矿井采空区水库水岩作用净水机理研究进展及展望
王方田1
孙暖2
张村3
郭中权4
窦凤金5
1.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 2211162.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116;中煤科工集团杭州研究院有限公司,浙江 杭州 3112013.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000834.中煤科工集团杭州研究院有限公司,浙江 杭州 3112015.神东煤炭集团 锦界煤矿,陕西 榆林 719319
摘要：煤矿长壁开采形成的导水裂隙引发地下水系统破坏,造成采空区水量丰富与地面水资源紧缺矛盾突出,合理保护利用矿井水对煤矿安全生产和矿区生态文明建设至关重要.利用矿井采空区作为地下水库,借助采空区破碎煤岩体较强的纳污能力,是实现矿井水污染治理及资源化利用的重要手段.我国多数矿井水水质差、溶解性总固体高、处理难,因此采空区水库破碎煤岩体水岩作用净水有利于矿井水原位高效处理利用.目前围绕采空区破碎煤岩体水岩作用开展了一系列研究,主要研究流程包括样品采集、样品检测、模拟实验、结果分析等.其中样品采集与检测是水岩作用研究的前提,涉及矿井水和煤岩体的基本特征和变化规律;模拟实验和结果分析主要探究各种影响因素下水岩作用机理.采空区水库净水机理研究主要围绕水岩作用展开,静态模拟、动态淋漓模拟和循环水浸等实验为探究水岩作用净水机理提供了有益参考.结合水文地球化学、岩石矿物学、水化学等基础理论阐明了采空区可能发生的一系列水岩作用:溶滤-沉淀作用、吸附-解吸作用、氧化还原作用以及混合作用.采空区水库对矿井水的悬浮物浓度净化效果较好,对COD的净化效果次之,而对于总硬度、TDS和总碱度的净化效果则取决于采空区破碎煤岩体矿物成分、储水时间等因素,有可能出现上述指标劣化情况.但现阶段室内水-岩模拟试验方案中设计的影响因素较单一,缺少研究区水动力场、温度场、氧气体积分数等相关数据.在此基础上,提出了煤矿采空区水库净水技术的研发方向,在明确当地政策及水质水量的原则下,从采空区自身条件及外部环境等角度深入研究,保证煤矿采空区水库净水技术运行过程中的稳定性、经济性与安全性.
关键词：采空区水库破碎煤岩体水岩作用净水机理矿井水
分类号：TD821(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52474151)国家自然科学基金(52474161)国家自然科学基金(51974297)
论文发表日期：2024-09-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 246-257 )
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