創新點

（1）固廢協同：針對貴州省煤炭產業發展的痛點，依托貴州作為釀酒大省的資源優勢，提出煤矸石和制酒淤泥固廢協同，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。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，同時為礦區生態修復提供參考。

（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、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，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，這些黏土礦物是構成土壤的主要礦物類型，具備良好的土壤化基礎。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）原位構建耕作層：煤矸石與輔料復配改良，原位構建耕作層，以國標為紅線，驗證煤矸石基質種植作物的可行性。通過優化配比試驗，確定煤矸石：輔料最優配比，顯著提高基質的有機質含量和供氮能力，同時重金屬含量符合國家限值標準，有效破解“污染風險制約應用”的行業難題。在最優配比條件下，研究開展盆栽試驗和場地試驗，種植的農作物生長態勢良好，農產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的安全性和可行性，為煤矸石的大規模資源化利用提供了可靠的科學依據。

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煤矸石與輔料復配制備土壤化基質的試驗

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 礦業學院; 2. 貴州大學 喀斯特地區優勢礦產資源高效利用國家地方聯合工程實驗室; 3. 煤炭行業巷道支護與災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生占用耕地及環境污染等問題，消納煤矸石亟待解決。為此，從常見原材料出發，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，進行農作物盆栽試驗，研究不同配比下農作物生長態勢，優選適宜于農作物生長的基質配比；在此基礎上選用最佳配比重復進行盆栽試驗，對基質重金屬潛在危害和農產品安全進行評價；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的有效性和可行性。結果表明：利用煤矸石、輔料重構土壤具有可行性，煤矸石∶輔料(體積比)=7∶3為最優配比；土壤化基質重金屬含量符合國家標準，場地試驗種植的農作物未發現污染超標，達到“固廢協同”的效果，可為煤矸石土壤化利用和礦區生態修復提供理論依據和技術支撐。

部分圖片

圖1 煤矸石樣品

圖2 土壤化基質制備

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 盆栽農作物生長周期情況

圖7 試驗場地現場

圖8 場地農作物長勢情況

第一作者

張小武，講師，碩士，1994年畢業于武漢鋼鐵學院選礦工程專業，獲工學士學位，2006年畢業于中國農業大學土地資源管理專業，獲管理學碩士學位。主要研究方向為礦產資源綜合利用和礦山土地復墾與生態修復，從2006年起長期從事礦物加工、礦山土地復墾與生態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修復和復墾相關橫向課題40余項，參與國家重點研發計劃項目2項。

通訊作者

高林，工學博士，副教授，碩士生導師，畢業于中國礦業大學（北京）采礦工程專業，全國煤礦支護優秀專家，全國非煤礦山安全生產專家，貴州大學礦業學院“礦山綠色開采與生態修復”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。兼任貴州省礦業協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》、《煤田地質與勘探》、《礦業科學學報》等期刊青年編委。

團隊簡介

貴州大學礦業學院“礦山綠色開采與生態修復”科研團隊由全國煤礦支護優秀專家、全國非煤礦山安全生產專家高林博士領銜，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、選礦、礦山機械、土地資源管理等專業。團隊緊密圍繞復雜地質條件下礦產資源綠色開采與生態修復技術難題，依托團隊成員學科交叉優勢，致力于突破礦山綠色智能“采選充修”一體化技術瓶頸，全力助推礦產資源綠色、智能、環境友好型開發、利用及修復。

近年來，團隊主持國家自然科學基金項目3項、國家礦山安全監察局礦山安全生產科研攻關項目（第一批）、國家安全生產監督管理總局安全生產重大事故防治關鍵技術科技項目、貴州省科技支撐計劃項目、貴州省科學技術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）作者發表SCI、EI源刊收錄論文等30余篇，參編教材2部，申請/授權發明專利15項，實用新型專利20項，登記計算機軟件著作權10項，獲2021、2022、2024年度綠色礦山科學技術獎一等獎各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，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習近平生態文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設領域高端學術交流平臺，2023年5月，經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）應運而生。《綠色礦山》為季刊，國內統一連續出版物號為：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、礦山環境保護、低碳技術及節能減排、數字礦業、綠色低碳經濟政策與評價等。

期刊主頁

http://www.lsks.org.cn

投稿網址

https://lsks.cbpt.cnki.net/EditorAN/index.aspx?t=1

聯系：常明然

電話： 010-87986452

郵箱：journalofgreenmine@163.com

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