煤矸石井下填充对矿井水的污染及其吸附控制模拟实验

以焦作煤矿区演马矿煤矸石为例，采取连续淋溶方式，模拟井下填充过程中煤矸石对地下水的污染，并利用土壤的吸附性能对矸石中溶出的污染因子进行控制。检测了淋溶水中的pH值、氟、总硬度、锰、铅、镉等6个因子，其中铅、镉未检出。实验表明，pH值、氟、总硬度变化范围均符合地下水Ⅲ类标准。锰是造成地下水污染的主零因子，考虑到累积效应，氟也有可能影响地下水质。控制实验显示，利用当地土壤的吸附性能对矸石中溶出的污染因子进行控制是可行、有效的，且分层填充比混合填充的控制效果好。     

煤矸石填充煤矿采空区的环境影响试验研究

在对平顶山煤矿集团十二矿采用矸石填充矿井采空区进行深人调整研究的基础上，以十二矿煤矸石为试验对象，进行了浸泡实验，测定浸出液的pH值、F^-浓度以及cd、cr^6 、Zn、Mn、Pb、Cu的含量等对地下水有影响的几个指标，再加以综合分析研究。试验结果表明：所测指标基本符合国家标准，对地下水环境的影响因子主要是pH值和F^-。     

凹凸棒石吸附铅的性能及含铅废水处理研究

采用经活化处理的凹凸棒石粘土,用静态法研究了凹凸棒石粘土吸附铅的吸附酸度、吸附速率、吸附温度和吸附反应热焓以及吸附容量等性能。通过大量实验确定了凹凸棒石粘土吸附铅的最佳条件,并用静态法和交换柱法处理了不同浓度的模拟含铅废水。结果表明,两种不同方法处理效果基本一致,铅的去除率在99%以上,排放液中铅的残余浓度均小于1 mg/L,达到了国家排放标准。选用凹凸棒石粘土对铅、铬、镉等重金属离子的吸附选择性实验,以期为环境污染的控制和治理,提供实验依据。     

煤矸石回填地基的环境效应研究

为了弄清楚煤矸石回填地基对复垦区的环境效应,以开滦矿区吕家坨复垦新村为例,介绍了地基回填煤矸石工艺,分析了煤矸石化学成分及其含量;采用室内淋溶实验,对pH、总硬度（CaCO3）、F^-、SO4^2-、Pb、Cd和Cr^6＋浓度等地下水环境质量指标进行分析,探讨了煤矸石回填地基对水环境的影响;讨论了煤矸石回填地基对大气质量的影响;参照《城市放射性废物管理办法》规定,评价了回填地基煤矸石的放射性对人体健康的危害。结果表明：通过现场振动压实试验确定了回填地基分层充填、分层振动压实参数及碾压趟数,确定按照煤矸石与土体积之比5：2进行回填,若回填一层厚500mm煤矸石,则要回填一层厚200mm粉煤灰或土,地表覆土厚度确定为0．5m;煤矸石中SiO2和Al2O3含量较高,属基性岩类,同时煤矸石含有炭、铝和CaO等物质,易发生水解和风化等现象;地基分层回填压实的复垦工艺减少了煤矸石中有害物质的释放量,降低了污染物的迁移速度,不会对水环境造成污染;地基回填煤矸石也显著减少粉尘和有害气体的排放量,降低对大气的污染;研究区煤矸石不属于放射性废物,不会影响人体健康,可作为建筑材料使用。     

纳米氧化铝改性粘土试验研究

将具有优异性能纳米Al2O3(简称NA)作为外掺剂应用于粘土改性研究,NA以0%、1%、2%、3%、4%和6%的掺量分别掺入到含水量为10%、16%、22%粘土试样中,共配制了18组试样,对试样进行室内无侧限抗压强度试验。结果表明,试样强度随NA掺量的增大而增大,随土样含水量的增大而减小,4%NA掺量的试样能显著提高粘土的强度和稳定性。分析表明,NA的胶结填充作用和孔隙的填充以及其本身的表面吸水作用对加固效果有重要影响。     

淮南煤矿塌陷区煤矸石填充复垦及其对环境的影响

在分析淮南矿区煤矸石和地面塌陷现状的基础上,探讨用煤矸石填充塌陷区的意义及其对环境的影响。     

塑料排水板工法中的粘土固结系数的评价方法

塑料板排水工法广泛应用于软地基处理的工程中,在这种工法中如何评价粘土的固结系数,关系到最终沉降量的预测、工程费用的计算等重要问题.本研究用现场试验的方法,在吹填软粘土中打设了3种不同间距的塑料排水板,对分层沉降量进行了监测,并相应地用差分法对沉降量进行了数值预测.探讨了塑料排水板的间距对粘土固结系数的影响效果.     

