發(fā)布時間：2020-08-18 18:14

【摘要】：隨著國家對礦山環(huán)境保護和礦山固體廢物資源化的重視,煤矸石作為第一大工業(yè)固廢,其地面排放與井下充填過程中污染組分的控制亟需研究。煤矸石在地面堆積或大規(guī)模充填至采空區(qū)時,其內(nèi)含的重金屬元素處于二次富集的狀態(tài),在采空區(qū)地?zé)�、覆巖壓力及礦井水的共同作用下重金屬元素會不斷釋放,對地下水環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。本文從典型礦區(qū)煤矸石的重金屬元素含量測試實驗入手,在分析我國煤矸石產(chǎn)地區(qū)域分布及地質(zhì)年代分布特征的基礎(chǔ)上,綜合采用現(xiàn)場調(diào)研、實驗室測試、理論分析、數(shù)值模擬等研究方法,對煤矸石重金屬元素分布、元素富集成因等地球化學(xué)特征以及充填至采空區(qū)后在底板中遷移行為進行研究,并結(jié)合數(shù)值計算預(yù)測了重金屬元素在底板巖層中的遷移距離。論文的主要研究成果如下:(1)在調(diào)研我國典型礦區(qū)煤矸石產(chǎn)地區(qū)域分布及地質(zhì)年代分布的基礎(chǔ)上,利用ICP-MS及AFS對煤矸石中汞Hg、鉛Pb、鎘Cd、鉻Cr、砷As、銅Cu、鋅Zn、錳Mn、硒Se、鈹Be等重金屬元素含量進行了測試,得到了典型礦區(qū)煤矸石重金屬元素的本底含量水平。(2)從區(qū)域和地質(zhì)年代的角度對煤矸石中重金屬元素含量分布差異性進行了分析,得到了不同重金屬元素在不同產(chǎn)矸區(qū)和地質(zhì)年代的平均富集系數(shù),并在樣本容量內(nèi)對區(qū)域及地質(zhì)年代的富集程度進行了排序,從煤矸石全硫含量及地質(zhì)成因角度對其重金屬分布差異性進行了解釋,揭示了煤矸石充填材料重金屬元素含量分布特征。(3)基于多元統(tǒng)計分析理論,采用相關(guān)性分析、因子分析及聚類分析相結(jié)合的方法對重金屬元素含量進行分析,揭示了煤矸石重金屬元素的相關(guān)性及簇群規(guī)律,并采用Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法得到了樣本容量內(nèi)不同產(chǎn)矸區(qū)域、地質(zhì)年代的煤矸石生態(tài)風(fēng)險特征。(4)基于滲透率應(yīng)力敏感性試驗,運用COMSOL Multiphysics建立了滲流-應(yīng)力耦合條件下煤矸石重金屬元素遷移數(shù)值計算模型,以Mn元素為例分析了煤矸石充填至采空區(qū)后在不同應(yīng)力狀態(tài)、不同巖性條件下重金屬元素在底板中的濃度分布及滲流規(guī)律,并預(yù)測了100年內(nèi)的重金屬元素擴散距離。該論文有圖42幅,表20個,參考文獻113篇。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD849.5
【圖文】：

年代形成的煤炭資源碳化程度較低，煤炭儲量較少，北方地區(qū)雖有零星分布但工業(yè)價值較低，大部分資源分布在云南省內(nèi)，新生代古近紀至新近紀的煤矸石產(chǎn)量較少。根據(jù)第三次全國煤炭資源預(yù)測報告中煤炭主要成煤年代的數(shù)據(jù)，得到我國不同成煤時期的煤矸石地質(zhì)年代分布情況如圖 2-1 所示。

全國能源基地分布圖

主要矸石產(chǎn)地聚煤盆地分布圖（據(jù)彭蘇萍等改，2014）

【參考文獻】

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3 張靜;王建英;鄭春麗;張雪峰;;包鋼尾礦庫對周邊環(huán)境的污染狀況分析[J];環(huán)境污染與防治;2015年01期

4 繆協(xié)興;張吉雄;;井下煤矸分離與綜合機械化固體充填采煤技術(shù)[J];煤炭學(xué)報;2014年08期

5 湯潔;卞建民;李昭陽;張楠;梁爽;邴志武;;吉林省飲水型砷中毒區(qū)地下水砷的分布規(guī)律與成因研究[J];地學(xué)前緣;2014年04期

6 湯玉;帥琴;柴辛娜;湯志勇;邱海鷗;;煤炭礦山水質(zhì)評價探討[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2014年S1期

7 李木子;翟遠征;左銳;王金生;;地下水溶質(zhì)遷移數(shù)值模型中的參數(shù)敏感性分析[J];南水北調(diào)與水利科技;2014年03期

8 張雁;楊曉蘊;郭利勇;韓超;周天平;;煤矸石在不同酸溶液中的溶出特征研究[J];建筑材料學(xué)報;2014年02期

9 林海;于明利;董穎博;劉泉利;劉抒悅;劉月;;不同粒度錫采礦廢石重金屬淋溶規(guī)律及影響機制[J];中國環(huán)境科學(xué);2014年03期

10 趙麗娜;;煤礦開采對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響與應(yīng)對措施[J];煤炭技術(shù);2013年12期

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1 李文華;新時期國家能源發(fā)展戰(zhàn)略問題研究[D];南開大學(xué);2013年

2 黃艷利;固體密實充填采煤的礦壓控制理論與應(yīng)用研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2012年

3 武旭仁;魯西南煤礦區(qū)重金屬元素環(huán)境地球化學(xué)特征研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

本文編號：2796556