煤矿开采诱发地表植被损伤传导机制

仲照海; 杨惟博; 郝业; 王鲜; 唐州; 孙学阳; 袁官思龙

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2503326

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (15) :6334-6343 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2503326

矿冶工程

煤矿开采诱发地表植被损伤传导机制

仲照海 ¹ ,
杨惟博 ¹ ,
郝业 ² ,
王鲜 ² ,
唐州 ³ ,
孙学阳 ³ ,
袁官思龙 ³

作者信息 +

Transmission Mechanism of Surface Vegetation Damage Induced by Coal Mining

Author information +

文章历史 +

摘要

为探究煤矿开采对地表植被损伤影响情况,以桑树坪煤矿4310工作面为研究对象,利用数值模拟、相似材料模拟等方法,对研究区内开采引起的地表变形及植被损伤进行研究。结果表明:煤层开采过程中地表最大剪应力集中于沟底并向坡顶延伸;地裂缝发育范围受地表形态和开采阶段影响呈现不规则分布;张开-闭合型裂缝沿垂直于开采方向发育,其与工作面位置的水平距离呈现“上升-平稳-上升-下降”的周期性发育规律;地裂缝引起的植被根系破坏对植被生长影响较弱;地裂缝出现导致水分蒸发、土壤属性改变是植被退化的主要影响因素。揭示了黄土覆盖区域内“覆岩移动-地表变形-地裂缝产生-土壤破坏-植被损伤”传导驱动机制,为采动地裂缝治理和生态修复提供理论依据。

Abstract

To investigate the impact of coal mining on surface vegetation damage, the 4310 working face of Sangshuping Coal Mine was taken as the research object. Numerical simulation, similar material simulation and other methods were used to study the mechanism of surface deformation and vegetation damage caused by mining in the study area. The results indicate that the maximum surface shear stress during coal seam mining is concentrated at the bottom of the trench and extends towards the top of the slope. The development range of ground fissures is irregularly distributed due to the influence of surface morphology and mining stages. The open-closed type cracks develop perpendicular to the mining direction, and their horizontal distance from the working face shows a periodic development pattern of “rising stable rising falling”. The damage to vegetation roots caused by ground fissures has a relatively weak impact on vegetation growth. The appearance of ground fissures leading to water evaporation and changes in soil properties are the main influencing factors of vegetation degradation. The result reveals the transmission and driving mechanism of “overburden movement surface deformation ground fissure generation soil damage vegetation damage” in the loess covered area, providing a theoretical basis for the treatment of mining induced ground fissures and ecological restoration.

Graphical abstract

关键词

地表变形 / 地裂缝 / 分形维数 / 传导机制 / 植被损伤

Key words

surface deformation / ground cracks / fractal dimension / transmission mechanism / vegetation damage

引用本文

引用格式 ▾

仲照海, 杨惟博, 郝业, 王鲜, 唐州, 孙学阳, 袁官思龙. 煤矿开采诱发地表植被损伤传导机制[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(15): 6334-6343 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2503326

ZHONG Zhao-hai, YANG Wei-bo, HAO Ye, WANG Xian, TANG Zhou, SUN Xue-yang, YUAN Guan-si-long. Transmission Mechanism of Surface Vegetation Damage Induced by Coal Mining[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(15): 6334-6343 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2503326

登录浏览全文

4963

注册一个新账户忘记密码

煤炭是中国能源体系的基石,长期以来煤炭工业为中国经济社会发展和国家能源安全稳定供应提供了有力保障^[1]。黄河流域中游既是中国煤炭资源富集区,也是国家级水土流失防治的重点区^[2]。煤炭资源开采形成的采煤沉陷区已成为制约中国生态文明建设与社会经济可持续发展的难题^[3]。其中煤炭开采活动打破了原地应力平衡,改变了原有圈层的结构关系、赋存要素和功能服务^[4],产生的大量矿坑涌水往往造成矿区影响范围内地下水资源的流失^[5], 进一步造成矿区煤-水矛盾突出^[6]。采煤扰动会显著影响土壤含水量空间分布,进而改变植被对水分变化的响应机制,形成特有的生态退化模式^[7]。其中工作面回采速度对地表沉陷参数具有显著调控作用,回采速度提高会导致超前影响范围减小、下沉速度降低,进而影响覆岩运动与地表变形过程^[8]。煤层开采诱发“岩土破坏-水肥漏失-植被退化”的链式传导过程,是矿区生态环境退化的主要人为诱因^[9]。在煤炭井工开采过程中,大范围采空区的形成会改变岩土体应力状态,致使采空区周围及上覆岩层产生离层和裂隙^[10],并对表生环境产生一定的负面影响,严重时会导致水土流失、植被枯萎、水资源枯竭等^[11]。

