水泥固化污泥中重金属的浸出危害性研究

污泥经过水泥固化后可转化为再利用的岩土工程建筑材料,对固化污泥的浸出毒性进行了研究,就pH值、Eh值、微生物活动对重金属浸出率的影响进行了探讨。研究结果表明,污泥中的重金属在水泥固化之后,其浸出毒性降低。

酸雨对混凝土的类碳化作用

鉴于我国大气污染造成的酸雨日益严重的客观现实,从研究混凝土碳化的机理出发,提出混凝土类碳化的概念,探讨酸雨对混凝土类碳化的基本机理,并与CO2驱动的传统碳化作用进行比较。酸雨对混凝土老化的影响,需要引起混凝土耐久性设计的关注。

硫化物氧化对充填体长期强度的影响

尾砂胶结充填体的长期强度与所用尾砂中硫化物的活性有关。有色金属矿选矿产生的尾砂中一般均含有较高的硫化物,硫化物与空气和水接触后会发生氧化反应生成硫酸盐,从内部形成对充填体的硫酸盐侵蚀。当胶结充填体具有较高的饱和度时,尾砂中的硫化物氧化反应受到一定程度的抑制,充填体长期强度的衰减可能会有一定程度的减轻。

矿山胶结充填体的硫酸盐侵蚀预防

将选矿过程中产生的尾矿砂用作胶结充填体的骨料,不仅节约充填成本,而且有利于保护矿区周边环境。分析了尾矿充填体中硫化物氧化引起的硫酸盐侵蚀机理,提出使用具有抗硫酸盐侵蚀作用的火山灰质水泥,减少尾矿砂在空气中的暴露时间,添加粉煤灰等可行的工程防治措施,以改善硫化物氧化产生的硫酸盐对充填体的长期强度所造成的不利影响。

尾矿库酸性矿山废水的源头控制方法

有色金属矿的尾矿库会产生酸性矿山废水,给矿区周围的土壤和地下水带来严重威胁。通过源头控制技术可以降低尾矿内硫化矿物的氧化速率,从而在源头上减少酸性矿山废水的产生。本文系统介绍了干式覆盖法(无机矿物覆盖层和有机覆盖层)、湿式覆盖法、掺碱混合填埋法以及细菌活性抑制法等几种源头控制方法的工作原理、实施方法以及工程应用实例。另外,论文还对各种源头控制方法存在的问题进行了分析和总结,并指出该领域未来需要在以下方面进行重点研究:对于无机矿物覆盖层,要注意研究其长期性能的劣化问题;对于有机覆盖层,需要对其可能存在的负面效应问题进行探讨;分析环境条件对作用效果的影响是湿式覆盖法在未来需要着重研究的问题;克服包裹效应是掺碱混合填埋法需要首先解决的问题;而对于细菌活性抑制法,则应重点考虑新型抑菌剂的研制及投放方式开发问题。

不同有效应力下矿山渗滤液对土工合成黏土衬垫渗透特性影响的试验研究

以模拟矿山渗滤液作为渗透溶液,使用柔性壁渗透仪,在不同有效应力条件下测定土工合成黏土衬垫(geosynthetic clay liner,GCL)的渗透系数。试验结果表明:矿山渗滤液作用下GCL渗透系数升高的幅度与其所受有效应力的大小紧密相关;当有效应力为24 kPa时,矿山渗滤液的渗透使GCL的渗透系数升高至1.52810-′m/s,比控制样(自来水渗透)的渗透系数高340倍,不能满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制规范》对防渗层渗透系数的要求(k≤1.0910-′m/s)。而当有效应力为93、162、231和438 kPa时,矿山渗滤液的持续作用使GCL的渗透系数只分别升高了26、21、14和10倍,且全部满足规范要求。研究结果表明,在对矿山废弃物处置场中GCL的防渗性能进行评估时,必须考虑GCL试样在场地中的受力状态。

