西北干旱露天煤矿排土场土壤重构与水盐运移机制 - 张凯; 李晓楠; 暴凯凯; 姜凯升; 王潇芫; 谭栩荧 (煤炭学报, 2024)
TD88; 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.