地面沉陷的精确预测对地质灾害预防、煤炭资源开采设计、矿区地面设施安全评价、矿区土地规划和实现可持续发展具有重要意义。覆岩在采动过程中的膨胀压缩效应对地表沉陷及内部岩层移动具有显著影响^[12]。针对沉陷地表损伤问题,学者主要从土壤理化性质改变的角度出发进行研究。地裂缝是影响地表生态的主要途径,剖析土壤机械组成和有机质质量分数,解译小空间尺度下采动地裂缝的水土流失效应^[13];采空区表层土壤含水量的变化与地裂缝的动态发育规律基本一致,且影响范围的埋深在70 cm以内^[14],浅层土壤水是维系植被生长的关键水源^[15];Howladar^[16]指出Barapukuria煤矿开采沉陷区土壤渗透性降低,土壤保水性变差;沉陷区土壤特性及植物生长具有空间异质性,且其空间变化特征与沉陷破坏形式密切相关^[17];杜华栋等^[18]指出,地裂缝导致土壤含水量、有机质、有效氮磷等关键因子变化,是驱动植被退化的主要机制;刘振华等^[19]指出这类张性裂隙虽无“断裂根”构造,但发育深度可达7~8 m,且在浅表层常伴随砂土液化现象,进一步加剧了土壤结构的破坏与水分运移异常。为加快植被恢复进程,王强民等^[20]基于土壤水分运移模型,提出了地面塌陷影响条件下的土壤水分运移调控方法。

开采沉陷作为矿区最普遍、最长期的采动损害形式之一,可以引发和加剧水资源枯竭、地质灾害频发、植被退化和水土流失等地质环境问题,严重威胁着矿区的生态安全^[21]。针对沉陷区地表植被损伤问题,学者主要从根系损伤的角度进行研究。采煤对生态损伤的方式有地表下沉、土壤含水量的空间异质性^[22]、地裂缝塌陷破坏土壤结构和包气带水^[23]并损伤植被根系^[24]和地表移动变形诱发滑坡切断植物根系;部分学者对植物根系分布和长度进行比较^[25];进行单根拉伸、剪切试验和根-土复合试样直接剪切试验^[26];观测不同坡位处不同裂缝间根系的损伤状况^[27];建立开采沉陷区土地拉伸变形引起根系损伤的体积量化模型^[28]和根系结构特征和力学性质的根土复合体三维模型^[29];构建了开采参数与根系应力响应之间的函数关系^[30],借此研究根系受损情况及根系与土体的关系。

综上所述,大多数学者把覆岩破坏特征、地表移动变形、土壤理化性质的改变和根系的损伤作为单独的研究部分,很少有学者对植被损伤机理进行综合分析研究。为此,构建从源头减损到系统修复的技术体系是协调煤炭开采与生态保护的关键^[31]。现针对开采过程中地表变形及地裂缝发育机理、地表剪切应力集中区域和地表植被损伤过程进行研究,探究黄土覆盖区域“覆岩破坏-地表沉陷-土壤破坏-植被损伤”传导驱动机制,以期为矿山生态环境修复提供科学依据。

1 研究区概况

桑树坪井田内地表沟谷纵横交错,地形支离破碎,地势西北高、东南低,构造多为单斜构造、比较简单。沟谷及其两侧附近的基岩在第四纪地壳运动和地表水的双重作用下,成片基岩裸露于地表;山腰及山顶被较厚的黄土所覆盖,地形受到剧烈的剥蚀及切割冲刷,形成了许多下切很深,两侧陡峭的V字形沟谷。森林植被覆盖度低,残存少量侧柏次生林、灌木以少量荆条、酸枣等为主、草木和矮灌木的草坡占据着大面积的荒山,种类以耐旱禾本科、菊科为主。4310 工作面主采煤层为位于二叠纪山西组中下部的3^#煤层,平均煤厚8.0 m,埋深264.6~423.3 m,工作面推进长度1 024 m,宽度150 m,采上分层,平均采高2.6 m。煤层结构较简单,属较稳定煤层。地表为黄土层,地形复杂起伏大,坡顶坡中砂化严重^[32],力学条件差。

根据工作面内79^#钻孔数据,对岩层进行简化、归并,归并后的各岩层物理力学参数如表1所示,按水平煤层建立数值分析模型,如图1所示。

2 地表最大剪应力分析

煤层开采过程中地表损伤是因为土体内部剪应力积累超过黄土颗粒接触面的抗剪强度。从剪切破坏角度对地表损伤机制进行分析。黄土单元体的任意切平面存在3个主应力方向相互正交(图2),其中两主应力面中始终存在两个正交的平面(σ₁-σ₃平面),该平面上只存在沿法向的应力,无剪应力。

切平面的应力平衡状态满足关系

(1)∑σ=σ₁$\overline{\mathit{a}\mathit{b}}$cosθ+σ₃$\overline{\mathit{b}\mathit{c}}$sinθ