古土壤层对煤矸石淋滤液中典型污染物的防污性能

黄土区是我国重要的煤炭生产区,古土壤层在黄土区包气带中广泛发育。煤炭开采和洗选过程中会产生大量煤矸石,其中露天堆放的煤矸石在长期降水淋滤作用下会释放出含有大量污染物的淋滤液,对矿区周围的地下水造成污染。黄土区煤矸石淋滤液在进入到地下含水层之前,必将流经过古土壤层。要准确评价煤矸石淋滤液对地下含水层的影响,必须确定古土壤层对煤矸石淋滤液中污染物的防污性能。通过开展室内渗透试验和批式吸附试验,研究了古土壤对煤矸石淋滤液中典型污染物Mn^(2+),Zn^(2+),Cu^(2+)和SO_(4)^(2-)的阻隔情况。渗透试验结果显示,煤矸石淋滤液作用下古土壤试样的渗透系数在0.852×10^(-9)~1.01×10^(-9) m/s,比使用蒸馏水渗透时得到的渗透系数降低了1.5倍以上。古土壤试样渗透系数之所以会降低,是因为煤矸石淋滤液与古土壤之间发生了化学反应,生成新的沉淀物淤堵了古土壤试样中的孔隙。批式吸附试验结果显示,古土壤能够吸附Mn^(2+),Zn^(2+),Cu^(2+),吸附过程符合非线性的Freundlich模型;古土壤层中黏土矿物与重金属之间的离子交换反应,是古土壤吸附重金属的主要途径。古土壤颗粒呈电负性,与SO_(4)^(2-)之间存在相互排斥作用,几乎不吸附SO_(4)^(2-)。使用POLLUTE V7软件模拟预测了煤矸石淋滤液中典型污染物击穿古土壤层的时间,结果显示,厚度为1.0 m的古土壤层对污染物的有效阻隔时间可以达到10 a以上。总体而言,古土壤层具有较强的防污性能,能够限制污染物向含水层迁移,因此在进行黄土区煤矸石堆场地下水环境影响评价及污染防控时,有必要考虑古土壤层产生的影响。

利用膨润土的膨胀和稠度特性对GCL渗透系数进行预测的试验研究

以土工合成粘土衬垫(Geosynthetic Clay Liner,GCL)在尾矿库防渗层中的应用为背景,研究不同浓度重金属离子(Cu和Zn)作用下,膨润土的自由膨胀量、液限及GCL渗透系数的变化规律,并分析它们之间的对应关系。试验结果显示,当重金属离子浓度在0.01mol/L到0.1mol/L之间递增时,膨润土的自由膨胀量和液限会随着重金属离子浓度的增大而大幅度减小,但当重金属离子浓度从0.1mol/L增加到0.5mol/L时,膨润土的自由膨胀量和液限则只有微小变化。在渗透试验中,当渗透溶液中重金属离子浓度小于0.01mol/L时,GCL的渗透系数能够保持稳定;但当重金属离子浓度大于0.02mol/L后,GCL的渗透系数会随着渗透溶液中重金属离子的浓度增加而不断升高。研究结果表明,当尾矿库渗滤液中重金属离子浓度大于0.02mol/L时,GCL的渗透系数与膨润土的自由膨胀量和液限之间具有良好的数学对应关系,可以利用自由膨胀量和液限对渗透系数进行预测。

土工合成黏土衬垫对煤矸石渗滤液中Zn^(2+)和Mn^(2+)的吸附特性

为验证土工合成黏土衬垫(GCL)作为煤矸石处置场衬垫层建设材料的可行性,采用批式吸附试验研究了GCL中膨润土对重金属Zn2+和Mn2+的吸附性能,分析了土悬液土水比和pH对膨润土吸附重金属性能的影响。结果表明:土悬液的土水比和pH对膨润土吸附重金属的性能产生重要影响,当土水比从1∶200升高至1∶20时,膨润土对重金属的吸附量降低了50%"90%;当土悬液pH从10降低至2时,膨润土对重金属的吸附量降低了50%"70%。即使是在最不利条件下,GCL中膨润土对Zn2+和Mn2+的吸附量仍大于其他黏土材料。研究结果表明GCL可以作为煤矸石处置场衬垫层的建设材料。

黄土淋滤液作用下土工合成黏土衬垫的渗透特性研究

通过开展室内渗透试验,评价两种不同类型土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liner,GCL)用作煤矸石处置场覆盖层的可行性。试验中,使用黄土淋滤液对天然钠基膨润土GCL和人工钠化膨润土GCL进行渗透。当有效应力为15 kPa时,两种GCL的渗透系数均在2.80×10^(-9)m/s左右,此值高于1.00×10^(-9)m/s,无法满足煤矸石处置场覆盖层的防渗要求;而当有效应力增大至90 kPa时,GCL的渗透系数则降低至3.52×10^(-10)m/s,满足防渗要求。试验结果显示:黄土淋滤液渗透作用下两种GCL的渗透特性没有显著差别。增大有效应力,可降低黄土淋滤液对GCL渗透特性的影响,但为了使GCL满足煤矸石处置场覆盖层的防渗要求,其上部黄土植被层的覆盖厚度必须达到5.0 m以上,这在现场不易实现,故今后有必要对具有一定抗化学侵蚀能力的GCL展开研究。

