采煤过程对地下水的影响与防治

1、 采煤过程对地下水的影响与防治 前言 煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占76以上，必定要进行大量的采煤。采煤过程中破坏了煤层所处的环境，使其原来的还原环境变成了氧化环境。煤炭中一般都含有约0.35的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3。煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。PH值低于6的矿井水称酸性矿井水。酸性矿井水在我国部分煤矿特殊使南方煤矿分别较为广泛。我国南方煤矿的矿井水pH值一般在2.55.8，有时达2.0。pH值低的缘由与煤中含硫量高有亲密关系。酸性矿井水的形成对地下水

2、造成了严峻的污染，同时还会腐蚀管道、水泵、钢轨等井下设备和混凝土井壁，也严峻污染地表水和土壤，使河水中鱼虾绝代，土壤板结，农作物枯萎，影响人体健康。 1 酸性矿井水的危害 矿井水的pH值低于6即具有酸性，对金属设备有肯定的腐蚀性；pH值低于4即具有较强的腐蚀性，对平安生产和矿区生态环境产生严峻危害。详细有以下几个方面： 1腐蚀井下钢轨、钢丝绳等煤矿运输设备。如钢轨、钢丝绳受pH值4的酸性矿井水侵蚀，十几天至几十天其强度会大大降低，可造成运输平安事故； 2探放pH值低的老空水，铁质控水管道和闸门在水流冲刷下腐蚀很快，使放水失去掌握而带来灾难； 3酸性矿井水中SO42-含量很高，与水泥中某些成分相

3、互作用生成含水硫酸盐结晶。这些盐类在生成时体积膨胀。经测定，当SO42-生成CaSO42H2O时，体积增大一倍；形成MgSO47H2O时，体积增大430；体积增大使混凝土构筑物结构疏松、强度降低而受到毁坏。 4酸性矿井水还是环境污染源。酸性矿井水排入河流，pH质小于4时，会使鱼类死亡；酸性矿井水排入土壤，破坏土壤的团粒结构，使土壤板结，农作物枯黄，产量降低，影响工农关系；酸性矿井水人类无法饮用，长期接触，可使人们手脚裂开，眼睛痛痒，通过食物链进入人体，影响人体健康。 2 酸性矿井水形成的缘由 煤系地层大多形成于还原环境，含黄铁矿（FeS2）的煤层形成于强还原环境。煤炭中一般都含有约0.35的硫

4、，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3。煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。酸性矿井水形成的主要缘由即发生的主要化学反应如下： 1 黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁： 2FeS27O2+2H2O2H2SO4+2FeSO4 2 硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁： 4FeSO42H2SO4O22Fe2（SO4）32H2O 3 在矿井水中，硫酸亚铁的氧化作用，有时也不肯定需要硫酸： 12FeS23O2+6H2O4Fe2（SO4）34Fe（OH）3 4 矿井水中硫酸铁，具有进一步溶解各种硫化矿物的作用： Fe2（SO4）3MSH2O3/2 O2M SO4+2FeSO4H2SO4 5 硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸： Fe2（SO4）3+6H2O2 Fe（OH）33H2SO4 6 在矿井深部硫化氢含量高时，在还原条件下，富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸： 2FeSO45H2S2 FeS23SH2SO44 H2O 酸性矿井水的性质除与煤中含硫量有关外，还与矿井水涌水量、密闭状态、空气流通状况、煤层倾角、开采深度及面积、水的流淌途径等地质条件和开采方法有关。矿井涌水量稳定，则水的酸性稳定；密闭差、空气流通良好，则水的酸性较强，Fe3+离子含量较多；反之，则酸性较弱，