創(chuàng)新點

（1）固廢協(xié)同：針對貴州省煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點，依托貴州作為釀酒大省的資源優(yōu)勢，提出煤矸石和制酒淤泥固廢協(xié)同，將其土壤化的思路來解決煤矸石無處堆存的痛點。利用煤矸石和輔料（如制酒淤泥、秸稈、牛糞等）按照不同配比混合制備土壤化基質(zhì)。通過盆栽試驗和場地試驗驗證煤矸石土壤化的有效性與可行性，為煤矸石的資源化利用提供了新的思路，為端牢兩個“飯碗”做貢獻，同時為礦區(qū)生態(tài)修復提供參考。

（2）從礦物學角度研究煤矸石土壤化可能性：采用X射線衍射(XRD)、BMPA礦物自動定量分析系統(tǒng)、XRF多元素分析、有機碳含量測定、重金屬含量測定等分析測試技術(shù)，對煤矸石的礦物組成、化學成分和重金屬含量進行詳細分析，分析結(jié)果表明：煤矸石中含有高嶺石、綠泥石等黏土礦物，且有機碳含量較多，這些黏土礦物是構(gòu)成土壤的主要礦物類型，具備良好的土壤化基礎(chǔ)。同時煤矸石中的主要礦物相互嵌布程度低，鋁硅酸鹽礦物單體解離度高，有助于煤矸石風化解離成土。依據(jù)本研究思路，可以按照"一礦一策"原則針對性制定煤矸石解決方案。

（3）原位構(gòu)建耕作層：煤矸石與輔料復配改良，原位構(gòu)建耕作層，以國標為紅線，驗證煤矸石基質(zhì)種植作物的可行性。通過優(yōu)化配比試驗，確定煤矸石：輔料最優(yōu)配比，顯著提高基質(zhì)的有機質(zhì)含量和供氮能力，同時重金屬含量符合國家限值標準，有效破解“污染風險制約應(yīng)用”的行業(yè)難題。在最優(yōu)配比條件下，研究開展盆栽試驗和場地試驗，種植的農(nóng)作物生長態(tài)勢良好，農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量均低于國家標準，驗證了煤矸石土壤化基質(zhì)的安全性和可行性，為煤矸石的大規(guī)模資源化利用提供了可靠的科學依據(jù)。

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煤矸石與輔料復配制備土壤化基質(zhì)的試驗

作者：張小武^1,2, 黃小芬^1,2, 高林^1,2,3, 張華瑞, 張淑慧, 周冰潔, 楊柳芽, 劉萍^1,2, 邱躍琴^1,2, 王明仲, 楊聿尚, 汪永印^1,2

單位：1. 貴州大學 礦業(yè)學院; 2. 貴州大學 喀斯特地區(qū)優(yōu)勢礦產(chǎn)資源高效利用國家地方聯(lián)合工程實驗室; 3. 煤炭行業(yè)巷道支護與災(zāi)害防治工程研究中心; 4. 貴州盤江精煤股份有限公司

引用格式：

張小武，黃小芬，高林，等. 煤矸石與輔料復配制備土壤化基質(zhì)的試驗[J]. 綠色礦山，2025，3(3)：93?101.ZHANG Xiaowu，HUANG Xiaofen，GAO Lin，et al. Experimental study on the preparation of soil-based substrate using composite coal gangue and additives[J]. Journal of Green Mine，2025，3(3)：93?101.

摘要

煤矸石大量堆存會產(chǎn)生占用耕地及環(huán)境污染等問題，消納煤矸石亟待解決。為此，從常見原材料出發(fā)，利用煤矸石、輔料為原料，按照不同配比混合制備土壤化基質(zhì)，進行農(nóng)作物盆栽試驗，研究不同配比下農(nóng)作物生長態(tài)勢，優(yōu)選適宜于農(nóng)作物生長的基質(zhì)配比；在此基礎(chǔ)上選用最佳配比重復進行盆栽試驗，對基質(zhì)重金屬潛在危害和農(nóng)產(chǎn)品安全進行評價；后期按照相同復配比進行場地試驗，驗證煤矸石土壤化基質(zhì)的有效性和可行性。結(jié)果表明：利用煤矸石、輔料重構(gòu)土壤具有可行性，煤矸石∶輔料(體積比)=7∶3為最優(yōu)配比；土壤化基質(zhì)重金屬含量符合國家標準，場地試驗種植的農(nóng)作物未發(fā)現(xiàn)污染超標，達到“固廢協(xié)同”的效果，可為煤矸石土壤化利用和礦區(qū)生態(tài)修復提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

