煤矸石山人工造土造地绿化先导试验研究.pdf

第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式：周洪，徐再刚，白冰，等.煤秆石山人工造土造地绿化先导试验研究Jl安全与环境工程,2023,30(3):260-266.Zh o u H,Xu Z G,Ba i B,et a l.Pilo t f ield t es t o f ma nma de s o il a nd la nd f o r greening c o a l ga ngue h illEJ.Safety and Environmental Engineering,2023,30(3)：260-266,煤歼石山人工造土造地绿化先导试验研究周洪1,徐再f T，白冰3*,也庆林2,王明仲1,崔镀祥3,朱克仁4,支太阳4,林钱成4,文永进,韦天林,龙书云1,刘芳1,雷宏跨，刘文廷彳,邹炎彳,秦剑桥3,陈.（1.贵州盘江精煤股份有限公司，贵州 六盘水553536；2.贵州能源集团有限公司，贵州 贵阳550081；3.中国科学院武汉岩土力学研究所环境岩土工程湖北省重点实验室，湖北 武汉430071；4.贵州盘南煤炭开发有限责任公司，贵州 六盘水553505）摘要：人工造土造地是近年来提出的一种煤基固废大规模处置利用的新型技术路线，用于煤炭矿山绿化和生态 修复具有较大的潜力。通过从室内到室外逐步放大的试验研究有利于验证该技术的可行性,并减少其不确定性和 风险。本次先导试验研究为在贵州盘南煤炭公司所属的响水煤矿庙田肝石山开展的煤基固废人工造土造地绿化 现场示范项目的第一阶段，介绍了前期勘察、检测化验以及室内人工造土作物种植试验等可行性研究工作，并重点 介绍了现场先导试验的研究过程和结果。结果表明：箭舌碗豆在响水煤矿煤肝石人工造土中可快速生长，可作为 室内人工造土作物种植试验的检验作物;先导试验完成人工造土先导试验区面积约764 m2的种植工作和天然土 壤对比区面积约349.2 m2的种植工作，种植植物黑麦草出苗快、长势好，绿化率接近100%,先导试验区优于对比 区，证明了人工造土造地技术路线在矿山绿化和生态修复应用上的可行性。该研究可为煤肝石山人工造土造地的其他更多应用提供借鉴。关键词：煤炭矿山；生态修复;绿化;人工造土造地;煤肝石山；煤基固废;先导试验中图分类号：X32；TD167 文章编号：1671-1556（2023）03-0260-07 收稿日期；2022-12-21DOI：10.13578/ki.issn.1671-1556.20221692 开放科学（资源服务）标识码（OSID）:Pilo t Field Test o f Manmade So il and Land fo r Greening Co al Gangue HillZHOU Ho ng1,XU Za iga ng2,BAI Bing3*,BAO Qinglin2,WANG Mingzh o ng1,CUI Yinxia ng3,ZHU Keren4,ZHI Ta iya ng4,LIN Qia nc h eng4,WEN Yo ngjin4,WEI Tia nlin4,LONG Sh uyun1,LIU Fa ng1,LEI Ho ngwu3,LIU Went ing3,ZOU Ya nQIN Jia nqia o3,CHEN Ch iqing3(1.Guizh o u Panjiang Clean Co al Co mpany L TD,L iupansh ui 553536；2 Guizh o u Energ yGro up Co.,L td550081,Ch ina3.Hubei Ke y L abo rato ry o f Geo-Enviro nmentalEng inee ring 9 Institute o f Ro c k and So il Mec h anic s,Ch inese Ac ad emy o f Sc ienc es,Wuh an 430071,Ch ina；4：.Guizh o u Pannan Co al Deve lo pment Co.丄td，L iupa/n$h ui 553505,Ch ina)Abs t ra c t:Ma nma de s o il a nd la nd is a new t ec h nic a l ro ut e f o r la rge-s c a le dis po s a l a nd ut iliz a t io n o f c o a lba s ed s c did wa s t es.It h a s grea t po t ent ia l f o r greening a nd ec o lo gic a l res t o ra t io n o f c o a l mines.Th e o bjec t iv e o f t h is res e a rc h is t o v erif y t h e f ea s ibilit y o f t h is t ec h no lo gy a nd reduc e t h e unc ert a int y a nd ris k t h ro ugh t h e gra dua l enla rgement experiment f ro m indo o r t o o ut do o r Th e pilo t t es t s t udy is t h e f irs t s t a ge o f t h e pla ned la rge-s c a le f ield demo ns t ra t io n pro jec t in Mia o t ia n ga ngue h ill o f Xia ngs h ui c o a l mine,Pa nna n Co a l Mine Co mpa ny,Guiz h o u Pro v inc e.We pres e nt in t h is pa per t h e prelimina ry s it e inv es t iga t io n,t e s t ing,la bo ra t o ry 基金项目：贵州盘江精煤股份公司项目(PJJMHB-KY-2021-1)作者简介:周 洪(1968-),男，高级工程师，主要从事煤矿环保方面的研究与生产工作。