(2)∑τ=σ₁$\overline{\mathit{a}\mathit{b}}$sinθ-σ₃$\overline{\mathit{b}\mathit{c}}$cosθ

式中:σ₁为最大主应力,MPa;σ₃为最小主应力,MPa;θ为剪应力τ作用面与最大主应力σ₁作用面夹角的度数,(°)。

将式(1)、式(2)等号左右两边同时除以$\overline{\mathit{a}\mathit{c}}$,得

(3)σ=$\frac{{\mathit{\sigma }}_{1}+{\mathit{\sigma }}_{3}}{2}$+$\frac{{\mathit{\sigma }}_{1}-{\mathit{\sigma }}_{3}}{2}$cos2θ

(4)τ=$\frac{{\mathit{\sigma }}_{1}-{\mathit{\sigma }}_{3}}{2}$sin2θ

将上述理论推导公式运用到FLAC^3D数值模拟中,得到如图3所示最大剪应力的“求解”过程,当θ=45°时,地表剪应力最大。

地表最大剪应力集中于沟底并延伸至坡顶,应力集中现象随坡度的增大而增大,地表剪应力集中地区损伤严重,容易发生地质灾害。采矿活动破坏了应力平衡状态,造成地表损伤和地质灾害的发生,从应力场变化的角度来看,在应力集中区域内进行植被的种植起到加筋土的作用,并对土壤养分进行补给能在矿山生态修复过程中起到重要作用。

3 地裂缝发育范围预测

地裂缝是煤层开采导致地表损伤的最主要形式之一,地表受拉伸应力作用产生的水平变形大于土体拉伸破坏临界值时,地裂缝开始发育。

开采沉陷引起的土体拉伸破坏临界值与土体变形值的定量关系^[33]为

(5)ε_xc=hγ$\left[\mathrm{t}\mathrm{a}{\mathrm{n}}^{2}\left(45°-\frac{\mathit{\varphi }}{2}\right)\frac{1-{\mathit{\mu }}^{2}}{\mathit{E}}-\frac{\mathit{\mu }+{\mathit{\mu }}^{2}}{\mathit{E}}\right]$+2ctan$\left(45°-\frac{\mathit{\varphi }}{2}\right)\frac{1-\mathit{\varphi }}{\mathit{E}}$

式(5)中:ε_xc为土体产生裂缝的水平变形临界值,mm/m;h为土体埋深,m;γ为重度,N/m³;φ为内摩擦角,(°);μ为泊松比;E为弹性模量,MPa;c为黏聚力,MPa。

土体埋得越深,ε_xc的值就越大,地表(h=0)土体破坏极限状态的水平变形临界值ε_h₌₀最小,其计算公式为

(6)ε_h₌₀=2ctan$\left(45°-\frac{\mathit{\varphi }}{2}\right)\frac{1-\mathit{\mu }}{\mathit{E}}$

将表1中地表黄土的物理力学参数代入式(6)得到研究区地表土体破坏、产生地裂缝的水平变形临界值为1.4 mm/m。

将地表水平变形超过1.4 mm/m的区域作为地裂缝发育的区域,如图4所示为各开采阶段地裂缝发育范围,其中红色等值线区域为地裂缝发育的区域。随着工作面的推进,地裂缝沿着与开采方向平行和垂直的两个方向扩展。在煤层开采初期,沉陷量大,此时地裂缝发展迅速;随着地表的变形速率逐渐减缓,地裂缝发展也随之减缓,直至稳定。

工作面延伸至600 m之前,其上下边界周围的拉伸变形轮廓范围大致相当,说明地形的不同对上下边界附近地表变形的影响不大。当工作面延伸至1 050 m时,工作面下边界的拉伸变形范围大于上边界变形的范围(图4)。这是因为下边界周围地形局部上升,形成了更大的拉伸变形,开采导致覆岩破坏进而引起的拉伸变形与地表起伏引起的拉伸变形的叠加。

张开型裂缝分布在工作面边界周围,多发育在切眼和停采线侧;张开-闭合型裂缝发育在工作面内部。当前工作面位置与沿开采方向的张开-闭合型裂缝边界之间的水平距离为l,计算出每一步开采结束后的l,再通过分析l的变化情况,能够更加清楚地得出开采过程中张开-闭合裂缝的发育规律。开始出现张开-闭合裂缝时,l相对较小,随着工作面的推进,张开-闭合裂缝持续向前扩展,l逐渐增大。当开采到250 m和350 m时,l基本没有变化,张开-闭合裂缝不再扩展。当开采到450 m时,l开始下降,当进一步开采到600 m时,l又相应地开始上升,工作面延伸至800 m时,l达到局部最大,当开采结束时,l有明显的下降趋势(图4)。根据l的变化可以得出张开-闭合裂缝沿开采方向呈现“上升-平稳-上升-下降”周期性发育的趋势。开采过程的张开-闭合裂缝的周期性扩展的规律可以为地裂缝的发育范围预测、地表损伤防治提供理论依据。

