马河煤矿漳河水库下安全开采研究与认识

该文分析了马河煤矿四号井漳河水库区的水文地质条件,针对开采可能引发的水库水体涌入工作面,采取了相应的防治水和开采技术措施,在确保开采过程不会对地表水体造成影响的同时,实现了漳河水库下安全开采。通过对该矿井安全开采条件、防治水和安全技术措施的分析研究,得出了我国长江中、上游地区大型水体下开采的特征及规律,为水体下煤炭资源的安全开采提供参考。     

神东矿区天然矿物中的氟化物浸出规律研究

随着神东矿区煤炭开采向深部转移，矿井水中氟化物超标问题凸显，因此研究氟化物的主要来源对控制矿井水中的氟化物浓度具有重要的意义。为证明天然含氟矿物是矿井水中的氟的主要来源，深入了解天然含氟矿物在矿井水中的浸出过程，以神东矿区为对象，分析了不同深度矿井水中的水质变化规律，研究了不同深度矿物中的氟化物变化，并讨论了天然含氟矿物在矿井水中的氟化物浸出规律。研究结果表明，当煤炭开采深度大于120 m时，矿井水中氟化物浓度超过地表III类氟化物标准值，并且含氟矿物在天然矿物中的比例增大。通过对矿井水中阴阳离子成分分析，认为矿井水中氟化物主要来源于煤炭开采深部含氟矿物的浸出。研究不同水岩作用条件下含氟矿物浸出规律发现，提高水岩作用强度，可以加速含氟矿物中氟化物的浸出；当岩水比例增大（大于1∶50）时，部分含氟矿物的氟浸出浓度大于1.0 mg/L；特别在酸性或碱性条件下，由于离子交换作用和溶解平衡机制，含氟矿物中难溶性氟化物发生浸出。综上所述，在一定的水岩作用环境中，天然含氟矿物中的氟化物浸出，可导致矿井水中氟化物浓度超标（大于1.0 mg/L），这一结论为在复杂地质条件下精确管控天然矿物的氟化物浸出...     

港口煤矿大冶湖下开采实践与认识

分析了港口煤矿大冶湖区的水文地质条件,针对开采可能引发矿井水害的几种水源,采取了相应的防治水和开采技术措施,实现了大冶湖下安全开采。通过对矿井安全开采条件、防治水和安全技术措施的分析研究,得出了我国长江中、下游地区大型水体下开采的特征及规律,为水体下压煤的安全开采提供参考。     

浅埋煤层大采高开采地表裂缝破坏机理研究

矿井开采引起地表沉陷裂缝以平行开采工作面倾向为特征,在采空区边缘地表拉伸区未见明显的裂缝,而裂缝主要集中出现在对应采空区中央区域。文章以韩家湾煤矿2304工作面开采为研究对象,通过分析地质采矿条件,应用岩梁断裂理论和UDEC离散元计算模拟方法,分析了大采高开采覆岩移动变形的运移过程,揭示了地表裂缝分布形态与覆岩断裂结构演化的内在关系,给出了影响采空区地表裂缝形式的主要因素以及形成这种特殊裂缝分布形态的机理。     

神东矿区典型矿井水中氟的分布特征及形成机制

神东矿区位于陕西省北部和内蒙古鄂尔多斯市南部，气候干燥且降水稀少，水资源缺乏。矿区煤炭开采过程中产生的大量矿井水是重要的生产生活水源，然而神东矿区不同区域的矿井水氟化物浓度相差较大，部分区域浓度较高，为此笔者分析了高氟矿井水的分布特征及成因，对矿井水的资源化复用具有重要意义。基于神东矿区不同区域的58组矿井水水质分析结果，运用数理统计法，Piper三线图、Gibbs图，SI模拟等研究方法，同时通过对不同区域采集岩心和煤层顶板岩石进行XRF分析，探讨神东北部和中心矿区不同埋深矿井水中氟的时空分布特征及形成机制。研究结果表明：研究区矿井水中F-的质量浓度变化范围为0.3～13.7 mg/L，均值为4.3 mg/L，较高F-浓度的矿井水pH呈碱性。在水平方向上神东矿区呈现北部和西南部矿井水中F-浓度较高、东南部矿井水中F-浓度低的现象；垂直方向上呈现随开采深度的增加而增加的趋势，不同深度延安组含水层地下水所补给矿井水的F-浓度差异较大，深度80～130 m延安组含水层地下水补给矿井水中F-浓度较低，200～500 m延安组含水层地下水补给矿井水F^-浓度相对较高。矿井水中...     

