煤田地质与勘探

作者：孙亚军, 赵先鸣, 徐智敏, 郭娟, 张莉, 陈歌, 陈天赐, 朱璐璐, 高雅婷, 陈炜阳,

关键词：采空区积水, 水−岩相互作用, 箱式模拟试验,

采空区积水在我国煤矿中广泛存在。明确在采空区封闭−半封闭环境条件下的水−岩相互作用机理，对实现煤矿区水污染减量以及地下水资源保护具有重要意义。以内蒙古某煤矿采空区积水为研究对象，设计高度还原采空区环境的箱式模拟试验，采用X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)对模拟采空区填充物(煤、垮落岩体)中矿物成分及元素组成进行分析，借助离子色谱仪(IC)和电感耦合等离子体发射光谱分析仪(ICP-OES)等对水中水化学特征进行表征，探究采空区积水水质形成的水−岩相互作用机制。结果表明：水−岩相互作用主要为煤及垮落岩体中的矿物溶解−沉淀作用、阳离子交换作用、煤中黄铁矿氧化作用以及混合作用。矿物溶解作用占主导地位，采空区积水中的Na+、K+主要来源是钠长石、钾长石等硅酸盐矿物的溶解，而Ca2+和Mg2+主要来自于钙长石、方解石、绿泥石等矿物溶解；离子交换作用主要发生在采空区水−岩作用的初期(0~20 d)，而后逐渐减弱；采空区底部残煤中黄铁矿氧化作用是积水SO4 2−浓度升高、还原性增强、pH和DO(溶解氧)降低的主要原因；混合作用在试验中后期(30~150 d)逐渐凸显，使采空区积水的水化学特征趋向于一致。研究结果为煤矿采空区积水污染预测以及防治提供理论参考。

来源：2023年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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