發(fā)布時(shí)間：2020-10-24 20:29

　　 陜西省榆林市作為我國重要的煤炭資源和煤化工產(chǎn)業(yè)基地,是煤炭工業(yè)發(fā)展重點(diǎn)開發(fā)區(qū)域之一。但是,西部地區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜,水資源匱乏,生態(tài)環(huán)境脆弱,煤炭開采對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重。因此對(duì)煤礦開采區(qū)進(jìn)行水文地球化學(xué)特性動(dòng)態(tài)變化研究顯得尤為重要。論文以小紀(jì)汗煤礦為例進(jìn)行動(dòng)態(tài)淋濾試驗(yàn)。試驗(yàn)樣品取自小紀(jì)汗煤礦的2~2煤頂板,首先通過XRF和XRD確定樣品的礦物成分和化學(xué)成分,然后利用標(biāo)準(zhǔn)Humidity Cell Test動(dòng)態(tài)淋濾裝置進(jìn)行13周試驗(yàn),研究小紀(jì)汗煤礦侏羅系煤層頂板水文地球化學(xué)特性。主要結(jié)果和結(jié)論:(1)通過XRD和XRF測(cè)試得到,頂板巖芯樣品主要礦物成分包括:斜長石、石英、鈉長石、鉀長石、石膏、方解石、粘土礦物,化學(xué)成分以SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3為主。煤樣品當(dāng)中主要礦物成分包括石英、硫化物、硅單質(zhì)以及大量有機(jī)物,化學(xué)成分以SiO_2、S、Al_2O_3為主。(2)淋濾液物理化學(xué)指標(biāo)特征:(1)頂板淋濾液pH值初期小于6,week3后pH在7左右波動(dòng);直接頂板淋濾液pH值從3.51逐漸上升至6.85;煤樣淋濾液pH值在3-7之間波動(dòng),平均pH值為5.26;(2)頂板及煤樣淋濾液EH平均值均在200-220mv范圍內(nèi),頂板混合樣EH值最高值超過800mv,平均值為278.5mv;(3)頂板及煤樣淋濾液DO值在5-10mg/L范圍內(nèi)逐漸升高;(4)頂板及煤樣淋濾液TDS逐漸降低。直接頂板淋濾液TDS值均大于1000mg/L,煤樣淋濾液TDS值最后穩(wěn)定在200mg/L左右波動(dòng);(3)淋濾液水質(zhì)類型變化:(1)1、2、4號(hào)樣品水質(zhì)類型由SO_4-Ca·Na經(jīng)SO_4-Ca·Mg過渡為SO_4·HCO_3-Ca·Mg(2)3號(hào)樣、5號(hào)直接頂板樣品、6號(hào)混合樣、7號(hào)煤樣水質(zhì)類型均為SO_4-Ca。(4)淋濾液金屬陽離子濃度變化分析:(1)頂板淋濾液中Na濃度從平均111.93mg/L逐漸降低至10mg/L以下,煤樣淋濾液Na濃度平均為8.35mg/L;(2)頂板淋濾液中K濃度從平均10.22mg/L逐漸降低至1mg/L左右,煤樣淋濾液K濃度平均為0.12mg/L;(3)頂板淋濾液中Ca濃度逐漸下降,直接頂板淋濾液Ca濃度穩(wěn)定在500mg/L左右,煤樣淋濾液中Ca濃度在100mg/L以下波動(dòng);(4)頂板淋濾液中Mg濃度從平均41.69mg/L逐漸降低至5-10mg/L;直接頂板淋濾液中Mg濃度從23.59mg/L逐漸降低至2mg/L左右;煤樣淋濾液中Mg濃度較低,平均為0.61mg/L;(5)頂板及煤樣淋濾液中Al濃度較小,試驗(yàn)后期均小于1mg/L。(5)通過對(duì)淋濾液常規(guī)金屬陽離子濃度的動(dòng)態(tài)變化分析,得到結(jié)論:淋濾液中Na主要來自巖芯樣品中鈉長石和方沸石的溶解;淋濾液中K主要來自樣品中鉀長石的溶解;淋濾液Fe的釋放與硫化物的氧化有關(guān);Ca是淋濾液中的主要陽離子,淋濾液中的Ca主要來源于碳酸鹽類沉積物及含石膏沉積物的溶解,以及含鈣礦物的風(fēng)化溶解;淋濾液中Mg主要來源于含鎂的碳酸鹽類沉積,此外,還來自含鎂礦物的風(fēng)化溶解;Al離子雖然在樣品中含量較高,但釋放較少。(6)通過對(duì)淋濾液微量元素濃度的動(dòng)態(tài)變化分析,得到結(jié)論:小紀(jì)汗煤層頂板充水風(fēng)化期間,地下水中微量元素Ni,Pb,Mn及Zn的濃度超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)。Ba、Co、Cu、Mo、Cr、Sr以及Ti均有溶出現(xiàn)象,但不危及人體將康。推測(cè)小紀(jì)汗煤層頂板充水風(fēng)化過程中,可能存在地下水污染問題。(7)通過離子間相關(guān)性分析,得到結(jié)論:頂板巖芯樣品淋濾液中Al主要來源于鋁硅酸鹽的溶解,淋濾液中的Ti主要來源于賦存于鋁硅酸鹽中的金紅石的溶解;頂板巖芯樣品淋濾液中Ca主要來源于石膏和方解石的溶解;隨著頂板巖芯樣品中黃鐵礦等礦物的溶解釋放出Fe離子,Mn也逐漸淋出,可推測(cè)頂板巖芯中Mn主要賦存在黃鐵礦等礦物中。由以上結(jié)論可以預(yù)測(cè):小紀(jì)汗煤層頂板充水風(fēng)化期間,礦井水水環(huán)境后期呈弱堿性、氧化環(huán)境;Ca與SO_4~(2-)分別為地下水中主要陽離子和陰離子;微量元素Ni,Pb,Zn及Mn存在超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的現(xiàn)象,可能存在地下水污染問題;小紀(jì)汗煤礦礦井水在頂板淋濾后形成;小紀(jì)汗煤礦礦井水中Na、SO_4~2污染主要來源于頂板。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD745
【部分圖文】：