浊漳河下煤层开采覆岩导水裂缝带发育特征分析和研究

为保证大平煤业井田北部浊漳河下压覆煤炭资源安全开采,结合矿井实际情况,采用RFPA来进行数值模拟,研究了采区上覆岩层受采动运动破坏规律,结合矿井地质、水文地质及开采技术条件,分析了综放开采覆岩破坏及导水裂缝带发育规律,研究水体下综放开采可行性,为矿井的安全、正常生产,提供了地质基础保障,提高了煤炭资源的利用率和回收率,为近水体下安全采煤技术和同区域相同的地质、水文地质类型的矿井提供技术参考。     

变条带开采技术在“三下”压煤开采中的应用

 摘要：文章针对我国东部某煤矿构造复杂、煤层赋存不稳定又是建筑物及水体下压煤开采等地质采矿条件下,应用变条带工作面开采技术进行成功开采的实例,进行了分析和总结,得出该区域地面建筑物不出现明显损坏条件下的条带设计参数和条带开采地表移动规律,并且将变条带开采作为该矿井的主要采煤法进行了推广应用。     

粉煤灰防治煤矸石酸性与重金属复合污染

采用柱状淋溶模拟试验,分析添加粉煤灰防治煤矸石酸性和重金属污染的效果及机理.结果表明：煤矸石淋溶液具有典型的酸性矿山废水特征.在粉煤灰处理中,淋溶液的pH值呈中性或微碱性,重金属浓度显著下降.这主要是因为：① 粉煤灰促进了Fe等氢氧化物沉淀和多种重金属的共沉淀;② 生成的Fe沉淀具有包被作用,阻隔黄铁矿的氧化;③ 碱性环境抑制了氧化亚铁硫杆菌的生长和对黄铁矿的微生物催化氧化.研究表明,粉煤灰直接覆盖可以明显地抑制煤矸石中硫化物的氧化并提高煤矸石淋溶液的水质.     

火烧积水区下煤层群上行式开采实证研究

榆树泉煤矿可采煤层群的上部煤层下5煤层大部分火烧,火烧区积水量较大,威胁着矿井的安全生产;同时,需要进行煤层群上行式开采。通过"三带"判断法、比值判断法、围岩平衡判断法和数理统计法进行了上行式开采可行性判断。结果表明:下7-2煤层不具备上行式开采及水体下开采的条件,下8煤层可进行局部的上行式开采及水体下开采,下10煤层可以进行全区的上行式开采及水体下开采。     

杭来湾煤矿保护煤柱优化设计研究

缺少岩移参数的矿井对保护煤柱宽度的计算主要来自《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的经验公式,但是不同开采条件下保护煤柱的计算结果差异明显,如何合理留设保护煤柱对于提高矿井资源回收利用率和经济效益具有重要意义.杭来湾煤矿30109—30110工作面切眼地表上方有一处陵园,计划将敬天陵园压覆的区域留设...     

Application of coal fly ash to circumneutral mine waters for the removal of sulphates as gypsum and ettringite

South African power stations generate large amounts of highly alkaline fly ash (FA). This waste product has a serious impact on the environment. Acid mine drainage (AMD) is another environmental problem associated with mining. AMD has high heavy metal content in addition to high sulphate concentrations. Several studies have shown that 80–90% of sulphates can be removed when FA is co-disposed with AMD rich in Fe and Al. In South Africa, sources of contaminated mine waters, unlike AMD have circumneutral pH and much lower concentrations of Fe and Al, but rich in Ca and Mg. Treatment of such waters with FA resulted in no significant removal of sulphates when treated to pH less than 10. Subsequent treatment of circumneutral mine water to pH greater than 11 resulted in more than 60% sulphate removal. Treatment of circumneutral mine water to pH greater than 11 with FA followed by seeding with gypsum crystals and the addition of amorphous Al(OH)₃ resulted in removal of sulphate to levels below the Department of Water Affairs and Forestry (DWAF) water quality effluent limit (500 ppm).     

攀钢采矿废石中重金属的溶出规律及环境效应

通过静态浸泡试验考察攀钢采矿废石中V、Ti、Cr、Fe 4种重金属在不同pH和浸泡时间下的溶出情况,为矿山环境的治理提供参考。结果表明：V和Cr的溶出量总体上随着pH值的上升而增大,Fe的溶出量与此相反,而Ti的溶出量在酸性和碱性条件下都很小;随着浸泡时间的延长,4种重金属的溶出量均发生无规律的波动,其原因有待进一步研究。在废石中含量高的重金属,其溶出率不一定大。4种重金属的溶出强度总体上均随着浸泡时间的延长而下降;从溶出强度判断,V和Ti具难溶出性,Cr具弱到难溶出性,Fe具中等到强溶出性。Cr可能对环境造成危害,需对其加强监测,其余3种重金属对环境影响不大。     

