凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究.pdf

第18 卷第2 期2023年6 月贵阳学院学报（自然科学版）（季刊）JOURNAL OF GUIYANG UNIVERSITY Natural Sciences(Quarterly)Vol.18No.2Jun.2023凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究王彤标,周舟,王明章，田要广1*王刘文,李海4,潘显威4,杨胜辉,宋建军5（1.贵州省煤矿设计研究院有限公司，贵州贵阳550 0 2 5；2.贵州省黔东南自治州人民政府，贵州凯里3.贵州省地质矿产勘查开发局，贵州贵阳550 0 0 2；4.贵州煤设地质工程有限责任公司，贵州贵阳550 0 2 5；里556 0 0 0;5.凯里市福源水利投资开发有限公司，贵州凯里556 0 0 0）摘要：为解决鱼洞河流域废弃煤矿酸性废水外排的问题，针对废弃煤矿酸性废水的成因（煤系地层硫化物、氧化环境、地下水及通道）及废弃煤矿的不同开采情况，分类施策、分部实施，通过对多处废弃煤矿治理经验的总结，提出了一套相对适合该区域实际情况的“追、堵、截、围”的煤矿废水“成因源头式生态关水污水治理法”，即追索废弃煤矿的巷道分布、封堵关键段、截流地表水、采用惟幕灌浆抬升采空区的水位。该方法的基本原理是改变地表水进入采空区后直接外流的路径，采用巷道封堵、惟幕灌浆等手段隔绝废弃煤矿采空区的氧气，同时抬升地下水位，使顶板含水层逐步恢复到原有状态、使煤矿废水变成深部滞留水、使后续补给水从高位流出。雨季检验结果表明治理效果显著。关键词：废弃煤矿；酸性废水；成因源头式；生态关水；深部滞留水中图分类号：TD167Study on treatment method of coal mine wastewaterin Yudong River basin of KailiWANG Tong-biao,ZHOU Zhou,WANG Ming-zhang,TIAN Yao-guang*,WANG Liu-wen,LI Hait,PAN Xian-weit,YANG Sheng-hui,SONG Jian-jun(1.Guizhou Coal Mine Design&Research Institute Co.,Ltd.,Guiyang 550025,Guizhou,China;2.Guizhou Qiandongnan Autonomous Prefecture Government of the Peoples Republic of China,Kaili 556000,Guizhou,China;3.Guizhou Bureau of Geological and Mineral Exploration and Development,Guiyang 550002,Guizhou,China;4.Guizhou Coal-based Geological Engineering Co.,Ltd.,Guiyang 550025,Guizhou,China;5.Kaili Fuyuan Water Resources Investment and Development Co.,Ltd.,Kaili 556000,Guizhou,China)Abstract:In order to solve the problem of acid wastewater discharged from abandoned coal mines in the Yudong Riverbasin,according to the cause of formation of acid wastewater(sulphide in coal measure stratum,oxidation environment,groundwater and channel)and different mining conditions of waste coal mine,classified measures and partial