采矿与安全工程学报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (2): 284-294.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0533

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短壁块段式充填采煤矸石充填材料重金属离子“下行”迁移规律及控制技术#br#
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张云,刘永孜,曹胜根,来兴平,刘嘉,张雷铭,童亮,何伟   

  1. 1. 西安科技大学能源学院,陕西西安710054; 2. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州221116; 3. 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安710048
  • 出版日期:2023-03-15 发布日期:2023-04-18
  • 通讯作者: 张云,E-mail: zhangyun@xust.edu.cn Tel: 15152116536
  • 作者简介:张云(1990— ),男,陕西省铜川市人,副教授,硕士生导师,从事矿井水资源保护与利用、充填开采方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学青年基金项目(52004201);国家自然科学基金项目(52274143,51874284);中国博士后科学基金特别项目(2021T140551);中国博士后科学基金面上项目(2020M683677XB);深部煤炭资源开采教育部重点实验室开放研究基金项目(KLDCRM202103)

Study on the migration law and control of heavy metal ions “downward” in gangue backfill materials in short-wall block backfill mining

  • Online:2023-03-15 Published:2023-04-18

摘要: 现阶段煤炭开采产生的废弃矸石广泛利用于矿山充填领域,然而矸石内部重金属离子对矿区水资源产生的潜在污染风险愈发突出。结合短壁块段式充填采煤技术,综合分析重金属离子析出与迁移的敏感性因素,建立矸石充填材料重金属离子“下行”迁移模型,揭示矸石充填材料重金属离子“下行”迁移规律,提出重金属离子“下行”迁移控制技术。研究表明:矸石粒径、煤层埋深、底板岩性以及重金属离子析出浓度是关键性影响因素,且重金属离子迁移距离随底板岩层的渗透率及重金属离子析出浓度的增大而增大,随矸石粒径及煤层埋深的增大而减小,确定底板岩层的渗透率及重金属离子析出浓度为核心影响因素。提出了重金属离子“下行”迁移控制技术,包括顶板注浆封堵技术、底板铺设防渗层技术、pH值调控技术以及矸石粒径控制技术。

关键词: 矸石, 重金属离子, 矿区水资源污染, 短壁块段式充填采煤

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