4 采动影响植被损伤分析

4.1 相似材料模拟实验设计

以桑树坪矿4310工作面作为地质原型,根据实验条件和重力相似准则确定几何相似比、强度相似比和时间相似比分别为400、640、20。实验模型尺寸长×宽×高为190 cm×20 cm×71 cm,以河沙、石膏、大白粉和云母粉为材料,采用不同配比模拟不同岩层。模型左右两侧和底面为固定边界,地面为自由边界,为消除模型边界影响,在左右两侧预留10 cm边界煤柱(图5)。每次模拟开采推进长度为10 cm累计开采17步,共开采170 cm。

考虑到研究区大面积的荒山被草木和矮灌木的草坡占据,种类以耐旱禾本科、菊科为主。禾本科植物是防止水土流失的重要植被之一,结合禾本科植物地毯草低矮的特性以及时间相似比,选取地毯草来模拟研究区内的植被。地毯草根系单一且纤细,在外力作用下极易扯断,可以模拟开采地裂缝对植被根系的破坏作用;同时地毯草对土壤中水分较为敏感,其生长状况可以反映土壤含水率。物理模拟试验模型如图5所示。实验中地毯草养护时间26 d,煤层开采时间共14 d,采完后地毯草继续生长80 d,实验总耗时120 d。

4.2 植被损伤量化分析

探究地表沉陷、裂缝与植被生长的关系,对矿区生态环境修复及植被恢复有着重要意义。对相似材料模拟实验中切眼附近、沉陷区中心、停采线附近的地毯草在3个时期(开采前、开采刚结束、开采80 d后)的生长状态进行量化分析。相似材料模拟实验植被长势如图6所示。

实验过程中对3个生长时期及其对应的3个位置内的植被生长状况进行定距拍照留存,通过图像处理技术,将照片进行二值化处理,得到二进制图像;再利用全局阈值法对图像进行分割,选择适当的灰度阈值T将灰度图像转换为二值图像,以便从背景中分离叶片。

开采前切眼附近植被的叶片粗壮且坚硬;开采结束后,植被更为茂密,但叶片较为纤细,说明在开采过程中,植被还在生长,但缺乏营养物质;开采80 d后,植被干枯、稀疏,叶片无光泽。

开采前沉陷区中心植被的叶片粗壮,但是比切眼处稀疏;开采结束后,植被的叶变得细,地裂缝两侧植被更为稀疏;开采80 d后,植被枯萎,叶片破碎。沉陷区中心地裂缝的产生且垂直发育深度较深,增加了土壤水分的蒸发强度和蒸发面积,表层土壤水分的降低,导致植被生长受阻,严重影响植被根系的活力与功能。

开采前停采线附近植被最茂密,叶片最宽大;开采结束后,植被仍然快速生长,受采动影响较小;开采80 d后,地裂缝附近植被先枯萎,其他位置植被长势相对较好,从侧面反映出裂缝发育导致水分流失会对植被生长产生较大影响,水分对其长势的影响是一个重要因素。

形状因子反映了叶片的圆形和粗糙边缘,圆形最大值为1.0,方形最大值为0.785。叶片边界的复杂性随着形状因子的减小而增加。形状因子f通常用于描述特征的形状,表达式为

(7)f=$\frac{4\mathrm{\pi }\mathit{S}}{{\mathit{C}}^{2}}$

式(7)中:C为叶片周长,m;S为叶片面积,m²。

分形维数可以给出轮廓的自相关或长度(周长)的变化率,以响应测量尺度(面积)的变化。植被遵循分形特征,则面积S、周长C和分形维数D之间的关系可以表示为

(8)lgC=$\frac{\mathit{D}}{2\mathrm{l}\mathrm{g}\mathit{S}}$+c₁

式(8)中:c₁为常数。

将式(7)代入式(8),以分形维数表示的形状因子和面积之间的幂函数关系^[34-35]为

(9) f=4π10^-2c₁S^1-^D

将植被的生长情况按照上述量化方法进行量化,统计结果如表2所示。

切眼区域附近叶片的占比从48.56%,减少到43.89%最后跌至24.53%,分形维数也从1.587减少到1.543最终减少至1.288。沉陷区中心叶片的占比从43.82%,减少到42.99%最后跌至29.35%,分形维数从1.515略微上涨到1.580,最终减少至1.413。停采线叶片的占比从39.87%,先增加到46.01%最后跌至21.67%。分形维数从1.419上涨到1.563,最终减少至1.320。分形维数的上涨,原因是开采前叶比较粗和硬,总体比较直。复杂程度不如开采结束后,变软的叶,弯曲程度大,所以分形维数相对较高。切眼处附近植被在经过3个时期后损伤最为严重,分形维数减少0.299;沉陷区中心次之,分形维数减少0.102;停采线附近植被损伤最小,分形维数减少0.099。

