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黄河中游陕北煤矿区采动地裂缝对土壤入渗特性的影响及其侵蚀效应 被引量：4
1
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 王双明 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1234-1248,共15页
破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以... 破解黄河中游煤矿区采动地裂缝的水土流失效应,对于陕北煤矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼典型采动地裂缝发育区内宽度0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝周围土壤(水平距离80 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,利用定水头法和仪器分析法分别测定土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了采动地裂缝对土壤入渗特性的影响规律,基于RUSLE2模型计算阐明了考虑入渗特性的采动地裂缝小空间尺度上的土壤侵蚀效应。结果表明:①采动地裂缝周围土壤的入渗速率随时间变化而呈现出瞬变(0~3 min)、渐变(3~60 min)及稳定(60~110 min)3个阶段的动态变化过程;②采动地裂缝发育提高土壤K_(s)的效应最显著,平均增幅为60.63%,该效应随采动地裂缝宽度的增大和距裂缝水平距离的减小而增强;③土壤累积入渗量和K_(s)与极细砂粒呈极显著正相关(p<0.01),而与黏粒、有机质则呈极显著负相关(p<0.01),与>0.25 mm水稳性团聚体也呈显著负相关(p<0.05);④考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时增大了1.12~2.13倍;基于指数函数构建了不同宽度采动地裂缝影响周围土壤入渗速率和可蚀性K值作用范围的预测模型,发现当距采动地裂缝水平距离分别超过226、157 cm时,采动地裂缝增大周围土壤入渗速率及可蚀性的效应基本消失,其可作为黄河中游陕北黄土采动地裂缝发育区水土流失效应的精准防控靶区。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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黄河中游陕北煤矿区不同宽度的采动地裂缝对土壤抗冲性的影响 被引量：1
2
作者 宋世杰 阮豪 +4 位作者 王双明 陈宝灯 李源红 刘露 张家杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期382-395,共14页
采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作... 采动地裂缝作为黄河中游陕北煤矿区显著且最具代表性的采动损害形式,引发的水土流失效应已经不容忽视。为研究采动地裂缝发育对周围土壤抗冲性的影响,选取陕北柠条塔北翼采动地裂缝发育区内宽度为0~10、10~20、20~30 cm的采动地裂缝作为研究对象,采集其周边水平距离0~80 cm的表层土壤,测定土壤机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质等5个国内外学者普遍关注的土壤抗冲性影响因子和土壤抗冲系数,揭示采动地裂缝周围土壤理化特性指标及抗冲系数的变化规律,构建陕北采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数的预测模型。结果表明:采动地裂缝周围表层土壤在冲刷作用下产生的泥沙流失量会随冲刷时间的增加呈现“速增(0~1 min)、缓增(1~3 min)、稳持(3~10 min)”3阶段的变化过程,冲刷产生的泥沙流失量主要来自于3 min以内,其贡献率超过90%;采动地裂缝会产生大幅降低周围表层土壤抗冲性的效应,最大降幅为32.1%,且采动地裂缝宽度越大,越靠近地裂缝,该效应越明显;土壤抗冲系数与砂粒质量分数呈极显著负相关(p<0.01),与黏粒、>0.25 mm水稳性团聚体、有机质质量分数呈极显著正相关(p<0.01),其中砂粒、有机质、>0.25 mm水稳性团聚体质量分数可作为陕北采动地裂缝发育区土壤抗冲性的主控因素;以采动地裂缝宽度、距裂缝水平距离为变量,构建了采动地裂缝发育区表层土壤抗冲系数预测模型,计算发现当水平距离超过158 cm时,采动地裂缝对周围表层土壤抗冲性的影响基本消失,其可作为陕北采动地裂缝发育区土壤水蚀性防控的靶向区域。研究结果可为黄河中游陕北矿区水土流失的精准防控提供科学依据。 展开更多
关键词 采动地裂缝 土壤抗冲性 土壤侵蚀 原状土 陕北煤矿区
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改良基质对煤矿区土壤理化性质的优化 被引量：4
3
作者 陈花 刘娜 +2 位作者 姚晓倩 刘拉香 李强 《山西农业科学》 2025年第1期90-100,共11页