implemen-tation are carried out,by summing up the treatment experience of many abandoned mines,puts forward a set ofCause-source ecological water-shut-off wastewater treatment method for coal mine wastewater,which is relatively suitablefor the actual situation of the region,that is,tracing the distribution of the roadway in the abandoned coal mine,blockingthe key section,intercepting the surface water,using curtain grouting to raise the water level in the goaf.The basic princi-ple of this method is to change the path of direct outflow of surface water after entering goaf,to use the means of tunnelblocking and curtain grouting to isolate the oxygen in the goaf of the abandoned coal mine,and to raise the groundwaterlevel,make the roof aquifer gradually restore to the original state,so that coal mine wastewater become into deep water re-文献标识码：A文章编号：16 7 3-6 12 5（2 0 2 3）0 2-0 0 6 7-10收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 5基金项目：贵州省煤矿安全高效开采技术支撑与服务人才基地基金资助（项目编号：GKY-RD2022.KJ-012）作者简介：王彤标，男，河北昌黎人，研究员。主要研究方向：岩土工程勘察、地质灾害危险性评估与治理、煤矿防治水。*通讯作者：田要广，男，河北邯郸人，高级工程师。主要研究方向：岩土工程设计、地质灾害治理、煤矿防治水。一 6 7 一贵阳学院学报（自然科学版）（季刊）tention,so that subsequent recharge water to flow out from a high position.The test results of rainy season show that thetreatment effect is remarkable.Key words:Abandoned coal mine;Acid wastewater;Cause-source tream type;Ecological water-shut-off;Deepstagnant water凯里市鱼洞河流域原有煤矿众多、采空面积大。煤矿被关闭后，每年酸性废水外排量超过8 0 0万m，导致该流域河道水质及饮用水源遭受严重污染。为此,凯里市鱼洞河流域生态环境综合治理项目被列为生态环境部点名督察（回头看）项目，也是黔东南州政府绿色环保生态修复项目的重点标兵项目。国内针对煤矿废水及治理的相关问题，武强、唐常源2 等综合分析了煤矿开采对水环境的影响,李怀展等3则指出了矿井废弃后引发的系列环境问题;郑雅杰等4研究了石灰氢氧化钠二段中和法;杨晓松等5研究了高浓度泥浆法，石太宏等6 设计了连续碱度产生系统反应器；林海等7、王颖南等8 分析了硫酸盐还原菌及胞外聚合物处理矿山废水的机理，王秀田9分析了硅酸盐细菌BM03菌株对煤矿废水的吸附效果,周立祥10 提出了“生物矿化石灰中和”新型被动处理系统;郭超1、赵计伟12 等总结了煤矿废水处理技术的应用性能、存在问题并提出改进建议。