相似材料实验过程中对地裂缝和地表沉陷的检测,发现地裂缝发育数量和地表沉陷值均为切眼附近>沉陷区中心>停采线附近,故地裂缝和地表沉陷对植被损伤有较大影响。

由于各个指标在数量上差异巨大,Y轴以lg10类型进行绘制,由图7所示不同位置植被3个生长期各指标可知,切眼附近叶片的总面积、覆盖率、分形维数趋势较为一致;叶片交点数和叶片总条数在3个生长期内波动不大,总长度在开采刚结束时变化明显,在开采结束后80 d变化不大。沉陷区中心叶片的总条数、总面积和总长度在3个生长期内都呈现逐渐下降的趋势;叶片交点数、叶片覆盖率和分形维数在3个生长期内有小幅度波动。停采线附近叶片的总面积、覆盖率、分形维数具有先小幅度上升后下降的特征;叶片交点数和总的叶片条数以及叶片的总长度在3个生长期内几乎没有波动。实验中地表植被在开采过程中和开采刚结束后不久还在继续生长,说明开采引起的地面沉降和地裂缝对植被直接影响较弱,即因地裂缝引起的植被根系破坏对植被生长影响较弱;在开采80 d后,地表植被生长情况大幅下降,植被受损严重,这说明地裂缝对植被生长影响是个长期的过程,即地裂缝影响地表土壤环境是植被损伤的主要因素。

综上所述,矿区植被的退化主要分为两个方面,一是局部的植被变化,主要是地表变形、损伤的直接作用;二是整体的植被变化,主要是地表变形的间接作用,土壤属性的变化值与变化度均与地裂缝的宽度和坡度呈现显著正相关关系,而与地裂缝周边的植被覆盖度间呈现显著负相关^[36],地表形变则通过改变地形影响原有的水文过程,进而引起环境条件的变化从而长期影响植被,并最终导致植被的退化或演替。

4.3 植被损伤传导驱动机制

地表损伤的主要表现形式是土体因剪切破坏和拉伸变形而形成的地裂缝,主要分布于采空区上方地表低山丘陵区及黄土台塬区。

煤层采动导致地应力和覆岩发生改变,基岩关键层破断后,影响迅速扩张至地表。由于研究区内地表起伏显著、坡体产状多变、地表黄土的垂直节理发育,这些因素显著增强了地表移动变形;地表最大剪应力集中于沟底并向坡顶延伸,剪应力集中区域更易造成地表损伤及地质灾害。当地表黄土的水平拉伸变形值大于水平拉伸临界值时,地裂缝开始发育、土壤结构被破坏。井工开采过程中地表损伤影响区域范围和严重程度随着开挖区域的扩大而动态变化,工作面内部的地裂缝呈现“先开后合”的开闭性。采动地裂缝的产生会直接破坏植被根系,导致局部植被死亡;也会加速土壤水分下渗和蒸发,改变区域土壤属性,造成区域性植被退化。植被退化进一步导致地表黄土稳定性下降,容易造成地面塌陷、滑坡等地质灾害。

黄土覆盖区内独特的“覆岩移动-地表变形-地裂缝产生-土壤破坏-植被损伤”传导驱动机制,形成恶性循环,需要通过优化采煤工艺控制基岩稳定性、对地表易损伤区域重点关注,修复采动地裂缝及生态工程进行综合治理。

5 结论

(1)采空区地表剪应力多集中于低山丘陵区及黄土台塬区,从沟底向坡顶延伸发育,坡度越大,发育速度越快。

(2)煤层开采引起的地表拉伸变形与地形起伏引起的拉伸变形叠加,导致工作面上、下边界的拉伸变形范围相差较大。张开-闭合型裂缝大致沿垂直于开采方向延伸,其与工作面位置的水平距离呈现“上升-平稳-上升-下降”的动态变化规律。

(3)切眼附近发育张开型地裂缝,植被覆盖率一直下降,下降幅度最大;停采线附近发育张开型地裂缝,植被覆盖率在开采完成后持续生长,开采结束80 d后植被损伤严重,呈现先升后降的生长趋势,下降幅度中等;沉陷区中心发育张开-闭合性的裂缝,植被覆盖率在开采完成后也呈现先升后降的趋势,下降幅度最小。地裂缝对植被根系直接造成的物理损伤对植被生长影响较小,地裂缝出现引起的土壤属性改变是影响植被生长最主要因素。

(4)研究区独特的地层特征、采煤沉陷规律、地裂缝动态发育特征和植被损伤影响因素共同构成黄土覆盖区独特的“覆岩移动-地表变形-地裂缝产生-土壤破坏-植被损伤”传导驱动机制。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

[1]	王国法, 任世华, 庞义辉, 等. 煤炭工业“十三五”发展成效与“双碳”目标实施路径[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(9): 1-8.