煤炭资源的大量开采造成土地资源严重破坏,为了改良矿区土壤,以榆林市某煤矿区土壤为试样,设置空白对照(CK1)、5%煤气化渣(CK2)、5%煤气化渣与平菇菌渣配施、5%煤气化渣与玉米秸秆生物炭配施、5%煤气化渣+平菇菌渣+玉米秸秆生物炭配施,... 煤炭资源的大量开采造成土地资源严重破坏,为了改良矿区土壤,以榆林市某煤矿区土壤为试样,设置空白对照(CK1)、5%煤气化渣(CK2)、5%煤气化渣与平菇菌渣配施、5%煤气化渣与玉米秸秆生物炭配施、5%煤气化渣+平菇菌渣+玉米秸秆生物炭配施,共计13个处理,测定处理后土壤的理化性质,并运用主成分分析法对改良效果进行综合评价,以筛选矿区土壤改良的有效配方。结果表明,与CK1相比,CK2处理的土壤毛管持水性、孔隙度、pH值、碱解氮含量分别增加12.32%、0.92%、21.41%、12.89%,有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、含盐量分别显著降低76.52%、39.56%、26.85%、25.12%。与CK2处理相比,5%煤气化渣与平菇菌渣配施、5%煤气化渣与玉米秸秆生物炭配施、5%煤气化渣+平菇菌渣+玉米秸秆生物炭处理均能有效改善土壤理化性质,其中,矿区土壤中施入5%煤气化渣+30%平菇菌渣+10%生物炭后,土壤容重、密度和土壤含盐量均显著降低;土壤田间持水量、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量和碱解氮含量显著增加。主成分分析发现,5%煤气化渣+30%平菇菌渣+10%生物炭处理对煤矿区土壤改良效果最佳。 展开更多
关键词 煤气化渣 食用菌菌渣 生物炭 主成分分析 煤矿区土壤 理化性质
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荒漠化煤矿区生态因子与地下水含量关系研究
4
作者 刘英 贾羽豪 +3 位作者 衡文静 岳辉 毕银丽 彭苏萍 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期55-63,共9页
煤矿开采对生态环境和地下水资源造成显著破坏和影响,深入理解煤矿区生态因子与地形、地下水含量之间的关系对于矿区生态保护至关重要。选取红沙泉露天煤矿作为研究对象,通过实测视电阻率来反映地下水含量,并使用Pearson相关系数分析不... 煤矿开采对生态环境和地下水资源造成显著破坏和影响,深入理解煤矿区生态因子与地形、地下水含量之间的关系对于矿区生态保护至关重要。选取红沙泉露天煤矿作为研究对象,通过实测视电阻率来反映地下水含量,并使用Pearson相关系数分析不同生态指标与地形及地下水含量间的关系。结果表明:随着与采坑距离的增大,视电阻率降低,表明采矿活动导致地下水含量减少,其对地下水的影响范围大约为2 km;在靠近采坑的区域(如AA1测线),深层地下水与生态因子的相关性高于表层土壤含水量,且相关系数均超过0.4;而在较远离采坑的BB1测线,表层土壤含水量对生态因子的解释力更强,如SI-T、NGLI、IRSEI和NDVI的相关系数分别提高了18%、33%、660%和22%;在CC1和EE1测线上,生态因子与表层土壤含水量的相关性比AA1和BB1测线更高,显示采矿扰动增加了生态因子对土壤水分的敏感度,使得生态系统更为脆弱;洼地区域能一定程度上改善生态质量并增大土壤含水量。研究结论为矿区生态保护和可持续发展提供了科学依据。 展开更多
关键词 地下水含量 生态因子 地形 视电阻率 相关系数 荒漠化煤矿区
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煤矿区煤层气开发技术应用现状及展望
5
作者 孙四清 杨帆 +6 位作者 郑玉岐 张群 李浩哲 张庆利 程斌 李文博 吴晓眩 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第6期972-982,共11页
“十二五”以来,为保障煤层气资源开发和煤矿安全高效生产,根据煤矿采掘工程部署、开采扰动和煤层地质条件,经过生产实践探索,形成了适用于中国煤矿区煤层气开发的“四区联动”抽采模式,即煤矿规划区、准备区、生产区及采空区的煤层气... “十二五”以来,为保障煤层气资源开发和煤矿安全高效生产,根据煤矿采掘工程部署、开采扰动和煤层地质条件,经过生产实践探索,形成了适用于中国煤矿区煤层气开发的“四区联动”抽采模式,即煤矿规划区、准备区、生产区及采空区的煤层气协同开发,已取得较好应用效果。主要表现在以下几个方面:①开发形成了适合于规划区的地面垂直井压裂、顺煤层水平井分段压裂及碎软煤层顶板水平井地面分段压裂抽采技术。甘肃窑街海石湾矿垂直井单井产气量达到2607 m^(3)/d;山西晋城寺河矿顺煤层分段压裂单井产气量突破9100 m^(3)/d;安徽淮北芦岭矿碎软煤层顶板水平井单井产气量达到10760 m^(3)/d。②研发了适合于准备区的煤矿井下定向长钻孔分段压裂抽采技术。陕西彬长大佛寺矿硬煤顺煤层长钻孔分段压裂钻孔长度达到600 m,单孔瓦斯抽采纯量达到3600 m^(3)/d;山西阳泉新景矿碎软煤层顶板分段压裂钻孔长度达到609 m,单孔瓦斯抽采纯量达到2811 m^(3)/d。③探索形成了适合于生产区的碎软煤层井下穿层钻孔高压加砂水力压裂和顺煤层气动定向钻进高效抽采技术。安徽淮南潘三矿穿层钻孔加砂水力压裂钻孔瓦斯抽采纯量是普通清水压裂的2.38倍;山西阳泉二矿气动定向钻进深度最大达到607 m,单孔瓦斯抽采纯量达到971.6 m^(3)/d。④提出了适合于煤矿采空区的地面垂直井和L型水平井瓦斯抽采模式。安徽淮南潘一矿垂直井抽采量最高超过50000 m^(3)/d;山西晋城寺河矿L型水平井抽采量最高达30000 m^(3)/d。随着煤矿区煤层气开发效果进一步提升的需要,提出了煤矿区煤岩层大规模体积压裂、煤矿井地联合分段水力压裂、煤矿区深部煤层气开发等技术攻关方向,推动煤矿区煤层气开发技术发展,以更好保障煤炭资源安全开采和煤层气资源高效开发。 展开更多