E-ma il：Pjjmzh 163.c o m通讯作者：白 冰(1980-),男，博士，研究员，主要从事能源环境与生态岩土工程及碳中和方面的研究工作。E-ma il：ba i_ bing2126.c o m第3期周洪等：煤秆石山人工造土造地绿化先导试验研究261pla nt ing t e s t a nd o t h er f ea s ibilit y s t udie s,f o c us ing o n t h e pro c es s a nd res ult s o f o n-s it e pilo t t e s t Th e res ult s s h o w t h a t Vic ia saliva c a n gro w ra pidly in t h e ma nma de s o il ma de f ro m c o a l ga ngue in Xia ngs h ui c o a l mine,a nd c a n be us e d a s a la bo ra t o ry t e s t c ro p in pilo t t e s t f o r indo o r experime nt.Th e pilo t a rea o f ma nma de s o il a nd la nd is a bo ut 764 m2.Th e c o nt ro l a rea ba s ed o n na t ura l s o il is a bo ut 349 2 m2 Th e ryegra s s pla nt ed in t h e experiment emerge d quic k ly a nd grew well.Th e greening ra t e o f t h e s it e is c lo s e t o 100%,a nd t h e greening ef f ec t o f t h e pilo t a rea is s uperio r t o t h a t o f t h e c o mpa ris o n a rea Th e res ult s pro v e t h e f ea s ibilit y o f t h e t ec h nic a l ro ut e o f ma nma de s o il a nd la nd in mine greening a nd ec o lo gic a l res t o ra t io n Th e s t udy ma y pro v ide ref e renc e,ev idenc e a nd c o nf idenc e f o r o t h er a pplic a t io nsKey wo r ds：c o a l mine；ec o lo gic a l re s t o ra t io n；greening；ma nma de s o il a nd la nd；c o a l ga ngue h ill；c o a l-ba s ed s o lid wa s t e；pilo t t e s t煤肝石是煤炭开采与洗选过程中产生的固体废 弃物,平均约占煤炭产量的15%20%。我国是煤 炭生产大国，有报道指出，我国煤肝石已累计堆存 6070亿t,且仍以每年3亿t以上的速度增长E。煤肝石的堆存往往形成高大的“煤肝石山”，统计显 示，目前我国规模较大的煤砰石山达2 600多座 煤肝石山的存在不仅占用土地、浪费资源，而且还可 能造成土壤、大气以及水体的污染“切，煤肝石山是 煤矿企业污染风险最高的地方之一。因此，煤砰石 山成为煤炭行业矿山生态修复的重点。绿水青山就是金山银山，在新时代新发展理念 下,一方面国家高度重视矿山生态修复及治理工作，各级部门相继出台了相关政策措施；另一方面，我 国也一直大力推动各地因地制宜地开展煤肝石综合 利用，希望通过大规模减少其宜接堆存,充分发挥煤 肝石的资源属性甚至获得一定的收益。我国颁布的 煤砰石综合利用管理办法（2014年修订版）皈中 指出，禁止新建煤矿及选煤厂建设永久性煤肝石堆 场，确需建设临时堆场（库）的，原则上占地规模按不 超过3年储肝量设计，且应有后续综合利用方案。这意味着煤肝石堆放用地审批正逐渐收紧，必将倒 逼煤肝石综合利用的实质性推进，当前我国正处在 这样一个过渡期。一方面，仍然存在的大量历史煤 肝石山可能需要生态恢复或修复，另一方面,仍可能 会有新增的临时煤肝石山或堆场需要修复治理。现 有主流的煤肝石山生态修复治理技术为基于覆土的 方法金则，即需要使用天然土壤资源。然而，天然土 壤不仅是重要的自然资源，其自身就是生态系统的 基础和重要组成部分，因而，天然土壤资源日益 受到严格的保护，大规模获得天然客土不仅提高了 成本而且必将日益困难甚至无法实施。因此，发展 不依赖天然土壤资源的煤肝石山生态恢复或修复技 术是一个十分自然的需求。国内外较早开展了煤肝 石用作基质的研究，例如将煤肝石同土壤混合作为 育苗基质口刃，也有通过填煤渣和施肥等手段对煤砰 石山基质进行改良来实现煤肝石山无土植被恢 复等。与将煤肝石用作基质不同，文献14-15 则从煤砰石、粉煤灰等煤基固废与天然土壤成分相 似的情况出发，明确提出以煤肝石等煤基固废为主 料、以其他材料为调节剂的人工造土技术