《煤田地质与勘探》“矿井水害防治、水资源保护与利用”虚拟专题

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《煤田地质与勘探》“矿井水害防治、水资源保护与利用”虚拟专题

来源：煤田地质与勘探

今天是第33届“世界水日”，在全球聚焦水资源可持续利用的背景下，中国煤科西安研究院作为我国矿井水的专业研究机构，一直在深耕探索，不断创新！让我们一起了解西安研究院如何以创新之钥，打开矿山与生态的共赢之门。

《煤田地质与勘探》编辑部整理出近几年刊发的矿井水害防治、水资源保护与利用相关论文，供大家参考学习交流。

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 77个
关键词; 47位
专家; 16篇
论文; 4161IP
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蒙陕接壤区浅埋煤层矿井水水化学特征及来源分析

作者(Author)：王昱同, 王皓, 王甜甜, 薛建坤, 尚宏波, 周振方

摘要：为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源，通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样，综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素，探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此，对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明，矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水-岩作用影响，主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用；受到反向阳离子交换作用影响，使矿井水中Na+含量高于浅部地下水；混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给，三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。

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煤田地质与勘探

2023年第04期

264

128
蒙陕接壤区煤矿采空区水−岩系统中氟来源及释放规律

作者(Author)：王甜甜, 靳德武, 薛建坤, 姬红英, 尚宏波, 周振方, 杨建, 曹煜

摘要：采空区是高氟矿井水形成的关键区域，其水−岩系统中氟的来源与溶解释放决定了矿井水中氟的富集或贫化。针对蒙陕接壤区3-1煤采空区矿井水氟来源及释放规律不清晰问题，采用水化学测试、岩石矿物成分分析、矿物扫描电镜与能谱检测，以及室内水−岩作用仿真模拟试验，查明矿井水氟物质来源与赋存载体，揭示岩石中氟释放规律。结果表明：研究区3-1煤矿井水水化学类型主要为HCO3-Na与SO4-Na型，3-1煤采空区矿井水氟浓度高于3-1煤生产工作面的矿井水浓度，且采空区矿井水pH、Na+/Ca2+浓度比均大于工作面矿井水。3-1煤采空区矿井水F−的物质来源为泥岩与粉砂岩，2种岩石中氟平均含量分别为741、610 mg/kg，氟在固相中的主要赋存载体为蒙脱石、高岭石、伊利石及绿泥石。采空区水−岩系统中氟的释放受岩性、粒径、pH、温度及Na+/Ca2+浓度比5个因素影响。其中，泥岩及粉砂岩中的氟比细砂岩中的更容易释放进入水中；无论何种岩性，随着粒径的减小，氟释放F−的浓度增大；此外，碱性、高温及高钠低钙的水化学环境均可促进岩石中氟的溶解释放。

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煤田地质与勘探

2023年第02期

323

157
国内外矿井水处理及资源化利用研究进展

作者(Author)：王皓, 董书宁, 尚宏波, 王甜甜, 杨建, 赵春虎, 张全, 周振方, 刘基, 侯悦

摘要：煤矿区矿井水处理及资源化利用是实现煤炭工业高质量发展与矿区生态文明建设双重目标的重要推力。在全球水资源短缺与生态环境保护的约束下,矿井水作为一种非常规水资源,其大规模处理与高效利用是未来发展的必然选择。文中从煤矿区矿井水水质特征出发,全面论述了矿井水水质形成机制与水质评价方法,并将矿井水水质形成划分为含水层水–岩作用和采空区水–岩作用2个阶段。系统分析了国内外含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水及含特殊组分矿井水处理技术优缺点,重点阐述了含悬浮物矿井水高效旋流净化、高矿化度矿井水双极膜和膜蒸馏处理、酸性矿井水人工湿地处理的新技术。在总结国内外矿井水资源化利用现状的基础上,阐明了矿井水资源化利用的途径主要包括工业生产用水、生态用水、生活用水及热能利用4种。最后,提出了目前我国煤矿区矿井水处理及资源化利用存在的问题及科学思考,建立了矿井水处理及资源化利用概念模型,通过不断推进矿井水处理及资源化利用技术研发,提高矿井水资源综合利用率,解决煤矿区水资源供需矛盾,促进社会经济增长、煤炭资源开发与矿区生态文明建设三者之间的协同发展。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

