在我國一次能源結(jié)構(gòu)中,煤炭是長期的主體能源,高強度煤炭資源開采,產(chǎn)生大量礦井水,礦井水直接外排,不僅浪費礦區(qū)水資源,而且污染周圍環(huán)境。實現(xiàn)礦井水資源化是利用水資源和保護生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵。但是,我國大部分礦區(qū)礦井水中重金屬尤其是Fe、Mn、Zn超標(biāo),限制了礦井水資源的再利用。因此,開展礦井水中典型重金屬（Fe、Mn、Zn）的形成機理和處理技術(shù)研究,有利于礦井水資源化,實現(xiàn)煤礦綠色開采。本文綜合應(yīng)用水文地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、礦物巖石學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等理論,借助X射線衍射、掃描電鏡、三維熒光、紅外光譜、拉曼光譜等測試分析手段,通過逐級化學(xué)提取試驗、水-巖（煤）作用模擬試驗、批次振蕩試驗,探索了我國礦井水中典型重金屬的形成機理及被動處理技術(shù)。論文首先對我國礦井水中典型重金屬分布特征及影響因素進行歸納和分析;其次以敏東一礦為研究區(qū),開展礦井水中典型重金屬來源、煤巖中典型重金屬溶解釋放規(guī)律、影響因素、形態(tài)價態(tài)變化和典型重金屬被動處理技術(shù)研究,主要成果如下:（1）定義了礦井水中的典型重金屬,并按照濃度大小分為高濃度、中濃度、低濃度及安全濃度四個等級,歸納了我國礦井水中典型重金屬分布特征,初步分析了礦... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：175 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

我國煤炭資源與水資源分布圖

昵榭鐾臣疲?峁?⑾鐘?種重金屬包括鐵、錳、銅、鋅、鉛、砷、鉻、鎘、汞超過標(biāo)準(zhǔn)限值。其中鐵超標(biāo)率為47.70%，錳超標(biāo)率為42.62%，鋅超標(biāo)率為10.98%，超標(biāo)率均超過了10%，位列前三，說明礦井水中鐵、錳、鋅廣泛存在，將這三種重金屬定義為礦井水中的典型重金屬。我國煤礦97%以井工開采為主，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，充水水源較多，礦井水中典型重金屬來源復(fù)雜，而且受地層地質(zhì)年代與構(gòu)造、巖石性質(zhì)、煤礦伴生礦物與環(huán)境條件的影響，巖石及煤層中典型重金屬富集，在長期的水巖作用下進入礦井水，礦井水中典型重金屬形成概念模型如圖1.2所示：伴隨著煤礦的開采活動，大氣降水、地表水、各類型地下水均有可能進入井下，形成礦井水。一方面，巖石與地下水長期相互作用，巖石中的含重金屬礦物與水分子長期反應(yīng)，另一方面，煤炭開采使原有的還原環(huán)境轉(zhuǎn)化為氧化環(huán)境，煤中的含重金屬礦物溶解進入水中，最終形成含重金屬礦井水。系統(tǒng)掌握礦井水中典型重金屬來源、水巖作用下典型重金屬溶解釋放規(guī)律及形態(tài)、價態(tài)的變化有利于處理礦井水中的典型重金屬，實現(xiàn)礦井水資源化。圖1.2礦井水典型重金屬形成概念圖Fig.1.2Conceptmapoftypicalheavymetalformationofminewater根據(jù)是否依靠設(shè)備（如攪拌機、抽濾泵、存儲罐等）及持續(xù)的人工維護，礦

2我國礦井水中典型重金屬含量及分布特征232.3.2典型重金屬超標(biāo)煤礦分布根據(jù)表2.4統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將典型重金屬超標(biāo)礦井標(biāo)注在我國煤炭資源分布圖上(圖2.1)，并繪制14個基地典型重金屬超標(biāo)率柱狀圖(圖2.2)。圖2.1礦井水中典型重金屬超標(biāo)煤礦分布圖Fig.2.1DistributionmapofFeover.standardcoalmineinminewater從圖2.1與2.2中可知，F(xiàn)e超標(biāo)的礦井較多，除新疆基地未超標(biāo)外其余基地均有超標(biāo)，其中黃隴、晉北、晉中、蒙東、云貴、寧東、新疆與其它煤炭基地礦井水中Fe的超標(biāo)率均超過了50%，云貴、寧東、晉北三個煤炭基地的超標(biāo)率分別為94.33%，83.33%、80.00%，在所有煤炭基地中位列前三。云貴基地礦井水中Fe超標(biāo)的礦井主要集中在貴州西部、北部與東南部，寧東基地礦井水中Fe超標(biāo)的礦井主要集中在寧夏東部，晉北基地礦井水中Fe超標(biāo)的礦井主要集中在基地北部。Mn與Fe的超標(biāo)分布基本相似，除新疆、魯西基地未超標(biāo)外其余基地均有超標(biāo)，其中黃隴、晉北、晉中、晉東、蒙東、云貴、寧東7個煤炭基地中Mn的超標(biāo)率均大于或等于50%，云貴、寧東、晉北三個煤炭基地的超標(biāo)率分別為89.13%、83.33%、75.00%，在所有煤炭基地中位居前三。云貴基地礦井水中Mn超標(biāo)的礦井主要集中在貴州中部與北部，寧東基地礦井水中Fe超標(biāo)的礦井主要集中在寧夏東部，晉北基地礦井水中Mn超標(biāo)的礦井主要集中在基地北部。礦井水中Zn超標(biāo)的情況相對于Fe、Mn明顯較少，主要出現(xiàn)在黃隴、晉東、蒙東、云貴、河南和其它基地，其中云貴與蒙東兩個煤炭基地礦井水中Zn的超

【參考文獻】：
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