矿井积水与破碎煤岩体水-岩相互作用研究

矿井积水与采空区破碎煤岩体的长期相互作用将会导致水质发生变化,并有可能成为污染地下含水层的直接因素。为探究二者相互作用过程中的水质变化规律,试验分析了不同温度,不同风化程度条件下的离子变化规律与内在机理。结果表明:随着温度以及煤岩体风化程度的增加,Na+与K+的释放总量与速度均会表现为正相关的演化规律;Ca^(2+)浓度变化受到溶蚀与沉淀的综合作用结果,表现为先上升后下降的趋势;水体总碱度变化过程可分为初期溶蚀阶段,中期吸附阶段,后期稳定阶段;水体总硬度变化过程可分为初期溶蚀阶段,中期吸附阶段,后期溶蚀阶段;破碎煤岩体净化水体的过程中存在溶蚀、沉淀与吸附的竞争过程,并且具有明显的时效性,对水质具有重要影响。

采空区积水侵蚀岩体过程中的水化学特性研究

采空区积水长期侵蚀采空区垮落煤岩体会导致水资源的化学性质发生变化,对矿区水资源保护与水污染减排产生不利影响。为探究采空区积水侵蚀岩体过程中的水化学特性,以三荆沟煤矿3号煤层采空区为例,依托原位采空区环境试验箱开展水-岩相互作用试验。利用XRD方法与XRF方法对煤体与垮落岩体的矿物成分与元素成分进行分析,探究了长期作用条件下的离子变化规律,并对采空区积水侵蚀岩体过程进行了讨论。结果表明:高岭石与石英等矿物是Al,Si元素的主要来源,方解石、黄铁矿是S,Ca,Fe元素的主要来源。采空区积水侵蚀岩体主要会发生溶解沉淀、阳离子交换、黄铁矿氧化作用、混合吸附作用。其中溶解沉淀是导致积水中离子浓度变化的主要作用,黄铁矿氧化作用使SO_(4)^(2-)浓度升高,环境整体的p H值逐渐降低,阳离子交换作用与混合吸附作用在试验初期较为剧烈,后趋于稳定,最终使采空区积水的水化学特性趋于一致。