285

185
采煤对浅层地下水环境的影响及矿井水生态利用分析

作者(Author)：柴建禄

摘要：黄河流域中上游矿区煤-水矛盾突出，煤炭开采对地下水环境造成一定的破坏。基于此，以鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田榆神府矿区为研究区，在野外调查、数据分析、室内测试的基础上，分析研究区矿井水的量质特征，揭示煤炭高强度开采对地下水环境的影响，并开展矿井水生态利用研究。结果表明：研究区矿井富水系数在0.23～2.28，平均为0.91，评估2020年区内矿井排水量高达4.70亿m3，受采掘活动影响，浅埋煤层开采区地下水位下降趋势明显；区内矿井水出现不同程度的污染组分超标现象，主要超标指标为化学需氧量（COD）、Na+、SO42-、溶解性总固体（TDS），未处理的矿井水外排将会污染区内地下水环境；研究区浅层地下水超限的水质指标主要为NO3-N，与矿井水超限水质指标差别较大，反映出浅层地下水水质受采矿活动影响较小；提出矿井水浅层回灌和矿井水生态灌溉2种模式开展研究区矿井水的生态利用，矿井水回灌对矿井水中的溶解性有机碳、色度具有较好的去除效果，回灌后出水满足Ⅲ类地下水限值；浅埋煤矿矿井水具有作为矿区生态修复灌溉用水的较好潜力，中深埋煤矿和深埋煤矿矿井水不适宜作为灌溉用水。研究结果为我国西部煤矿区水资源保护和生态修复提供重要依据。

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煤田地质与勘探

2022年第07期

180

103
生态脆弱露天矿区截水帷幕下松散层水位演化规律

作者(Author)：王海, 王永刚, 张雁, 孙浩, 苗贺朝

摘要：我国蒙东地区生态环境脆弱，水资源匮乏，露天煤矿高强度开采引起地下水系统的补、径、排条件发生剧烈变化，导致松散层水位大幅下降、地表河流流量衰减、生态环境破坏。为揭示生态脆弱露天矿区在截水帷幕下的松散层水位演化规律，分析生态脆弱露天矿区地下水分布特征和采动对松散层水位的影响，开展截水帷幕下的松散层水位理论计算和物理模拟试验，结合现场监测数据分析截水帷幕下内蒙古扎尼河露天煤矿、元宝山露天煤矿松散层水位演化规律。结果表明：生态脆弱露天矿区松散层渗透系数大、水位埋藏浅；露天开采对矿区松散层水位影响巨大，矿区周边数千米范围内的松散层水位下降数米到数十米；理论计算和物理模拟发现，截水帷幕外侧松散层水位抬升幅度与帷幕长度呈正相关关系；远离帷幕的水位变化速率较为平稳，靠近帷幕附近的水位变化相对剧烈；扎尼河和元宝山露天煤矿现场监测结果显示，帷幕外侧松散层水位升高3.43～9.12 m，帷幕内侧水位降低3.21～10.15 m，外侧水位抬升幅度与截水帷幕完成率成正比。截水帷幕作用下的松散层水位理论计算和物理模拟结果可指导现场工程应用，截水帷幕能够显著抬升生态脆弱露天矿区周边松散层水位，保护矿区松散层水资源。

