淮北海孜煤矿采煤塌陷区煤矸石充填复垦条件分析

为了增加塌陷区耕地资源,有效地提高土地利用率,减少环境污染,本文通过对海孜煤矿塌陷区进行实地勘查,室内测试和实验,分析塌陷区煤矸石充填复垦条件。分析结果表明:塌陷区的地形地貌条件有利于土地复垦工程的实施,较高的地下水位可以为重构土壤提供充足的水分;塌陷区塌陷深度小,且绝大部分塌陷区已达到稳沉状态,有益于煤矸石充填复垦;大量的煤矸石为充填复垦提供了充足的物质基础,煤矸石中有害元素含量低,复垦后不会对地下水和土壤造成显著的污染,且煤矸石的块度组分有利于水分的保持和上移。     

煤矸石的淋溶、浸泡对水环境的污染研究——以兖济滕矿区塌陷区充填的煤矸石为例

通过对兖济滕矿区长期充填煤矸石的塌陷区内地表水、浅层地下水中有害微量元素的分析，研究了淋溶、浸泡两种长期行为对煤矸石中有害微量元素析出的作用机理，认为煤矸石被用来充填塌陷区是可行的，但潜在的危害还是值得进一步的研究和引起重视。     

新庄孜矿塌陷区煤矸石中重金属迁移对覆土影响

针对淮南新庄孜矿覆土造地中煤矸石填充带来的重金属元素迁移污染进行了研究。结果表明:煤矸石中有毒元素Pb、As、Cd、Hg向覆土有一定迁移,且距离煤矸石越近的土壤中重金属含量明显增高;虽然覆土中重金属含量均超过淮南土壤的均值,但是该土壤中Pb、As和Cd含量均符合国家二级标准;其中土壤中Hg含量分别符合国家一级标准和二级标准。须对覆土中重金属元素进行跟踪研究。      

煤矸石释放重金属环境效应研究--淮南煤矿塌陷区水体试验场实例调查

概要分析了淮南新孜5号井煤矸石所含的重金属元素对塌陷区鱼塘水质的影响,指出除个别水样中Zn、Cu超标外,其他均不超标,该鱼塘水质适宜养鱼要求。矸石样与华北及整个地壳泥岩中元素的丰度比,矸石中Cr、Pb、Zn与泥岩丰度基本持平,而Cd、Cu均超过其他泥岩中丰度值。因此,煤矸石在地面遭受风化,其所含有害物质可能会释放到环境,在煤矸石堆放处适当进行监测还是必要的。     

矸石回填复垦技术在许厂煤矿土地治理中的应用

煤矿的生产建设有力地促进当地经济发展和社会进步,但同时对当地的地质环境与土地资源造成一定程度的破坏和影响。为了缓解矿产资源开发与生态环境保护协调发展的矛盾,对塌陷区进行有效的治理,避免和减少对矿区生态环境的破坏;以许厂煤矿矸石复垦区为对象,通过矸石物性特征和矸石需求量分析,评价矸石用于塌陷区回填和复垦的可行性,并应用于农田塌陷区及积水区治理,取得了很好的社会、环境和经济效益。     

徐州沛县某矿煤矸石工程地质特性试验及地基稳定性分析

近年来,煤矿区用煤矸石回填、碾压后作为建筑地基基础得到了广泛的应用。以徐州沛县某矿煤矸石新鲜样品和回填多年的矸石(1#、2#)样品为例,对煤矸石的颗粒组成、矿物成份及其胀缩性进行分析,结果发现:新鲜矸石颗粒在10mm以上的含量较大,而1#、2#矸石颗粒级配在10mm以下的含量相对较大;煤矸石岩性成份主要为砂岩和泥岩,矸石样品中的粘土矿物有高岭石、绿泥石、伊利石、伊蒙混层和蒙脱石等,新鲜煤矸石中I/M混层和伊利石的含量与1#、2#矸石相比明显高出许多,因而具有较大的膨胀性;1#、2#矸石膨胀性很小,但是在遇水情况下仍具有一定的膨胀性。对煤矸石地基的破坏机理及作用过程进行了分析,并提出用矸石作地基基础时应注意的问题,认为采取适当的措施煤矸石回填地基作为建筑地基是安全可行的。     