水泥固化体淋滤液对GCL防渗性能的影响

水泥固化/稳定化是危险废弃物处理的经济、高效方法,然而,水泥固化体的淋滤液中含有大量Ca^(2+),其长期渗透有可能导致填埋场底部土工合成黏土衬垫(geosyntheticclayliner,GCL)的防渗性能下降,从而引发二次污染。使用柔性壁渗透仪,测定有效应力和水泥固化体淋滤液共同作用下GCL的渗透系数,探讨了淋滤液浓度以及不同有效应力对GCL渗透系数的影响。试验结果表明:当有效应力为24kPa时,水泥固化体淋滤液的持续渗透会使GCL的渗透系数增大179～721倍,淋滤液中Ca^(2+)浓度越高,GCL渗透系数增大的幅度越大。通过增加有效应力,可以降低固化体淋滤液对GCL防渗性能所造成的负面影响,当有效应力增大至438 kPa时,固化体淋滤液对GCL防渗性能所造成的负面影响全部被抵消。

试验条件对GCL渗透系数测定结果的影响

利用柔性壁渗透仪对土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liner,GCL)的渗透系数进行测定时,试验条件的设置会对测定结果产生重要的影响。文章阐述了有效应力、渗透溶液特性、预水化、水力梯度以及试验终止标准等试验条件对GCL渗透系数的影响机理,介绍了过去20年GCL渗透系数测定技术的发展历程,重点分析了目前GCL渗透系数测定过程中尚存在的问题。本研究有助于正确认识已有数据和结论,同时对后续试验的开展也具有一定的指导意义。

煤矸石淋滤液中污染物在GCL中的扩散性能

为验证土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liners,GCL)作为煤矸石处置场衬垫层建设材料的可行性,采用垂直式双筒扩散装置进行室内扩散试验,研究了煤矸石淋滤液中典型污染物Zn^2+、Mn^2+和SO4^2–在人工钠化膨润土GCL中的扩散性能,使用有限层法模拟软件POLLUTE V7对污染物随时间变化的曲线进行拟合,确定3种污染物在人工钠化膨润土GCL中的扩散系数。研究结果表明,污染物在GCL中的扩散系数低于它们在传统压实黏土衬垫层中的扩散系数,从而能更有效地控制煤矸石淋滤液中污染物在GCL中的扩散迁移行为。

榆神矿区锦界矿含水层水化学特征及矿井水来源分析

以陕北侏罗纪煤田榆神矿区锦界煤矿为例,开展了煤矿地下水含水层水文地球化学特征研究;并根据矿区含水层及井下矿井水的水化学特征、工作面回采导水裂缝带发育高度、含水层水位变化等方面的分析结果,确定了矿井水的来源。结果表明:该区矿井水接受风化基岩裂隙承压水和萨拉乌苏组潜水的补给;矿井水中裂隙水补给占45%,萨拉乌苏组潜水补给占55%。

煤矸石山酸性废水污染及源头控制技术

分析了煤矸石山酸性废水的产生及污染特性。指出降低煤矸石中硫化矿物的氧化速率可从源头上控制煤矸石山酸性废水的产生,综述了国内外常用的源头控制技术:覆盖隔氧、碱性物质添加和细菌活性抑制,并阐述了各种技术的控制机理;最后提出源头控制技术的广泛应用和煤矸石资源化利用水平的提高可从根本上解决煤矸石山酸性废水的污染问题。

