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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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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 345-353页

作者：马力王晓民张奇峰罗强虎岩马宁李蒙博西安科技大学能源学院陕西西安710054 国家能源集团新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

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... 详细信息

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,基于材料强度和渗透率双重技术目标,探究重构露天矿外排土场隔水层材料配比,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衍射试验、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%可使渗透率降低28%。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。

关键词：露天开采矿区生态修复干旱区排土场抗压强度隔水层重构

露天煤矿排土场长时序植被碳汇分级方法构建及分析

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煤田地质与勘探 2024年第5期52卷 139-150页

作者：杨飞崔宽宽张成业李军王金阳杜甜梦张浩然中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013

植被碳汇是露天煤矿生态环境评价的重要指标,精确反演植被碳汇并进行准确分级对探索矿区生态修复至关重要。为此,提出一种基于粒子群优化算法的露天煤矿植被碳汇分级方法。基于Landsat遥感影像和气象数据,采用光能利用率模型,反演出内... 详细信息

植被碳汇是露天煤矿生态环境评价的重要指标,精确反演植被碳汇并进行准确分级对探索矿区生态修复至关重要。为此,提出一种基于粒子群优化算法的露天煤矿植被碳汇分级方法。基于Landsat遥感影像和气象数据,采用光能利用率模型,反演出内蒙古胜利一号露天煤矿区2005-2020年间排土场的植被碳汇时空分布;通过构建目标函数并迭代计算,获取了该区植被理想光能利用率、最佳气温和降水条件,量化并建立了植被碳汇分级标准;对不同时期各个排土场的植被碳汇结果进行分级,并对分级面积和占比的时空变化进行分析。结果表明:(1)2005-2020年间研究区植被固碳能力呈上升趋势,年均增长值和增长率分别为1.43gC/(m^(2)·a)和6.97%。(2)各排土场生态修复后,植被碳汇值大幅提高,极高和高植被碳汇区面积不断扩大。(3)排土场生态修复效果存在差异,南北排土场表现最佳,沿帮次之,内排土场相对较差。到2020年南、北排土场极高植被碳汇区面积分别达0.94和0.92km2,占比为92%和94%;沿帮排土场极高和高植被碳汇区面积达3.64km2,占比66%;内排土场极高植被碳汇区面积增长至1.22km2,占比达31%;2020年南、北和沿帮排土场已不存在极低植被碳汇区。研究成果不仅为露天煤矿生态环境评估提供了重要的数据支持,也为矿区生态修复策略制定提供了科学依据。

关键词：露天煤矿生态环境评价排土场植被碳汇分级

排土场边坡渗流特征的降雨模型试验及数值分析

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矿业研究与开发 2024年第9期44卷 94-102页

作者：梁霁兴刘磊徐继业郭昊钟康杰昆明理工大学国土资源工程学院云云南昆明650093 攀钢集团矿业有限公司四四川攀枝花市617016

为研究降雨条件下边坡渗流特征的变化规律,以某双采场排土场为研究对象,采用室内降雨模型试验分析不同土料渗流场的变化规律,同时利用FLAC3D数值模拟软件对三维排土场模型开展降雨入渗模拟。结果表明:降雨作用下,土料边坡模型含水率、... 详细信息

为研究降雨条件下边坡渗流特征的变化规律,以某双采场排土场为研究对象,采用室内降雨模型试验分析不同土料渗流场的变化规律,同时利用FLAC3D数值模拟软件对三维排土场模型开展降雨入渗模拟。结果表明:降雨作用下,土料边坡模型含水率、基质吸力、孔隙水压力的响应特征显著,含水率的响应优先级最高;相较于2#采场土料,1#采场土料的渗透性更强,其湿润锋、饱和度、孔隙水压力的扩展区域更大;渗透性强的土体容易发生滑坡破坏,渗透性能弱的土体容易产生冲沟裂纹。基质吸力会不断减小,基质吸力下降会影响土体的抗剪强度指标,下降幅度较大易产生滑坡破坏现象。通过三维模型降雨模拟可知,降雨对边坡渗流特征影响较大,降雨导致排土区域孔隙水压力不断增大,从而可能造成滑坡的产生。