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文紀(jì)汗井田概況ojihan Coal Mine然地理概況（General Situation of Physical Geograph紀(jì)汗井田位于榆林城北西方向直距約 20km 處，行政區(qū)劃隸屬榆林汗鄉(xiāng)、芹河鄉(xiāng)、岔河則鄉(xiāng)、巴拉素鎮(zhèn)管轄。神（木）—延（安）鐵榆（林）—神（木）—府（谷）二級(jí)公路從井田東側(cè)通過，包（沙漠高速公路橫穿井田東南部，榆（林）—烏（審旗）公路從井田村鎮(zhèn)之間均有簡易公路通連，對(duì)外交通和內(nèi)部運(yùn)輸條件均較便1。

但對(duì)煤炭資源開發(fā)，特別是大型機(jī)械化綜合采煤會(huì)有一定的影響。陜北一帶構(gòu)造分區(qū)及構(gòu)造圖見圖2-2。裂隙區(qū)內(nèi)的基巖，由于前新生代的風(fēng)化作用，頂面起伏較大，自頂面之下普遍形成厚度 20～40m 風(fēng)化裂隙帶，隨著基巖埋藏深度的增加，裂隙發(fā)育程度逐漸減弱。在基巖頂部，因裂隙密集常導(dǎo)致巖石破碎，是地表水下滲的良好通道。當(dāng)煤礦采煤產(chǎn)生的冒裂帶與風(fēng)化裂隙帶勾通時(shí)，可能造成礦坑涌水。圖 2-2 陜北一帶構(gòu)造分區(qū)及構(gòu)造圖Figure 2-2 Structural Zoning and Structural Map of Northern Shanxi

涌水量 75m3/d，單位涌水量 0.019L/s·m，滲透系數(shù) 0.0455m/d。水化學(xué)類型為SO4—Na·Ca 型水，礦化度 2110.75mg/L。2.3.2 隔水層在基巖中，厚度較大且連續(xù)分布的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等泥巖類與含水層相間分布，厚度一般為 10～40m，為層間裂隙承壓水的隔水層。2.3.3 補(bǔ)給、徑流及排泄條件（1）地表水、地下水的動(dòng)態(tài)變化特征利用詳查階段 2004～2005 年一個(gè)水文年的地表水及地下水動(dòng)態(tài)長期觀測(cè)資料，對(duì)其進(jìn)行評(píng)述。據(jù)區(qū)內(nèi)詳查階段一個(gè)水文年的地表水（海子）流量與地下水（機(jī)井）的水位。動(dòng)態(tài)長期觀測(cè)結(jié)果，其動(dòng)態(tài)變化與大氣降水關(guān)系極為密切，具有同步變化特征，地下水位動(dòng)態(tài)特征是雨季大幅上升，枯季持續(xù)下降，但年變幅最大不超過0.4m（見圖 2-3）。
【參考文獻(xiàn)】

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1 趙峰華;孫紅福;劉乃利;蔡文菊;韓蕊;陳兵;;含煤巖系巖石靜態(tài)產(chǎn)酸潛力綜合評(píng)價(jià)[J];地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào));2014年03期

2 劉偉;;煤矸石中重金屬動(dòng)態(tài)淋濾溶出特征研究[J];能源環(huán)境保護(hù);2013年01期

3 繆協(xié)興;王長申;白海波;;神東礦區(qū)煤礦水害類型及水文地質(zhì)特征分析[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2010年03期

4 孫可明;李凱;肖利萍;;煤矸石淋溶液地下遷移規(guī)律的模擬研究[J];水資源與水工程學(xué)報(bào);2010年02期

5 曹云全;張雙圣;劉漢湖;劉偉;;煤矸石中重金屬動(dòng)態(tài)淋濾和靜態(tài)浸泡溶出特征研究[J];河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

6 寧增平;肖唐付;周連碧;賈彥龍;孫嘉龍;何立斌;楊菲;李航;彭景權(quán);;銻礦區(qū)酸性巖排水產(chǎn)生潛力預(yù)測(cè)研究[J];地球與環(huán)境;2009年03期

7 熊瓊;陽軍生;熊華剛;;路用煤矸石的淋溶浸泡試驗(yàn)分析[J];長沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

8 靳明;陽軍生;;煤矸石淋溶微量元素對(duì)高速公路沿線土壤水環(huán)境污染的仿真研究[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

9 郭慧霞;楊建;王心義;鄭海亮;;焦作礦區(qū)土壤對(duì)煤矸石中污染組分的吸附解吸試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

10 張新華;張祥偉;王華;王江平;謝和平;朱家驊;;尾礦堆場(chǎng)對(duì)地下水及其水質(zhì)影響的聯(lián)合模擬研究[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2007年05期

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