不同风化年限的淮南矿区煤矸石理化性质变化规律

严家平，陈孝杨，蔡 毅，黄 河



不同风化年限的淮南矿区煤矸石理化性质变化规律

严家平1，陈孝杨2，蔡 毅2，黄 河2

（1. 安徽理工大学测绘学院，淮南 232001；2. 安徽理工大学地球与环境学院，淮南 232001）

堆存于地表的煤矸石在遭受风化以后，其物理和化学性质可在短时间内发生较大变化，这些变化往往具有一定规律。该文选取淮南矿区潘北、潘一及新庄孜煤矿5个不同风化年限的煤矸石采样区进行分层采样。通过对135个样品的相关理化性质测试，对比分析了不同风化程度下煤矸石主要理化性质变化规律。结果表明，煤矸石在电导率、pH值和阳离子交换量等理化性质的变化具有一定规律：随着风化年限的增加，煤矸石电导率与pH值降低，阳离子交换量则不断增高。新鲜煤矸石的3项指标在2a内具有较快的降低速率，其中电导率在2 a内可降低30%，pH值下降接近10%，此后的降低变化速率则较缓慢。阳离子交换量在2 a内可增加17%，在后期的变化中则表现为缓慢上升趋势。在剖面变化特征方面，通过对30和30～60 cm之间的上下两层对比分析发现位于上层的电导率与pH值普遍略高于下层，阳离子交换量则为上层略低于下层。其中pH值的上、下两层的变化差距较小，仅在0.1～0.3之间。煤矸石的电导率、pH值，以及阳离子交换量等3项指标的时空变化均与风化作用的时间或风化程度密切相关。从植物生长条件角度出发，上述理化指标的变化均有利于煤矸石的复垦利用。

煤矿；土地复垦；煤矸石；风化作用；风化年限；理化性质；复垦条件；淮南矿区

0 引 言

煤矸石是指煤矿生产和洗选过程中排出的多种岩石的混合体。就岩石类型而言，煤矸石以碳质含量不等的泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为主，少量为砂岩及化学盐岩类。由于中国煤炭产量大，煤矸石的堆存量同样巨大，且以每年1.5×108～2.0×108t的速度增加。预计到2020年，煤矸石年产生量将接近6×108t[1]。煤矸石的堆存既压占大面积土地，同时对水体、土壤及大气等都造成了一定程度的污染和危害[2-4]。近年来，尽管中国加大煤矸石综合利用的力度，但煤矸石在自然环境的堆存现象极为普遍。为减少煤矸石堆存对环境的影响，前人对矸石堆存区的绿化及生态修复等已有丰富研究，同时对煤矸石在采煤沉陷区充填复垦及路基回填等方面的研究亦不断深入[5-7]。

无论是煤矸石堆存区的生态修复还是煤矸石在其他方面的应用，它的理化指标均是决定其利用效果的关键。表生作用下煤矸石的理化指标决定于岩石类型，以及其在地表的暴露方式与时间的长短。针对煤矸石在地表环境中的理化性质发生的变化，大量学者开展了这一领域或相关领域的研究。于淼等[8]研究表明，表生环境中煤矸石的块径会随着风化程度的增强而减小；马芳等[9]研究表明，相同粒径的煤矸石随风化程度增强其含盐量逐步提高；许丽等[10]研究表明，煤矸石堆存年限与风化程度均影响其风化物的酸碱度。蔡毅等[11]研究发现在风化作用下，采样区上层煤矸石粒组小于2 mm及2～10 mm的质量百分比显著高于下层，并且随着风化年限的增加，煤矸石粒组小于2 mm的质量百分比呈上升趋势。德国学者们先后对淮南矿区煤矸石及粉煤灰堆存区进行研究，分析煤矸石等理化指标分布特征，并为其复垦用作林业农业用地提供科学指导[12-13]。这些研究均说明，表生环境中遭受风化作用的煤矸石块度、孔隙结构、力学性质等发生显著变化，同时其电导率（electrical conductivity，EC）、pH值、阳离子交换量（cation exchange capacity，CEC）等指标均会不断变化。这些指标变化共同导致煤矸石在表生环境中土壤化程度不断增强。

由于煤矸石由不同岩石类型组成，其结构和矿物组成的差异表现出抗风化能力的差异。通常较粗碎屑结构的砂岩往往较细粒结构泥岩或粉砂质泥岩抗风化能力强，同样为碎屑结构的砂岩，硅质胶结又比钙质胶结的稳定性好。由研究区的煤矸石地表风化特征来看，残留在表层的块度较大的煤矸石主要是砂岩或岩石中的结核，而炭质泥岩、高岭石泥岩等泥质结构的岩石，甚至较细的泥质粉砂结构的岩石极易风化为细颗粒组分。

