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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
煤矿地下水库岩石堆积效应对矿井水悬浮物去除规律研究
  • 82
  • 作者

    蒋斌斌李井峰马力强吴敏苏琛李吉辉

  • 单位

    国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京低碳清洁能源研究院中国矿业大学(北京)

  • 摘要
    煤矿地下水库为煤炭开采过程中保障水资源的合理利用开辟了一条有效的技术途径。本文以神东矿区大柳塔煤矿地下水库岩石和矿井水为研究对象,结合矿井水悬浮物去除模拟试验、计算流体力学-有限元分析耦合仿真模拟等研究手段,量化了岩石堆积效应对水体悬浮物去除的影响规律。结果表明:岩石堆积环境能改变矿井水流态特征,产生明显的回流区和低速区,从而延长悬浮物沉降距离,减弱水流的扰动,创造类自由沉降环境;在一定范围内,悬浮物浓度随沉降时间和距离的增加而逐渐减小,第6m出水口的悬浮物浓度为20mg/L,比初始浓度降低95.7%,且悬浮物稳态沉降时间为5h,浊度为60NTU,远小于空白模拟试验的9h和350NTU;沉降后悬浮物颗粒的平均径由14.99μm减小到2.02μm,比表面积由12.30m2/g 增加到15.75m2/g;地下水库对悬浮物的去除作用主要包括过滤作用、沉降作用和吸附作用,使悬浮物沉降时间更短、效果更佳。该研究为煤矿地下水库出水水质特征预测和淤积防控提供理论依据。
  • 关键词

    煤矿地下水库悬浮物沉降岩石堆积效应仿真模拟流态分布特征

  • 文章目录
    0 引言
    1材料与方法
    1.1 试验样品采集
    1.1.1水样采集及检测
    1.1.2岩样采集及检测
    1.2 试验设计
    1.2.1煤矿地下水库矿井水悬浮物去除模拟试验
    1.2.2流态示踪实验
    1.3 仿真模拟
    1.3.1模型构建
    1.3.2参数设置
    2 结果与讨论
    2.1矿井水悬浮物去除规律
    2.1.1 浊度与时间关系特征
    2.1.2 悬浮物浓度与沉降距离关系
    2.2矿井水流态分布特征
    2.2.1 流态示踪实验
    2.2.2 地下水库模拟装置内流场特性的仿真模拟
    2.3悬浮物与岩体理化性质分析
    2.3.1 悬浮物粒径分布特征
    2.3.2 悬浮物比表面积及孔隙结构
    2.3.3 岩石表面形貌分析
    3 煤矿地下水库悬浮物去除机理
    3.1过滤作用
    3.2沉降作用
    3.3吸附作用
    4 结论
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