1.叶县环境保护局 河南平顶山 467000；
2.平顶山市环境监察支队 河南平顶 467000；
3.平顶山工业职业技术学院 河南平顶 467000
摘要：以平煤天安股份五矿煤矿采空区煤矸石回填为研究对象，通过厌氧环境下微生物降解试验，分析对环境的影响。研究结果表明，微生物对煤矸石回填过程产生的SO42-、F-等因子有较好的降解作用。
关键词：煤矿采空区；煤矸石；回填；生物转化
Coal mine goaf gangue backfilling bioconversion effect and environmental impact analysis
Lijingpeng1 Taozhipeng2 Zhangxin3
（1 Yexian Environmental Protection Bureau，2 Pingdingshan Environmental Monitoring Team，
3 Pingdingshan Industrial Vocational and Technical College，Pingdingshan，Henan，467000）
Abstract：In pingdingshan tianan shares company coal mine goaf gangue backfilling as the research object，based on microbial degradation under anaerobic environment test，analysis the influence on the environment. The research results show that microbial process of gangue backfilling of SO42-、F-factor has good degradation effect.
Key words：Coal mine goaf；gangue；backfill；biological conversion
煤矿采空区煤矸石回填，可在一定程度上解决煤矸石的堆存占地问题及其对大气、水体、土壤与生态环境的影响问题，同时可以有效控制采矿引起的地表塌陷和沉降问题。本文以平煤天安股份五矿煤矿采空区煤矸石回填为研究对象，采用静态模拟试验对煤矸石回填生物转化作用下的环境影响进行分析。
1研究区概况
平煤天安股份五矿位于平顶山市区西北10km，行政区域分属宝丰县和平顶山新华区，井田呈东西走向，南北倾斜，服务年限64年，面积31.5平方公里。
2微生物降解作用试验分析
煤矿采空区煤矸石回填后煤矸石和采残煤在地下水的作用下，温度适宜时，微生物会逐步对煤矸石及煤发生厌氧降解作用，该试验主要对微生物厌氧降解后的液体对地下水环境的影响进行分析。
2.1试验材料
试验选用平煤天安股份五矿的煤矸石、煤与矿井水、平顶山北渡村农家沼液（接种物）为原料。
2.2试验方法
以微生物的厌氧降解作用为原理进行模拟实验[1～2]。为缩短试验时间加入接种物，在采用产气量最大的温度（35℃）的情况下，研究微生物的厌氧降解后的液体对地下水环境的影响。方案1：煤矸石与煤的比例为8：2；方案2：煤矸石与煤的比例为7：3；方案3只加沼液（接种物）。
2.3分析方法
1）微生物降解后降解液中的pH值采用玻璃电极法、硝酸盐氮采用酚二黄酸光度法、氨氮采用分光光度法、硫化物采用碘量法、硫酸盐采用铬酸钡光度法、氟化物采用选择电极法，锰、镍、铅、锌、铜、铁、钴等金属采用原子吸收光度法；
2）煤矸石和煤、降解残渣中的有机质含量采用550℃灼烧减重法进行分析。
2.4降解液对地下水影响试验结果分析
微生物降解后降解液中的pH值、NO3--N、NH3-N、S2-、SO42-、F-的含量及Mn、Pb、Zn、Cu、Ni、Fe、Co等金属的含量检测结果见表1。
表1 降解液检测结果
Tab.1 The results of degradation liquid detection
注：上述两表中，pH无单位，其它的单位都是mg/l，“－”表示值为负值。
由表1检测结果可以看出：
1）对比矸石和煤浸泡液（30d）pH值，方案1、2降解液中pH值略有增加。
2）方案1、2降解液中SO42-和F-相对于矸石和煤浸泡液（30d）中的含量均有不同程度的降低，说明在厌氧环境下微生物对其产生了降解作用，一定程度上降低了对地下水的污染。
3）由表1中数据来看，SO42-含量降低，而S2-的含量增加，导致该结果的原因可能是硫酸盐还原菌在厌氧环境下微生物降解过程中将SO42-还原为S2-和单质S。
4）NH3-N、NO3--N的含量都大于矸石和煤浸泡液（30d）中的含量，可能与加入的接种物有关；而且NH3-N含量增加幅度远大于NO3--N的幅度，其可能原因是微生物在降解过程中NO3--N转化为NH3-N。
5）降解液中金属含量相对于矸石和煤浸泡液（30d）中的含量均有所增加，但增加的量不大，这可能在微生物降解过程中残煤中有少量溶出，或接种物中含有少量金属所致。
3 结论与建议
1）煤矸石回填对地下水环境主要影响因子为F-、SO42-和重金属Mn。
2）回填后期，煤矸石与残煤参与了厌氧环境下微生物降解作用。
3）微生物在降解过程中对煤矸石与残煤回填空间存在的SO42-和F-等因子有较好的降解作用。
4）在煤矿采空区煤矸石回填过程中不添加接种物情况下，受回填空间微生物自身的降解作用，对地下水影响有一定改善。
参考文献：
[1] [5] 张记市，张雷，王华．城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究[J]．生态环境，2005，14（3）：321-324.
[2] 董春娟，李亚新，吕炳南．微量金属元素对甲烷菌的激活作用[J]．太原理工大学学报，2002，33（5）：495-497.
作者简介：
李金鹏（1972—），男，助理工程师，主要从事环境管理工作。
论文作者:李金鹏1,陶智鹏2,张新3
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/26
标签：煤矸石论文; 微生物论文; 采空区论文; 含量论文; 平顶山论文; 作用论文; 环境论文; 《防护工程》2019年第6期论文;