煤矸石主要物理特性及在栽培基质中应用的可行性分析

针对煤矿区煤矸石堆积,污染环境,堵塞河道,易造成地质安全等问题,谋求将煤矸石用于栽培基质的主要物料和低产土壤的改良剂。基于煤矸石在栽培基质中应用的可行性为主要研究目标,分别以采自陕西彬县、神木煤矸石为材料,研究了煤矸石的比重、斥水特性及改良措施与效果,结果表明:彬县和神木两地的煤矸石比重分别为1.89 g·cm^-3和2.06 g·cm^-3;神木煤矸石具有轻微斥水性,掺混6.31%以上的农田耕层土壤就能达到消除斥水性的目的;而彬县煤矸石具有严重斥水性,需用0.2%的湿润剂溶液喷洒煤矸石,就能达到消除斥水性的障碍,且效果较为持久。由此得出结论是,就煤矸石的物理性状而言,尽管存在着不同的斥水性障碍,但通过一定的改良,就可具备在栽培基质中使用的可行性。     

黄土区大型露天煤矿复垦排土场植被恢复立地类型划分——以安太堡露天煤矿为例

露天开采对土地破坏严重,立地条件复杂。只有综合环境因素与植被生态习性,针对不同的立地类型进行植被配置与管护才能达到对矿区生态修复的目的。为此以安太堡露天煤矿西排土场为研究对象,选定58个样点,在样点10 m×10 m范围内对海拔、坡向、坡位、坡度、坡型、覆土基质、覆土厚度、土壤容重、土壤含水量、有机质含量、全氮含量、植被类型组合、归一化植被指数（NDVI）、地面非均匀沉降、河流动能指数、地形起伏度,共18个立地因子进行调查。分析排土场立地条件及特征,运用SPSS聚类分析法对样点进行立地类型划分。最终划分为平台、边坡2个立地小区;平台小区化分为9个立地类型组、13个立地类型,边坡小区化分为9个立地类型组、20个立地类型。研究结果可以为排土场立地改良、植被恢复与维护及生态系统恢复提供依据。     

江西永平铜矿排土场土壤质量评价

对江西永平铜矿排土场土壤进行调查和理化性质分析,运用模糊综合评价方法对东部和西部排土场的土壤养分状况和重金属污染程度进行评价。结果表明,土壤受到铜污染最为严重,镉次之,排土场土壤污染等级均为重度污染;土壤全钾和全氮含量极低,土壤养分状况极度贫乏。根据评价结果为进行生态修复提供初步建议,进行土壤生态修复过程中可以通过施加土壤改良剂、引进重金属超积累植物和固氮植物等措施,降低重金属毒性,改善土壤养分状况,实现生态修复。     

基于无人机影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法

[目的]探究无人机高清影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法,为无长期地形监测地区的土壤侵蚀强度估算提供了新方法。[方法]通过无人机和RTK-GPS分别获取研究区影像及地面控制点坐标,利用Agisoft PhotoScan Professional 1.1.2软件生成研究区空间点云,利用ArcGIS 10.3生成高精度DEM,通过目视遥感解译和现场调查,快速估算研究区土壤侵蚀速率。[结果]本研究区排土场边坡土壤流失面积11 052.53m2,土壤侵蚀总体积835.41m3,土壤侵蚀速率为4 043.82t/(km2·a)。使用普通克里金法插值生成DEM数据精度为0.26m。[结论]通过本研究方法计算出的排土场土壤侵蚀强度属于中度侵蚀,土壤侵蚀速率较为符合实际情况,精度也满足了本研究的需要,同时,在高密度点存在的情况下,各种插值方法生成DEM数据误差相差不大,使用普通克里金法能够使结果最优。     

阜新新邱露天矿排土场自然恢复植被种群生态位研究

研究了阜新新邱露天矿排土场植被恢复过程中主要种群的生态位特征,结果表明:(1)在研究区域内,猪毛菜(Artemisia scoparia)的生态位宽度最大,对资源的利用能力最强,对环境的适应性也是最强的,与伴生物种的重叠值也是很高的,但并没有出现明确的关系;(2)黄花蒿(Artemisia annua)与羊草(Aneurolepidium chinense),蒙古蒿(Artemisia mongolia)与早熟禾(Poa annua)之间的生态位重叠最高,说明它们对空间资源的利用效率比较高,能充分利用资源;(3)猪毛菜、黄花蒿、蒙古蒿同属于菊科草本植物,对环境的生存条件比较相似,所以它们存在较强的竞争关系。这些结论有助于了解生态恢复中的种群生态适应性。     