研究区煤矸石的岩性组成特征及堆存条件无较大差异。因此风化年限及其埋藏深度不同成了影响其风化程度的主导因素。本文研究主要针对不同风化年限、不同埋深的煤矸石，从而进一步掌握表生环境中不同风化程度煤矸石理化性质的变化特点及差异，为煤矸石堆存区土地复垦提供理论依据。

1 样品场地堆存环境及样品采集

1.1 样品来源及场地堆存环境

研究对象煤矸石来源于淮南矿区潘北矿、潘一矿及新庄孜矿3个煤矿，并选取3个矿井的不同堆存年限与不同堆存区的掘进矸石。在地质构造单元上，3个矿井同属一个煤田相同的矿区，含煤地层及开采煤层的层位均属于下二叠统下石盒子中下含煤段。因此，所选的3个矿井煤矸石的岩石类型及组合特征基本一致。故煤矸石的矿物岩石组成无较大差异。煤矸石的主要岩石类型为粉砂质泥岩、粉砂岩、泥岩及钙质细砂岩。其中细颗粒组分的粉砂质泥岩、泥岩、粉砂岩占各类岩石总量的80%～85%左右，细砂岩约占15%左右。

排除人为因素，同一时间由矿井排出的煤矸石遭受的表生作用主要取决于气候、局部地形、地下水水位、生物作用类型等自然因素。研究区位于江淮之间的淮南，淮河北侧和淮河南侧的二级阶地，区内地势平坦，地下水位较高且水位基本相近。煤矸石样品堆存地外围均为耕地。通过调查，选取的煤矸石堆存地在首次堆存以后基本无人为扰动。其中新庄孜矿矸石山因堆存时间较长而覆盖天然小型灌木和杂草，潘一矿矸石堆分布有少量杂草，潘北矿矸石堆存区因全为较新鲜矸石而无植被覆盖。所有煤矸石堆存区外围均为耕地。

对各采样地进行调查之后，综合考虑地形条件等因素，对各采样地划定采样区。考虑采样工作的安全，斜坡较稳定且坡度较缓的矸石山采样地可划定矩形采样区进行采样，否则划定条带状采样区进行采样。采样区划定如下：潘北矿两处煤矸石山以及新庄孜矿煤矸石山的南坡划定条带状采样区，潘一矿煤矸石山南坡及北坡分别划定矩形采样区。各采样区及其结束排矸后堆存年限见表1。

表1 采样区风化年限

Table.1 Weathering age of sampling areas

注：0指来自矿井的新鲜煤矸石，基本没有遭受风化。

Note: 0 refers to the fresh coal gangue that just comes from coal mine, there is no obvious weathering evidence

1.2 样品采集

1.2.1 采样点布置

对初步选定的采样区再次现场勘查并进行采样点布设。采样点布设主要依据是煤矸石堆存的地形条件，如具有显著坡度的矸石山往往因边坡的稳定性差而采用平行等高线方向的横坡条形采样法。而矸石堆的地面坡度较小或平堆的矸石堆在表面上风化相对均匀，采用的采样方法是顺坡矩形法布置采样点。根据潘北矿和新庄孜Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号采样区的地表具有显著的坡度的特点，考虑到其斜坡稳定性差会影响不同高程煤矸石的风化程度差异，故采用了沿等高线方向的横坡条形采样法。该矸石山地面坡度总体较小，故采用矩形采样点布置法。另外，为了解同一风化年限因局部堆存条件的微小改变，如坡向或坡度不同而造成的理化指标差异，特意在潘一矿煤矸石山布置了南坡与北坡Ⅲ、Ⅳ两个采样区。具体采样点布设如下：

在Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号条带状采样区，沿其长每隔7 m布设一个采样点，共15个采样点。各采样点位于同一水平线上，依次记为1，2，3，…15，如图1a。采样区Ⅲ、Ⅳ两处矩形采样区，如图1b，同样布设15个采样点，但15个点按照3行5列布置。