榆神矿区地下水和干旱指数对植被耗水的联合影响

为研究干旱矿区地下水位下降和气侯变化对典型植被耗水的联合,选择榆神矿区优势植被沙柳为研究对象,以干旱指数表征气候变化,在野外调查、室内测试及原位试验的基础上,采用有限元算法分析不同地下水位埋深和干旱指数组合条件下的植被耗水特征。研究结果表明:植被生长受干旱指数和地下水位埋深的双重影响,当地下水埋深为1.0～2.0 m处,植被耗水主要受地下水控制;地下位水埋深为2.0～2.5 m时,植被耗水受地下水和干旱指数的双重影响;地下水位埋深大于2.5 m时,植被耗水主要受干旱指数影响;单指数模型可以很好的拟合地下水埋深和植被实际蒸腾量(T_a)与潜在蒸腾量(T_p)比值(T_a/T_p)的关系曲线,其相关系数高达0.99,利用单指数模型和T_a/T_p的比值可以反求出枯水年、平水年和丰水年条件下的植被生态临界地下水位,不同水文年的植被生态临界水位有差异性,认为当地下水位埋深大于1.24 m(平均),植被生长受到水分胁迫,当地下水位埋深大于2.06 m(平均),植被出现退化现象;同时,采煤引起地下水位下降对植被生态的影响是有限的,只有当采前地下水位埋深为1.0～2.5 m时,地下水位下降才会引发植被生态退化;当采前地下水位埋深大于2.5 m时,采煤引起地下水位下降基本对沙柳的生长不产生影响,此时植被生态退化主要受气候变化影响。目前,榆神矿区采前地下水位埋深普遍大于2.5 m,影响矿区生态环境的主要控制因素是气候变化(降水量),考虑到近年来榆神矿区降水量有增大趋势,因此出现"虽然地下水位明显下降,但是生态环境局部转好"的现象。

西部侏罗系矿区充水含水层水文地球化学特征及矿井水来源综合识别

本文以水文地球化学理论为指导,基于研究区水文地质条件及矿山水害研究基础,构建了不同充水含水层水化学和氢、氧同位素基础特征值,结合不同煤层埋深煤矿含隔水层组合特征和导水裂隙带发育高度,综合识别了浅埋、中深埋和深埋多个煤矿的矿井水来源。研究结果显示,受水岩作用和水动力条件等因素影响,煤层上覆不同充水含水层地下水水化学类型和氢、氧同位素值差异明显;随着煤层埋深的增大,矿井水的矿化度呈显著增加趋势,氢、氧同位素整体呈减小趋势;在此基础上,综合采用水化学和环境同位素的方法对研究区不同煤层埋深煤矿的矿井涌水进行识别,认为浅埋煤矿矿井水为第四系松散含水层地下水和侏罗系砂岩含水层地下水的混合水,深埋和中深埋煤矿矿井水主要为侏罗系砂岩含水层地下水。

煤矿工作面推采采空区涌水双指数动态衰减动力学研究

基于系统动力学理论,提出了煤矿工作面推采采空区涌水双指数衰减动力学模型,选取宁东煤田鸳鸯湖矿区典型工作面推采顶板涌水过程为研究对象,进行了双指数动力衰减模型拟合,利用麦克劳林公式等方法确定了具有物理意义的模型参数的近似解,以及工作面推采过程采空区峰值水量及发生位置,动态平衡水量及发生位置,探讨了主要参数的影响因素。结果指示:以动、静两种形态涌入采空区的水量共同作用,控制采空区涌水变化特征,但动态补给量是主控因素;在顶板含水层特征类似,构造影响可忽略条件下,推采速度决定了峰值水量和动态平衡水量发生位置,峰值水量和动态平衡水量受采厚、顶板岩性特征、含水层特征等条件共同影响。研究结果为形成趋势合理、精度较高的工作面涌水量预测方法提供了新思路。

着力三个环节 落实《实施纲要》

近几年来,南明区人民检察院党组通过着力加强思想教育、制度建设、监督到位三个环节,落实《建立健全教育、制度、监督并重的惩治和预防腐败体系实施纲要》,成效显著。

基于多源空间信息融合的含水煤层顶板复合岩层富水性分区

侏罗系煤田煤层开采普遍受到顶板复合含水层水影响。选取陕北榆横矿区袁大滩煤矿2煤开采顶板复合砂岩地层为研究对象,基于经验公式和实测公式,计算导水裂缝带发育高度,确定2煤至直罗组顶界为富水性分区范围;选取评价层段砂岩等效厚度、砂–泥互层特征等7个岩性结构指标,重点考虑2煤含水性特征,计算了各钻孔位置富水性综合指数,借助Arcgis软件,绘制了研究区富水性分区图,揭示区内富水性从西北向东南递减,与区域富水性背景一致。研究结果对于富水性指数法在煤层含水条件下的应用有推动作用。