部分圖片

圖1 煤矸石樣品

圖2 土壤化基質(zhì)制備

圖3 XRD定量分析比重

圖4 5 mm以下煤矸石粒度分布及特征

圖5 煤矸石中主要礦物顆粒粒度分布特征

圖6 盆栽農(nóng)作物生長周期情況

圖7 試驗場地現(xiàn)場

圖8 場地農(nóng)作物長勢情況

第一作者

張小武，講師，碩士，1994年畢業(yè)于武漢鋼鐵學院選礦工程專業(yè)，獲工學士學位，2006年畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學土地資源管理專業(yè)，獲管理學碩士學位。主要研究方向為礦產(chǎn)資源綜合利用和礦山土地復墾與生態(tài)修復，從2006年起長期從事礦物加工、礦山土地復墾與生態(tài)修復方面的教學和科研工作。主持復雜難選礦石選礦及礦山生態(tài)修復和復墾相關(guān)橫向課題40余項，參與國家重點研發(fā)計劃項目2項。

通訊作者

高林，工學博士，副教授，碩士生導師，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學（北京）采礦工程專業(yè)，全國煤礦支護優(yōu)秀專家，全國非煤礦山安全生產(chǎn)專家，貴州大學礦業(yè)學院“礦山綠色開采與生態(tài)修復”科研團隊負責人，主要從事礦山綠色開采與巖層控制方面的研究工作。兼任貴州省礦業(yè)協(xié)會專家智庫委員會副主任，教育部學位中心評審專家，國家自然科學基金通訊評議專家，中國煤炭學會青年工作委員會委員，中國巖石力學與工程學會采礦巖石力學分會第一屆理事會理事，中國巖石力學與工程學會煤礦智能開采與巖層控制分會第七屆理事會理事，《采礦與巖層控制工程學報》、《煤田地質(zhì)與勘探》、《礦業(yè)科學學報》等期刊青年編委。

團隊簡介

貴州大學礦業(yè)學院“礦山綠色開采與生態(tài)修復”科研團隊由全國煤礦支護優(yōu)秀專家、全國非煤礦山安全生產(chǎn)專家高林博士領(lǐng)銜，核心成員教師6人，指導在讀博士、碩士研究生20余人，涵蓋采礦、地質(zhì)、選礦、礦山機械、土地資源管理等專業(yè)。團隊緊密圍繞復雜地質(zhì)條件下礦產(chǎn)資源綠色開采與生態(tài)修復技術(shù)難題，依托團隊成員學科交叉優(yōu)勢，致力于突破礦山綠色智能“采選充修”一體化技術(shù)瓶頸，全力助推礦產(chǎn)資源綠色、智能、環(huán)境友好型開發(fā)、利用及修復。

近年來，團隊主持國家自然科學基金項目3項、國家礦山安全監(jiān)察局礦山安全生產(chǎn)科研攻關(guān)項目（第一批）、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項目、貴州省科技支撐計劃項目、貴州省科學技術(shù)基金項目等國家和省部級項目15余項、校企合作項目30余項，以第一（通訊）作者發(fā)表SCI、EI源刊收錄論文等30余篇，參編教材2部，申請/授權(quán)發(fā)明專利15項，實用新型專利20項，登記計算機軟件著作權(quán)10項，獲2021、2022、2024年度綠色礦山科學技術(shù)獎一等獎各1項。

策劃丨常明然

責編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設(shè)領(lǐng)域高端學術(shù)交流平臺，2023年5月，經(jīng)國家新聞出版署批準，由中國煤炭科工集團主管、煤炭科學研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應(yīng)運而生?！毒G色礦山》為季刊，國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負責策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護、低碳技術(shù)及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟政策與評價等。

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