露天煤矿排土场复垦区不同植被类型枯落物持水特性研究

为揭示露天煤矿排土场复垦区不同植被类型水土保持效益,选取刺槐林地、榆树林地、混交林地(刺槐和榆树混交)、灌木林地(紫穗槐)和荒草地5种典型复垦植被下的枯落物作为研究对象,采用室内浸水法对5种植被类型枯落物的持水特性进行研究。结果表明:5个样地的枯落物厚度、蓄积量均表现为:乔木林地灌木林地荒草地,枯落物厚度在0.80~1.64cm之间,总蓄积量在0.72~7.51t/hm~2之间;枯落物最大持水量和有效拦蓄能力均表现为刺槐林地最大,枯落物最大持水率为145.58%~206.58%,最大持水量为13.11~123.98t/hm~2,有效拦蓄率为119.74%~166.05%,有效拦蓄量为10.09~98.76t/hm~2;林地枯落物持水量与浸泡时间的关系为Q=aln t+b;枯落物在0~1h内吸水速率最大,1~4h内吸水速率急剧下降,随后下降幅度逐渐减小,枯落物吸水速率与浸泡时间关系式为:V=atb。研究结果可为评价露天煤矿排土场不同类型复垦区枯落物层水源涵养效益提供参考,为排土场植被恢复与重建提供科学依据。     

废弃垃圾场改造生态园林模式探索 ——以中国亭园为例

中国亭园是废弃垃圾场改造生态园林的典型事例,是国内节约土地成本,改善生态环 境,变废为利的又一成功范例。园内以亭、廊、榭、阁为底本,按照1:1 的比例,仿建、选建了34 座佳 誉如织的千古名亭,它实现了生态价值、经济价值、文化价值与社会价值并存的梦想,为中国城市 废弃地改造提供了新思路。     

矿用自卸车平顺性仿真研究

在车辆行驶平顺性的研究中,为弥补传统数学建模方法不能完全反映实际整车行驶动态特性的缺点,以多体动力学仿真软件ADAMS为平台,建立矿用自卸车三自由度的1/4悬架模型。将在MATLAB中生成的随机路面曲线导入到ADAMS,作为轮胎的激振源。分析空载和满载时驾驶室振动加速度时间历程曲线和功率谱密度曲线。多体动力学仿真可实现模型非线性化,较全面反映车辆动态特性。与普通轿车相比,采用全悬浮的矿用车驾驶室经过三级减振,其振动加速度明显比普通轿车车身振动幅度小。因此矿用自卸车驾驶室采用全悬浮悬置,可以明显衰减车架带来的振动,大大提高乘坐舒适性。     

基于RSM和GA-ANN的侵蚀沟煤矸石复垦优化设计

文章基于沟道复垦后导排水能力最大原则研究侵蚀沟煤矸石填埋复垦方法,采用煤矸石作为侵蚀沟复垦材料,各层填埋材料最优厚度为变量,出流时间为响应值,依次建立中心组合设计响应曲面法(RSM)模型和遗传算法优化神经网络遗传算法—人工神经网络模型(GA-ANN),验证两种模型优异度及最终预测结果,分析试验结果全局灵敏性。研究表明,响应曲面法模型(RSM)和遗传算法—人工神经网络(GA-ANN)模型决定系数R~2分别为0.91810和0.94497,与响应曲面法(RSM)模型相比,遗传算法—人工神经网络模型(GA-ANN)建模能力、模型精度更优。响应曲面法(RSM)模型和遗传算法—人工神经网络模型(GA-ANN)确定的厚度最优阙值及预测出流时间分别为53.42、38.51、90 cm,145.129 s和50、41、90 cm,140.542 s。模型验证偏差率分别为2.85%和1.43%。改进全局敏感性分析结果表明,覆土厚度X_1、混合煤矸石层厚度X_2和大粒径煤矸石层厚度X_3对于全局敏感性为X_3X1X_2,大粒径煤矸石厚度单位变化对于复垦沟道导排水能力影响最大。在实际生产中,精度要求较小情况下,采用响应曲面法设计煤矸石填埋复垦方案简洁高效。     

煤基NaA分子筛材料的合成及其对Cd2+的吸附

为实现废弃物资源化利用,采用煤矸石为原料制备分子筛环境修复材料。通过对煤矸石（CG）的硅铝比进行调节,利用煅烧-水热晶化法分别在500℃和750℃下成功合成了NaA-500和NaA-750两种煤基NaA分子筛材料。进一步采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等表征方法探讨了分子筛的结构特征和表观形貌,并对吸附过程进行吸附动力学和等温吸附线的研究分析,以深入探究其对Cd²⁺的吸附特性。结果表明：相比煤矸石,NaA-750和NaA-500对Cd²⁺的最高吸附量分别为392.9 mg·g^-1和208.9 mg·g^-1,分别是煤矸石的4.5倍和2.4倍,且NaA-750和NaA-500对Cd²⁺的吸附过程遵循准二级动力学规律。吸附等温线结果显示,NaA-500和NaA-750对Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型。综上所述,以煤矸石为原料制备的NaA型分子筛对Cd²⁺的吸附能力明显提升且具有较高的吸附容量,对去除废水中Cd²⁺具有潜在应用价值。