关键词 煤矿区 煤层气 四区联动 分段压裂 碎软煤层
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黄河中游陕北煤矿区黄土沉陷坡面土壤入渗特性变化规律及其侵蚀效应
6
作者 宋世杰 成星 +4 位作者 白莉 刘露 李源红 张家杰 陈宝灯 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期633-646,共14页
破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪... 破解黄河中游煤矿区沉陷坡面引发的水土流失问题,是支撑黄河流域生态安全与高质量发展战略的关键突破点。以陕北柠条塔井田北翼典型沉陷坡面(坡顶、坡中、坡脚)周围不同深度土层(0~10、10~20、20~30、30~40 cm)的土壤为研究对象,采用仪器分析法和定水头法分别测定土壤的入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(Ks)、孔隙度、含水率、有机质、机械组成、>0.25 mm水稳性团聚体含量,揭示了沉陷坡面不同部位对土壤入渗特性的影响规律,并基于RUSLE2模型计算,阐明了在小空间尺度上,考虑入渗特性的沉陷坡面土壤侵蚀效应。结果表明:(1)不同沉陷坡面部位土壤入渗速率均随时间的变化呈现出瞬变阶段(0~3 min]、渐变阶段(3~60 min]及稳定阶段(60~110 min]3个阶段的动态变化过程;(2)沉陷坡面会产生显著提高坡顶、坡中、坡脚部位土壤入渗速率、累积渗透量、饱和导水率(K_(s))、可蚀性K值的效应,平均增幅分别介于13.41%~52.51%、22.25%~26.84%、21.86%~26.67%、15.78%~21.63%,该效应随着土层深度的减小而增强,沉陷坡面该效应的大小为坡顶>坡中>坡脚;(3)沉陷坡面周围土壤考虑入渗特性计算的可蚀性K值变化幅度比不考虑时放大了33.42%~44.99%;(4)沉陷坡面土壤可蚀性K值均与粉粒、孔隙度、饱和导水率(K_(s))显著相关,该结果可作为黄河流域生态保护与矿区绿色转型协同发展提供理论技术支撑。 展开更多
关键词 沉陷坡面 土壤入渗特性 土壤侵蚀效应 RUSLE2模型 陕北煤矿区
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高潜水位煤矿区人类活动净氮、净磷输入特征及其影响因素 被引量：1
7
作者 于孝坤 范廷玉 +2 位作者 项鸿志 王兴明 陈孝杨 《环境科学研究》 北大核心 2025年第2期332-343,共12页
人类活动产生的氮、磷过量输入是水体富营养化的主要原因。为推动高潜水位煤矿区水资源综合开发利用,以“人-煤-粮-水”多因素复合的淮南矿区为研究区域,基于人类活动净氮输入(net anthropogenic nitrogen input,NANI)、人类活动净磷输... 人类活动产生的氮、磷过量输入是水体富营养化的主要原因。为推动高潜水位煤矿区水资源综合开发利用,以“人-煤-粮-水”多因素复合的淮南矿区为研究区域,基于人类活动净氮输入(net anthropogenic nitrogen input,NANI)、人类活动净磷输入(netanthropogenic phosphorus input,NAPI)模型,揭示了该区域2000-2022年人为源氮、磷输入时空演变特征及组成结构变化,利用Mantel检验及归因分析筛选了影响因素并量化了其贡献率大小,提出了氮、磷综合控制策略。结果表明:①2000-2022年,淮南矿区NANI随时间呈双峰变化趋势,而NAPI呈现先增长后下降趋势,NANI、NAPI多年平均值分别为24137.68、12882.11kg/(km^(2)·a),与国内外其他地区相比,均处于较高水平。②淮南矿区NANI、NAPI整体呈现西低东高的分布特征,具有显著空间异质性(P<0.01),这主要与人口密度、农业活动强度变化有关。③化肥施用在NANI、NAPI组成结构中占比最大,对NANI、NAPI的多年平均贡献率分别为78.87%、88.77%;作物氮固定、食物/饲料磷输入分别是NANI、NAPI的第二来源,多年平均贡献率分别为9.31%、9.73%。④社会因素对NANI、NAPI变化的影响最大,平均贡献率分别为45.09%、51.48%;其次是农业因素,平均贡献率分别为38.76%、36.56%;经济因素对NANI、NAPI变化的影响最小,平均贡献率分别为16.15%、11.96%。因此,淮南矿区应重点控制东部区域氮、磷负荷,开发新的产业经济发展模式,调整农业种植模式,推进肥料科学施用是淮南矿区控制氮、磷输入的有效途径。 展开更多
关键词 淮南高潜水位煤矿区 人类活动净氮输入(NANI) 人类活动净磷输入(NAPI) 归因分析 时空演变 影响因素
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不同植被对煤矿区土壤微生物和碳循环基因的影响
8
作者 白轶伟 刘长月 +4 位作者 原建强 李鹏飞 郭俏 王旭东 来航线 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第4期1029-1045,共17页