山东蒋庄煤矿矿山地质环境治理工作模式及成效

山东省枣庄矿业集团蒋庄煤矿不断加大矿山地质环境治理工作力度,本着因地制宜、讲求实效的原则,采取回填塌陷区、井下巷道矸石充填、挖深垫浅、借势利用四种模式,破解矿山地质治理难题,消除地质灾害隐患,实现了经济效益、社会效益、环境效益的良性循环。     

晋东南和豫中地区煤矸石中氮及其环境效应

通过对晋东南和豫中地区几个煤矿矸石堆及其周围的土壤和水体、井下矸石取样分析,发现这些矿的煤矸石中全氮的背景值为0.4%~0.8%。在中高煤变质程度地区,含铵伊利石夹矸中全氮高达1.0%~1.6%,铵伊利石的存在对于矸石堆中全氮含量的提高具有贡献。在矸石山周围积水中,具有较高的氮含量,说明雨水比较容易从矸石堆中将氮淋滤出来。煤矸石堆周围土壤中的氮含量并不高,说明煤矸石淋滤物并没有发生明显的横向迁移,可能主要表现为垂向渗透,有可能对地下水造成潜在的氮污染。      

白水煤矿煤矸石基本性能研究与分析

通过对白水煤矿煤矸石进行外观分类、化学组成、矿物成分分析和X衍射分析将其分为5种不同外型的煤矸石,其中,第Ⅲ类矸石属于高岭石质矸石黏土岩类矸石,其矿物相主要包括石英、高岭石、伊利石和少量的黄铁矿。实验研究不同类别矸石的粒径范围、陈化时间等对原材料塑性的影响表明:降低原料最大粒径,可以提高塑性,当粒径从-1.0 mm降低到-0.1 mm时,Ⅰ类矸石塑性指数IP提高了6.9;Ⅱ类矸石的IP提高了10.8;Ⅲ类矸石的IP提高了5.6;延长陈化时间,可以提高煤矸石的塑性,当陈化时间3 d时,陈化时间对塑性的贡献明显,当陈化时间4 d,陈化时间对塑性的贡献甚小。据此认为除第Ⅲ类煤矸石不适合制砖以外,其他矸石均可作为制备绿色墙体保温砌块的原材料,混合破碎至-0.5 mm,陈化3天,适合制备绿色墙体保温砌块的需要。     

煤矸石的危害与防治

山东省煤炭资源丰富,开采历史悠久,在数10年的开采过程中,引发了诸多环境地质问题,煤矸石危害是其中之一.境内各煤矿矸石堆存量达6651万m3,占地37900hm2.侵占大量耕地、林地、居民地和工矿用地,破坏地质地貌景观.矸石堆单体过大,形成矸石山,已引发渣石流和坍塌事故.1980年以来,因此致死19人,伤多人.浸溶试验结果表明,矸石淋滤液中SO42-、F-、Mo、Se、总硬度、pH等成份或指标偏高,甚至超过<地面水环境质量标准>(GB3838-88)中的Ⅲ类水标准,局部已对水环境构成污染.煤矸石有害可溶物因地质条件、浸泡时间、堆放时间不同而变化,风化、侵蚀可导致有害可溶物的增加.莱芜煤田矸石堆附近土壤中的硫、氟、汞等成份比对照点偏高,但低于山东省土壤成份背景值.对莱芜煤田煤矸石抽样监测,其放射性低于国家<放射性防护规定>(GBJ8-74)的标准.矸石堆露天堆放过程中,粉尘及自燃产生的气体,污染大气环境.淄博矿区岭子煤矿矸石堆附近因此形成酸雨."以防为主,综合利用"是矸石危害防治的原则,煤矸石中含有煤粉、黄铁矿、高岭石等,检选这些有用矿产,具有可观的经济效益,同时可防止矸石自燃和淋滤液污染,文中对其反应过程做了分析.     

