【摘 要】
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针对西部生态脆弱矿区煤矿地下水库破碎煤岩体水岩作用机理与净水能力尚不完善等问题,需要开展地下水库采空区破碎煤岩体净水效果、水岩作用方面的研究,为锦界煤矿地下水库的净化机理研究提供参考。本文以锦界煤矿31409工作面开采形成的地下水库为工程背景,选取采空区顶底板煤岩样及地下水库进出水口水样系统分析了煤矿地下水库净水能力。测试了破碎煤岩体物理化学特征,测试了地下水库进出水口水质差异。分析了破碎煤岩体净
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(51974297); 中央高校基本科研业务费专项资金(2019XKQYMS50);
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针对西部生态脆弱矿区煤矿地下水库破碎煤岩体水岩作用机理与净水能力尚不完善等问题,需要开展地下水库采空区破碎煤岩体净水效果、水岩作用方面的研究,为锦界煤矿地下水库的净化机理研究提供参考。本文以锦界煤矿31409工作面开采形成的地下水库为工程背景,选取采空区顶底板煤岩样及地下水库进出水口水样系统分析了煤矿地下水库净水能力。测试了破碎煤岩体物理化学特征,测试了地下水库进出水口水质差异。分析了破碎煤岩体净水规律、破碎煤岩体溶蚀作用机理,探究了破碎煤岩体对水体特征影响机理、地下水库净水机理。本文主要研究成果如下:(1)测试了锦界煤矿破碎煤岩体物理化学特征,煤样品表面完整且平滑,内含裂隙及孔隙较少,透气性较差;泥岩及砂岩样品孔洞较多,样品内部透气性好,附着基质多;煤内的岩石矿物以及黏土矿物成分均较少;泥岩样品内的石英、蒙脱石含量较多;砂岩样品内的岩石矿物较多。(2)测试了地下水库进出口水质差异,经对比可知:采空区垮落后形成的地下水库有一定的净水能力。其中,经过破碎煤岩体净化后悬浮物的去除率在80%以上、浊度的去除率在95%以上;而对于水体内其他指标如p H、总碱度等效果不明显,数值变化呈波动性。(3)建立了循环净水动静态实验,分析了破碎煤岩体净水规律,实验结果为:泥岩和矿井污水反应,水质净化效果好,砂岩和矿井污水反应,净水效果略差与泥岩,煤和矿井污水反应效果差。(4)建立了破碎煤岩体溶蚀作用实验,分析了破碎煤岩体在不同温度、风化条件下污染物释放规律,实验结果为:各种无机盐的释放情况受破碎煤岩体风化程度、温度条件以及浸泡时间的影响程度有较大差异。Na+受破碎煤岩体风化程度和温度影响非常显著。破碎煤岩体风化程度和温度条件对SO42-溶出量的影响并不是单一的作用。(5)对比循环净水规律及破碎煤岩体溶蚀作用实验数据分析可得,破碎煤岩体净水过程中发生六种主要的水岩相互作用:沉降、沉淀、溶解、吸附、化学作用及生物净化。通过分析实验数据和微观实验结果,提出水岩作用净水机理,提出破碎煤岩体对浊度、悬浮物、总碱度、COD、总硬度、TDS、重金属离子、余氯的影响机理。该论文有图53幅,表18个,参考文献79篇。
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