为明确红柳林煤矿不同植被类型下微生物群落组成等特征,同时探讨矿区植被类型对土壤微生物及碳循环功能基因的影响,本研究选择陕北神木红柳林煤矿区草本(C)、灌木(G)和草灌混合(CG)3种典型植被类型区域的枯枝落叶层土壤(0~20cm)、根层土... 为明确红柳林煤矿不同植被类型下微生物群落组成等特征,同时探讨矿区植被类型对土壤微生物及碳循环功能基因的影响,本研究选择陕北神木红柳林煤矿区草本(C)、灌木(G)和草灌混合(CG)3种典型植被类型区域的枯枝落叶层土壤(0~20cm)、根层土壤(20~60 cm)和深层土壤(60~100 cm)为研究对象,测定土壤理化性质、土壤酶活性,并借助16S rDNA、ITS rDNA高通量测序和宏基因组测序技术分析微生物群落结构及碳循环功能基因丰度的变化。结果显示:不同植被类型对矿区退化土壤理化性质和酶活性产生显著影响,水解酶系以灌木类型活性相对较高,而氧化还原酶系以草灌混合类型最高;不同植被类型、不同深度土壤之间微生物α多样性均差异显著,同时微生物β多样性、门水平上物种相对丰度也均具有显著差异;不同植被类型可能会通过影响土壤全氮、速效磷、速效钾等理化性质指标,蔗糖酶活性指标及颗粒有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳等有机碳组分指标,进而影响碳循环过程中功能基因的丰度。研究表明,陕北煤矿区不同植被类型对土壤微生物群落结构和碳循环过程相关功能基因产生显著影响,而以红柳为主的灌木类型更适合改善煤矿区微生物结构和碳循环。 展开更多
关键词 煤矿区 植被类型 土壤酶活性 微生物群落 碳循环 功能基因
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煤矿区地面采动井抽采瓦斯动态变化特征及影响范围研究
9
作者 贾晋生 吕闰生 +2 位作者 杨国和 姚晋宝 陈李松 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期234-243,共10页
为了研究煤矿区地面采动井抽采瓦斯动态变化规律和抽采范围,以平煤六矿戊_(8)-32030回采工作面为研究对象,基于采矿“〇”型圈、“上三带”及“下三带”理论,采用理论计算、工程试验、多元数据融合分析等方法,优化设计了戊_(8)煤层地面... 为了研究煤矿区地面采动井抽采瓦斯动态变化规律和抽采范围,以平煤六矿戊_(8)-32030回采工作面为研究对象,基于采矿“〇”型圈、“上三带”及“下三带”理论,采用理论计算、工程试验、多元数据融合分析等方法,优化设计了戊_(8)煤层地面采动井井位、层位以及井身结构,筛选并验证了不同井型、井身结构采动井的抽采效果,定量评价了采动井水平方向和垂直方向的抽采影响范围,阐明了顶板来压与抽采瓦斯纯量的动态变化规律,揭示了顶板垮落与周期来压对采动井协同助产-制约机制。研究结果表明,采动直井抽采效果优于采动定向井,三开井身结构优于二开井身结构,抽采瓦斯纯量和瓦斯浓度均较高;地面采动井的抽采曲线可划分为抽采波动区和抽采稳定区两个区间,抽采波动区受工作面顶板周期来压控制,抽采波动区与周期来压距离同步,抽采瓦斯纯量和抽采瓦斯浓度均表现为先上升再下降,然后再上升的循环,抽采稳定区则反之;四口抽采试验井在垂向上直接影响范围为戊_(8)煤层顶板以上62.4 m,底板以下17.1 m,共79.5 m;在平面上的抽采直接影响范围分别为200 m、250 m、240 m、180 m,平均217 m,且随工作面回采将持续增大;戊_(8)煤层开采时,下邻近戊_(9-10)煤层向戊_(8)采掘空间排放率为55%左右,上邻近丁组煤层向戊_(8)采掘空间排放率为0。研究成果将为平煤六矿,以及平煤西部矿区类似地质条件的矿井提供地面瓦斯治理技术参考和借鉴。 展开更多
关键词 采动井 井身结构 抽采范围 煤矿区 抽采效果
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陕北红柳林煤矿区不同植被类型土壤有机碳含量及组成特征
10
作者 许世奇 寇威 +4 位作者 时若萱 邢睿 李泽宇 张育林 王旭东 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第3期220-232,共13页
为探究不同植被类型对红柳林煤矿区土壤有机碳(SOC)库的影响,以红柳林煤矿区3种植被类型(草本、灌木、草灌)土壤为研究对象,分析0~200 cm土层土壤有机碳含量及密度,有机碳组分如微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)... 为探究不同植被类型对红柳林煤矿区土壤有机碳(SOC)库的影响,以红柳林煤矿区3种植被类型(草本、灌木、草灌)土壤为研究对象,分析0~200 cm土层土壤有机碳含量及密度,有机碳组分如微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)及矿质结合态有机碳(MAOC)的含量变化及占比差异,并采用通径分析法明确影响土壤有机碳及组分的关键因子。结果表明:在0~200 cm土层中,3种植被类型SOC含量范围为2.04~18.35 g·kg^(-1),其平均含量以草本最高,依次为灌木和草灌。3种植被的土壤有机碳密度表现为草本(16.51 kg·m^(-2))>灌木(12.28 kg·m^(-2))>草灌(7.91 kg·m^(-2))。在0~200 cm土层中,均以灌木植被土壤MBC、POC、LFOC平均含量最高,其次为草灌和草本;DOC平均含量则以草灌最高,其次为草本和灌木。不同植被类型间DOC/SOC、MBC/SOC、POC/SOC和LFOC/SOC值均以草灌最大;而MAOC/SOC值则以草本最高,草灌相对最小。Pearson相关性分析显示,在土壤理化因子中,SOC与铵态氮、有效磷及砂粒间呈极显著正相关关系,与速效钾、pH及粉粒间呈极显著负相关关系;通径分析表明,SOC含量主要受到土壤有效磷与矿质结合态有机碳的影响,其中SOC组分则主要受到土壤有效磷、铵态氮和pH的影响。综上,在陕北红柳林煤矿区的复垦和生态重构中,应优先加强草本植被的种植,其次为灌木植被。研究成果可望为优化矿区植被结构及生态修复提供理论支撑。 展开更多