生态环境脆弱区煤炭资源开发诱发的环境地质问题——以陕西省神木县大柳塔煤矿区为例

为揭示大柳塔地区大规模煤炭资源开发诱发的生态环境地质问题及其效应,进行了1：5万矿山地质环境调查。研究表明,大柳塔煤矿区地面塌陷影响面积达47.12～53.36 km2,范围大,但对农业生产的影响较轻。煤矿开发对水资源的破坏尤为严重。20年来大柳塔地区及主要采煤塌陷区土地沙漠化呈现逐年好转的趋势,主要河流受到了硫化物、氟化物、总磷的普遍污染,河流底泥受到了重金属元素较严重的累积污染,土壤尚有较大的环境容量,但重金属元素的累积污染不容忽视。神东公司实施生态功能圈建设、煤矸石堆场复垦、露天矿复垦、矿井水综合利用等措施,明显地改善了矿区的生态环境,探索出生态环境脆弱区在煤炭资源开发过程中保护生态地质环境的新模式。依据该区煤炭资源开发中生态环境保护的成功经验与教训,统筹规划,提出制定生态环境脆弱区煤炭资源开发的环境保护规划、建立矿山公园、加强采煤塌陷区生态环境变化研究等建议。     

淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦土壤中镉的迁移特征

镉（Cd）是严重危害人类健康的一种重金属元素,具有较强的生物毒性。为了保证矿区充填复垦土地种植农作物的生态安全,以淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦治理区为对象,对其土壤和煤矸石中镉元素的含量进行了跟踪分析研究,结果表明,煤矸石充填复垦区土壤中垂直方向上各层镉元素含量均高于淮南市土壤背景值和中国土壤背景值,其中靠近填充物——煤矸石的土壤镉含量超标率最高,从土壤中镉元素的水平和垂直空间分布来看,复垦充填物——煤矸石因受淋溶作用造成的重金属元素的排放和迁移直接或间接污染了复垦土壤的生态环境,其中镉元素已经出现富集,甚至达到了污染水平。      

基于四旋翼无人机的宁夏羊场湾煤矿采煤沉陷量监测

小型无人机遥感技术具有成本低、操作灵活便利等优点,在地质调查中的作用愈来愈重要。采煤地表沉陷量变形监测是掌控采煤地表岩移变形规律和治理塌陷的关键性工作。重点探索四旋翼无人机遥感技术监测在羊场湾煤矿Y120212工作面采煤沉陷量的监测研究,通过野外踏勘与控制点布设、无人机航线规划与执行、4D产品制作的工作程序和监测方法,探索无人机遥感技术监测在矿山地质塌陷监测的应用。研究结果表明,通过对无人机遥感技术生成的DSM处理,经过多期地面高程的对比,得到Y120212工作面最大沉陷量达6.5m。结合分析、对比,无人机遥感技术可以实现采煤塌陷区地表沉陷变形监测,进而形成和发展了煤矿地面塌陷新的监测技术。     

徐州煤矿地质资料数据库建设及应用

通过对徐州煤矿地质资料的标准化整理，归纳并探讨多源数据融合的原则和标准，形成统一的空间坐标参数和数据格式，达到多源数据统一融合的目的。基于ArcGIS平台，建立涵盖基础地质、矿山开发利用、钻孔、采空区、塌陷及已治理区5大专题的煤矿地质资料数据库。项目成果纳入徐州自然资源“一张图”系统中，服务于矿政管理、矿地融合研究、工程建设新项目规划选址、国土空间规划等工作。     

Unexpected hydrologic perturbation in an abandoned underground coal mine: Response to surface reclamation?

A reclamation project at the abandoned Blackhawk Mine site near Terre Haute, Indiana, lasted about four months and involved the burial of coarse mine refuse in shallow (less than 9 m) pits excavated into loess and till in an area of about 16 ha. An abandoned flooded underground coal mine underlies the reclamation site at a depth of about 38 m; the total area underlain by the mine is about 10 km². The potentiometric levels associated with the mine indicate a significant (2.7 m) and prolonged perturbation of the deeper confined groundwater system; 14 months after completing reclamation, the levels began to rise linearly (at an average rate of 0.85 cm/d) for 11 months, then fell exponentially for 25 months, and are now nearly stable. Prominent subsidence features exist near the reclamation site. Subsidence-related fractures were observed in cores from the site, and such fractures may have provided a connection between the shallower and deeper groundwater systems.     

