采煤過程對地下水的影響與防治

1、采煤過程對地下水的影響與防治 前言 煤炭是我國的主要能源，在我國一次性能源中占76以上，必定要進行大量的采煤。采煤過程中破壞了煤層所處的環(huán)境，使其原來的還原環(huán)境變成了氧化環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.35的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3。煤層開采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即生產(chǎn)了酸性礦井水。PH值低于6的礦井水稱酸性礦井水。酸性礦井水在我國部分煤礦特別使南方煤礦分別較為廣泛。我國南方煤礦的礦井水pH值一般在2.55.8，有時達2.0。pH值低的原因與煤中含硫量高有密切關系。酸性礦井水的形成對地下水造

2、成了嚴重的污染，同時還會腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設備和混凝土井壁，也嚴重污染地表水和土壤，使河水中魚蝦絕代，土壤板結，農(nóng)作物枯萎，影響人體健康。 1 酸性礦井水的危害 礦井水的pH值低于6即具有酸性，對金屬設備有一定的腐蝕性；pH值低于4即具有較強的腐蝕性，對安全生產(chǎn)和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害。具體有以下幾個方面： 1腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運輸設備。如鋼軌、鋼絲繩受pH值4的酸性礦井水侵蝕，十幾天至幾十天其強度會大大降低，可造成運輸安全事故； 2探放pH值低的老空水，鐵質控水管道和閘門在水流沖刷下腐蝕很快，使放水失去控制而帶來災害； 3酸性礦井水中SO42-含量很高，與水泥中某些成分相互

3、作用生成含水硫酸鹽結晶。這些鹽類在生成時體積膨脹。經(jīng)測定，當SO42-生成CaSO42H2O時，體積增大一倍；形成MgSO47H2O時，體積增大430；體積增大使混凝土構筑物結構疏松、強度降低而受到毀壞。 4酸性礦井水還是環(huán)境污染源。酸性礦井水排入河流，pH質小于4時，會使魚類死亡；酸性礦井水排入土壤，破壞土壤的團粒結構，使土壤板結，農(nóng)作物枯黃，產(chǎn)量降低，影響工農(nóng)關系；酸性礦井水人類無法飲用，長期接觸，可使人們手腳破裂，眼睛痛癢，通過食物鏈進入人體，影響人體健康。 2 酸性礦井水形成的原因 煤系地層大多形成于還原環(huán)境，含黃鐵礦（FeS2）的煤層形成于強還原環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.35的硫，

4、主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3。煤層開采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即生產(chǎn)了酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發(fā)生的主要化學反應如下： 1 黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵： 2FeS27O2+2H2O2H2SO4+2FeSO4 2 硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉化為硫酸鐵： 4FeSO42H2SO4O22Fe2（SO4）32H2O 3 在礦井水中，硫酸亞鐵的氧化作用，有時也不一定需要硫酸： 12FeS23O2+6H2O4Fe2（SO4）34Fe（OH）3 4 礦井水中硫酸鐵，具有進一步溶解各種硫化礦物的作用： Fe2（SO4）3MSH2O3/2 O2M SO4+2FeSO4H2SO4 5 硫酸鐵在弱酸性水中發(fā)生水解而產(chǎn)生游離硫酸： Fe2（SO4）3+6H2O2 Fe（OH）33H2SO4 6 在礦井深部硫化氫含量高時，在還原條件下，富含硫酸亞鐵的礦井水也可產(chǎn)生游離硫酸： 2FeSO45H2S2 FeS23SH2SO44 H2O 酸性礦井水的性質除與煤中含硫量有關外，還與礦井水涌水量、密閉狀態(tài)、空氣流通狀況、煤層傾角、開采深度及面積、水的流動途徑等地質條件和開采方法有關。礦井涌水量穩(wěn)定，則水的酸性穩(wěn)定；密閉差、空氣流通良好，則水的酸性較強，F(xiàn)e3+離子含量