煤田地质与勘探

作者：董书宁, 于树江, 董兴玲, 张步勤, 郭小铭, 王晓东, 王凯, 朱世彬, 武博强, 刘磊,

关键词：煤基固废, 高盐废水, 固液协同, 井下充填, 地下水,

目的和背景受地域、经济和技术水平等限制，大部分煤基固废仍以露天堆填的形式积存而未进行处置，不仅占用大量土地资源，还会对环境造成二次污染。高盐废水(如矿井高盐水、煤化工高盐水)的妥善处置及减量化是实现废水“零排放”的关键环节，然而现有高盐废水处理技术普遍存在工程初期投资大、运行费用较高等问题。方法提出煤基固废和高盐废水“固液”两废协同处理技术，即使用高盐废水代替普通用水和早强剂等添加剂，采用固废胶凝材料代替水泥材料，将煤基固废和高盐废水搅拌混合后得到充填膏体，泵送至煤矿井下空间。为了分析该技术的可行性，以宁夏宁东煤炭基地某煤矿为研究区，研究煤基固废充填膏体的力学性能及其对环境的潜在影响。采用单轴抗压强度测试试验(UCS)、扫描电镜(SEM)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析固化充填膏体的力学性能、微观结构及重金属浸出特征。结果和结论结果表明：随着时间的延长，固化充填膏体的强度不断增加，而随着矿粉添加量的增多，胶凝材料比例下降，固化充填膏体的强度逐渐减小。值得注意的是，随着时间延长，所有使用高盐废水作为拌合水的充填膏体3 d强度都高于0.5 MPa，基本满足NB/T 11432—2023《煤矿矸石基固废充填技术规范》中的最低要求，14 d强度达到3.38~5.99 MPa，能够满足绝大部分煤矿充填的各种场景要求。内梅罗污染指数法评价结果显示，固化充填膏体浸出液中重金属的综合污染指数为0.25，评价分级标准为安全；从固化充填膏体的浸出试验结果可以看出，浸出液中主要污染物的浓度均低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》及GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中所列的Ⅲ类水标准要求。因此，煤基固废和矿井高盐水协同处理技术，在力学性能和环境稳定性评估方面均满足相关标准，可实现煤基固废及高盐废水的可循环、低成本和全量化利用，具有显著的经济效益和环境生态效益，在无废矿山、无废化工建设方面有较好的应用前景。

来源：2025年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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