平朔露天煤矿复垦区土壤中多环芳烃分布特征、来源解析及风险分析

原煤的开采、储存、运输及其加工利用过程是多环芳烃(PAHs)污染的主要来源。由于缺乏相关系统调查数据,其对煤矿复垦区土壤环境质量的影响尚不明确。平朔煤矿复垦土地主要作为耕地利用,了解其PAHs污染状况直接关系粮食安全和人体健康。该研究通过野外实地调查,开展了平朔煤矿复垦区表层土壤中多环芳烃(PAHs)的毒性风险分析研究。在整个平朔煤矿45 km2范围内,以500 m×500 m间距为基准,按照不同用地类型,采集了0~20 cm深度土壤样品179个,再按照1 km×1 km单元格组合后分析。使用安捷伦高分辨气相色谱低分辨质谱进行目标物的检测。加入代用标准2氟联苯(2 FBP)以进行回收率控制。研究结果表明：土壤中16种EPA PAHs的含量范围为213.60~2 513.20 ng·g-1,均值为717.09 ng·g-1。PAHs成分特征显示主要以3~4环为主(52%),5~6环次之(42%),2环所占比例最低(6%)。使用相关分析法判定,主要污染来源为原煤。毒性风险分析结果显示,平朔煤矿土壤PAHs存在一定生态风险,当土地重新作为农田加以利用时,需要加以关注。     

坚硬顶板薄煤层条带开采技术在杨庄煤矿中的应用

杨庄煤矿村庄下压煤具有典型的坚硬顶板薄煤层特点，具有控制地面沉降，保护地面设施的有利条件，在矿井地质与水文地质条件较为复杂的情况下，对村庄下压煤选择了条带开采技术，成功地解决了村庄下大量压煤和村庄下不搬迁开采问题，为该村庄下压煤开采积累了经验。     

山东省济宁市煤矿矿集区地面沉陷现状遥感调查

山东省济宁地区煤矿资源丰富,但煤矿资源的开采利用造成了严重的地面沉陷。本文旨在调查济宁市煤矿矿集区地面沉陷的现状。在调查过程中主要采用最新获取的GeoEye-1高空间分辨率遥感影像,并结合历史资料分析研究区内地面沉陷造成的危害。通过遥感调查发现研究区内有地面沉陷积水坑47个,积水面积达2828hm2。地面沉陷已造成了20个村庄的搬迁,破坏土地约2667hm2,严重影响了当地人民的生活。本文使用遥感手段开展地面沉陷调查工作,充分反映了研究区地面沉陷灾害的实际情况,也充分体现了遥感技术快速、宏观的特点。     

地震荷载下煤矸石路基变形室内试验与数值模拟分析

通过对重塑煤矸石试件进行动三轴试验,研究了随机地震荷载作用下的煤矸石路基填料震陷特性。依据正弦循环荷载作用下的试验结果,获得了不同轴向固结压力下的煤矸石震陷变形特性经验公式;并运用FLAC3D对辽宁阜新某煤矸石路基进行了地震荷载作用下的响应分析。试验表明：煤矸石轴向累积应变随动荷载幅值增加而增大,呈指数关系;震陷试验中,煤矸石试件变形规律经历了振动压密、振动剪切和振动破坏三阶段,与普通路基填料类同,表明煤矸石作路基填料是可行的。数值模拟表明：地震荷载超越概率10％时,路面残余变形不大,路基整体处于稳定状态;地震荷载超越概率2％时,路基边坡将出现滑动带,处于危险状态,且震后残余变形较大。以上研究成果为煤矸石路基抗震设计提供了一定的试验依据,具有较为重要的工程应用价值。     

淮南矿区煤矸石的物质组成特征及资源化评价

本文利用各种测试方法,对淮南谢桥、新庄孜和张集煤矿采集的不同层位来源的240个煤矸石样品的化学成分、矿物成分和微量元素的进行测试与分析,得出了淮南矿区不同煤矿煤矸石的化学成分特征及其中微量元素的含量变化,评价了煤矸石中有害元素的环境影响作用。结合煤矸石基本特征,提出了合理的资源化利用途径,为煤矿开采过程的主要固体废物煤矸石综合利用和资源化、煤矿环境保护提供了参考资料。