露天煤矿岩土层重构的发展过程、原理与适配技术
胡振琪1
张子璇2
孙煌2
1.中国矿业大学,江苏 徐州 221116;中国矿业大学(北京)矿山生态安全教育部工程研究中心,北京 100083;深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽 淮南 2320002.中国矿业大学(北京)矿山生态安全教育部工程研究中心,北京 100083
摘要：岩土层是生态环境的基础,露天开采彻底破坏了煤层上覆原始岩土层系统并严重影响生态环境,露天矿的生态修复是对岩土层全新的人工重构过程,岩土层重构是矿山生态系统功能恢复与提升的关键.在揭示露天煤矿岩土层重构发展演变过程的基础上,革新岩土层重构原理与方法,并探究重构岩土层剖面中关键层的适配性重构技术,以期为露天煤矿生态修复提供基础理论与关键技术支撑.系统梳理了露天煤矿开采对原始岩土层系统(地层)的破坏及其环境影响机制,阐明了岩土层与土壤重构、地球关键带和地球圈层系统的关系,定义了岩土层重构概念和内涵,明确了岩土层重构是对包括土壤层和岩石层整个岩土层系统功能的重建.认为广义的土壤重构与岩土层重构是一致的,狭义的土壤重构专指土壤层的重构.将露天煤矿岩土层重构研究的发展归纳为4个发展阶段,阐明了岩土层重构从 1.0到 4.0各发展阶段的背景、特征和研究重点,揭示了人们对岩土层功能认知不断提升、矿山修复技术不断完善的演变过程,同时得到了矿山土壤改良与重构工程在经济投入上呈显著负相关的关键结论.依据生物生态位原理和地质成土理论,创新性提出了岩土层"生态位"与"关键层"新理念与新认知,提出了露天煤矿岩土层重构的两大原理及其实施方法."生态位原理"就是依据分层生态位特性的定量分析,尤其是生态位适宜度和竞争重叠性,确定各自的位置和相互关系,解决了是否层次合并、分几层和空间关系,形成基础剖面构型;"关键层重构"原理就是通过生态功能分析和提升措施实现关键层识别与功能提升,达到关键层功能最优和岩土层剖面构型最佳.基于上述原理与方法,以我国东部草原区露天煤矿生态修复为例,详细介绍了适宜于地质环境和气候等条件的适配性关键层重构技术,明确了重构剖面构型优化和表土关键层重构的具体方法,取得显著的实际效果.
关键词：矿山复垦露天矿岩土层重构土壤重构生态位关键层地层
分类号：TD88(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFE0122300)中央高校基本科研业务费(中国矿业大学(北京)博士研究生拔尖创新人才培育基金)资助项目(BBJ2024033)
论文发表日期：2025-07-31
在线出版日期：2025-08-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 3338-3351 )
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