摘要：煤矸石在煤炭开采、洗选过程中产生的，是一种固体废弃物，经过长期的露天堆积之后，煤矸石会排放出大量有害气体，将煤矸石作为塌陷区治理的填充物是处理的一种方式，但对区域浅层水体环境可能会产生影响。本文根据煤矸石的有害物质的组成，以及淋溶实验结果，分析研究煤矸石填充采煤塌陷区对水环境的影响。
关键词：煤矸石充填；水环境；影响
引言：我国作为煤炭的世界第一生产国和消费国，在我国的能源利用体系中煤炭占有很大的比重，对于煤炭的开采大多采用井工开采，导致地面出现大面积的塌陷，对周边环境造成影响，损毁大量土地。近几年，采煤塌陷区的治理越来越引起各级政府的注意，采用多种方法对其进行治理，其中用煤矸石进行充填是治理手段之一。煤矸石中含有较多的有害物质，包括少量的重金属，充填塌陷区之后，受地下水的淋溶作用，矸石中的有害物质进入地下水循环系统，对整个水系造成影响，影响周边环境，应该对其影响进行重视并及时进行处理措施，以免对水体造成更大的污染。
1 煤矸石中的有害物质
对煤矸石进行化学成分分析，可以得出其的主要化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、SO3、P2O5、K2O、Na2O、以及一定的烧失量组成。其中SiO2的含量为8.66%，Al2O3为21.20%，Fe2O3的含量为3.31%，FeO所占的比重为1.23%，CaO的成份占0.71%，MgO的含量占0.55%，K2O所占的比重为1.92%，Na2O的含量为0.22%，煤矸石中的重金属含量较多，其中Zn的含量为0.40mg/L，Pb的含量为0.32 mg/L，Cr6+为0.35 mg/L，Mn为5.5 mg/L，Cu的含量为0.87 mg/L。
2 煤矸石淋溶实验分析
2.1 实验方法
对煤矸石的淋溶作用进行研究，所采用的淋溶介质为矿井水，矿井水中均没有检测出重金属，根据地下水环境中的要求，矿井水中除了高锰酸盐为三类标准外，其它都达到了二类标准。
选择的实验装置及材料为量筒、漏斗、沙粒、煤矸石、控制器、滴管、淋溶液等，将不同粒径的煤矸石样品装入PVC管中进行淋溶实验，流速控制在0.35ml/min，保持在室温状态下，对通过矸石的水进行取样，测试其Ph值、电导率、F-、以及其他重金属。
2.2 实验结果
经过实验分析，结果表明重金属Cr6+、Cu、Cd等均未检出，可以得出这些重金属很难溶出，氟与猛的含量已经远远超标，锌和铅有少量溶出，含量低于标准值，在淋溶初期，煤矸石中的还原性物质发生氧化作用使得ph值下降，随着H+逐渐析出，ph值开始上升，基本满足国家的标准规定，重金属锰的析出量在不同粒径中的差异不明显，铅在中粒煤矸石中的析出量超出标准规定。
3 煤矸石充填对是环境的影响分析
采煤塌陷地治理中，煤矸石充填采煤塌陷区，易于大气降水的下渗，使地表径流减少，地表水的含量会减少，同时使得地表水与浅层地下水发生水力联系，引起浅层地下水水质的变化。
对煤矸石的淋溶作用可以看出，水的总硬度增加幅度较小，满足国家的标准要求，但仍呈现出平稳上升的趋势，长时间的林虑极有可能引起水硬度的较大变化。
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煤矸石淋溶实验结果表明，增大煤矸石的粒径可降低Fe-和猛的溶出量，减轻对水的污染，但矸石被充填到塌陷区，是近地表埋藏的，随着时间的延长，大气降水的林虑、地下水的溶解作用，会不断将粗颗粒矸石溶解为细颗粒，仍会对水环境产生影响。
所以，一旦发生煤矸石填充塌陷，那么应该重视重金属猛和铅对水环境的影响。
所以，在进行煤矸石的处理时可以控制煤矸石的粒径来降低Fe-和猛的溶出量，在填充时使得粒径保持在3mm以上，也可以选择合适的黏土来增加吸附作用。
二、煤矸石填充采煤塌陷区对水环境的影响
（一）对地表水体的影响
采煤区一旦发生塌陷，那么就会对地表径流造成破坏，截断地表水的来源，甚至直接截取的地表水，使得地表水流量减少，造成湖泊、泉水的水量下降，甚至会出现干涸。煤矸石填充采煤区出现塌陷使得降雨的下渗量增加，使得地表径流减少，地表水的含量会减少。随着塌陷区的扩大，塌陷区的导水裂隙带随之扩大，使得地表水与地下水、矿坑水发生直接的练习，使得沙川径流量大量渗漏，地表径流量明显下降。
（二）对包气带土壤水体的影响
采煤塌陷区会形成一定的地面裂缝，使得土壤结构发生变化，对微地貌也会造成一定的影响，使得包气带土壤的水分补给发生改变，以及其位移及蒸发现象也会相应的发生改变，导致包气带土壤水体的补给量下降，包气带土壤的水体移动减少，使得水体的流动性下降，造成干涸，煤矸石发生塌陷，对太阳光线的吸收量增加，使得包气带土壤的水体的增发量随着加大，蒸发多，水体含量就会下降。
（三）对地下水系统的影响
对地下水系统的影响通过影响地下水的补给方式、改变含水层的结构、加大储水空间以及减少地下水可用资源来完成，塌陷区的煤矸石的密度小，含水层底板被踩裂，使得含水层向下部岩层的渗透量增加，使得地下水的含量增加，降雨入渗补给量增加，通过包气带土壤水体实现地下水补给，一定程度上，煤矸石采煤塌陷区对地下水水体的影响是积极的，但是，使得水在自然界的正常循环遭到破坏，影响地表水含量。
（四）对水体污染的影响
煤矸石填充区发生塌陷现象，会直接增加采矿废水、煤矸石淋溶污水等污染物的入渗通道，使得水体污染进一步加剧。煤矸石发生塌陷之后，与地下水进行接触，使得淋溶作用增大，其中的重金属物质如猛和铅的含量会增加，使得水体中的重金属含量超过标准规定，加剧水体污染，一定程度上也会增加水体的硬度，使得饮用水也会出现污染。
四、总结
对于煤炭资源的开发技术在不断提高，对经济发展带来了很大的效益，但同时造成的环境破坏也很大，应该合理利用所有的煤炭资源，尤其是煤矸石，其中含有的有害物质对环境的影响非常大，一旦煤矸石填充的采煤区出现塌陷，不仅对地表水系产生很大的影响，对地下水系统也会造成严重的污染，煤矸石填充塌陷区对水环境的影响是多方面的，造成的污染也很难进行处理，所以，采煤工作者应该合理开发煤炭资源，对相关的废弃物进行科学的处理，走可持续发展道路，将煤矸石填充的采煤塌陷区对水系统的影响降到最低，实现绿色发展。
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论文作者:王萍
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：煤矸石论文; 水体论文; 地下水论文; 地表水论文; 重金属论文; 含量论文; 地表论文; 《基层建设》2017年第30期论文;