896，接菌组的模型决定系数和模型检验决定系数分别为0.857和0.890，可以较好估测玉米叶片叶绿素含量。

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煤炭学报

2019年第12期

807

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东部草原区露天煤矿开采对地下水系统影响与帷幕保护分析

作者(Author)：赵春虎, 王强民, 王皓, 杨建, 刘基, 张雁

摘要：我国东部呼伦贝尔草原地区是以露天开采为主的重要煤电基地，但是针对草原区露天煤矿开采对地下水系统影响及其水资源保护等问题研究较为不足。以呼伦贝尔草原宝日希勒露天矿区为研究对象，根据矿区煤炭资源开发与疏排水特征，将矿区露天矿开采历史划分为初期、剧增期与稳定期3个阶段。应用地下水系统数值仿真技术，系统分析了露天矿区疏排水对地下水系统的影响规律。结果显示:第1阶段(初期)，由于宝日希勒露天煤矿首采区疏排水影响(疏排水强度2.3×104 m3/d)，矿区范围内平均水位降深小于5 m;第2阶段(剧增期)，宝日希勒露天矿西侧的东明露天矿相继开发，由于东明露天井田富水性好的松散含水层(渗透系数大于35 m/d)接受莫日格勒河地表水体补给充分，导致矿区疏排水强度增加至19.47×104 m3/d，矿区范围内平均水位降深大于10 m;第3阶段(稳定期)，宝日希勒露天矿首采区闭坑后2采区相继开采，矿区疏排水量趋于稳定(14.93×104 m3/d)，莫日格勒河地表水体渗漏补给松散层地下水强度约为11.02×104 m3/d，约占东明露天矿疏排水量的80%，平均水位降深大于15 m。最后，根据矿区水文地质条件、帷幕减渗条件下地下水流场以及露天矿剥离开采条件下含水层涌水特征，构建了受强富水强补给露天矿在帷幕墙减渗条件下地下水系统仿真模型，评价了帷幕墙构建对疏排水的影响程度，模拟得出帷幕墙长度为4 km的条件下，疏排水量减少至6.65×104 m3/d，降幅约为51.81%，总结提出帷幕墙阻水减渗方案是矿区针对强富水、强补给含水层地下水保护性开采与露天矿减少疏排水量的有效手段。

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煤炭学报

2019年第12期

1268

560
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

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水分胁迫下AM真菌与解磷细菌协同对玉米生长及土壤肥力的影响

作者(Author)：毕银丽, 张延旭, 江彬, 裘浪

摘要：针对内蒙古东部井工煤矿区气候干旱、土壤贫瘠等问题，以玉米为供试材料，采用盆栽试验方法，研究干旱胁迫(供试土壤最大持水量的40%)和正常供水(供试土壤最大持水量的70%)条件下接种解磷细菌与丛枝菌根(AM)真菌对玉米生物量、养分含量和根际土壤化学性状的影响。结果表明:在正常供水和干旱胁迫条件下，单接种AM真菌(AM)、单接种解磷细菌(CA)和联合接种AM真菌与解磷细菌(AM+CA)对玉米生物量、养分吸收量和土壤肥力均具有一定促进作用。正常供水条件下，联合接种AM真菌与解磷细菌对玉米生长促进效果最佳，与对照相比，玉米地上生物量、根系生物量和总生物量分别提高了55.5%,25.6%,49%，植株氮、磷、钾吸收量分别显著提高了71%,83%,50%;联合接种处理对根际土壤速效磷含量、磷酸酶活性改善效果最好，较对照分别提高92.3%,5.3%，而单接AM真菌对根际土壤pH、电导率、有机质、全氮、速效钾改良效果最优。干旱胁迫下，单接AM真菌对玉米生长促进效果最佳，与对照相比，显著提高玉米生物量51%，植株氮、磷、钾吸收量分别提高60%,111%,86%，同时对土壤pH、电导率、全氮、速效磷改良效果最佳。AM真菌与解磷细菌协同作用可有效促进植物生长与土壤改良，从而加速矿区植被恢复和生态重建过程，为微生物应用于矿区复垦提供了科学依据。

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煤炭学报

2019年第12期

834

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我国东部草原区露天矿排土场仿自然地貌土地整形方法

作者(Author)：李树志, 郭孝理, 李学良, 孙忠祥, 闫建成

摘要：东部草原区是我国以露天开采为主的大型煤电基地，由于其生态环境脆弱，露天矿排土场边坡易失稳引发滑坡、沉陷、崩塌问题，因此开展排土场边坡整形对保护草原生态环境、减少水土流失具有重要意义。为探索更加科学、合理的露天矿排土场边坡整形方法，采用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)、边坡稳定性分析评价比较了宝日希勒露天矿外排土场台阶式、仿自然地貌的斜坡式和波浪式3种边坡整形方法的效果。结果表明:① 不同整形边坡的NDVI指数表现为波浪式(NDVI=0.551)>斜坡式(NDVI=0.475)>台阶式(NDVI=0.340),但均小于周围自然地貌(NDVI=0.657)，波浪式整形边坡植物生长状况优于斜坡式和台阶式整形边坡;② 在同一整形边坡，高台阶的植被覆盖度低于低台阶(覆盖度650 m平台>660 m平台>670 m平台)，低台阶边坡水土流失量小于高台阶;③ 边坡稳定性与坡角大致呈负相关关系，不同整形边坡的稳定性为波浪式(F=2.711)>斜坡式(F=2.513)>台阶式(F=1.073)，波浪式、斜坡式边坡都处于稳定状态，台阶式边坡滑坡状态处于基本稳定状态;④ 3种整形边坡的NDVI值与稳定系数存在正相关关系，植被覆盖度越高边坡稳定性越高。宝日希勒露天矿外排土场仿自然地貌的波浪式整形边坡水土保持性能和边坡稳定性最好。

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煤炭学报

2019年第12期

1327

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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

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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

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