注：按照每个采样区布置15个采样点的设计方案

1.2.2 样品采集

由于煤矸石是多种岩石类型的混合体，单一岩块的化学组成与化学性质不能代表煤矸石体的理化性质。为使得样品在采样区具有代表性和客观真实性，本文的样品采集采用量大与面广的采样设计方案。在所研究的5个矸石堆存区内共采集样品135个。采样深度为60 cm，即由表层至60 cm深度的坑内壁上刻槽连续取样。除了采样区Ⅰ为新鲜煤矸石而没有进行分层外，其他4个采样区的煤矸石均为不同的地表暴露或风化时间，而对这4个采样区采取了分层采样。分层厚度按照30 cm划分上下两层，其中上层代号为A，下层代号为B。所采煤矸石样需正确反映其自然块度分布特征。各采样点各层样品的采集质量约2～3 kg。

为避免样品采集时对样品块度结构的破坏，样品采集槽长度与宽度适当加大，并在挖掘过程中避免破坏煤矸石自然块度。对采集的样品装袋密封，并采取避免搬运挤压破碎措施。

2 试验过程

EC、pH值及CEC是研究理化性质的重要指标，因此本文对煤矸石样品的这些理化指标进行研究。各项指标的测试均是将同一采样区的同一层15个采样点的小于2 mm粒组的样品混合，然后对混合后样品取3组平行样，分别测定其pH值、EC、CEC指标，最后计算各项指标平均值。具体测定方法如下：

2.1 EC的测定

称取3份质量为10.0 g样品并分别置于50 mL小口有机试剂瓶中，加入蒸馏水20 mL，盖好瓶塞。在180 r/min往复式振荡机振荡5 min，使煤矸石颗粒充分散开，静置0.5～1 h使其澄清，分离浸提液待测。采用电导法测定待测液电导率。

2.2 pH值测定

称取3份质量为10.0 g样品并分别置于50 mL高型烧杯中，加入蒸馏水25 ml。用玻璃棒剧烈搅动2 min，静置30 min。采用电位法测定pH值。

2.3 CEC的测定

称取过2 mm筛的风干煤矸石样5 g，用1 mol/L乙酸铵溶液（pH值=7）处理3～5次，直至上清液中检验不到Ca2+为止。然后以同样的方法，用95%的乙醇洗涤样品3～5次，直至上清液检测不到NH4+为止。最后一次尽量除尽洗涤液，液弃去上清液。本研究采用乙酸铵交换法测定样品CEC，具体操作步骤参考《土壤农业化学分析方法》[14]。

3 结果与分析

3.1 电导率及其变化特征

由各采样区上、下层样品的电导率试验结果如图2。研究区新鲜煤矸石电导率高达732.33ms/cm，表层煤矸石在风化2 a后电导率降低至514.00s/cm。与Ⅰ采样区新鲜的煤矸石相比，风化2 a的煤矸石电导率降低30%。而Ⅴ采样区遭受风化25 a的煤矸石无论是表层还是位于30～60 cm深度下层，其电导率分别低至113.79～ 121.81s/cm。与新鲜的煤矸石相比，Ⅳ与Ⅴ采样区的电导率仅是新鲜煤矸石Ⅰ采样区的84%和83%。电导率不仅显著降低，且上下层之间的变化差距基本接近。显然，随着风化年限的增加，煤矸石的电导率在整体上呈降低趋势。因表层受风化作用强于下层，从而使表层电导率均小于下层。随风化年限增加，30～60 cm上下2层的电导率降低程度趋于一致。

由于风化作用，煤矸石的宏观表现为块度不断变小，即煤矸石块比表面积不断增加。在微观结构上，煤矸石的矿物不断分解，可溶盐类矿物的离子由原来的化合态转化为游离态[15]。因此，煤矸石的风化程度越强，其可溶盐越容易被降水淋溶冲蚀。

图2 各采样区不同风化时间分层样品EC分布特征

堆存或暴露地表时间较长的煤矸石遭受风化和淋溶程度较高，可溶盐流失量较大。加之上层煤矸石中的可溶性盐分通过雨水淋溶可渗透至下层煤矸石中，为下层粘土矿物及黏粒等具有吸附能力的颗粒所吸附，亦可导致下层煤矸石中的可溶性盐分含量增多[16-17]。因此，风化时间较长的煤矸石EC小于较新鲜的煤矸石，同一采样区上层煤矸石的电导率小于下层。