关键词：排土场降雨渗流破坏模式模型试验数值模拟

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排土场不同培肥模式团聚体有机碳的累积效应

水土保持通报 2024年第3期44卷 307-316页

作者：王桂林李明超毕银丽胡耀辉神华准格尔能源有限责任公司西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院西安科技大学地质与环境学院中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室

[目的]研究不同培肥模式对沙棘林下的植被多样性，土壤团聚体的发育、稳定性及有机碳库恢复的影响，为矿区露天矿植被重建，土壤质量改善及团聚体碳库恢复提供依据。[方法]基于内蒙古黑岱沟露天矿内排土场沙棘示范基地，通过调查植被种... 详细信息

[目的]研究不同培肥模式对沙棘林下的植被多样性，土壤团聚体的发育、稳定性及有机碳库恢复的影响，为矿区露天矿植被重建，土壤质量改善及团聚体碳库恢复提供依据。[方法]基于内蒙古黑岱沟露天矿内排土场沙棘示范基地，通过调查植被种群并采集土壤团聚体样品，分析丛枝菌根真菌(AMF)及其他因素(风化煤、绿肥)联合的培肥模式对于露天矿排土场植被恢复区前期土壤团聚体稳定性及有机碳恢复的影响。[结果]在6种培肥模式下，对林下植被丰富度及多样性提高效果最好的是施用绿肥并添加风化煤(沙绿风)处理；对团聚体发育及稳定性影响效果最显著的是接种AMF并施用绿肥(沙接绿)的试验组。对团聚体有机碳及全氮作用效果的分析表明，沙接绿处理下宏观团聚体有机碳和全氮显著高于仅接种AMF(沙接)处理。[结论]不同培肥模式对沙棘林下的植被多样性、土壤团聚体的发育、稳定性及有机碳库恢复具有积极作用。在露天矿植被重建时，应采用接种AMF、施用绿肥及风化煤等方式，提高土壤有机碳含量，促进团聚体发育。

关键词：丛枝菌根真菌排土场有机碳土壤团聚体生态修复

来源：博看期刊

内蒙古草原煤矿区排土场不同规格树枝沙障的防风效益

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西北林学院学报 2024年第2期39卷 141-147页

作者：丛龙宇许丽张春良陈翔刘瑞瑶内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古自治区风沙物理学重点实验室内蒙古呼和浩特010018 内蒙古蒙草生态环境(集团)股份有限公司内蒙古呼和浩特010010

为探究草原煤矿区排土场边坡不同规格机械沙障的防风效益,以排土场边坡设置的树枝沙障为研究对象,对不同规格(0.5 m×0.5 m、1.0 m×1.0 m、1.5 m×1.5 m)高度为30 cm的树枝沙障内不同高度(10、20、30、50、200 cm)的风速进行测定,同时... 详细信息

为探究草原煤矿区排土场边坡不同规格机械沙障的防风效益,以排土场边坡设置的树枝沙障为研究对象,对不同规格(0.5 m×0.5 m、1.0 m×1.0 m、1.5 m×1.5 m)高度为30 cm的树枝沙障内不同高度(10、20、30、50、200 cm)的风速进行测定,同时以未铺设沙障的边坡作为对照,比较分析3种规格沙障防风效能、空气动力学粗糙度和风速廓线特征。研究表明,3种规格沙障的防风效能表现为0.5 m×0.5 m>1.0 m×1.0 m>1.5 m×1.5 m,且均在10 cm高度处防风效能最为显著,其防风效能随着高度的增加呈减小趋势;空气动力学粗糙度和摩阻风速均表现为0.5 m×0.5 m>1.0 m×1.0 m>1.5 m×1.5 m>对照;不同沙障的风速廓线在50 cm高度内均呈现出不规则的“S”形曲线变化特征,50 cm高度以上风速廓线与对照相似。结果显示0.5 m×0.5 m树枝沙障防风效益最好,可有效改善近地表土壤风蚀情况,建议在草原煤矿区排土场推广设置。