关键词 植被类型 土壤有机碳 有机碳组分 通径分析 红柳林煤矿区
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酸沉降盐碱荒漠煤矿区土壤有机碳特征及其影响因素
11
作者 马煦晗 黄菊莹 +2 位作者 余海龙 李春环 王晓悦 《生态学报》 北大核心 2025年第18期9216-9229,共14页
在模拟试验可能会导致酸沉降效应估测偏差的背景下,开展实地分析是科学评估酸沉降效应的有效途径。然而,目前针对酸排放源周边的相关研究仍较为缺乏,尤其盐碱荒漠煤矿区。以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为采样点,测定了电厂周围0—70 c... 在模拟试验可能会导致酸沉降效应估测偏差的背景下,开展实地分析是科学评估酸沉降效应的有效途径。然而,目前针对酸排放源周边的相关研究仍较为缺乏,尤其盐碱荒漠煤矿区。以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为采样点,测定了电厂周围0—70 cm土壤有机碳及其组分,分析了其与混合沉降性质、植物特征及土壤性质的关系。各土层有机碳及其组分均为中度变异,且在取样距离上无明显变化规律。植物和微生物特征对有机碳及其组分变异的独立解释力均较低(R^(2)=0%),但微生物特征与土壤理化性质的共同解释力较高(R^(2)=32.2%)。进一步的分析显示,土壤性质(SO_(4)^(2-)、含水量和Mg^(2+)等)正向影响有机碳(P<0.05);土壤性质(SO_(4)^(2-)、含水量和速效磷等)正向影响易氧化有机碳(P<0.05);土壤性质(含水量、全磷和电导率等)和混合沉降性质(pH、SO_(4)^(2-))正向影响溶解性有机碳(P<0.05);土壤NO_(3)^(-)正向影响颗粒有机碳(P<0.05);土壤Mg^(2+)和pH通过影响微生物特征(微生物量氮、亮氨酸氨基肽酶活性和碱性磷酸酶活性)负向影响微生物量碳(P<0.05)。结果意味着,盐碱荒漠煤矿区土壤有机碳及其组分可能主要受土壤资源有效性、盐碱程度及微生物活性等因素的综合影响,而非酸沉降。 展开更多
关键词 大气酸沉降 荒漠煤矿区 土壤碳稳定性 工业酸排放源 盐碱土壤
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贵州煤矿区煤层气(瓦斯)高效抽采关键技术 被引量：2
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作者 易旺 梁龙军 +7 位作者 颜利冲 颜智华 陈捷 高为 娄毅 阳富芹 胡海洋 朱家伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期340-355,共16页
在“双碳”目标背景下,如何解决煤矿区高瓦斯矿井瓦斯超限频发及煤层气地面高效抽采难题,就必须想办法实现煤与煤层气2种资源的高效协同开发。依托国家“十三五”和“十四五”科技重大专项持续攻关,紧密结合贵州煤矿“四区”实际,研究... 在“双碳”目标背景下,如何解决煤矿区高瓦斯矿井瓦斯超限频发及煤层气地面高效抽采难题,就必须想办法实现煤与煤层气2种资源的高效协同开发。依托国家“十三五”和“十四五”科技重大专项持续攻关,紧密结合贵州煤矿“四区”实际,研究探索以煤矿全矿区、全甜点煤层、全时段的煤层气(瓦斯)“四区”联动高效立体抽采模式和技术体系。受煤矿区特殊地质条件的影响,其煤层气抽采及瓦斯治理方式较传统的煤层气开发及井下瓦斯治理技术存在一定差异,特别是在煤矿采空区,当煤层采空后,由于地应力的采后释放与重新分布,在倾向上形成5个应力场,导致临近区域上覆地层会受到不同程度影响,这对煤层气地面开发或瓦斯超前治理带来了新的挑战。现以贵州盘江矿区山脚树矿为例,为实现多薄煤层群发育条件下煤矿“四区”煤层气及卸压瓦斯的高效抽采,基于煤矿区采空、采动、原位地层应力分布及时空错位等特点,采用“一区一策”。创新探索出具有如下贵州特色的煤矿区“四区”联动井上下立体联合高效抽采技术:①通过在采空区布设多功能抽采直井或小斜度定向井,在贵州地区首次实现对采空区上覆煤岩层卸压瓦斯及下伏甜点煤层煤层气高效抽采及开发;②在生产区利用时空错位的特点,针对上保护层开采首采煤层采用“煤层气井+卸压井+井下钻孔”多方式抽采模式,在实现煤层气(瓦斯)井上下立体联合抽采的目的同时也有效解决了贵州煤层群发育条件下采煤过程中多源瓦斯涌入采煤巷及上隅角瓦斯易聚集的难题;③在准备区及规划区,结合两区地形及地质特点,采用水平井“井工厂”+“两俩对错”叠置布井模式,实现了全区域在平面上超前预抽甜点煤层煤层气及后续采动过程中上覆多煤岩层卸压瓦斯的高效抽采,同时以期实现“以井代巷”的目标;④针对研究区多薄煤层群发育及采动后上覆地层“三带”发育特点,由于“四区”角色的不断转变,将先期布设在生产区或准备区的地面煤层气井,采用“桥塞底封+选层射孔”工艺,创新井型结构“变身”技术来实现“一井多用”的目的;真正实现煤层气(瓦斯)井地联合高效协同抽采与利用,也为贵州地区多薄煤层群发育条件下的煤矿区瓦斯治理提供新的技术思路及积累了宝贵的工程经验。 展开更多
关键词 煤矿区 煤层气(瓦斯) 四区 水平井 一井多用