3.2 pH值及其变化特征

根据各采样区各层煤矸石样pH值的试验结果见表2，各采样区煤矸石pH值总体较高，具有显著的碱性。

表2 各采样区上、下层煤矸石pH值

Table.2 pH value of coal gangue samples in two layers

由表2可知，煤矸石堆存地表的时间及其埋藏深度均对其pH值的变化具有一定影响，但总体来看不够显著。采样区Ⅰ的新鲜煤矸石的pH值接近于10（少数样品高于10），随着堆存年限的增加，各采样区煤矸石pH值依次降低。但其降低的速率总体较低。相比较位于Ⅰ采样区的新鲜的煤矸石而言，在遭受风化2 a年内，pH值下降接近10%，明显快于后期。从采样点的剖面上来看，下层煤矸石样品pH值均高于上层。煤矸石pH值的上述分布特征表明，研究区煤矸石pH值随着其风化程度增强而呈降低趋势。但是在剖面上，不同采样区上层与下层的变化仅0.1～0.3之间，无显著变化差异。

淮南矿区的煤矸石硫的含量较低，蔡峰等[18]研究表明，淮南矿区煤矸石中硫的平均质量百分比仅为0.07%。另据程功林等[19]对淮南矿区煤矸石矿物成分分析表明，矿区煤矸石孔隙、裂隙中含大量的碳酸盐胶结物。碳酸盐水解会消耗H+，使煤矸石的pH值上升[20]。此外，淮南矿区煤矸石多含有Ca、Mg、K、Na等碱金属化合物，Fe2O3、CaO、MgO的质量分数依次为5.09%、2.26%、1.2%。部分碱性物质的溶解会提高煤矸石的pH值。

因此，研究区煤矸石矿物组成特征导致其pH值总体较高，而表生环境中煤矸石相关化学成分遭到风化淋溶流失，最终导致煤矸石pH值随其风化程度增强而降低[21-22]。

3.3 CEC及其变化特征

不同采样区煤矸石样的CEC及其总体分布特征由图3所示。由图3可知，无论是CEC在不同采样区的平面分布，还是其在同一采样区上、下层的剖面分布，两方面均表现出显著的特征。总体表现为，不同采样区之间，CEC基本上随着煤矸石的风化年限增加而增高；同一采样区，上层煤矸石的CEC较下层的高。煤矸石的CEC随其风化程度的增强而增高。

图3 各采样区不同风化时间分层样品CEC分布特征

相比较而言，煤矸石在遭受风化2a年内，CEC的增加幅度显然较后期快。如位于Ⅱ采样区上层与Ⅰ采样区相比，CEC增加17%，而Ⅲ、Ⅴ采样区则分别为18%和38%。Ⅲ、Ⅴ采样区虽然风化年限较长，但CEC的增加速率较小。

土壤的CEC是由胶体表面性质决定，且由有机的交换基（主要是腐殖酸）和无机的交换基（主要是黏土矿物）共同构成。有机～无机复合体所吸附的阳离子总量包括交换性盐基和水解性酸，两者的总和即为CEC[23]。因此，煤矸石CEC的大小主要决定于其中有机质和黏土矿物的类型与数量。

表生环境中，煤矸石不仅块度特征发生变化，其矿物成分亦不断改变。矿物成分的变化主要表现为内生矿物的逐渐减少和表生矿物的逐渐增加[24]。以地壳中分布较广的硅酸盐矿物长石为例，其在风化过程中会逐渐转化为伊利石，伊利石在酸性条件下进一步转化为高岭石，在碱性条件下会进一步转化为蒙脱石[25]。伊利石风化程度较低，一般含有大量钾素，其CEC为10～40cmol(+)/kg[26]；作为伊利石进一步的风化产物的高岭石，其CEC仅为3～15 cmol(+)/kg。作为伊利石另一风化产物蒙脱石具有颗粒小、比表面积较大、分散度高、吸水性强等特点。蒙脱石的CEC为60～100cmol(+)/kg。因此，随着风化作用的进行，煤矸石中表生黏土矿物含量不断上升，进而导致煤矸石CEC具增高的趋势。

除矿物成分的变化，有机质含量的变化亦可影响煤矸石CEC的大小，即煤矸石有机质含量的减少具有降低其CEC的趋势。

随着风化作用的进行，表生环境中煤矸石块度逐渐减小，当煤矸石粒径小于0.005 mm（即黏粒）可带负电以吸附阳离子，进而具有提高煤矸石CEC的趋势。宋凤敏通过对汉中地区不同土壤的CEC测定试验，分析指出具有较强吸附能力的黏粒是土壤中主要的无机交换基[26]。因此，黏粒含量的增多具有提高煤矸石CEC，并增强煤矸石保肥能力及缓冲能力的趋势。