贵州省内相关研究及应用成果也较多,高建国等13总结了贵州省内煤矿废水含悬浮物、酸性含铁锰等的分布规律；莫樊等14研究了水城汪家寨煤矿井下水的处理及再利用，张瑞雪等15针对贵州煤矿废水特点提出坑口“（有氧/缺氧)垂向折流式反应池 技术;康等16 研究了石灰中和沉淀法和石灰石中和法处理织金、贵阳煤矿废水,谢代兴等17 对德江、印江受煤矿废水污染的水源、土壤进行了重金属含量等分析；刘海等18 研究了利用自然条件处理龙里县废弃矿井废水的相关技术，胡长春等19探讨了都匀杨柳街河修建人工水坝自然曝气和库区沉淀对水质的改善及局限性。针对鱼洞河流域,梁浩乾等2 0 分析了煤矿废水外排对水环境的影响,段江飞等2 1确定了煤矿废水的主要污染因子，于春勇2 2 探讨了桃子冲泉污染与煤矿废水的关系,罗康生2 3、许帅2 4、张钟远2 5等采用DTM空间分析、三线图等方法分析了岩溶地下水化学类型、污染程度等变化规律，李曦滨2 6-2 7 提出了通过综合勘查采用源头控制+末端一 6 8 一18卷治理的综合治理技术；李文波2 8 提出采用水平定向钻区域治理技术及封堵关键通道、充填采空区等治理方法。现有研究成果大多从环境保护的角度出发、采用需要人工干预的末端治理方式，而从水文地质、工程地质、环境地质的角度出发，从源头上进行治理的方法较少。本着“问题成因方法”的治理思路，针对煤矿废水成因及废弃煤矿的不同开采情况，通过对多处废弃矿井治理经验的总结，提出了一套相对适合该区域实际情况的分类治理、分部实施的煤矿废水“成因源头式生态关水污水治理法”。雨季检验结果表明治理效果显著且治理费用得到有效控制。1鱼洞河区域水文地质条件1.1地层及富水性鱼洞河区域开采中二叠统梁山组（P,l,以炭质页岩、砂岩、煤、铝土质页岩为主，一般厚10 2 0m,富水性弱）的单一煤层（煤厚一般为0.7 1.2m,位于煤系地层上部）。梁山组上覆中二叠统栖霞、茅口组(P29m,以中厚层厚层泥晶灰岩、生物屑灰岩为主，夹少量砂页岩，厚117 330 m，富水性强），下伏上泥盆统尧梭组（D3y，厚层块状白云岩、白云质灰岩、生物屑灰岩等,富水性中等强)。见图1。1.2区域地下水补给径流排泄条件该区域地表广泛分布栖霞、茅口组（P2qm)灰岩。大气降水沿灰岩中的节理裂隙垂直人渗补给地下水，遇梁山组（P,l)或栖霞、茅口组（P2q-m)中的页岩夹层等隔水层后,地下水变水平径流，形成复杂的暗河系统。鱼洞河流域发育一条走向北东、倾向南东的正断层,该断层北西侧为一小型向斜,轴部基本位于白水河,地下水向白水河径流；断层南东侧为倾向北西的单斜构造，地下水向北西方向的平路河径流。两条河流合并为鱼洞河并最终向北东方向汇人重安江。见图1。2期C2-3h01OidD2D2白腊D3P21P2q-mE2-3后庄P2q-m01大坡A1219.880E五D346P3上二叠统E2-3寒武系中、上统70高程（m）1000500P2102鱼洞河流域煤矿开采影响2.1鱼洞河流域煤矿分布飞龙炉山镇水河0五里桥123km王彤标，等凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究2-S2-315835O1d1114公159241607201tOndD3P2q-mP21P2110930苦李井16250炉山镇人5P21桥2-3E-3D3P2q-m中二叠统P21中二叠统D2-3泥盆系S2-3志留系栖霞茅口组梁山组断层及倾角地层界限164181编号、流量A-A水文地质面图白水河平路河P2q-mD3S2-3图1鱼洞河流域水文地质略图该区域分布三十余处煤矿，主要分布于白水河、平路河两岸。见图2。