纳米Al_2O_3改性粘土试验研究

将具有优异性能纳米Al2O3(简称NA)作为外掺剂应用于粘土改性研究,NA以0%、1%、2%、3%、4%和6%的掺量分别掺入到含水量为10%、16%、22%粘土试样中,共配制了18组试样,对试样进行室内无侧限抗压强度试验。结果表明,试样强度随NA掺量的增大而增大,随土样含水量的增大而减小,4%NA掺量的试样能显著提高粘土的强度和稳定性。分析表明,NA的胶结填充作用和孔隙的填充以及其本身的表面吸水作用对加固效果有重要影响。     

瞬态瑞雷面波勘探中隐伏溶洞的响应特征研究

瞬态瑞雷面波法勘探中,掌握隐伏溶洞的响应特征是进行野外探查分析的基础。结合两类填充状态隐伏溶洞,使用有限差分法进行数值模拟,分别构建不同发育介质溶洞模型。并利用贵广铁路隐伏溶洞探测实例验证探测效果。分析认为:瑞雷面波法对面波相速度差异反映敏感,精度较高,对基岩面和两种类型隐伏溶洞分辨率高;对于填充溶洞,速度响应由溶洞中充填介质的物性决定,一般为低速反映;对于空溶洞,速度较粘土层及基岩均为低速反映;两种溶洞探测面波频散曲线在溶洞位置都会出现较为形象明显的“之”字形拐曲。取得的结果可为工程应用提供借鉴。     

焦作煤田东部高岭石矿床的发现及其地质特征

焦作矿区西自中马村矿、东至冯营矿一线广泛分布着高岭石粘土矿,它主要产在二叠纪山西组二₁煤层的夹矸和部分伪顶中。这是继山西大同矿区和山东新汶矿在石炭纪煤层夹矸中发现高岭石矿床后又一新的发现。高岭石粘土是某些工业如陶瓷、造纸和橡胶工业的重要原料。而焦作矿区的煤矸石堆积如山,不仅占了许多良田,而且还造成环境的污染,成为矿区的-大灾害。因而,在煤矸石中发现高岭石粘土矿,对于煤矸石的综合利用、变害为利、更好地满足其它工业对高岭石粘土的需要具有重要的意义。      

不同地质年代煤矸石中有机质的溶出特征对比

分别以神东矿区补连塔矿侏罗纪煤矸石和保德矿二叠纪煤矸石为研究对象,通过浸泡实验,结合三维荧光光谱测试技术及平行因子分析法,对比研究2种煤矸石中有机质的溶出特征,这对于开展煤矿区地下水库水处理机理研究具有重要意义。研究结果表明:由于煤矸石自身矿物组成不同,补连塔矿煤矸石浸泡液中总离子质量浓度高于保德矿,且2种煤矸石浸泡液均呈弱碱性;其中补连塔矿煤矸石溶解性有机质（DOM）中含有较多的共轭双键或苯环类简单芳香族化合物,以富里酸和分子量较大的陆源类腐殖质为主,且含量普遍高于保德矿,而保德矿煤矸石中富里酸和酪氨酸类有机质较多。根据DOM样品荧光指数（FI）、生物源指数（BIX）、腐殖化指数（HIX）的计算结果,2种煤矸石中DOM主要为内源有机质,并具有较强的自生源特征,且煤矸石形成地质年代越早,煤矸石DOM样品的"微生物源"特征越明显。      

Experimental study of the movement of backfilling gangues for goaf in steeply inclined coal seams

For the coal mining with flexible shield supports which is used widely in the exploitation of steeply inclined coal seams, a method with which to backfill enough gangues efficiently in goaf is the key to meet the control requirements for the roof. In order to research the movement of gangues in goaf and the factors influencing backfilling effects, an experimental device for the movement of gangues for backfilling the goaf in steeply inclined coal seams was designed. The movement trajectory of gangues was monitored and was divided into three stages. Gangue movement characteristic under different engineering condition was studied, which showed that the backfilling rate of gangues in the goaf of steeply inclined coal seams is positively correlated to the dip angle of the coal seam and the mining thickness, while being negatively correlated to the grain size of the gangues and the deformation of the roof.     