[2]	Wang Guofa, Ren Shihua, Pang Yihui, et al. Development achievements of China’s coal industry during the 13th Five-Year Plan period and implementation path of “double carbon” target[J]. Coal Science and Technology, 2021, 49(9): 1-8.

[3]	王双明, 杜麟, 宋世杰. 黄河流域陕北煤矿区采动地裂缝对土壤可蚀性的影响[J]. 煤炭学报, 2021, 46(9): 3027-3038.

[4]	Wang Shuangming, Du Lin, Song Shijie, et al. Influence of mining ground fissures on soil erodibility in Northern Shaanxi coal mining area of Yellow River Basin[J]. Journal of China Coal Society, 2021, 46(9): 3027-3038.

[5]	孟庄涵, 王玉涛, 田延哲. 采煤沉陷区治理修复与开发利用关键技术进展[J]. 煤田地质与勘探, 2025, 53(7): 227-252.

[6]	Meng Zhuanghan, Wang Yutao, Tian Yanzhe. Key technological advances in the management, restoration, and development of coal mining subsidence areas[J]. Coalfield Geology and Exploration, 2025, 53(7): 227-252.

[7]	王双明, 孙强, 李识博, 等. 论煤炭开采多圈层响应与减损保障[J]. 煤田地质与勘探, 2025, 53(10): 1-11.

[8]	Wang Shuangming, Sun Qiang, Li Shibo, et al. On multi-layer responses and loss mitigation in coal mining[J]. Coalfield Geology and Exploration, 2025, 53(10): 1-11.

[9]	陈天赐, 徐智敏, 孙亚军, 等. 露天矿区“四水”资源转化关系与立体储存利用模式[J]. 煤田地质与勘探, 2025, 53(7): 203-214.

[10]	Chen Tianci, Xu Zhimin, Sun Yajun, et al. Conversion relationships and three-dimensional storage utilization model of “four waters” resources in open-pit mining areas[J]. Coalfield Geology and Exploration, 2025, 53(7): 203-214.

[11]	陈超, 宣昂, 胡振琪, 等. 黄河流域生态脆弱矿区地表水体时空演变特征与驱动力——以榆神府矿区为例[J]. 煤田地质与勘探, 2025, 53(10): 45-55.

[12]	Chen Chao, Xuan Ang, Hu Zhenqi, et al. Spatiotemporal evolution characteristics and driving forces of surface water bodies in ecologically fragile mining areas of the yellow river basin: a case study of the Yulin-Shenmu-Fuyuan Mining Area[J]. Coalfield Geology and Exploration, 2025, 53(10): 45-55.

[13]	杜臻, 张茂省, 员少奇, 等. 半干旱区煤炭采动下植被生态与土地利用变化响应特征[J]. 煤田地质与勘探, 2025, 53(10): 68-81.

[14]	Du Zhen, Zhang Maosheng, Yuan Shaoqi, et al. Response characteristics of vegetation ecology and land use changes to coal mining activities in semi-arid regions[J]. Coalfield Geology and Exploration, 2025, 53(10): 68-81.

[15]	王强民, 董书宁, 王皓, 等. 西部典型煤矿区生态环境驱动因子分析与风险预测[J]. 煤炭学报, 2025, 50(9): 4476-4486.

[16]	Wang Qiangmin, Dong Shuning, Wang Hao, et al. Analysis of ecological environment driving factors and risk prediction in typical coal mining areas of western China[J]. Journal of China Coal Society, 2025, 50(9): 4476-4486.

[17]	李一哲, 张闯, 郝晓波, 等. 基于地表沉陷参数的工作面合理回采速度: 以内蒙古红庆梁煤矿为例[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(25): 10612-10618.

[18]	Li Yizhe, Zhang Chuang, Hao Xiaobo, et al. Reasonable mining speed of working face based on surface subsidence parameters: a case study of Hongqingliang Coal Mine in Inner Mongolia[J]. Science Technology and Engineering, 2025, 25(25): 10612-10618.

[19]	王双明, 杜华栋, 王生全. 神木北部采煤塌陷区土壤与植被损害过程及机理分析[J]. 煤炭学报, 2017, 42(1): 17-26.

[20]	Wang Shuangming, Du Huadong, Wang Shengquan. Analysis of damage process and mechanism for plant community and soil properties at northern Shenmu subsidence mining area[J]. Journal of China Coal Society, 2017, 42(1): 17-26.

[21]	苗彦平, 谢晓深, 陈小绳, 等. 浅埋煤层开采地表裂缝发育规律及机理研究[J]. 煤矿安全, 2022, 53(4): 209-215.