重安江鱼坪地5厂J4芭茅坪河平玻大风洞镇J3谢家寨老山油龙场镇桥实王家寨同斜东林消水洞河炉山镇河顺发J2万利青杠门厉潮镇图2鱼洞河流域煤矿分布图OXhE2-3Ofd冠S2-3AP2Q-mD3庆风洞镇2-3CO1h8S2-01t01d添棉D3D2P3S2-30154310:2575重安P212604P21白10y6142平巴茅冲河P21水鱼洞20016418111P2q-m路1P2q-mD3P21河50D2-38224411:12万潮镇D2-3中、上统中上统暗河出口5.60泉点编号451及流量路極木黄坝废弃煤矿名称及矿界D3P2q-mP2q-m163D3龙场镇S2-360%115A1055017045566S2-301D2-370香炉山A1233/801d下奥陶统01h下奥陶统01t下奥陶统大湾组红花园组河流及流向地下水流向P2q-m1000D3P21500S2-30老虎坡江禾古钟坪凯源联办高家庄龙场镇鸿鑫OJ1水质监测点断层河流及流向P21S2-301015D34-T108-2S米E2-30160人150%桐梓组岩溶漏斗梁山组分布区受污染河流段69贵阳学院学报（自然科学版）（季刊）2.2烧煤矿开采对水环境的影响模式该区域煤矿基本采用房柱式开采。沿河流两侧分布的煤矿，多沿煤层底板掘通排水巷道，使采空区废水自流人附近河流。煤矿开采前，上部栖霞、茅口灰岩中的地下水沿梁山组上部暗河系统的出口排人附近河流。煤矿开采并被关闭后，有的煤矿采空规模小，采空区积满水后沿井口流出，进人附近溪沟或河流而引起污染；有的煤矿采空规模大，采空区上部形成导水裂隙带2 9,局部导通了上部暗河系统，使上部栖霞、茅口灰岩中的地下水进人采空区后再沿煤矿排水巷道流人河流，从而造成河流污染。甚至有的煤矿因排水巷道进入煤系地层下伏的上泥盆统尧梭组(D3y)中,还引起了串层污染。见图3。P2q-m灰岩AP21河流D3y采空区采动裂隙图3煤矿开采对水环境的影响模式示意图3鱼洞河流域煤矿废水治理方法鱼洞河流域的污水治理工作已开展多年，有采用直接封堵井口的所谓“源头式”治理方法的，也有采用修建污水处理厂进行末端治理的。实践证明,采用末端式治理的项目因其运行成本居高不下而成为当地政府的“包”，而盲目的源头式治理也难以奏效，例如井口封堵位置的选择错误将导致串层污染、治理效果不佳，采空区情况不明的情况下采用保守而无针对性的治理方案还会造成大量的工程量浪费。要有效治理废弃煤矿污水外排的“顽疾”，应根据问题导向、遵循“问题成因方法”的治理思路，必须要在摸清其开采的背景条件即找到“病根”的前提下，“对症下药”，才能谈得上真正的源头式治理，才会收到治理效果、达到治理目的。而鱼洞河流域的煤矿开采历史悠久，多以小型煤矿房柱式开采为主，煤矿的管理不规范且已被关闭多年,井下巷道及采空区的位置、范围等相关资料缺一7 0 一18卷乏。为此,应先确定适宜的能够找到“病根”的勘查工作方法即“诊治方法”，才谈得上找到适宜的治理方法。3.1煤矿废水成因废弃煤矿酸性废水的形成,是因为地下水携带煤系地层内的硫化物等从采空区流到地表后，在空气、水和细菌的共同作用下，其中的金属硫化物逐步被氧化,产生了大量的氢离子（H+）,形成硫酸、金属硫酸盐,并溶出矿石中的多种金属离子,因而形成含有铁、锰、铜、锌、铅、镉等的酸性废水。以硫铁矿为例，酸性废水产生的具体过程如下：(1)硫铁矿在水和氧气参与下,转化为亚铁离子（Fe+）硫酸根（SO?-）和氢离子（H+）,即硫铁矿氧化产酸过程：2FeS,+70,+2H,02Fe2+4S02-+4H*(2)亚铁离子（Fe+）进一步氧化为三价铁离溶蚀裂隙子（Fe3+）,并水解形成Fe（O H)3，同时,也进一步暗河降低了废水的pH值：4Fe2*+0+4H*4Fe3+2H,0 Fe3*+3H,0Fe(OH);+3H*排水巷道（3）三价铁离子（Fe3+）作为催化剂,直接与硫铁矿（FeS,）接触氧化产生亚铁离子（Fe+）、硫酸根(SO2）和氢离子(H*）：FeS,+14Fe3*+8H,015Fe2*+2S02-+16H*由上可见,煤矿废水的形成因素包括硫化物、氧化作用、地下水及通道。真正的源头式治理方法，不仅要针对煤矿废水形成的地理位置方面的源头,更要针对煤矿废水形成因素方面的源头。3.2勘查工作方法针对该区域的废弃煤矿分布情况，首次提出了“望、闻、问、切、追”的“中医式”勘查工作方法，以寻找地下水补给煤矿采空区的通道为主，具体为：“望”：收集区域水文地质、工程地质、煤矿井口分布等相关资料，配合地面踏勘，初步了解煤矿分布区地表水与地下水的联系,对废弃煤矿污水的补给源、径流方向、排泄通道以及该片区的水文地质条件形成宏观印象；“闻”：收集各监测点的水质化验分析等资料，配合地面观察发现的地表水污染变化情况，初步分析各废弃煤矿的废水与地表水的联系；“问”：走访周边群众、原矿井工人和管理人员2期等,基本了解各废弃煤矿不同的井下开采情况；“切”：在上述工作基础上，配合勘查单位开展有针对性的物探、钻探、化探工作,验证初步分析的结论，进一步分析各废弃煤矿分布区地下水与地表水的联系。