用阜新煤矸石制备阿利特一硫铝酸盐水泥的试验研究

我国大量堆存和正在排放的煤矸石，既是一种矿业排量最大的废弃物，又可以被认为是一种可利用的巨型资源。阜新煤矸石主要由石英、长石、伊利石等矿物组成，化学成分含60％～67％SiO2，13％～18％Al2O3，具有高硅低铝特征，属于目前难以利用煤矸石。本文实验采用了C3S—C4A3S—C2S—C4AF体系，利用煤矸石的Al2O3煅烧成无水硫铝酸钙而不是铝酸三钙。添加BaSO4、CaF2和铬渣，使硅酸三钙和无水硫铝酸钙能在1300-1360℃共生，制备出了阿利特-硫铝酸盐水泥。水泥熟料在1360℃，保温1小时烧成。研制的煤矸石水泥3天和28天抗压强度分别达到了34．7～36．8MPa和52．2～54．4MPa，达到了525#早强型高性能水泥指标。     

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。     

铜陵矿集区燕山期地壳浅部成矿流体活动的构造控矿

为查明铜陵矿集区在燕山期不同层次、不同部位和不同类型的构造的导流-一控矿作用，作者完成了3个构造物理模拟实验，分别模拟了中-深层次断裂系统、浅表部褶皱．断裂系统与中部褶皱系统的应力性质与应变景观；依次分析了不同方向、不同部位和不同层次控矿断裂及褶皱的导流作用，讨论了特定构造部位多种构造形迹复合而成的三维控流系统对流体运输的控制作用。分析表明，在区域地壳浅部的中-深层次，褶皱作用较弱，主要由盖层岩系断裂系统及基底断裂共同组成导流断裂系统，为成矿流体的浅部运输提供了通道；在中-浅层次，褶皱作用较强。褶皱及其相伴生的断裂系统为流体提供了就位空间。     

郯庐断裂与金矿成矿

郯庐断裂带是我国东部规模巨大的北东向断裂构造系，长约2500km。南起庐江至郯城，经渤海向北，分成伊兰-舒兰断裂和敦化-密山断裂。不同区域、不同时代具有不同特征。郯庐断裂控制了许多大型、中型和小型金矿分布，是中国最大的金矿成矿带。     

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。     

河南新密一荥巩矿区煤矸石中有害微量元素的溶出

淋溶是有害微量元素从煤或煤矸石中析出后污染环境的重要途径。本文在对河南新密－荥巩矿区煤矸石淋溶实验的基础上，研究了有害微量元素从煤矸石中淋溶析出的浓度及淋溶过程中pH值的变化规律，探讨了不同淋溶实验方法对有害微量元素溶出的影响，并对有害微量元素溶出的环境意义进行了讨论。     

风化煤矸石抗剪强度粒径影响试验研究

煤矸石在排弃后粒径分布沿垂直剖面会呈现出明显的规律性,以现场煤矸石筛分级配为基础,进行了3试验级配下不同试样含水率时的风化煤矸石室内直剪试验。试验结果表明:低试样含水率时,风化煤矸石试验剪应力-剪位移曲线存在相对突出的峰值,呈明显应变软化现象;但随试样含水率的增加,风化煤矸石应力-应变关系呈现出明显的应变硬化特征。级配在不同含水条件下对风化矸石抗剪强度参数的影响存在差异,低试样含水率时粗颗粒形成的骨架对风化矸石内摩擦角有着重要影响,但随含水率增大,矸石细颗粒状态则对其起到控制性作用。各试验级配风化煤矸石内黏聚力随含水率增加差异减少试验值趋于一致,但内摩擦角的下降速率则明显存在区别,至饱和时风化煤矸石内摩擦角值下降至近零值,此时风化煤矸石试样抗剪强度主要由内黏聚力提供。     