[22]	Miao Yanping, Xie Xiaoshen, Chen Xiaosheng, et al. Development law and mechanism of surface cracks caused by shallow coal seam mining[J]. Safety in Coal Mines, 2022, 53(4): 209-215.

[23]	何昌春, 赵鹏, 荣耀, 等. 基于地表沉陷实测数据的覆岩内部移动变形预计方法[J]. 科学技术与工程, 2024, 24(22): 9309-9315.

[24]	He Changchun, Zhao Peng, Rong Yao, et al. Prediction method for internal movement and deformation of overlying strata based on measured surface subsidence data[J]. Science Technology and Engineering, 2024, 24(22): 9309-9315.

[25]	王双明, 侯恩科, 谢晓深, 等. 中深部煤层开采对地表生态环境的影响及修复提升途径研究[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(1): 19-31.

[26]	Wang Shuangming, Hou Enke, Xie Xiaoshen, et al. Study on influence of surface ecological environment caused by middle deep coal mining and the ways of restoration[J]. Coal Science and Technology, 2021, 49(1): 19-31.

[27]	吴群英, 冯泽伟, 胡振琪, 等. 生态脆弱矿区地表裂缝动态变化对土壤含水量的影响[J]. 煤炭科学技术, 2020, 48(4): 148-155.

[28]	Wu Qunying, Feng Zewei, Hu Zhenqi, et al. Influence of dynamic variation of ground cracks on soil water content in ecological-fragile coal mining areas[J]. Coal Science and Technology, 2020, 48(4): 148-155.

[29]	王强民, 赵春虎, 王皓, 等. 寒旱露天矿区土壤水分运移规律及其生态效应[J]. 煤田地质与勘探, 2023, 51(6): 103-110.

[30]	Wang Qiangmin, Zhao Chunhu, Wang Hao, et al. Patterns of soil water movement and ecological effects in cold and arid open-pit mining areas[J]. Coalfield Geology and Exploration, 2023, 51(6): 103-110.

[31]	Howladar M F. Environmental impacts of subsidence around the Barapukuria Coal Mining area in Bangladesh[J]. Energy, Ecology and Environment, 2016(1): 370-385.

[32]	谢放放, 李保莲, 焦俊党, 等. 开采沉陷区土壤特性空间变化及其作物响应[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2021, 40(4): 89-97.

[33]	Xie Fangfang, Li Baolian, Jiao Jundang, et al. Spatial variation of soil properties and crop response in mining subsidence area[J]. Journal of Henan Polytechnic University (Natural Science), 2021, 40(4): 89-97.

[34]	杜华栋, 刘海燕, 毕银丽, 等. 半干旱煤矿区采动地裂缝发育对植物群落结构及物种分布格局的影响[J]. 地球科学与环境学报, 2025, 47(4): 750-764.

[35]	Du Huadong, Liu Haiyan, Bi Yinli, et al. Effects of mining-induced ground fissure development on plant community structure and species distribution patterns in semi-arid coal mining areas[J]. Journal of Earth Science and Environmental, 2025, 47(4): 750-764.

[36]	刘振华, 何付兵, 崔玉斌, 等. 平谷地裂缝基本特征与成因分析[J]. 科学技术与工程, 2023, 23(4): 1436-1446.

[37]	Liu Zhenhua, He Fubing, Cui Yubin, et al. Basic characteristics and genetic analysis of the Pinggu ground fissure[J]. Science Technology and Engineering, 2023, 23(4): 1436-1446.

[38]	王强民, 董书宁, 王皓, 等. 西部风沙区采煤塌陷地裂缝影响下的土壤水分运移规律及调控方法[J]. 煤炭学报, 2021, 46(5): 1532-1540.

[39]	Wang Qiangmin, Dong Shuning, Wang Hao, et al. Influence of mining subsidence on soil water movement law and its regulation in blown-sand area of Western China[J]. Journal of China Coal Society, 2021, 42(1): 1532-1540.

[40]	王双明, 魏江波, 宋世杰, 等. 黄土沟谷区浅埋煤层开采覆岩破坏与地表损伤特征研究[J]. 煤炭科学技术, 2022, 50(5): 1-9.

[41]	Wang Shuangming, Wei Jiangbo, Song Shijie, et al. Study on overburden and surface damage characteristics of shallow-buried coal seam mining in loess gully area[J]. Coal Science and Technology, 2022, 50(5): 1-9.

[42]	Liu Y, Lei S G, Chen X Y, et al. Disturbance mech-anism of coal mining subsidence to typical plants ina semiarid area using O-J-I-P chlorophyll a fluorescence analysis[J]. Photosynthetica, 2020, 58(5): 1178-1187.

[43]	苗霖田, 夏玉成, 段中会, 等. 黄河中游榆神府矿区煤-岩-水-环特征及智能一体化技术[J]. 煤炭学报, 2021, 46(5): 1521-1531.