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云南曲靖典型煤矿区土壤重金属污染潜在生态风险评价 被引量：2
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作者 魏总 姜昕 +8 位作者 黄安 杨朝磊 赵军生 和峰 田瑜峰 晏柳 夏欣 张秋雨 蒋爱华 《现代地质》 北大核心 2025年第2期495-503,共9页
重金属污染是生态风险评价的重要内容。采集云南曲靖典型煤矿区表层土壤(0~20 cm)135个,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,构建“双指数-双标准”评价体系揭示污染特征。研究发现:(1)参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管... 重金属污染是生态风险评价的重要内容。采集云南曲靖典型煤矿区表层土壤(0~20 cm)135个,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,构建“双指数-双标准”评价体系揭示污染特征。研究发现:(1)参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管制标准(试行)》(GB 15618—2018),研究区仅Cd含量个别地方高于其规定的污染风险管制值,其它Cr、As、Hg和Pb的含量均低于污染风险管制值。(2)2021年研究区内梅罗综合污染指数均值为2.80,整体处于中度污染。基于GB 15618—2018的综合污染指数均值为1.58,整体处于监测级。通过对比,基于GB 15618—2018的综合污染指数评价中的管制区域与潜在风险指数中的严重生态风险区域吻合,但在其它评级上与生态危害指数评价、内梅罗综合污染指数的评价结果相冲突。传统的风险指数评价法是早期通过个案研究提出的方法,缺乏标准依据,在GB 15618—2018颁布的背景下,易给新的科学研究造成干扰,其评价的有效性也有值得商榷。(3)研究区煤矸石堆附近综合污染程度较高,建议对高风险区域的产煤等活动进行监管治理,尤其需要加强对高风险因子Cd的管制。 展开更多
关键词 煤矿区 重金属污染 风险评价
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干旱-半干旱煤矿区地下水位变化对土壤特征的影响及植被响应 被引量：2
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作者 王平顺 臧旭超 +6 位作者 燕亚平 韩学敏 李璐 厚富来 杨学东 季亚新 董少刚 《生态学报》 北大核心 2025年第2期802-812,共11页
干旱-半干旱地区采煤活动往往会导致含水层疏干、湖泊萎缩消失、植被衰退、地表荒漠化等一系列生态环境问题。煤矿开采排水是引起地下水-土壤-植被系统发生演化的主要驱动力。以泊江海子流域为例,在水文地质及生态植被调查的基础上,使... 干旱-半干旱地区采煤活动往往会导致含水层疏干、湖泊萎缩消失、植被衰退、地表荒漠化等一系列生态环境问题。煤矿开采排水是引起地下水-土壤-植被系统发生演化的主要驱动力。以泊江海子流域为例,在水文地质及生态植被调查的基础上,使用数理统计、线性回归、相关分析等方法揭示了煤矿开采活动影响下的地下水位变化对土壤特征的影响及地表植被的响应机制。结果表明,地下水埋深与土壤含水率、土壤电导率、土壤有机质、土壤速效氮以及土壤速效钾之间均存在着显著的负相关性。采矿活动导致土壤性质发生了改变,使其留存水分和营养物质的能力大幅度减弱,在采矿影响范围内的土壤含水率、有机质、速效氮、速效钾等含量相较于矿区周边明显降低。在地下水位埋深<0.5m的湖滨带存在严重的土壤盐渍化,此处植被生长所需水分主要来源于地下水,因此仅分布有少数几种喜水耐盐碱的植物;当地下水埋深在0.5—7m时,地表植被生长受地下水和大气降水的双重影响,因此这些地区主要生长的是半依赖地下水型植物。当地下水埋深>7m时,地下水难以借助毛细作用力上升至植被根系,植被群落获取水分的主要条件为大气降水,这些地区主要生长着耐旱型植被。 展开更多
关键词 地下水 地下水-土壤-植被系统 生态演化 煤矿区 泊江海子矿
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淮河流域煤矿区受损耕地数量、质量及生态调控技术研究进展
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作者 许怡 陈孝杨 +2 位作者 牛经纬 刘晴 蒋进鹏 《河南农业科学》 北大核心 2025年第8期1-14,共14页
淮河流域是我国重要的粮食生产基地和煤炭供应基地,但煤炭开采活动导致矿区地表沉陷、耕地面积减少、肥力下降、土壤环境风险增加以及固碳潜力下降等。系统梳理了淮河流域煤矿区耕地的数量、质量、生态受损现状,分析了其受损机制,重点... 淮河流域是我国重要的粮食生产基地和煤炭供应基地,但煤炭开采活动导致矿区地表沉陷、耕地面积减少、肥力下降、土壤环境风险增加以及固碳潜力下降等。系统梳理了淮河流域煤矿区耕地的数量、质量、生态受损现状,分析了其受损机制,重点综述了近年来国内外学者在受损耕地数量调控、质量提升和生态修复方面的研究进展。煤炭开采导致耕地数量减少、质量下降、生态系统受损,但通过绿色开采技术、土地复垦技术、改良耕作方式以及生物修复技术等综合措施,能够有效缓解耕地受损问题。未来应进一步优化集成耕地调控技术体系,加强耕地源头保护与煤炭开采过程治理,推动煤炭开采与耕地保护协同发展,加强受损耕地生态修复与碳汇协同增效,并加强长期监测预评估,以保障区域粮食安全、能源安全及可持续发展。 展开更多
