礦井水水質(zhì)特征及排放污染

1、全國中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊礦井水水質(zhì)特征及排放污染劉勇’孫亞軍’王猛(1.中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院江蘇徐州221082.漣水縣環(huán)境監(jiān)測站江蘇漣水2234《X))摘要:研究分析了煤礦礦井水的主要類型和水質(zhì)特征根據(jù)水質(zhì)將礦井水劃分為5種基本類型即潔凈礦井水、高懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水和含特殊污染物礦井水并探討了各種類型礦井水的產(chǎn)生機理以及礦井水對環(huán)境的污染效應(yīng)。關(guān)鍵詞:礦井水水質(zhì)特征機理污染中圈分類號:x703文獻

2、標識碼:A文章編號:l以拓石772(2(X)7)03一田83一以煤炭開采過程中為保證礦井的生產(chǎn)安全必須及時把井下涌水排到地面。全國煤礦每年外排礦井水約2億耐利用率不到20%。未經(jīng)處理的礦井水中部分離子超標并含有大量粉塵、巖粉等懸浮物水質(zhì)較差若直接外排將污染地表水并下滲污染地下水造成農(nóng)作物減產(chǎn)人畜飲水、工業(yè)用水水質(zhì)急劇惡化形成極大的環(huán)境污染。礦井水具有地下水的特征但由于受到人為的污染又具有地表水的一些特點。礦井廢水的污染程度較其它工業(yè)廢水

3、輕有機污染物較少一般不含有毒物質(zhì)主要超標項目有酸度、懸浮物、濁度、硬度、礦化度、硫酸鹽、氟化物等適于做回用水水源。1礦井水的來源礦井水主要來源于地下水是在煤礦開采過程中地下水與煤、巖層接觸發(fā)生一系列物理、化學和生化反應(yīng)而形成。礦井水的特性取決于成煤的地質(zhì)環(huán)境和煤系地層礦物化學成分其中礦區(qū)水文地質(zhì)條件及充水因素對礦井水的水量、水質(zhì)有決定性的影響。礦井排水量受礦區(qū)水文地質(zhì)條件的影響較大各地相差懸殊。據(jù)不完全統(tǒng)計平均噸煤涌水量為4耐。但不同地

4、區(qū)差異較大中國東北地區(qū)一般礦井噸煤涌水量在2一3m華北、華東及河南等大部分礦區(qū)一般為3一5耐其中峰峰、淄博、邯鄲、開灤等礦區(qū)在10耐左右南方礦區(qū)平均噸煤涌水量也在rom以上西部礦區(qū)噸煤涌水量在1.6m以下川。2礦井水的類型與其水質(zhì)特征受地質(zhì)年代、地質(zhì)構(gòu)造、煤系伴生礦物成分、環(huán)境條件等因素的影響礦井水水質(zhì)變化較大。特別當?shù)V井水流經(jīng)采煤工作面、巷道以及采空區(qū)時受到人類活動的影響巖粉、煤粉和其它有機物進人水體使水質(zhì)復雜。礦井水類型一般可分為潔

5、凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水和含特殊污染物礦井水等5種類型。2.1潔凈礦井水潔凈礦井水即未被污染的干凈地下水基本符合國家生活飲用水的水質(zhì)標準有的還含多種微量元素可開發(fā)為礦泉水。對這類礦井水可按一般飲用地下水進行處理處理后直接供居民作為生活用水。如徐州地區(qū)的新河煤礦1983年開始開采水文地質(zhì)條件復雜的石炭系太原組煤層該煤層巖溶發(fā)育水壓高涌水量大。因新河煤礦距離徐州市較近每年可供開采水資源為巧o萬一180萬耐水收稿日

6、期:2的7一01一時作者簡介:劉勇(197一)男江蘇銅山人碩士講師主要從事水資源與水環(huán)境水文地質(zhì)工程的研究工作。礦井水水質(zhì)特征及排放污染L焦礦環(huán)裸全國中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊《C月七O艦范撇行優(yōu)腸翔刊例當黃鐵礦殘留在采空區(qū)處于氧化環(huán)境與礦井水和空氣接觸后經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng)生成硫酸和氫氧化鐵沉淀使水呈酸性。這類礦山排水溝中常見到鐵褐色薄膜就是氫氧化鐵沉淀的結(jié)果。ZFeSZ7Q2ZHZo=450:一Zre‘4H‘4Fe‘02lo