煤矿复垦区土壤重金属形态分布与富集污染研究

煤矿复垦区土壤重金属特征对于土地复垦方式选择具有重要意义。以山西煤矿复垦区土壤为研究对象。采用连续提取法对煤矿深部和浅部不同复垦方式土壤重金属特征进行了研究。研究结果表明：深部复垦区重金属含量明显高于未复垦区,Zn的含量是未复垦区的6.23倍,是国家标准值的9倍以上;深部复垦区土壤已受到Zn和Cr的污染;浅部复垦区重金属含量高于未复垦区,但低于国家标准值;该煤矿复垦区中Pb对于周边土壤具有较高的污染影响;Zn虽然其土壤中的含量较大,但对环境影响较小,重金属Ni和Cr在一定条件下对周围土壤存在危险;深部和浅部复垦区土壤中重金属Pb的RSP值最大,对环境影响最大,其他三种重金属无污染。     

A Survey of the Geochemistry of Flooded Mine Shaft Water in Butte, Montana

Abstract.  This paper outlines general trends in the geochemistry of the more than 10,000 km of flooded underground mine workings in the Butte mining district. The waters in question range in pH from 4 to 8, are all moderately to strongly reducing, and show a huge range in concentration of dissolved metals such as Al, As, Fe, Mn, and Zn. Metal concentrations and total acidity are highest in the Kelley mine shaft, which was the main dewatering station used to pump ground water from the underground mine complex during active mining operations. In contrast, metal concentrations are much lower in the outer portions of the district where many of the mines contain hydrogen sulfide formed by sulfate-reducing bacteria. In comparison to the other heavy metals, concentrations of Pb and Cu are quite low in the flooded mine shafts. An interesting inverse correlation between pH and water temperature is noted, which may be partly caused by exothermic pyrite oxidation reactions in the central portion of the district.     

盂县煤矿区及其周边农田土壤重金属溯源分析

煤矿区及其周边农田土壤重金属超标原因尚未达成共识,溯清煤矿区及其周边农田重金属之源,不仅对农田生态与环境保护具有较重要意义,而且对保障矿产开发利用、矿山企业发展、绿色矿山建设等具有较重要价值。以盂县煤矿区及其周边农田为研究对象,运用质普试验、经典统计学和地统计学等研究方法,通过农田土壤与煤、煤矸石和采矿废水中重金属含量及空间变化特征的对比,对研究区土壤重金属进行了溯源分析,不同样品重金属含量测定结果显示:除Hg外,煤粉的重金属含量是块煤重金属含量的1.05~1.99倍;全风化煤矸石重金属含量是新鲜煤矸石重金属含量的1.16~6.57倍;自燃煤矸石重金属含量是非自燃煤矸石重金属含量的1.19~9.20倍;除Cd,Pb外,泥质煤矸石重金属含量是砂质煤矸石重金属含量的1.34~4.78倍;采矿废水的重金属,除含较少量Pb外,其他重金属均未检出;土壤重金属含量低于煤粉、全风化煤矸石和自燃煤的重金属含量,但高于块煤和新鲜煤矸石重金属含量,远大于采矿废水的重金属含量。农田土壤重金属含量空间分布研究结果显示:不同距离农田样带土壤重金属含量变化规律基本一致;煤堆(井)、煤矸石山(堆)周边不同距离的农田土壤重金属含量主要符合指数模型;土壤8种重金属含量块金值C0均为正值,但受正基底效应的影响而变化较大;距离越远基台值C0+C越小,且Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞Ni＞As＞Cd＞Hg,空间变异性渐弱。重金属含量结构性因子随着距离增大而减弱,距离超过50 m后随机数据具有强烈的空间自相关,即土壤重金属含量受自然因素影响较大;距离小于50 m时,随机数据具有中等的空间相关性,即土壤重金属含量在受自然因素影响的同时还受人类活动的影响。不同距离农田土壤重金属含量的决定系数R2在0.50~1.00,|ME|和|MSE|接近于0,|ASE|与|RMSE|接近,|RMSSE|接近于1,表明半变异函数理论模型对试验数据的拟合效果较好,精度较高且预测值总体与测量值较为接近,准确地反映各情况下土壤重金属空间分布特征,因而保证了不同距离农田土壤重金属含量空间插值精度。研究结果表明,煤矿区及其周边农田土壤重金属主要源于母岩风化,煤矿开采不会造成大面积农田土壤重金属含量增加和超标。同时,运用矿物学与结晶学原理对所得结论进行了较科学的论证。     