关键词：草原沙障排土场防风效能空气动力学粗糙度

基于位移变形监测和FLAC2D南大沟排土场边坡稳定性分析

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中国矿业 2024年第S1期 137-142页

作者：付宪吕吴涛杨泽李超相王梦柯昆明有色冶金设计研究院股份公司

露天矿排土场作为矿山废土石的收容所，其稳定性直接关系着矿山生产安全和人员生命财产安全，是矿山安全管理的重点。为了研究南大沟排土场高边坡的稳定性和确保排土场后期安全运营，本文深入分析了该排土场工程地质资料，结合现场调查... 详细信息

露天矿排土场作为矿山废土石的收容所，其稳定性直接关系着矿山生产安全和人员生命财产安全，是矿山安全管理的重点。为了研究南大沟排土场高边坡的稳定性和确保排土场后期安全运营，本文深入分析了该排土场工程地质资料，结合现场调查和堆排现状图，建立了典型边坡剖面的数值计算模型，创新性采用FLAC2D数值分析软件定量评价和位移变形监测相结合的手段对南大沟排土场边坡稳定性进行了综合分析，再现了边坡潜在破坏的演化过程。通过分析稳定性计算结果和位移监测数据可以得到：其边坡破坏模式为顶部平台拉裂，下部以圆弧形剪出；经定性评价、定量计算后，三种工况下的边坡稳定性系数高于规范规定的安全系数，达到了安全等级一级的要求，排土场边坡整体处于稳定状态，证明了现有排土场的安全性和稳定性；通过位移监测数据结果表明排土场一年多内累计变形都维持在预警值范围以内，有较强的自稳能力。数值模拟与变形监测手段相结合的综合分析评价方法准确且合理，为矿山开采和废石堆排提供了安全保障，同时也为排土场稳定性分析提供了技术指导。该综合分析方法为其他矿山排土场边坡稳定性分析提供了借鉴。

关键词：边坡稳定性排土场安全系数强度折减法(FLAC2D) 变形监测

锡林浩特露天煤矿排土场不同恢复措施植被群落特征分析

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草地学报 2024年第7期32卷 2214-2224页

作者：赵伟璇王彤彤沈浩伟李岳高天王明玖内蒙古农业大学草原与资源环境学院/草地资源教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010018

有效的排土场植被重建会有利于矿区及周边生态功能的恢复,不同措施植被恢复效果不同。以锡林郭勒盟胜利煤田西二号露天煤矿外排土场为研究对象,于2007年开始进行修复工作,本研究对排土场恢复第13年3种不同恢复措施下的植物群落进行调查... 详细信息

有效的排土场植被重建会有利于矿区及周边生态功能的恢复,不同措施植被恢复效果不同。以锡林郭勒盟胜利煤田西二号露天煤矿外排土场为研究对象,于2007年开始进行修复工作,本研究对排土场恢复第13年3种不同恢复措施下的植物群落进行调查。其中,3种不同措施分别为生物笆覆盖措施(简称SW)、沙障覆盖措施(简称SZ)和人工条播措施(简称RT)。不同措施坡面同时分为坡上(PS)、坡中(PZ)、坡下(PX)和平台(PT)4个高度。结果表明:(1)覆盖措施恢复效果明显,物种多样性显著高于RT措施,其中SW措施效果较好。(2)同一措施下各高度中,PT恢复效果最好,坡度对于植物生长存在一定影响。(3)一年生草本植物芸薹(Brassica rapa ***),多年生草本植物披碱草(Elymus dahuricus),灌木植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、柠条锦鸡儿(***)对于胜利煤田矿区排土场生态环境适应性较好。

关键词：锡林郭勒盟露天煤矿排土场生物笆措施沙障措施

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干旱半干旱区露天煤矿排土场植被修复效果评价与归因

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测绘科学 2024年第4期49卷 123-136页

作者：张亚萍李飞跃张成业李军郭丽毛海涛卢俊晨中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

针对干旱半干旱区域不同露天矿排土场植被生态修复情况及其驱动因素,该文以胜利西二矿和神延西湾矿排土场为研究对象,基于长时序多源数据,采用时序和趋势分析法对排土场植被恢复过程进行全周期精细时空监测;通过参照排土压占前的植被,... 详细信息