[44]	Miao Lintian, Xia Yucheng, Duan Zhonghui, et al. Coupling characteristics and intelligent integration technology of coal-overlying rock-groundwater-ecological environment in Yu-Shen-Fu Mining Area in the middle reaches of the Yellow River[J]. Journal of China Coal Society, 2021, 46(5): 1521-1531.

[45]	Bi Y, Zhang J, Song Z, et al. Arbuscular mycorrhizal fungi alleviate root damage stress induced by simulated coal mining subsidence ground fissures[J]. Science of the Total Environment, 2019, 652: 398-405.

[46]	Fan G W, Zhang S Z, Chen M W, et al. Impacts of underground coal mining on the roots of xeromorphic plant: a case study[J]. Environmental Engineering Science, 2021, 38(6): 500-512.

[47]	许桐, 刘昌义, 胡夏嵩, 等. 柴达木盆地4种盐生植物根系力学特性及根-土复合体抗剪强度研究[J]. 水土保持研究, 2021, 28(3): 101-110.

[48]	Xu Tong, Liu Changyi, Hu Xiasong, et al. Study on the mechanical properties of roots and the shear strengths of four halophytic plants in Qaidam Basin[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2021, 28(3): 101-110.

[49]	高岩, 党晓宏, 汪季, 等. 采煤沉陷区不同裂缝处小叶杨根系损伤特性[J]. 水土保持通报, 2022, 42(1): 34-41.

[50]	Gao Yan, Dang Xiaohong, Wang Ji, et al. Damage characteristics of populus simonii root systems at different cracks in mining subsidence area[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2022, 42(1): 34-41.

[51]	丁玉龙, 雷少刚, 卞正富, 等. 开采沉陷区四合木根系抗变形能力分析[J]. 中国矿业大学学报, 2013, 42(6): 970-974.

[52]	Ding Yulong, Lei Shaogang, Bian Zhengfu, et al. Distortion-resistant ability of Tetraena mongolica root at the mining subsidence area[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2013, 42(6): 970-974.

[53]	徐华, 袁海莉, 王歆宇, 等. 根系形态和层次结构对根土复合体力学特性影响研究[J]. 岩土工程学报: 2022, 44(5): 1-10.

[54]	Xu Hua, Yuan Haili, Wang Xinyu, et al. Influences of morphology and hierarchy of roots on mechanical characteristics of root-soil composites[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2022, 44(5): 1-10.

[55]	刘英, 裴为豪, 郭勇, 等. 半干旱矿区植物根系对采动应力响应数值模拟[J]. 煤炭学报, 2025, 50(3): 1717-1731.

[56]	Liu Ying, Pei Weihao, Guo Yong, et al. Numerical simulation of plant root response to mining-induced stress in semi-arid mining areas[J]. Journal of China Coal Society, 2025, 50(3): 1717-1731.

[57]	李全生, 李淋, 方杰, 等. 生态保护型煤炭开采技术与实践[J]. 煤炭科学技术, 2024, 52(4): 28-37.

[58]	Li Quansheng, Li Lin, Fang Jie, et al. Ecological protection-oriented coal mining technology and practice[J]. Coal Science and Technology, 2024, 52(4): 28-37.

[59]	宋世杰, 杜麟, 王双明, 等. 陕北采煤沉陷区不同沉陷年限黄土坡面土壤可蚀性的变化规律[J]. 煤炭科学技术, 2022, 50(2): 289-299.

[60]	Song Shijie, Du Lin, Wang Shuangming, et al. Variation of soil erodibility on loess slope under various subsidence years in coal mining subsidence area located Northern Shaanxi[J]. Coal Science and Technology, 2021, 46(5): 1630-1640.

[61]	赵兵朝, 孙浩, 郭亚欣, 等. 湿陷性黄土覆盖区煤层开采地表裂缝发育规律研究[J]. 矿业研究与开发, 2021, 41(6): 105-110.

[62]	Zhao Bingchao, Sun Hao, Guo Yaxin, et al. Study on the cracks development law of collapsible loess surface in coal mining[J]. Mining Research and Development, 2021, 41(6): 105-110.

[63]	Liu C, Tang C S, Shi B, et al. Automatic quantification of crack patterns by image processing[J]. Computers & Geosciences, 2013, 57: 77-80.

[64]	Liu C, Shi B, Zhou J, et al. Quantification and characterization of microporosity by image processing, geometric measurement and statistical methods: application on SEM images of clay materials[J]. Applied Clay Science, 2011, 54(1): 97-106.

[65]	米家鑫. 半干旱区井工矿山地表形变对植被的长期影响研究[D]. 北京: 中国矿业大学, 2021.

[66]	Mi Jiaxin. Study on long-term effects of ground deformation on vegetation in semi-arid underground mines[D]. Beijing: China University of Mining and Technology, 2021.