四川省马边老河坝磷矿重金属污染分析

马边老河坝磷矿资源丰富,矿业活动频繁,对矿区内水土环境影响不明。为查明老河坝磷矿区内矿山环境及水体、土壤内的重金属污染程度,以老河坝磷矿区水土环境为研究对象,对地表水及表层土壤的重金属元素（Cd、As、Cu、Cr、Pb、Zn）含量及其分布特征开展了生态污染程度评价。结果表明：研究区水质较好,重金属及磷元素污染程度较低,符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准的相关指标。土壤中金属元素平均值与四川省土壤元素背景值相比：Cd元素超标8.75倍, Pb元素超标3.36倍, Zn元素超标1.94倍, As元素超标1.48倍, Cu元素超标1.36倍,P元素超标7.47倍。与中国土壤元素背景值相比：Cd元素超标10倍, Pb元素超标4.40倍, Zn元素超标2.48倍, As元素超标1.88倍, Cu 元素超标2.12倍,Cr元素超标1.42倍。潜在生态危害指数法显示,马边老河坝磷矿表层土壤重金属污染程度依次为Cd>As >Pb >Cu>Zn>Cr,Cd元素危害最大,其次是As、Pb和Zn,为中度生态污染风险。累积指数法显示,马边老河坝磷矿表层土壤重金属污染程度依次为Cd>Pb>As>Zn>Cu>Cr,Cd、Pb污染程度为中度。综上所述,马边老河坝磷矿重金属污染对水体影响小,而土壤重金属污染不可忽视。     

底板岩性对煤矸石充填体重金属元素迁移影响规律数值模拟

近年来煤矸石充填采煤技术作为煤矿绿色开采技术之一得到了较大规模的推广应用。煤矿采空区中的煤矸石充填体长期处于偏酸性或偏碱性矿井水环境中,其富含的重金属元素有向底板迁移进而影响地下水的风险。通过煤矸石静态浸泡实验,利用ICP测试浸泡液中重金属元素浓度,确定了煤矸石浸泡液中的主要重金属为铍(Be)、锰(Mn);运用COMSOL Multiphysics建立了不同底板岩性(泥岩、花岗岩、砂岩、灰岩)条件下的煤矸石重金属元素迁移数值模拟计算模型;以Mn元素为例分析了重金属元素在不同岩性底板中的扩散距离及浓度分布,得到了重金属元素扩散距离与底板岩层渗透系数的关系。结果表明:未铺设黏土垫层时泥岩、花岗岩、砂岩、灰岩底板中Mn元素在底板中的扩散距离分别为5.2,12.5,16.0,19.0 m,铺设黏土垫层后Mn元素扩散距离为0.9,2.8,5.2,9.1 m,分别下降了82.69%,77.60%,67.50%,52.10%。     

重金属生物有效性在矿山环境评价中应用研究进展

重金属的生物有效性是决定重金属生态环境毒性的重要因素。生物有效性可为矿山土壤中重金属风险评价提供可靠的数据,提升评价质量。从厘清生物有效性概念入手,阐述了生物有效性研究方法的特性,评价了生物有效性在矿山环境评价中的应用,以重金属的生物有效性可以更好的评价重金属由土壤迁入植物的生态风险,更科学的确定重金属安全阈值,为矿山环境风险和人体健康风险评价提供新的方法和思路。     

陕西蒿坪石煤矿区重金属污染及生态风险评价

石煤矿区开采会引起矿区及周边土壤、水体重金属污染.对陕西蒿坪石煤矿石煤及周边土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Pb进行了测定,并对石煤进行了浸出毒性试验,运用地累积指数和潜在生态危害指数评价了矿区土壤重金属污染程度及潜在生态风险.结果表明,石煤中Cr、Cd、Zn含量高于中国煤和世界煤,而Pb和Cu含量与中国煤和世界煤接...     

Treatment of Acidic and Neutral Metal-Laden Mine Waters with Bone Meal Filters

Bone meal was used to treat two different mine waters: acidic (pH 4.5) mine water containing high concentrations of Fe and Al and neutral/slightly alkaline (pH 7) mine water. Original primary contaminants in both waters were Pb and Zn. The contaminants were dissolved in the acidic mine water and mostly suspended in the neutral mine water. Flow through the filter treating the acidic mine water was relatively low (0.1 L/min), but increased towards the end of the test period. Removal of Pb and Cu was very good in the acidic mine water (around 80 %); removal of Zn was slightly less (60 %) due to the final pH (≈6–6.5). Flow through the filter treating the neutral mine water was initially significantly higher (5 L/min) and the removal of Pb and Zn was less compared to the acidic mine water (50 % for Pb and 35 % for Zn). The major reason for the difference in metal removal in the two mine waters was the difference in Fe and Al sorption sites, flow rate, and pH; in order for the bone meal to dissolve and form metal phosphate, the pH has to be <7.