针对干旱半干旱区域不同露天矿排土场植被生态修复情况及其驱动因素,该文以胜利西二矿和神延西湾矿排土场为研究对象,基于长时序多源数据,采用时序和趋势分析法对排土场植被恢复过程进行全周期精细时空监测;通过参照排土压占前的植被,对排土场生态修复效果进行评估;结合多元回归残差定量分析气候变化和人类活动两个主要驱动因子对排土场植被变化的影响,并最终预测了植被未来生长趋势。结果表明,两个矿区排土场归一化植被指数(NDVI)在生态修复期间显著增加,NDVI变化趋势以改善为主;但对植被修复效果进行评估发现,神延西湾矿排土场绝大多数区域植被已恢复至压占前水平,修复效果显著,胜利西二矿仅有少部分区域恢复至压占前的水平。两个矿区排土场植被修复的主要驱动因素均为人类活动,其中神延西湾矿排土场植被改善区人类活动平均贡献率高于胜利西二矿。两个矿区排土场大部分区域的植被将持续性改善,神延西湾矿植被未来改善持续性较胜利西二矿更强烈。该文实验结果可为干旱半干旱矿区植被恢复建设以及生态修复提供参考。

关键词：排土场露天煤炭区生态修复定量遥感归一化植被指数干旱半干旱区域

风沙黄土区排土场不同植被类型下土壤生态化学计量特征

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水土保持研究 2024年第1期31卷 61-69页

作者：王东丽于百和赵晓亮郭莹莹谢伟郭建军辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 内蒙古神东天隆集团股份有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

[目的]准确评价风沙黄土区露天矿区排土场不同植被类型下土壤改良效益,并揭示其植被恢复的养分限制性,进而为该区生态重建与环境改善构建高效的植被恢复模式提供理论依据。[方法]选取鄂尔多斯武家塔排土场乔、灌、草3种植被类型的10种... 详细信息

[目的]准确评价风沙黄土区露天矿区排土场不同植被类型下土壤改良效益,并揭示其植被恢复的养分限制性,进而为该区生态重建与环境改善构建高效的植被恢复模式提供理论依据。[方法]选取鄂尔多斯武家塔排土场乔、灌、草3种植被类型的10种恢复模式的土壤为研究对象,以新排土为对照,开展其土壤有机碳、全氮和全磷与其化学计量特征及关系的研究。[结果]风沙黄土区排土场土壤有机碳、全氮、全磷含量变化分别为0.62~18.60 g/kg, 0.09~0.36 g/kg和0.04~0.21 g/kg,其中乔、灌林地的土壤有机碳、全氮养分含量显著高于新排土(p≤0.05),乔木林地的全磷含量显著低于其他3种样地(p≤0.05);在土层垂直剖面,3种植被类型的土壤养分均表现为表层富集性,灌木林地的土壤全氮含量在不同土层均表现最高,乔木林地土壤有机碳平均含量最高,草地的全磷平均含量最多。土壤C/N在不同植被类型间无显著差异(p>0.05),土壤C/P和N/P受植被类型的影响较大,均表现为乔木林地>灌木林地>草地>新排土;在土层垂直剖面,C/N整体呈现增大的变化趋势,N/P先减小后增大的趋势。土壤有机碳与C/N,C/P,N/P均呈极显著正相关关系(p≤0.01);土壤全氮与C/P,N/P呈极显著正相关关系(p≤0.01),土壤全磷则反之。乔木林地土壤N/P较高,植被生长受磷含量的限制;草地、灌木林地土壤N/P较低,植被生长受氮含量的限制。[结论]在植被恢复初期先种植草灌改善土壤表层养分,并适当施加氮肥,随着土壤肥力的提高再逐步种植乔木,配施磷肥以增强复垦效果。

关键词：黄河流域排土场植被恢复土壤改良生态化学计量