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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
我国闭坑煤矿矿井水水质演化研究进展与展望
  • 137
  • 作者

    张海涛许光泉陈晓晴李旭翟晓荣李洋李子璇

  • 单位

    安徽理工大学地球与环境学院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

  • 摘要
    随着我国煤矿矿井关闭数量的逐渐增加,闭坑矿井水水质恶化和污染问题日益突出,准确掌握闭坑矿井水水质演化规律及机制,是目前闭坑矿山可持续绿色发展的重大科学难题,也是地下水污染有效防控和水资源合理开发利用的重要前提。在回顾关闭矿井发展历史的基础上,首先阐述了我国关闭矿井的分布情况,之后分别对闭坑矿井水水质特征、水质演化规律及水质演化的多场作用等方面展开综述,最后对我国闭坑矿井水水质研究中存在的关键问题和应用方向进行了展望。研究结果表明:①截至2023年底,我国关闭矿井的数量已经上升到13000多个,主要分布在山西、河南、河北、山东、江苏和安徽北部等地区;②我国部分闭坑矿井水的pH、矿化度、硫酸盐、氟化物和铁锰重金属等水质指标含量超过Ⅲ类水标准,其中酸性矿井水(pH<6.5)主要分布在云贵、鲁西、山西等地区,高矿化度矿井水(TDS>1000 mg/L)主要分布在鲁西、山西、河南、两淮、蒙东、宁东、新疆等地区,硫酸盐矿井水(硫酸盐浓度>250 mg/L)主要分布在云贵、鲁西、山西、蒙东、宁东、神东、新疆哈密等地区,氟化物矿井水(F含量>1.0 mg/)主要分布在两淮、山西、神东等地区,铁锰重金属矿井水(Fe含量>0.3 mg/L、Mn含量>0.1 mg/L)主要分布在云贵、鲁西、山西、蒙东等地区。③在闭坑矿井被完全淹没之前,其水质在空间上会出现明显的分层现象,即浅部的优质水层、中部的过渡水层和深部的劣质水层,这主要与矿井采掘空间分布、地温梯度和盐度等因素有关。④煤矿关闭后,矿井水水质的演变过程大致可分为3个阶段,第Ⅰ阶段为矿井水中典型污染物(硫酸盐和铁离子)浓度快速上升达并到峰值阶段,第Ⅱ阶段为污染物浓度快速下降阶段,第Ⅲ阶段为矿井水水质与邻近含水层地下水水质背景值相同并保持相对稳定阶段。⑤ 系统总结了我国闭坑矿井水动力场、水化学场、微生物场和温度场的研究进展,指出了闭坑矿井多相(水-岩-气-生)多场(水化学场-水动力场-微生物场-温度场)耦合作用机制的研究还不充分。⑤提出了我国闭坑矿井水水质演化问题的研究仍然面临着水质演化规律和水质演化机制不清楚等关键科学问题。
  • 关键词

    闭坑矿井水质演化分层现象水污染多相多场耦合

  • 文章目录
    1 我国闭坑矿井分布情况
    2 我国闭坑矿井水水质特征
    3 闭坑矿井水水质演化规律
    3.1 水质在空间上的变化
    3.2 水质随时间的变化
    4 闭坑矿井水水质演化的多场作用
    4.1 闭坑矿井水动力场
    4.2 闭坑矿井水化学场
    4.3 闭坑矿井水微生物场
    4.4 闭坑矿井水温度场
    5 问题与展望
    6 结论
相关问题

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