7、HZo二4Fe(oH)豐SH‘(2)井下的氧滲透是形成酸性礦井水的必要條件。在井下潮濕環(huán)境中硫化物的氧化速度與氧濃度成正比。采空區(qū)為硫化物的氧化和酸性產(chǎn)物的存儲提供了良好的場所具有形成酸性水的適宜條件。(3)酸性礦井水的形成與礦井涌水量也有密切關(guān)系。在氧滲透條件好有積水的采空區(qū)硫化物的氧化速度較快且酸性產(chǎn)物積存在采空區(qū)達到較高濃度在雨季期間被沖刷出來使礦井水呈現(xiàn)較強的酸性在有穩(wěn)定補給水源、頂板透水性較好的采空區(qū)涌水量較大且穩(wěn)定酸性產(chǎn)物被

8、不斷地沖洗和排泄出去達不到較高濃度不易形成較強的酸性水。因此礦井水的pH值與礦井涌水量的變化密切相關(guān)。在隔離封閉的采空區(qū)氧循環(huán)條件較差硫化物的氧化速度隨氧含量的下降而變慢缺氧嚴重的酸性產(chǎn)物會產(chǎn)生脫硫酸作用使水中的50:一減少甚至消失從而減弱酸性[’〕。(4)酸性礦井水排出后遇到灰?guī)rpH值將會升高。在灰?guī)r發(fā)育的地區(qū)酸性礦井水排出后caC03溶解可使pH升高。CaCo3H二Ca‘HCO歹2.5含特殊污染物礦井水含特殊污染物礦井水主要是指含有

9、含微量元素或放射性元素等有毒有害污染物的礦井水。如放射性礦井水、高氟礦井水等還有一些地區(qū)因地區(qū)地質(zhì)條件導致礦井水重金屬超標。放射性礦井水形成原因是礦區(qū)所在地土壤和巖石具有一定的放射水平煤炭開采破壞了原有的巖石結(jié)構(gòu)巖石裂隙增多地下水經(jīng)過巖石裂隙到煤系地層所以導致礦井水具有放射性。影響礦井水放射性水平的因素比較復雜除主要受煤層和周圍巖層原聲放射性核素含量決定外還受水文地質(zhì)條件、地下水的酸度、水中絡(luò)合離子含量、巖石結(jié)構(gòu)及水力聯(lián)系等因素的影響。

10、據(jù)對全國90個重點礦務(wù)局254個礦井水和154個深井水水樣的總a總口天然放射性水平監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)有近so%礦區(qū)飲用水總a放射性指標超標有的甚至超標數(shù)十倍之多[’l。3礦井水的環(huán)境污染效應(yīng)(l)礦區(qū)地面塌陷、地下水資源流失水質(zhì)惡化。過量的排放礦井水會使地下水位下降造成地下水的含鹽量和硬度升高不適合飲用同時地下含水層的覆巖垮落地表沉陷。以山西省為例由于多年來采煤對地下含水層的破壞造成至少70多萬人吃水困難。(2)污染地表水體。礦井水中的懸浮物

11、會影響地表水體的自凈水質(zhì)惡化。酸性礦井水排人地表水體會降低地表水的pH值抑制細菌和微生物的生長妨礙水體自凈pH小于4時魚類會死亡礦井水中某些重金屬離子由不溶性化合物變?yōu)榭扇苄噪x子狀態(tài)毒性增大煤礦的酸性礦井水中通常含有Fe‘離子氧化時消耗水中的溶解氧【確〕。高礦化度礦井水會嚴重污染地面環(huán)境淤塞河流湖泊破壞地表景觀抑制水生生物的生長和繁衍。(3)影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在北方地區(qū)礦井水排放破壞水資源會嚴重影響農(nóng)業(yè)灌溉用水礦井水的排放還會破壞土壤的團

12、粒結(jié)構(gòu)使土壤板結(jié)或鹽漬化農(nóng)作物枯黃死亡土壤貧府化酸性礦井水具有很大的危害性它能腐蝕管道、水泵、鋼軌等礦井設(shè)備和混凝土結(jié)構(gòu)影響工業(yè)生產(chǎn)。(4)危害人體健康。長期接觸酸性水可使手腳破裂眼睛疼癢危害人類健康。有的礦井水中含有有害元素如淄博雙溝煤礦礦井水和地下水研究表明有多種致癌多環(huán)芳烴超過國家飲用水水質(zhì)標準。貴州的高汞和高砷煤礦礦井水能將賦存與黃鐵礦、硫酸鹽、碳酸鹽礦物中的有毒物質(zhì)溶出直接危害人類健康。4結(jié)語礦井水的未經(jīng)處理排放既污染環(huán)境又浪