發(fā)布時(shí)間：2021-10-23 07:48

　　在我國一次能源結(jié)構(gòu)中,煤炭是長期的主體能源,高強(qiáng)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(fèi)礦區(qū)水資源,而且污染周圍環(huán)境。實(shí)現(xiàn)礦井水資源化是利用水資源和保護(hù)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(jī)理和處理技術(shù)研究,有利于礦井水資源化,實(shí)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(jì)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(jí)化學(xué)提取試驗(yàn)、水-巖（煤）作用模擬試驗(yàn)、批次振蕩試驗(yàn),探索了我國礦井水中典型重金屬的形成機(jī)理及被動(dòng)處理技術(shù)。論文首先對(duì)我國礦井水中典型重金屬分布特征及影響因素進(jìn)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(jià)態(tài)變化和典型重金屬被動(dòng)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(gè)等級(jí),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(jí)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(jìn)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(dòng)，大氣降水、地表水、各類型地下水均有可能進(jìn)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(jìn)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(jià)態(tài)的變化有利于處理礦井水中的典型重金屬，實(shí)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(jī)、抽濾泵、存儲(chǔ)罐等）及持續(xù)的人工維護(hù)，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(jì)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(duì)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(gè)煤炭基地礦井水中Zn的超

【參考文獻(xiàn)】：
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