最新成果 | 马力副教授：干旱区露天矿外排土场隔水层重构材料试验研究

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本论文创新点

（1）针对干旱区露天矿排土场渗透性高、保水性差特点，基于采用剥离物料重构隔水层以提高保水生态修复目标，提出重构隔水层材料配比关系。

（2）基于材料强度和渗透率双重技术目标，构建粉煤灰及固化剂掺比与材料渗透率和单轴抗压强度的关系模型。

题目

干旱区露天矿外排土场隔水层重构材料试验研究

作者

马力¹，王晓民¹，张奇峰¹，罗强¹，虎岩²，马宁¹，李蒙博¹

单位

1. 西安科技大学能源学院

2. 国家能源集团新疆能源有限责任公司

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摘要

新疆煤炭资源储量巨大，具备开发建设大型露天煤矿的条件与优势，但由于新疆干旱区气候特点，造成露天开采对生态环境影响和破坏范围广、程度高，开展干旱区露天矿生态修复具有重大实际意义。由于排土场物料松散、孔隙度大、渗透性大，对干旱区排土场生态修复提出严峻挑战。为解决我国西部干旱区露天煤矿生态修复过程中水资源的紧缺问题，提高干旱区露天矿生态修复效果，探究重构露天矿外排土场隔水层材料配比，基于材料强度和渗透率双重技术目标，以不同材料配比方案利用室内渗透性试验及单轴抗压强度开展相关研究。采用XRD衍射实验、单轴抗压试验与变水头渗透试验确定了不同配比试件的材料主要成分、单轴抗压强度与渗透率并研究了重构隔水层的材料配比参数。试验结果表明：固化剂掺比增加2%时，试件抗压强度提高22%，但增加趋势随着固化剂掺比超过8%时开始降低，固化剂掺比从8%增加至10%时，试件的抗压强度仅增加6%。随着粉煤灰掺比的增加其渗透率逐渐减小，粉煤灰掺比每增加2%可降低原比28%的渗透率。结合极差分析法得出以下规律，固化剂掺比量对试件抗压强度的影响程度大于粉煤灰掺比对其的影响程度，且对于渗透率而言，粉煤灰掺比的影响程度更高。粉煤灰掺比固定时，固化剂掺比与试件的单轴抗压强度呈正相关。固化剂掺比一定时，粉煤灰掺比增加其单轴抗压强度也在增大。

作者简介

马力

副教授

马力，男，汉族，1986年9月生，中共党员，黑龙江省集贤县人，采矿工程博士、力学博士后、矿业工程博士后，副教授，硕士生导师。2010年、2015年分别获得中国矿业大学采矿工程专业（露天开采方向）学士及博士学位，2017年7月在中国矿业大学完成力学博士后研究工作后进入西安科技大学工作。2022年1月在西安科技大学矿业工程博士后流动站完成博士后研究工作。西安科技大学采矿工程专业露天开采方向负责人、中国煤炭学会露天开采专业委员会委员、中国岩石力学与工程学会露天开采边坡工程专委会委员、《露天采矿技术》编委会委员、《煤炭学报》青年编委、《煤炭工程》青年编委、贵州省能源行业专家。

研究方向

露天采矿理论与方法、露天矿生态修复、露天矿爆破工程及浅层岩土边坡

主要成果

主持国家自然科学基金青年基金1项、国家重点研发计划项目子任务1项、国家能源集团2030重大项目先导项目子课题1项、中国博士后科学基金面上项目2项、陕西省自然科学基础研究计划项目2项、陕西省教育厅科研计划项目1项、江苏省博士后资助计划项目1项、辽宁工程技术大学煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心开放基金1项、企业委托项目20余项。出版学术专著2部，参编专著2部、教材1部，发表学术论文80余篇，其中发表SCI/EI论文20余篇，授权国家发明专利10项、登记软件著作权2项。

引用格式

马　力，王晓民，张奇峰，等. 干旱区露天矿外排土场隔水层重构材料试验研究[J]. 煤炭科学技术，2024，52(5)：345-353.

MA Li，WANG Xiaomin，ZHANG Qifeng，et al. Experimental study on reconstruction material of impervious layer in open-pit mine external dump in arid area [J]. Coal Science and Technology，2024，52(5)：345-353.