推广煤矸石的综合利用

推广煤矸石的综合利用,是化害为利、变废为宝的重要措施。我们曾对省内部分地区的煤矸石进行了采样化验及其利用情况的调查。现将结果简述如下。一煤矸石是一种含碳的岩石。一般煤矸石的化学组成主要为碳、二氧化硅、三氧化二铝;氧化钙、氧化镁、三氧化二铁、二氧化钛等次之;并常含有镓、锗、钒、铊、铟等稀散元素。我省煤矸石化学组成的分析结果表明:碳含量变化范围较大,二氧化硅的含量多数地区在40％左右,三氧化二铝约为20％,铁含量偏高,镓、锗、钛等元素普遍存在,个     

煤矸石内各矿物组分溶解-释放规律的数值模拟研究

为了更好防治煤矸石山对环境危害,研究了不同温度和CO2分压条件下煤矸石内各矿物的溶解-释放规律。应用美国地质调查所开发的水化学模拟软件PHREEQC对在不同温度和CO2分压条件下煤矸石内各矿物的溶解度进行了水化学模拟。研究结果显示,煤矸石内所有矿物溶解度都随着温度的上升而增大,然而随着溶液中CO2分压的不断增大这种趋势逐渐转变为随着温度的上升溶解度逐渐减小;煤矸石内所有矿物(石英除外)溶解度随着CO2分压的增大而增大。碳酸盐(方解石)的溶解度随着CO2分压升高呈现非线性迅速增大的趋势,其它盐类的溶解度随着CO2分压的升高增大的速率较为缓慢。在煤矸石山内部,某处煤矸石淋溶液内CO2分压越高,其化学组分浸出量也就越大;在矸石山透气性良好时,温度越高煤矸石化学成分的浸出量越大。      

六盘山盆地西南缘边界断裂带特征研究

根据研究并综合前人相关调研资料,我们将六盘山盆地南西边界断裂带从北西景泰县一带到南东陇县-宝鸡北一带,划分为四段,但断裂段具体名称更为明确细化,并对各段构造变形特征进行了较细致地研究对比。依据断裂带中断层性质不同、出露地层不同、断层走向不同、断裂带两侧地质体不同及地球物理资料等综合因素,共划分为景泰老虎山-官草沟-米家山段（米家山断裂段）、靖远大卯槐山-王家山-达拉池-西南华山段-月亮山断裂段（海原断裂段）、泾源六盘山断裂段（六盘山断裂段）、陇县八渡-龟川-宝鸡断裂段（陇县断裂段）。     

利用湖泊底泥和粉煤灰制备瓷质砖的实验研究

将湖泊底泥引入瓷质砖的生产, 既可消除污染, 又能减少传统的瓷质砖生产中所需的粘土.以武汉市东湖底泥和湖北黄石电厂粉煤灰为主要原料, 辅以伟晶花岗岩、石英为添加剂, 设计4个底泥含量分别为4 0 %、5 0 %、6 0 %和70 %的配方, 每一配方压制6片生坯, 分别在1 190, 1 175, 1 160, 1 130, 1 115和1 100℃下烧成.XRD分析显示瓷坯中的莫来石晶相随烧成温度的升高而增加.在1 160~1 175℃烧成的瓷坯的吸水率和断裂模数测试结果分别为0.0 8%~ 0.2 0 %和39.36~ 51.0 8MPa, 表明利用湖泊底泥和粉煤灰作为主要原料可以烧制瓷质砖, 二者的总用量可达75 %~ 80 %.      

淮南塌陷塘重金属空间分布特征研究

长期地下煤炭开采在地表产生了大面积的塌陷塘,并造成了不同程度的水域污染。为研究塌陷塘重金属的分布特征及成因,选择了8种对环境影响较大的重金属元素（Fe,Mn,Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni）为研究对象,以淮南潘集一矿塌陷塘为研究区域,利用ArcGIS地统计模块中的协同克里格算法,通过水体实测光谱反射率作为协变量来估算水体中的重金属含量空间分布特征。结果表明:水体实测光谱与重金属含量有较好的关系,以水体光谱为协变量的协同克里格插值与单变量的普通克里格插值相比,8种重金属元素的预测值与实际值之间的均方根误差明显减少,证明水体实测光谱适合作为协变量来估计水体重金属的空间分布情况。综合分析发现,水体中的Cd,Pb,Cu,Ni主要来自水域西北部的煤矸石堆山,且Cd,Cu,Pb含量均超过了当地的背景值,对环境影响较大;Cr主要来自农业肥料、成土母质和周边道路旁的煤泥灰厂及煤矸石堆;Zn的来源主要是煤矸石、上游生活污水、农业肥料、土壤母质,由于其含量较低,对水环境质量的影响不大。      