Groundwater transformation of a low-sulfur to a high-sulfur coal, the Harlem coal of the northern Appalachian basin

The Harlem coal is postulated to have been deposited in raised-bog settings. It was initially deposited as low-sulfur peat, but groundwater of a later origin altered portions of it to high-sulfur coal. The total sulfur content of 172 samples from 31 locations on a moisture- and ash-free basis have a quadrimodal distribution with two major modes at 0.75% S and 2.0%S. Multiple sampling and analyses at specific mine sites indicate that the addition of sulfur of a later origin occurred either laterally adjacent to sandstone channels or vertically adjacent to faults. Significant sulfur addition also occurred above clay partings at these sites. The original low-sulfur nature is preserved where the coal bed is isolated from descending groundwater by a thick impervious layer. Trace-element analyses show high concentrations of mobile elements such as Na and Mn in the high-sulfur coals.     

宁夏鸳鸯湖矿区煤的可选性特征

鸳鸯湖矿区以不粘煤为主,长焰煤次之,是良好的煤化工和动力用煤。从煤岩特征,煤的筛分、浮沉、煤及矸石的泥化程度试验等方面,对矿区及各井田煤的可选性特征进行了研究,研究表明：清水营井田煤中粘土类矿物较多,可选性较差,其它井田可选性相对较好;矿区煤中粘土矿物多呈细胞充填状,惰质组含量较高,难选出灰分很低的煤;当浮煤灰分控制在6．00％～11．00％,浮煤产率大于80％,煤为中等可选-易选;煤遇水易泥化,矸石为高泥化程度。研究结果可为煤的洗选工艺设计提供依据。     

煤矸石制作轻质莫来石砖研究

本文研究了利用煤矸石生产高档轻质莫来石砖的可行性，实验研究表明，在煅烧后的煤矸石中加入部分工业氧化铝粉，一起混磨至８００目筛余小于５％，再经加有机质成型和１５５０℃×５小时煅烧，可制成物相及各种性能指标达到从德国进口轻质莫来石砖的制品。     

不同成因类型煤的可选性评价

煤的可选性受控于煤的聚积环境。通过对内蒙古乌达矿区主采煤层9、10、12、13和15煤中黄铁矿和粘土矿物的赋存特征与煤层成因关系的研究,发现河控下三角洲平原形成的煤层中黄铁矿含量低,粘土矿物含量高,其可选性较好;潮控下三角洲平原形成的煤层,其硫分含量高,粘土矿物含量较低,其可选性中等,而在潮坪沉积基础上形成的煤层中黄铁矿和粘土矿物的可选性最差。      

利用高铁砂岩质煤矸石制备瓷质砖的研究

以湖北黄石高铁砂岩质煤矸石为主要原料，进行了制备瓷质砖的实验研究，并对不同配方、不同烧成温度瓷坯的吸水率、断裂模数等进行了测试分析。各项性能指标的综合分析表明，产品的吸水率低于0．3％，断裂模数高于35MPa，符合国家有关质量标准，颜色呈浅红-暗红-紫砂系列，其中煤矸石最高配比可达80％。     

硅酸盐细菌煤炭脱硫实验研究

煤炭生物脱硫技术是目前和将来的重要研究内容之一.采用生长在含高硫煤培养基中的硅酸盐细菌来去除煤炭中的硫.研究结果表明,硅酸盐细菌对所用高硫煤样有脱硫效果,全硫含量从原煤样的5.45%降至处理后的3.45%,全硫脱除率达36.70%,其中细菌有效脱除率达9.91%.摇床培养的硅酸盐细菌比静止培养的硅酸盐细菌对煤炭脱硫效果更好.含氮培养基培养的硅酸盐细菌比无氮培养基培养的硅酸盐细菌脱硫效果要好.初步研究结果显示,硅酸盐细菌不仅对煤中硫化铁硫存在氧化作用,同时也对煤中有机硫和无机硫存在吸收与代谢转化作用.认为硅酸盐细菌对煤炭的脱硫作用存在两种机理:①硅酸盐细菌及其代谢产物对煤中硫产生氧化作用;②硅酸盐细菌对煤中硫进行了吸收与代谢转化.两种机理同时存在,且作用对象包括煤中所有形态的硫.该实验结果显示硅酸盐细菌在脱硫研究中有潜在应用前景.     

煤矸石中汞和砷的赋存形态研究

对煤矸石中汞、砷的赋存形态进行研究,可以为煤矸石发电过程中汞、砷的脱除提供理论依据。采用逐级化学浸提法将3个不同产地煤矸石中汞、砷的赋存形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、硫化物结合态、有机结合态和残渣态。采用不同的浸提溶液得到对应结合态的测试结果。结果表明,煤矸石中汞、砷的赋存形态具有一定的相似性。煤矸石中汞、砷主要以硫化物结合态为主,其质量分数占总汞的67.66%~72.68%,占总砷的56.71%~79.36%;其次为残渣态,其质量分数占总汞的23.70%~28.06%,占总砷的11.47%~18.02%。另外在煤矸石中砷还以少量有机结合态形式存在。      

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。