酸性水对含铁破碎岩体降渗特性的实验研究
来源期刊：煤炭学报2019年第11期
论文作者：鞠金峰 许家林 方志远
文章页码：3388 - 3395
关键词：水-岩相互作用;酸性地下水;含铁矿物;水渗透率;铁质沉淀物;保水采煤;
摘 要：针对采动破坏岩体在某些水、岩化学环境下常易出现水渗流能力降低的自修复现象,以含铁质矿物的砂质泥岩破碎岩样为研究对象,就酸性水溶液浸泡与过流过程中岩样的降渗过程及其产生机理开展了实验探索与理论研究。结果表明:酸性水对含铁破碎岩样的降渗现象除了与传统认识的黏土矿物遇水膨胀作用有关外,还与水、岩离子交换化学反应形成的铁质沉淀物和次生矿物对渗流通道的封堵作用密切相关;且随着实验过程中水溶液逐步由酸性向中性转变,破碎岩样的降渗趋势也呈现一定的分区特征。在水溶液pH值较低的初期阶段,岩石矿物受溶解、溶蚀作用显著,长石等铝硅酸盐矿物与H+发生离子交换生成次生高岭石、绢云母、石英等矿物,引起岩样渗透率小幅下降,并促使水溶液pH值逐步升高;由此,绿泥石、伊利石等矿物中析出的Fe2+氧化生成Fe（OH）3化学沉淀的进程大幅提高,引起实验中期岩样渗透率呈快速下降趋势;说明铁质沉淀物对破碎岩样的封堵降渗作用明显强于次生矿物。当水溶液的溶解、溶蚀作用因其pH值升高而快速衰减时,铁质沉淀物与次生矿物的生成进程也随之降低,水溶液对岩样的降渗作用随即进入尾声。研究结果为"人工调节地下水、岩化学环境促进破坏岩体修复"的保水对策制定形成了重要启示,可为煤炭开采水资源保护与生态修复等提供理论参考。
鞠金峰1,2，许家林3，方志远1,2
1. 中国矿业大学矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室2. 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心3. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
摘 要：针对采动破坏岩体在某些水、岩化学环境下常易出现水渗流能力降低的自修复现象,以含铁质矿物的砂质泥岩破碎岩样为研究对象,就酸性水溶液浸泡与过流过程中岩样的降渗过程及其产生机理开展了实验探索与理论研究。结果表明:酸性水对含铁破碎岩样的降渗现象除了与传统认识的黏土矿物遇水膨胀作用有关外,还与水、岩离子交换化学反应形成的铁质沉淀物和次生矿物对渗流通道的封堵作用密切相关;且随着实验过程中水溶液逐步由酸性向中性转变,破碎岩样的降渗趋势也呈现一定的分区特征。在水溶液pH值较低的初期阶段,岩石矿物受溶解、溶蚀作用显著,长石等铝硅酸盐矿物与H+发生离子交换生成次生高岭石、绢云母、石英等矿物,引起岩样渗透率小幅下降,并促使水溶液pH值逐步升高;由此,绿泥石、伊利石等矿物中析出的Fe2+氧化生成Fe（OH）3化学沉淀的进程大幅提高,引起实验中期岩样渗透率呈快速下降趋势;说明铁质沉淀物对破碎岩样的封堵降渗作用明显强于次生矿物。当水溶液的溶解、溶蚀作用因其pH值升高而快速衰减时,铁质沉淀物与次生矿物的生成进程也随之降低,水溶液对岩样的降渗作用随即进入尾声。研究结果为"人工调节地下水、岩化学环境促进破坏岩体修复"的保水对策制定形成了重要启示,可为煤炭开采水资源保护与生态修复等提供理论参考。
关键词：水-岩相互作用;酸性地下水;含铁矿物;水渗透率;铁质沉淀物;保水采煤;