综上所述，表生环境中，各采样区遭受风化作用的煤矸石块度、结构及化学成分的变化共同导致煤矸石CEC不断提高，即各采样区煤矸石CEC随着煤矸石风化程度的增强而提高。

4 讨 论

4.1 煤矸石块度结构变化的土地复垦意义

在表生作用环境中，煤矸石发生的最明显的变化是块度分布特征的变化，即原大块或粗粒组分降低，细粒组分增加[11]。与此同时，煤矸石的其他物理力学性质发生一系列变化。从微观上，煤矸石的孔隙结构、矿物组成、化学组成与性质同样发生一系列相应变化，其中一部分矿物被溶解，在地下水或雨水的作用下甚至化合形成新的矿物质。

由矸石的块度结构分析结果可见，随着在地表暴露时间的增加，其块度结构显然具有大块组分降低，细粒组分增加的趋势。不仅如此，煤矸石的强度亦随之降低，孔隙率增高，吸水和持水能力相应增强[27]。煤矸石的这些物理性质的变化均有利于植物根系的发育和生长。因此，无论是在煤矸石堆存区原地复垦，还是利用堆存地的煤矸石进行采煤沉陷区充填复垦，采用地表暴露或风化时间较长块度较小的煤矸石将更有利于复垦。

4.2 化学指标变化的土地复垦意义

前已述及，随着煤矸石风化程度的增加，其电导率EC值、pH值和阳离子交换量CEC值均发生一系列变化。而这些指标的变化对于土地复垦总体上是有利的。

由5个不同采样区表层煤矸石EC的试验结果表明，新鲜的煤矸石在表生环境下10 a左右可以达到相对稳定值。另据毕银丽等[28]研究，取自同一堆存区不同埋藏深度的煤矸石表层的EC值较深层低。此外，在室内浸泡条件下，不同埋深的煤矸石样品的EC均表现出相同的变化趋势。由于煤矸石在不同的风化年限具有不同的电导率，在煤矸石山绿化及煤矸石充填复垦利用时，需针对不同电导率的煤矸石进行相应的处理，使之适合作物的生长进而给煤矸石山绿化及煤矸石充填复垦带来最佳效果。

煤矸石的酸碱度pH值是土壤的又一主要养分特征参数之一。pH值的大小直接影响充填复垦或煤矸石山生态修复的效果。通常煤矸石具有易受侵蚀、极端贫瘠、酸碱度极高或极低等特点[29]。研究区新鲜煤矸石的pH值接近10.0，较强碱性的煤矸石不仅不利于直接复垦，其淋溶液可能对其周围土壤及水体造成污染[30]。而风化2 a的煤矸石pH值则显著下降。因此，研究区内新鲜的煤矸石在表生条件下堆置一段时间，待其pH值有所降低以后更有利于改善复垦条件。

CEC是土壤的基本特性和主要肥力影响因素之一，可以直接反映土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力，同时影响其它理化性质。一般认为CEC大于20 cmol/kg的土壤保肥供肥能力强，CEC在10～20 cmol/k的土壤保肥供肥能力中等，CEC小于10 cmol/kg的土壤保肥供肥能力弱[31]。由此可知，研究区新鲜煤矸石的保肥能力较弱，随着风化程度不断增强，风化2 a的煤矸石即具有接近中等的保肥能力，而风化12、25 a的煤矸石保肥能力亦是不断提高直至达到中等水平的保肥能力。因此，对煤矸石堆存区绿化或生态修复，以及利用煤矸石充填复垦等煤矸石工程应用中，应充分考虑风化作用对煤矸石CEC的影响，充分利用自然的力量提高煤矸石的复垦效果。

5 结 论

从淮南矿区5个采样区的煤矸石样品的电导率、pH值和阳离子交换量分析测试结果来看，3项主要理化指标与煤矸石在地表遭受的风化时间和埋藏深度密切相关。所有指标无论是在风化年限还是上、下两层之间的变化差异方面均表现有一定的规律。具体结论如下：

1）随着风化年限的增加，不同采样区的煤矸石电导率呈降低趋势。尤其是在前两年内，新鲜煤矸石的电导率可降低30%。而后期则呈缓慢下降趋势。在30和30～60 cm之间的上下两层，上层普遍低于下层。不同风化时间段上、下层之间的电导率变化差距基本接近。但随风化年限增加，位于下层的电导率降低程度与上层趋于一致。