关键词 受损耕地 数量减损 质量提升 生态保护 淮河流域 煤矿区
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红柳林煤矿区不同植被类型下土壤养分和有机碳的变化及其相互关系研究
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作者 刘长月 寇威 +4 位作者 许世奇 李泽宇 张育林 来航线 王旭东 《安徽农业科学》 2025年第17期62-66,共5页
[目的]理清有机碳和植被生物量与土壤理化因子之间的关系,科学调控土壤碳库。[方法]以陕西榆林市红柳林煤矿区不同植被类型(草本、灌木、草灌)为对象,研究黄绵土0~<200 cm土层的有机碳分布特征、碳密度以及土壤养分差异,探讨土壤有... [目的]理清有机碳和植被生物量与土壤理化因子之间的关系,科学调控土壤碳库。[方法]以陕西榆林市红柳林煤矿区不同植被类型(草本、灌木、草灌)为对象,研究黄绵土0~<200 cm土层的有机碳分布特征、碳密度以及土壤养分差异,探讨土壤有机碳、植被生物量、土壤理化性质之间的相互关系。[结果]0~<200 cm土层的土壤有机碳含量和碳密度表现为草灌植被最高,灌木植被次之,草本植被最低。土壤有机碳含量均随土层的加深而降低,100~<200 cm较0~<100 cm土层的降幅分别为灌木(35.68%)>草本(25.06%)>草灌(19.83%)。土壤有机碳含量与每种植被类型的生物量(每年凋落物的量)密切相关,它们又与土壤性质如土壤全氮、全磷、有效磷、铵态氮、碳酸钙呈显著正相关(P<0.05,P<0.01),与土壤pH呈显著负相关。[结论]总体看来,土壤养分与有机碳含量之间存在着紧密的联系,二者相互作用、相互影响,草灌植被相比其他植被类型更加有利于土壤有机碳增加及其稳定性的提高。 展开更多
关键词 植被类型 土壤有机碳含量 土壤有机碳密度 生物量 煤矿区 黄绵土
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施肥对煤矿区复垦土壤颗粒有机碳和矿物结合有机碳的影响及关键驱动因素
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作者 王晋峰 罗正明 +2 位作者 李嘉 李建华 徐明岗 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第9期1679-1690,共12页
【目的】土壤颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MAOC)分别代表着土壤有机碳碳(SOC)的活性和稳定性组分。探讨不同施肥措施下煤矿区复垦土壤POC和MAOC含量的变化特征及其关键驱动因素,为制定科学有效的田间管理策略、提高土壤有机碳固存... 【目的】土壤颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MAOC)分别代表着土壤有机碳碳(SOC)的活性和稳定性组分。探讨不同施肥措施下煤矿区复垦土壤POC和MAOC含量的变化特征及其关键驱动因素,为制定科学有效的田间管理策略、提高土壤有机碳固存提供科学依据。【方法】复垦施肥定位试验始于2008年,包括3个施肥方式处理:不施肥(NF)、施用氮磷钾化肥(NPK)、腐熟有机肥与氮磷钾化肥配施(NPKM),并以邻近的正常农田作为对照(NL)。种植制度为玉米连作。2023年玉米收获后,采集0—20 cm土层土壤样品,测定其理化性状及POC、MAOC含量,并采用气相色谱法测定土壤总磷脂脂肪酸(PLFA)和各类微生物PLFA含量。【结果】与NF处理比,NPK和NPKM处理均显著提高了复垦土壤SOC、POC和MAOC含量,然而复垦土壤SOC含量仍显著低于正常农田,分别为正常农田的62.0%和67.3%,且复垦土壤的POC/MAOC和POC/SOC值显著低于NL,而MAOC/SOC高于正常农田土壤。NPK和NPKM处理间土壤总PLFA含量、革兰氏阳性菌(G^(+))、革兰氏阴性菌(G^(-))、好氧细菌和真菌含量均无显著差异,NPK处理的G^(+)和真菌PLFA含量显著低于正常农田。与正常农田相比,NPK和NPKM处理均显著提高了复垦土壤全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量,同时降低了土壤pH值。除NPK处理的微生物量氮(MBN)含量显著高于NPKM外,其他指标在NPK与NPKM处理之间无显著差异。土壤中POC和MAOC含量与pH均呈显著负相关(R^(2)=0.73,P<0.0001;R^(2)=0.85,P<0.0001),与SOC、TN、AN、AP、速效钾(AK)、MBC含量呈显著正相关(R^(2)=0.42~0.95,P<0.05),与总PLFA含量及G^(+)、G^(-)、好氧细菌和真菌的PLFA含量呈显著正相关。复垦土壤有机碳组分含量与土壤基础理化性质及土壤微生物群落组成密切相关,POC与各项微生物PLFA含量的线性关系斜率大于MAOC,这表明POC对土壤性质和微生物群落的变化更加敏感。随机森林模型显示,SOC、TN和AN是影响复垦土壤POC的主要因素,pH、SOC和TN是MAOC的主要影响因素。【结论】连续15年NPK化肥单施或配施有机肥均能有效提升复垦土壤的总有机碳、POC和MAOC含量,以及全量和速效氮磷含量,同时降低土壤pH,提高各类微生物数量。虽然复垦土壤有机碳总量仍低于正常农田,pH依然高于正常农田,但复垦土壤中有机碳稳定性得到提高。这证明施肥可有效改善复垦土壤理化性状,提高土壤微生物活性,进而促进土壤有机碳的周转和累积,是提高复垦土壤有机碳固存能力、加快复垦土壤功能恢复的有效策略。 展开更多
