煤炭科学技术

作者：高颖, 李涛, 郑恺丹, 范立民, 白如鸿, 孙强,

关键词：生态脆弱矿区, 采煤塌陷区, 微生物矿化, 植被修复, 土体固化,

生态脆弱矿区煤炭开采浅表地质环境持续劣化，为了控制塌陷区土体失稳和水土流失，开展采煤塌陷区微生物矿化联合植被固土试验研究。以生态脆弱的榆树湾煤矿20107工作面为研究背景，在采煤沉陷、地裂缝及采动土壤理化观测的基础上，开展了MICP（Microbial Induced Carbonate Precipitation，微生物矿化）对植被影响试验研究，重点测试了MICP固化对植被长势、土壤养分及植被根系长势的影响；开展了MICP联合植被根系对采矿扰动土体剪切强度的影响试验，重点测试了不同根系长度、根系掺入量及菌胶比对土体剪切强度的影响；结合不同工况MICP固化土体扫描电镜观测和MICP碳酸钙产量测试成果，阐释了不同工况塌陷区土体复合固化差异性规律。结果表明：① 采煤对土壤含水率影响最显著，采煤剧烈扰动区（D1）较采煤轻微扰动区（D0）含水率下降7.7%，土壤pH影响不明显，土壤有机质、全氮、有效磷及速效钾质量分数从大到小依次为D0、D2（一般扰动裂缝带区）、D3（一般扰动非裂缝带区）、D1；② MICP对植被生长作用分为2个阶段：1～2周，MICP起到了抑制植被生长的作用，未MICP固化较固化植被平均高度大7.4%～47.7%；3～4周，MICP起到了促进植被生长的作用，未MICP固化较固化植被平均高度小23.7%～32.3%；植被根系长势和土壤理化指标验证了MICP对植被的整体促进作用；③ 根系加入但未MICP固化时，土体黏聚力和内摩擦角分别提升42.1%和10.6%，根系加入且MICP固化时，土体黏聚力和内摩擦角分别提升62.3%和19.4%。两者联合固化的最优参数为：根系长度5～10 cm、根系掺入比0.8%，菌胶比1∶1.5。④ MICP固化过程中碳酸钙产量D1>D2>D3，说明采煤扰动越剧烈，MICP介入固化程度越高。为生态脆弱矿区采煤塌陷区固土工程提供了试验参考。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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