煤矿“老窑水”的室内浸泡模拟试验.pdf

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1、第43卷第13期人民长江V01．43．No．132012年7月YangtzeRiverJuly，2012文章编号：1001—4179(2012)13—0099—05煤矿“老窑水”的室内浸泡模拟试验赵春红，王占辉，王维泰(1．中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶动力重点实验室，广西桂林541004；2．河北地矿局第十一地质大队，河北邢台054000)摘要：煤矿开采后，地下水充填采空区形成“老窑水”，并通过各种途径污染相邻地区的地表水和地下水。为了探讨“老窑水”的治理方法，选取水中添加煤+石灰、煤+石灰岩、煤3种情况的浸泡水样，开展了为期270d的室内对比性分析试验。结果

2、表明：煤+石灰+水样品处理效果较好。研究结果对煤矿矿井闭坑前开展“老窑水”的处理具有一定的参考价值。关键词：“老窑水”；浸泡试验；环境治理；治理方法中图法分类号：X171l文献标志码：A我国北方是重要的能源基地，煤炭开采量占到全项指标超标。煤矿开采过程中的矿坑突水和矿坑水对国开采总量的70％以上。在经历了数十年的大规模环境的破坏一直是社会各界关注的焦点，然而未来随开采后，部分矿区的多数矿井已闭坑或处于闭坑阶段，着大量矿井的闭坑，对后煤矿开采时代的“老窑水”如如唐山、邢台、焦作、阳泉、晋城、潞安、徐州、淮北等地不及早处理，必将对水环境产生深远的、灾难性的影的矿区。初步估计我国

3、北方形成的煤矿地下采空区体响。积在150亿m以上，而且还在以10亿m／a以上速度前人就酸性矿坑水的水质及形成机理、治理措施增加。及方法，对地下水资源与环境的影响等做了较多研这些采空区在煤矿停采后绝大部分被地下水充填究。。本文利用室内浸泡试验在水中分别添加煤、形成“老窑水”。“老窑水”通过各种途径进入相邻地煤+石灰、煤+石灰岩，模拟：噪矿开采闭坑后对“老窑下水含水层(如下伏岩溶含水层)或流出地表，成为水水”的处理，分析水中不同污染物质：ca“、SO：一和资源的“永久污染源”。1987年山东淄博洪山煤矿和TFe、HB、TDS等的含量变化及其化学反应，对比分析寨里煤矿闭坑后，到1

4、997年老窑积水量达到2118万哪种方法处理效果较好，为以后处理老窖水和矿坑水m，对岩溶水造成了严重的污染，附近罗村镇大吊桥提出理论建议。岩溶地下水监测孔硫酸盐、HB分别从1993年7月闭1试验原理与过程坑前的78．0mg／L和332mg／L增加到1997年6月的1320mg／L和1664．0mg／L，增幅分别为15．9倍和煤炭中含有大量黄铁，黄铁在氧化环境下可氧化4．0倍⋯。淄博北斜井煤矿封井约10a后，地下水充为Fe“，使水体pH值降低，呈酸性，黄铁矿的氧化化满矿井并从回风巷溢流出地表，流量约20L／s(2010学过程为：年7月)，其TDS、HB、SO一含量分别达到了2

5、874．05，4FeS2+14H2O+1502=4Fle(OH)3l+8sO一+6H2109．43mg／L和941．45mg／L，水质评价为V类水，(1)共有HB、TDS、SO一、cl一、Fe、Mn、COD、NH一N共9当水中黄铁氧化产生的H进入碳酸盐岩含水层收稿日期：2012—04—09基金项目：国土资源部公益性行业科研项目“中国北方岩溶区地下水环境问题成因机制与保护对策研究”(200811022)作者简介：赵春红，女，硕士，主要从事岩溶水文地质方面的研究工作。E—mail：chunhongO504@163．corn100人民长江中，将发生中和反应，即：水温、电导率，根据

6、测定结果分析有如下认识：①组CaCO3+2H：Ca+2H20+CO2t(2)(水+煤)、③组(水+煤+石灰岩)样品的电导率随着煤矿形成的酸性水的溶解能力大大增强，同时引时间增加而增加(图1(a))，而且③组的电导率大于起HB、TDS、Fe“、Fe“以及其他一些水化学组分含量①组，是水溶解煤中矿物及方解石的结果；②组(水+增加。煤+石灰)样品反应约40d后，电导率开始衰减，160为抑制这种单向反应过程，根据中和原理，我们采d后进入平稳低值期(图1(b))；①组、③组的pH值用目前普遍实行的石灰中和法开展室内试验，其化学总体变化不大(如图2(a))，但总体上①组样品pH值原理为

7、：低于③组样品pH值，这与煤中黄铁的氧化和方解石CaO+H，0=Ca(OH)，(3)的溶解有关。各样品的pH值动态变化与水温呈负相Ca(OH)2+Fe+s0：一=CaSO4+Fe(OH)2关关系(如图2(b))。(4)3Ca(OH)2十2Fe+3sol一：3CaSO4+2Fe(OH)(5)4Fe(OH)2+02+2H20=4Fe(OH)3J(6)试验目的是了解酸性矿坑水形成机理及在形成过程中治理的效果。参照蒲志华、肖有权、钟佐橥等关于酸性矿坑水的水质与形成机理，以及酸性矿坑水的防治与处理的分析。，同时为了比较反应效