西北干旱露天煤矿排土场土壤重构与水盐运移机制
张凯1
李晓楠1
暴凯凯1
姜凯升2
王潇芫1
谭栩荧1
1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 1000832.国能新疆红沙泉能源有限责任公司,新疆昌吉州 831100
摘要：矿山排土场生态修复是煤矿露天开采面临的重大环境问题,是制约建设绿色露天煤矿的重要因素.土壤重构是排土场生态修复的重要步骤,以新疆为代表的西北煤炭基地,水资源短缺,盐碱化突出,土壤水盐运移是决定土壤重构是否成功的关键指标.目前研究集中在表层土壤重构改善土壤养分促进植物生长,针对保水控盐的功能化土壤重构的研究甚少,对不同土壤重构方式下的水盐运移机制尚不明晰.研究立足新疆煤炭资源禀赋特征,从煤炭循环经济的角度出发,采用能源化工副产物煤气化渣(CGS)作为重构材料,通过毛细水上升-蒸发试验,分析CGS重构后水盐垂向运移和水分供给能力,通过Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析CGS重构后土壤持水能力,研究CGS作为含水层重构材料的可行性.采用煤矿开采伴生岩石矿物红泥岩作为重构材料,通过土柱入渗蒸发试验,分析红泥岩重构后不同土壤深度的水盐变化情况,研究泥岩作为隔水层重构材料的可行性.结果表明,CGS重构改善土壤质地,优化孔隙结构,促进了土壤水盐运移,毛细作用增强,促进了下层水分向上供给,同时也增加了盐分表聚,重构改变土水特征曲线参数,增加了饱和含水量θs,降低了参数a和n,改善了土壤持水性能.CGS添加量越高,细渣质量分数越大,效果越明显.CGS作为重构含水层材料具有可行性.红泥岩黏粒和次生矿物含量高,孔隙结构丰富,物理吸附性良好,重构后0～24cm深度下土壤含水率高于对照组,蒸发后的盐分在20～24 cm达最高值,红泥岩有效阻隔了盐分上移.红泥岩作为重构隔水层材料具有可行性.研究以期探索出一条适合西部煤炭基地排土场土壤重构模式.
关键词：土壤重构水盐运移煤气化渣红泥岩毛细水上升
分类号：TD88(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFF1303304)国家自然科学基金(42177037)煤基大宗固废生态综合利用技术研发与示范基金资助项目(GJNY-22-71)
论文发表日期：2024-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 1556-1569 )
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