论文推荐|李树智等:中国东部草原地区露天矿山排土场自然地貌模拟地

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1。中国煤炭工业集团北京土地整理与生态修复科学技术研究所；2.中国煤炭科技集团唐山研究院有限公司；3.天地(唐山)矿业科技有限公司研究背景

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东部草原区是东北地区重要的生态屏障，也是以露天开采为主的大型煤电基地。由于生态环境脆弱，露天开采对该地区造成的生态破坏引发了各种环境问题。生态脆弱地区的土地复垦和生态恢复已成为研究热点。采场的开挖不仅会破坏地表植被，而且在内部排水开始之前，外部排水场将占用大量土地，同时改变该区域的地形。矿井的持续稳定发展直接关系到井田边坡和排土场边坡的稳定性。排土场边坡为塔形多台阶边坡，主要由松散堆积物组成。除了地表侵蚀和冲沟侵蚀，还有新的侵蚀类型，如沉陷、崩塌和坡面泥石流。它是垃圾场最不稳定的地方，也是土壤侵蚀最严重的地方。排土场的边坡稳定性影响露天矿生产的安全，而外排土场的边坡处理要比平板排土场困难得多。

目前，对排土场边坡的研究主要集中在不同的植被配置方式、侵蚀程度、侵蚀控制途径和土壤理化性质等方面。对边坡整形方法的研究较少。有学者指出，模拟自然地貌的设计可以使改造后的土地景观更加协调稳定，生态结构更加合理，视觉效果和经济性得到提高。在2001年和2002年，美国的里奥德拉普拉塔露天煤矿和圣胡安露天煤矿使用地质河流设计方法将水文和地貌原理应用于矿区的土地复垦。此外，重建拉普拉塔河露天矿自然地貌的项目获得了美国内政部2004年颁发的生态恢复奖。然而，由于国内地形、复杂的土壤类型和多样的生物气候区，现有的景观改造研究与周边景观的协调性不足

国内研究人员对矿区自然地貌重塑的研究很少，都停留在理论和模拟研究上，缺乏现场研究。因此，对东部草原区排土场进行自然地貌改造，对于研究边坡改造方法和控制水土流失具有指导意义，可以填补国内空白。

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东部草原区

是我国以露天开采为主的大型煤电基地。由于其脆弱的生态环境，露天矿排土场边坡容易失稳，造成滑坡、沉陷和崩塌等问题。因此，排土场边坡改造对保护草原生态环境、减少水土流失具有重要意义。

为了探索更科学合理的露天矿排土场边坡整形方法，采用归一化差异植被指数(NDVI)和边坡稳定性分析，对宝日歇尔露天矿排土场台阶边坡、自然地貌模拟边坡和波浪边坡3种边坡整形方法的效果进行了评价和比较。结果表明:

①不同形状边坡的NDVI指数呈波浪形(NDVI=0.551)>呈波浪形；坡度类型(NDVI=0.475)>;阶梯状坡度(NDVI=0.340)小于周围的自然地貌(NDVI=0.657)，波浪形坡度的植物生长好于斜坡形坡度和阶梯状坡度。

②在同一重塑边坡中，高台阶的植被盖度低于低台阶(覆盖650米平台> 660米平台> 670米平台)，低台阶边坡的水土流失量低于高台阶边坡。

③边坡稳定性与坡角呈负相关，不同形状边坡的稳定性呈波浪形(边坡安全稳定系数F=2.711)>;坡度类型(F=2.513)>;台阶边坡(F=1.073)、波浪边坡和边坡均处于稳定状态，台阶边坡的滑坡状态基本稳定。

④三种塑性边坡的NDVI值与稳定系数呈正相关，植被覆盖度越高，边坡稳定性越高。宝日歇尔露天矿外排土场模拟自然地貌的波形重塑边坡的水土保持性能和边坡稳定性最好。

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，图片

研究区位置

边坡重塑平面及剖面

排土场边坡NDVI分布

盒线

不同重塑边坡的NDVI值稳定性分析

作者简介

李树智，男，生于1999年5月19日主持完成35项国家、省部级科研项目，获得23项省部级科技奖励，发表论文65余篇，发表专著3部。

研究方向

矿区土地复垦与生态恢复

主要成果

致力于矿区土地复垦与生态恢复技术研究，提出采煤沉陷区土地复垦与利用的基本途径和技术，拓展采煤沉陷区城市建设、农林景观复垦和人工湿地恢复的“三大技术体系”。建立了平原矿区采煤塌陷地综合管理技术体系，集成了采煤塌陷区土地复垦理论、土壤剖面构建、动态塌陷区预处理、区域尺度农业生态景观建设技术，解决了采煤塌陷区复垦土壤重建和农业生态景观建设的技术难题。提出了采煤与人工湿地建设协调规划技术、塌陷区人工湿地水资源保护与维护技术、塌陷区城市湿地植被景观与服务功能开发技术，解决了矿业生态宜居城市开发建设中的关键技术问题。提出矿区土地整理和生态恢复的发展方向是在城市周边采煤塌陷区大规模开展建设用地增值开发，在塌陷区开发建设城市功能，解决矿业城市建设用地瓶颈问题，为采煤塌陷区土地整理和生态恢复提供有力支持。

来源:

李树智，郭晓丽，李学良，等.中国[东部草原区露天矿山排土场自然地貌改造方法J]。煤炭科学学报，2019，44 (12): 3636-3643.

李树智，郭晓丽，李学良，等.中国[东部草原区露天矿排土场模拟自然地貌的土地整形方法J].中国煤炭学会学报，2019，44 (12): 3636-3643.

主编:常明然主编:郭小炜

审稿人:张震徐加林:采煤与岩层移动

王:我国放顶煤开采的工程实践与理论进展

院士视频讲解精煤开采的科学理念

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，刘枫，庞， 如:煤矿智能-煤炭行业高质量发展的核心技术支持

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