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。     

Enrichment of heavy metals in coal gangue by puff balls and mechanism research

Coal gangue with/without wild puff balls growing on or covering up were analyzed by means of inductively coupled plasma atomic emission spectrometry （ICP-AES） and atomic fluorescence spectrometry （AFS） to detect the contents of heavy metal elements in the plants. Seven heavy metals were chosen to do the experiments, which showed that the puffballs have strong enrichment capacity for heavy metals （As, Pb, Mn and Ni）. The highest enrichment level was Mn, 220.3 mg/kg （dry weight） for puffball fruiting bodies, and the highest As, Cr and Pb enrichment levels for puffball mycelium were 111,265.3 and 86 mg/kg, respectively. Cd, Mn and Ni could transfer from puffball mycelium to its fruiting bodies, while As, Cr, Pb and Co mainly accumulated in the mycelium. The contents of five organic acids （tartaric acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid and malic acid） in puffballs were determined with high performance liquid chromatography. With water, ethanol and ethyl acetate as solvents, the puffball extracts performed dissolution reactions with coal gangue, in which the water extract （containing a large amount of organic acids） was most effective in releasing heavy metals, especially As, Pb, Cr, Mn, Co and Ni from coal gangue. As a pioneer species, puff balls absorbed the hazardous trace elements in coal gangue matrix to reduce its eco-toxicity, on the other hand, it raised the pH value of coal gangue, improving the vegetation growing conditions for coal gangue matrix to a certain extent and laying the foundation for ecological restoration of coal gangue dumps.     

格宾网加筋煤矸石界面剪切特性及路堤边坡稳定性研究

为充分利用采煤过程中的废弃物煤矸石,并支持我国碳中和政策,湖南安邵高速公路K128+573—K128+740填方路段采用煤矸石进行填筑,并以格宾网加筋来增强煤矸石路堤边坡的稳定性。基于煤矸石化学成分、级配情况掌握其基本特性,并通过大型直接剪切仪获得格宾网加筋煤矸石的界面剪切特征。借助有限差分软件分析加筋及加筋方式对加筋煤矸石路堤稳定性的影响。结果表明:击实后煤矸石的颗粒级配得到有效改善,曲率系数从4.20变为1.28,有助于满足路堤填筑要求;通过格宾网加筋,煤矸石内摩擦角从35.0°增至40.2°,残余强度衰减率降低;煤矸石路堤边坡坡角水平位移显著减小,有效约束了边坡的变形,且随着路堤高度的增加,加筋效果更为明显;格宾网铺设间距越小,煤矸石路堤边坡安全系数越高,其横向铺设长度存在最优值;对于本工程而言,建议加筋间距、长度分别为3、8 m。随着煤矸石弹性模量的改变,其加筋边坡的稳定性变化并不明显;而当增大格宾网筋材的拉伸模量,格宾网加筋煤矸石路堤边坡的稳定性显著增大。      

钢纤维煤矸石混凝土抗冻性能及损伤模型研究

为研究钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能,以冻融循环次数和钢纤维掺量为主要变量,通过快速冻融试验,研究不同掺量的钢纤维煤矸石混凝土的表观形貌、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度的变化规律;并依据钢纤维煤矸石混凝土动弹性模量的变化,定义钢纤维煤矸石混凝土的损伤变量,建立冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的损伤模型。研究结果表明：在冻融环境作用下掺入适量的钢纤维能够降低煤矸石混凝土的质量损失和减缓相对动弹性模量的下降,提高煤矸石混凝土的抗冻性能;依据损伤变量提出的损伤模型与试验数据符合较好,可以为冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的耐久性研究提供理论参考。     

