创新点
作 者
杨 建1,2,王强民2,王甜甜2,张溪彧2
1. 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室；2. 中煤科工集团 西安研究院有限公司
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研究背景
煤炭资源开采过程中产生的矿井水往往含有大量煤屑、粉尘等杂质,悬浮物质量浓度较高,并含有一定量的氨氮、重金属、有机物和微生物等,矿井水未经处理外排会污染地表水和地下水环境,破坏地表景观,使土壤板结、盐渍化和土壤贫瘠化,产生较为严重的生态环境负效应。
井下生产生活废水中综采工作面矿井水的污染程度较为严重,工作面回采过程中产生了大量的悬浮颗粒(煤粉和岩粉),导致综采工作面矿井水中浊度、COD等指标严重超标,但由于矿井水中COD以煤粉为主,可生化性较低,这些指标经常规水处理工艺即可有效去除。
综采工作面矿井水来自正常煤炭生产阶段和设备检修阶段,其中设备检修阶段产生的矿井水才是污染最严重的,既产生大量煤岩粉尘,又排放检修废油等,导致矿井水中有机污染物质量浓度较高,增加了矿井水的处理回用难度,大大危害水环境和生态环境。
然而,目前针对综采工作面主要开展了顶板、粉尘、瓦斯和水处理等方面的研究,鲜有工作面回采过程中矿井水污染(特别是设备检修过程中)方面的研究 道。为了解综采设备检修过程中污染物释放规律,以鄂尔多斯盆地浅埋黄土沟壑型矿井为例,开展了综采工作面矿井水水质变化规律研究。
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摘 要
为查清工作面综采设备检修过程中污染组分释放规律,开展了该阶段矿井水水质变化的现场实验研究,结果表明:研究区煤层顶板基岩含水层长期水岩相互作用形成的高矿化度地下水,导致采空区积水中TDS质量浓度具有基岩含水层水特征(TDS=1348.0mg/L)。
综采设备检修和正式回采过程中设备用水TDS质量浓度较低,使综采工作面矿井水中TDS质量浓度略有降低(1296.0~1316.0mg/L),其中SO42-质量浓度降低了28.0~48.0mg/L。设备检修过程中的人类活动,向矿井水中排放NH+4和大肠杆菌等,硝化作用使采空区和检修前矿井水中NO-3质量浓度较高(1.12~1.97mg/L)。
综采设备检修会导致矿井水中耗氧量、TOC含量,UV254等有机物指标质量浓度显著增加,利用三维荧光指纹发现,采空区和设备检修前的矿井水中主要存在人类活动废水和煤溶出有机质,设备检修期间矿井水中主要存在多环芳烃和石油类污染物,且荧光强度非常高;正式回采期间矿井水中则存在人类活动排出有机物、设备用油、煤溶出有机物等。
综采工作面(尤其是设备检修阶段)矿井水中油类污染物质量浓度相对较高。因此,有必要做好综采工作面有机污染的控制,以降低矿井水中污染物质量浓度和矿井水处理成本,扩大矿井水回用途径。
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文中图片
研究区位置
综采设备检修过程水样采集点布置
TDS质量浓度变化特征
主要离子质量浓度百分比关系
SO42-和Cl–质量浓度变化特征
氨氮和硝酸盐质量浓度变化特征
氟和锰离子质量浓度变化特征
菌落总数和总大肠菌群变化特征
耗氧量变化特征
TOC含量和UV254变化特征
矿井水中DOM三维荧光光谱
研究方向
矿区水资源保护利用和水环境污染治理，煤矿水害防治
主要成果
致力于煤矿水害防治和水资源保护利用研究，建立了有机-无机联合矿井突水水源判别技术，揭示了鄂尔多斯盆地地貌-沉积与矿井涌水关系，已广泛应用于煤矿防治水工程和技术服务中；提出了西部矿区水资源保护、矿井水“合理储存-分级处理-分质利用”模式，为西部生态脆弱矿区矿井水可持续利用提供了科学途径。
杨建,王强民,王甜甜,等. 神府矿区井下综采设备检修过程中矿井水水质变化特征 [J]. 煤炭学 ,2019,44(12):3710-3718.
YANG Jian,WANG Qiangmin,WANG Tiantian,et al. Mine water quality variation during the overhaul of fully mechanized mining equipment in Shenfu mining area[J]. Journal of China Coal Society,2019,44(12):3710-3718.
审 核：常琛
End
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