2）煤矸石在地表的堆存时间及其埋藏深度均对其pH值有一定影响，其总体规律是：随着堆存年限的增加，其pH值不断降低。在早期，尤其是遭受风化2 a年内的煤矸石pH值下降稍快与后期。从剖面上，位于下层煤矸石样品pH值均高于上层。但是在60 cm以上的剖面上，不同采样区上层与下层的变化仅0.1～0.3之间，无显著变化差异。

3）煤矸石的CEC基本上随着煤矸石的风化年限或风化程度增加而增高。对于同一地区同一类煤矸石而言，遭受风化2 a年的煤矸石的CEC增加幅度显然较后期快。与新鲜煤矸石采样区相比，遭受风化2 a年的煤矸石的CEC可增加17%，而在后期的增加速率则明显缓慢 同样，同一采样区因煤矸石的上层或表层遭受风化的程度高而造成CEC上高下低。

表生环境中，无论煤矸石的堆存时间还是埋藏深度，都可以造成煤矸石块度及相关化学指标变化的差异。在煤矸石遭受风化的前2 a内，这些指标变化的速率高于后来的变化速率。因此，遭受风化2 a时间的煤矸石较有利于复垦利用。

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Physicochemical property change regularities of coal gangue with different weathering ages in Huainan minging area

Yan Jiaping1, Chen Xiaoyang2, Cai Yi2, Huang He2

(1.232001,; 2.232001,)

Coal gangue is the solid waste from coal mining. Because of weathering, the physico-chemical properties of the coal gangue exposed on the ground’s surface changes constantly. In order to study the change of coal gangue physico-chemical properties under the effects of weathering, the electrical conductivity, pH value and cation exchange capacity, 3 major physico-chemical indices are chosen to analyze their change characteristics and general regularities with the weathering time and the buried depth of coal gangue. The research chooses the distributing area of coal gangue with different weathering age, and divides the research layer into upper layer and lower layer, which are from surface to 30 cm depth and from 30 to 60 cm depth, respectively. A total of 135 samples from 5 coal gangue hills with different weathering age in Panbei, Panyi as well as Xinzhuangzi coal mines in Huainan mining area are collected with the stratified sampling method. The results show that there are certain change regularities of the physico-chemical properties of the coal gangue. The electrical conductivity and pH value of coal gangue decrease with the increasing of weathering age. And the cation exchange capacity increases along with the increasing of weathering age. The 3 indices of fresh coal gangue have a faster decrease rate within the early 2 a. The electrical conductivity reduces by 30% and the pH value falls by nearly 10% within the early 2 a. Then they change slowly. The cation exchange capacity can be increased by 17% within the early 2 a, and then its change grows slower. The change characteristics of physico-chemical properties of the coal gangue in profile are also obvious. Through the comparative analysis of the upper and lower layers, it is found that the electric conductivity and pH value in the upper layer are generally slightly higher than that of the lower layer, while the cation exchange capacity in the upper layer is slightly lower than that of the lower layer. The difference of pH value between the 2 layers is only from 0.1 to 0.3. The spatial and temporal variations of coal gangue conductivity, pH value and cation exchange capacity are all closely related to the weathering time or the degree of weathering. The great change occurs in the physico-chemical properties of coal gangue exposed to the ground’s surface within 2 a. It shows that the weathering is significant. Of course, the temperature effect and hydrolysis as well as other physical processes play the role in the process. Lumpiness decrease of coal gangue due to physical weathering can speed up the change of chemical and other physical indicators. From the angle of the mining area land reclamation, these changes of the physical and chemical properties of coal gangue will be in favor of land reclamation in the mining area. The results provide the theoretical basis for land reclamation of coal gangue storage area.

coal mines; land reclamation; coal gangue; weathering; weathering age; physicochemical properties; reclamation condition; Huainan mining area

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.023

TD88

A

1002-6819(2017)-03-0168-07

2016-07-20

2016-12-19

国家自然科学基金资助项目（51274013, 41372369）

严家平，男，安徽淮南人，教授，博士生导师，主要从事矿山环境地质方面的教学与研究。淮南安徽理工大学测绘学院，232001。 Email：jpyan@aust.edu.cn

严家平，陈孝杨，蔡 毅，黄 河. 不同风化年限的淮南矿区煤矸石理化性质变化规律[J]. 农业工程学报，2017，33(3)：168－174. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.023 http://www.tcsae.org

Yan Jiaping, Chen Xiaoyang, Cai Yi, Huang He.Physicochemical property change regularities of coal gangue with different weathering ages in Huainan minging area[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(3): 168－174. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.023 http://www.tcsae.org