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。     

黄石市矿业遗迹基本类型、特征及其开发利用建议

本文分析了黄石市矿业遗迹类型、分布,剖析了不同时代的典型矿业遗迹,总结了不同类型的矿业遗迹特征,提出了黄石市矿业遗迹合理开发利用的科学建议。研究表明：黄石市矿业遗迹十分丰富多彩,许多达到珍稀级,具有典型性、稀有性、科学性和观赏性,具有重大的科研、科普、旅游、参观等综合价值。     

氨氮在煤矿采空区充填矸石中的运移机制

我国西部多数煤矿区矿井水往往含有较多的生产污水,导致其氨氮含量较高,利用煤矿采空区充填矸石对矿井水进行预处理已成为矿井水及矸石资源化利用的重要措施。以神华神东煤炭集团公司保德矿矸石为充填介质、以矿井水中的氨氮为研究对象,通过模拟采空区的水文地质环境,开展柱模拟实验,结合CXTFIT 2.1软件,研究氨氮在充填矸石中的运移机制,这对于评价煤矿采空区充填矸石对矿井水的预处理效果具有重要意义。结果表明:达西流速3.12 cm/h、25℃时,Cl?在充填矸石中的运移可用CDE模型较好地表征(r2=0.999),较高的纵向弥散系数(D)、溶质分子扩散系数(D_f)、机械弥散系数(D_h)和弥散度(λ)值与充填矸石较大粒径、较长运移距离有关,淋出液中总溶解性固体(TDS)和Cl?的质量浓度呈显著线性关系;双点位吸附溶质运移模型能够较好地表征氨氮的运移过程,氨氮的阻滞系数R为23.79,其在矸石上的平衡吸附点位仅占总吸附点位的46%,一级动力学吸附速率常数α为3.5×10?4 h?1;氨氮的孔隙流速及水动力弥散系数远低于Cl?的数值,这主要与高含量的黏土矿物高岭石对氨氮的吸附有关;在649 h的氨氮运移过程中,亚硝酸盐和硝酸盐氮以及pH值均无明显变化,实验中后期TDS稳定,这进一步证实氨氮在模拟的矸石柱运移过程中以对流、弥散迁移及吸附为主,生物转化作用可以忽略。研究结果可为评价我国煤矿采空区地下水库的水质预处理技术提供重要理论依据。      

Brick kiln exhaust as a source of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the surrounding soil and plants: a case study from the city of Peshawar, Pakistan

The purpose of the present study was to investigate the effects of brick kiln exhaust on the quantity of polycyclic aromatic hydrocarbons in surrounding soils and plants. In Pakistan, a big problem is the rapid conglomeration of the brick kilns in out skirt of nearly all urban centers to cope with the rapid construction work in big cities. A huge amount of low-grade coal, rubber, tires is used in non-scientific manner. The study was conducted in the City of Peshawar the capital of Kyber Pakhtunkhwa where many brick kilns are located in the periurban areas. Soil and medicinal plants samples were collected from different locations around the bricks kiln and were analyzed for selected polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), i.e., benzo(a)pyrene, anthracene, chrysene, flourene, flouranthene, phenanthrene, naphthalene, and acenapthylene. Quantitative and qualitative analysis was carried out by UV spectrophotometer and high-performance liquid chromatography. Benzo[a]pyren and Chrysene were found to be the most abundant compounds. The total load of PAHs in the central location was found to be 0.4014 mg/kg. General trend of PAHs distribution was such that the concentration of individual PAHs was found to increase with depth clearly indicating their absorption in the soil. PAHs concentration increased with the distance up to 300 m and then gradual decreased which showed their movement with the water and air. The PAHs load was found high in the leaves as compared to stem and roots. This high load in the aerial parts indicated their excretion route as well as air deposition.