关键词 煤矿区 复垦土壤 施肥 有机碳组分 磷脂脂肪酸
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阳泉市煤矿区生境质量时空变化及驱动因素分析
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作者 张楠 陈胜华 孙彩霞 《测绘通报》 北大核心 2025年第3期27-32,共6页
针对煤矿开采对阳泉市煤矿区的生境质量影响问题,本文基于2003—2023年Landsat影像对阳泉市煤矿区土地利用类型进行了分类,采用InVEST模型分析了煤矿区生境质量时空演变特征,并利用地理探测器探究了影响生境质量空间分布差异的驱动因素... 针对煤矿开采对阳泉市煤矿区的生境质量影响问题,本文基于2003—2023年Landsat影像对阳泉市煤矿区土地利用类型进行了分类,采用InVEST模型分析了煤矿区生境质量时空演变特征,并利用地理探测器探究了影响生境质量空间分布差异的驱动因素。结果表明:①近20年间土地利用类型主要由林地和草地构成,耕地面积总体较为稳定,建筑用地呈现逐年上升的趋势;②生境质量等级主要由中和较高等级构成,但其变化主要由高等级向低等级转化,呈变差状态的区域面积占比近70%,生境质量状况整体变差;③土地利用是生境质量空间分布差异的主要驱动因素,并且土地利用和其他影响因子的交互解释力最强。研究结果为政府部门生态环境治理和修复提供理论依据。 展开更多
关键词 生境质量 地理探测器 InVEST模型 土地利用分类 阳泉市煤矿区
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中国煤矿区主要生态环境问题及生态重建技术 被引量：226
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作者 范英宏 陆兆华 +2 位作者 程建龙 周忠轩 吴钢 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第10期2144-2152,共9页
煤炭是我国最主要的一次性能源 ,而且这种能源结构在相当长的时间内不会改变。煤炭资源的开发对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用 ,但是煤炭的开采和利用引发了一系列的生态环境问题 ,矿区已成为典型的、严重受损生态系统。... 煤炭是我国最主要的一次性能源 ,而且这种能源结构在相当长的时间内不会改变。煤炭资源的开发对我国经济建设和社会发展起到了重要的支撑作用 ,但是煤炭的开采和利用引发了一系列的生态环境问题 ,矿区已成为典型的、严重受损生态系统。矿区生态环境问题 ,已经成为制约矿区可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患。矿区生态环境综合治理已迫在眉睫。综述了我国煤矿区主要的生态环境问题以及具体的治理方法和技术措施 ,包括矿井水和煤矸石的资源化、污染土地的修复。 展开更多
关键词 煤矿区 生态环境 生态重建 生态系统 资源化
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煤矿区煤层气开发利用新技术现状及发展趋势 被引量：169
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作者 刘见中 孙海涛 +1 位作者 雷毅 曹偈 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期258-267,共10页
“十二五”以来,我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步,虽然我国煤矿数量由近20000对直线下降到了不足5800对,但煤层气产量仍由2010年的88亿m 3提高到了2018年的184亿m 3,利用率亦提升了10%,科技对产业的贡献巨大;但是也出现... “十二五”以来,我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步,虽然我国煤矿数量由近20000对直线下降到了不足5800对,但煤层气产量仍由2010年的88亿m 3提高到了2018年的184亿m 3,利用率亦提升了10%,科技对产业的贡献巨大;但是也出现了单井排采产量低、气源分散性高等新的问题。因此,全面梳理了近10 a煤矿区地面抽采技术装备、井下抽采技术装备和煤矿区高、低浓度煤层气利用技术装备的科技创新及应用效果等,阐述了煤矿区煤层气开发利用在三级瓦斯地质分析技术、碎软低渗煤层地面井分段压裂顶板技术、煤层群分层控压联合排采技术、采动区地面L型顶板水平井技术、井下千米定向长钻孔技术、碎软煤层井下护孔钻进技术、智能化钻机远控钻孔技术、井下水力化压裂/割缝增渗技术等煤层气抽采技术及其配套装备最新进展和中高浓度煤层气深冷液化、低浓度煤层气分级压缩提浓、超低浓度煤层气蓄热氧化利用等煤层气利用装备的最新进展及技术指标。在此基础上,针对我国目前面临的深部开采、西部煤炭资源开发及高强度集约化开采等新特点,分类整理了束缚煤层气产业发展的技术瓶颈和发展趋势,提出了煤炭开采与煤层气开发协同规划和联合开发的技术思路等。 展开更多
关键词 煤矿区 煤层气 开发 利用 发展趋势
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