本文選題：煤礦閉坑　切入點(diǎn)：充水模擬　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：以徐州礦區(qū)即將閉坑的張雙樓礦為例,建立煤礦閉坑后的水文地球化學(xué)過程模擬-監(jiān)測系統(tǒng)。模擬了煤礦閉坑后的開放和封閉地下水系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對煤礦閉坑后水文地球化學(xué)場和地下水動(dòng)力場演化過程的模擬與監(jiān)測。獲得以下主要結(jié)果和結(jié)論:(1)煤礦閉坑模擬系統(tǒng)包括封閉和開放系統(tǒng),屬于地下水流場與水化學(xué)場多場耦合模擬系統(tǒng)。(2)封閉模擬系統(tǒng)和開放模擬系統(tǒng)巖樣為張雙樓礦煤矸石(樣品容量4~5噸),依據(jù)張雙樓閉坑后采空體積和充水流量預(yù)測,按2.72的時(shí)間比控制試驗(yàn)系統(tǒng)充水注量,封閉系統(tǒng)閉坑充水流量17-19ml/min,開放系統(tǒng)閉坑充水流量16-18ml/min,充滿時(shí)間為60天;預(yù)測張水樓煤礦閉坑后采空區(qū)充水時(shí)間約160天。(3)開放模擬系統(tǒng)分層水頭(流場)監(jiān)測顯示,充水初期(承壓前)各層水位呈直線上升特征,1.0m層位的水位差為10-24mm,充滿初期衰減至14mm。由此預(yù)測閉坑后采空區(qū)1/3以下深度將呈滯水狀態(tài)。(4)模擬系統(tǒng)2017年3月14日至2017年4月24日PH值在7.35-8.45左右,溶解氧含量1.74-7.73mg/L,電導(dǎo)率變化范圍1.41-2.58ms/cm,氧化還原電位119.5m V-263.2m V。由此預(yù)測,張雙樓礦閉坑后采空區(qū)水環(huán)境呈弱堿性、弱氧化環(huán)境,后期向弱還原環(huán)境演化。(5)濾液中硫酸根離子濃度變化幅度大,其中0.5m層位的硫酸根離子濃度一個(gè)月左右由背景值的113.4mg/L增大到600mg/L左右,最后一次取樣又降至550mg/L左右。同時(shí),Ca~(2+)由176.5mg/L的背景值下降到20mg/L左右,而K~+由背景值1.6mg/L增大到9.5mg/L左右,Na~+由50.29mg/L增大到500mg/L左右,而PH始終為弱堿性,由此推斷硫酸根離子源碎屑巖(尤其是充填物)中石膏,鈣被吸附,K、Na置換、釋放。推測張雙樓礦在閉坑初期溶液中存在大量的硫酸根離子。(6)模擬系統(tǒng)多數(shù)層位Fe~(2+)的含量由背景值低于檢測限逐漸增加到0.2mg/L左右;Fe~(3+)離子的含量由背景值低于檢測限增大到0.3mg/L左右(Fe元素背景值0.01mg/L)。推測張雙樓礦在閉坑初期,鐵離子和亞鐵離子將緩慢增加。(7)濾液元素中Ba和Mg~(2+)離子較背景值進(jìn)一步減小。鋇元素由0.138mg/L降至0.015mg/L左右,降幅達(dá)89%;鎂離子由32.1mg/L降至15mg/L左右,降幅達(dá)53%。據(jù)此推斷,張雙樓礦閉坑初期水溶液中鋇元素和鎂離子呈下降趨勢,可能存在鋇和鎂的沉淀或吸附作用。(8)微量元素鉬、錳及鎳超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)。鉬最大值達(dá)到0.105mg/L,超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.07mg/L達(dá)50%;錳元素最大濃度為0.12mg/L左右,超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.1mg/L達(dá)20%;鎳元素最大濃度為0.035mg/L,超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.02mg/L達(dá)75%。砷、銅、鉛有溶出現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)后期應(yīng)加強(qiáng)觀測。推測張雙樓礦閉坑過程中,可能存在地下水污染問題。(9)水流路徑—第四次取樣時(shí)開放系統(tǒng)1.0m層位排泄區(qū)→第四次取樣時(shí)開放系統(tǒng)1.5m層位排泄區(qū)主要發(fā)生了綠泥石、鉀長石、方解石、石膏、CO_2(g)的溶解,白云石、伊利石的沉淀以及Ca~(2+)/Na~+、Ca~(2+)/K~+、Na~+/K~+的交換。由以上模擬結(jié)果可以預(yù)測:張水樓煤礦閉坑后采空區(qū)充水時(shí)間約160天,閉坑后采空區(qū)1/3以下深度將呈滯水狀態(tài);采空區(qū)水環(huán)境呈弱堿性、弱氧化環(huán)境,后期向弱還原環(huán)境演化;閉坑初期溶液中存在大量的硫酸根離子,鐵離子緩慢增加,鋇離子和鎂離子呈下降趨勢;微量元素鉬、錳及鎳存在超出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的現(xiàn)象,砷、銅、鉛有溶出現(xiàn)象,可能存在地下水污染問題。
[Abstract]:The simulation and monitoring system of hydrological and geochemical processes after coal mine closure has been established . The simulation and monitoring of hydrological and geochemical fields and groundwater dynamic field evolution in the closed pit of coal mine are simulated . ( 6 ) The content of Fe ~ ( 2 + ) in the majority of the simulation system is increased to about 0.2 mg / L from the background value below the limit of detection . The content of Fe ~ ( 3 + ) ions is decreased slowly from the background value to about 0 . 3 mg / L ( Fe element background value is 0.01 mg / L ) . ( 9 ) The water flow path 鈥，

本文編號：1721360