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煤田地质与勘探

2022年第07期

247

119
内蒙古某矿矿井水重金属污染特征及来源分析

作者(Author)：王甜甜, 靳德武, 杨建

摘要：确定矿井水中重金属污染程度及主要来源，对矿井水的再利用及矿区生态环境保护具有重要的理论意义。以内蒙古某矿区为研究对象，采集地表水、第四系潜水、承压水及矿井水水样49组，检测水体中Zn、Pb、Fe、Mn、As、Cu、Cd、Cr、Hg、Se 10种重金属浓度，分析矿井水中重金属污染特征及超标情况，利用HPI模型定量评价重金属污染程度，并综合数理统计、不同类型水样重金属浓度箱形图及煤/顶板重金属浸出试验，分析矿井水重金属主要来源。结果表明：内蒙古某矿矿井水中Zn、Pb、Fe、Mn、As 5种重金属浓度值超标，其中Fe和Zn的超标率高达100%；7个矿井水样中6个矿井水的HPI值大于临界值100，矿井水重金属污染程度较高；矿井水中的Pb、As主要来源于采煤及运输机械油类物质泄漏，Mn主要来源于Ⅲ含地下水，Fe、Zn主要来源于Ⅲ含地下水及煤层中含Fe、Zn矿物的溶滤。该结论将为矿井水中重金属污染防治提供基础与依据。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

563

103
矿井水深层回灌过程量质耦合模拟分析

作者(Author)：赵春虎, 杨建, 王皓, 王世东, 周建军, 许峰, 刘基

摘要：矿井水深井回灌是矿井水“转移存储”处理的主要形式，根据鄂尔多斯盆地煤矿区地质和矿井水特征，从回灌目的层地下水与矿井水的匹配性、上下岩层的隔水性、回灌层的渗透性以及封闭性角度提出了矿井水回灌目的层选取依据。并以地下水达西定律和Dupuit理论为基础，建立极坐标系完整注水井稳定流数学模型，得出在稳定注水条件下，回灌量与注水层渗透系数、厚度、回灌压力、水位埋深以及回灌井直径正相关，与影响半径负相关，与回灌层埋深无关。提出了矿井水深层回灌水动力和溶质运移耦合仿真模型构建方法，并以矿井水回灌试验案例为分析对象，模拟得出矿井水回灌过程中含水层水压形成以注水井为中心的“高位水丘”，且注水压力越大，回灌量增加较为明显，模型分析结果与现场试验结果基本一致。溶质运移范围形成以注水井为中心的“圆柱状”弥散形态，特征离子浓度沿回灌井两侧变化剧烈，回灌层特征离子浓度被迅速稀释，随着时间的延伸，弥散稀释范围增加相对较小，说明矿井水回灌对深部高浓度含水层地下水水化学影响程度不大，研究成果可为西部煤矿区矿井水高效回灌处理提供科学依据。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

565

229
井上下联合处理矿井水中污染物效果研究

作者(Author)：杨建

摘要：为了去除矿井水中多种污染物,建立了"采空区+常规处理+深度处理"的井上下联合处理工艺组合。结果表明:受煤矿顶板含水层水岩作用,矿井水中Cl-、SO42-和Fe离子出现了超标现象,有的甚至达到Ⅴ类地下水标准;溶解性有机质含量较低,以大分子和芳香族化合物为主。采空区主要利用其顶板岩石破碎充填物吸附过滤矿井水中悬浮物,对Fe离子和有机质也有一定的处理效果,Fe离子去除率约20%,TOC和UV254的平均去除率分别为67.45%和65.40%。常规处理工艺对F-的去除率为11.90%~35.21%,铁锰离子则完全被去除;由于前端好氧沉淀池,硝酸盐和有机质含量略有升高,其中增加的有机质主要为溶解性微生物代谢产物。深度处理工艺对常规离子、硝酸盐、氟离子、有机质等有较好的去除效果,去除率均在95%以上。总体上,在采空区和常规处理工艺去除悬浮物和部分污染物的基础上,再利用深度处理工艺完成绝大部分污染物的去除,是一套比较有效的矿井水处理工艺组合。

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煤田地质与勘探

2016年第02期

244

130