“追”：在应急救援队伍配合工作、保证安全的前提下，打开煤矿废弃巷道作为探手段，追索出水点、封堵后可能存在的漏水点，初步判定煤矿废水通道。通过上述勘查工作，基本上确定了鱼洞河流域各废弃煤矿废水与地表水联系的不同特点。但因煤矿的关闭时间较长且井下资料缺乏、区域的水文地质条件复杂，只通过地表勘查手段彻底查明各煤矿的采空区、上部岩溶管道的具体分布位置以及导水裂隙带导通岩溶管道的位置是不现实的，还需要在治理工作中逐步发现问题并解决问题。3.3治理方法由前述可知，煤矿废水的形成因素包括硫化物、氧化作用、地下水及通道，而要消除煤系地层内的硫化物是不现实的，故源头式的治理方法只能针对氧化作用、地下水及通道且必须要确定关键封堵位置。结合前述煤矿开采对水环境的影响模式,首次总结提出了“追、堵、截、围”的治理方法，具体为：“追”:既是一种勘查手段,也是治理方法的一部分，用于确定可以实施封堵的关键位置；“堵”：结合前述工作，确定最佳封堵段，由内至外进行封堵，把煤矿废水封闭在采空区内，同时避免地下水串层，以阻断地下水及通道、减轻氧化作用；内设水管，施工期间用作水质监测或减压30;“截”：设置地表截排水沟，对地表煤研石分布区进行治理，拦截地表补给源，减少煤矿采空区的地表径流补给量；“围”：通过上述综合治理手段，逐步缩小煤矿废水分布范围,后期配合挡水墙、惟幕注浆等手段，进一步减轻氧化作用，并使地下水位抬升、使上部灰岩地下水逐渐回到原有通道,将煤矿废水围在采空区深部。该方法的基本原理是改变地表水进人采空区后直接外流的路径，一是通过关键段的巷道封堵并配合必要的挡水墙、幕注浆等工程，隔绝王彤标，等凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究4治理方法应用鱼洞河流域的煤矿采空区分布位置、开拓开采的方式各有差异，相应的治理方法也不尽相同。对井田范围位于地势较高处、排水巷道位置较高、主要采用下山开采的煤矿，或采空区面积相对较小、未与其他煤矿采空区连通、导水裂隙带导通上部灰岩中地下水通道可能性小的煤矿，单纯采用封堵关键段的方式即可使主要的采空区积水滞留在排水巷道标高下方、形成深部滞留水储存空间，基本可达到防止煤矿废水外排的治理效果。见图4。对排水巷道位置较低、主要采用上山开采的煤矿，或采空区面积较大、与其他煤矿采空区或浅部小窑巷道连通、导水裂隙带导通上部灰岩中地下水通道可能性大的煤矿，有的矿井地下水位升高后仍无外泄通道,单纯封堵关键段即可达到治理效果；一7 1 一废弃煤矿采空区的氧气，使氧化环境变成还原环境；二是通过抬升地下水位，使顶板灰岩含水层地下水的径流逐步恢复到原有状态，使煤矿废水变成深部滞留水、使后续补给水从高位流出，从而使煤矿废水不外排或外排的时间缩短、水量减小、水质改善。因该方法针对煤矿废水的成因，且属于源头式治理方法,故将上述方法定名为煤矿废水“成因一源头式生态关水污水治理法”。3.4 治理步骤由于各煤矿的开拓开采方式不尽相同，对地表的影响也不相同,且煤矿的关闭时间较长且井下资料缺乏，无法单纯采用地表手段彻底查明各煤矿的采空区、上部岩溶管道的具体分布位置以及导水裂隙带导通岩溶管道的位置，故需要在治理工作中针对不同的煤矿开拓、开采方式进行分类，通过动态施工的方式逐步发现问题并分部解决问题。为使治理工程量更有针对性且节省工程量,应首先查明煤矿的开拓开采方式，按采空区与排水巷道的关系，可将煤矿分类为下山开采煤矿（采空区大部分低于排水巷道）、上山开采煤矿（采空区大部分高于排水巷道），“因矿施策”、分类治理；在施工“追、堵、截”部分的工程并待雨季检验治理效果后，再根据漏点及治理效果确定是否实施“围”的工程及其实施的具体位置、范围。贵阳学院学报（自然科学版）而有外泄通道的矿井，除封堵外，还需根据实际情况采取惟幕灌浆、设置浅部挡水墙等治理手段，形成可供采空区废水滞留的空间，使外排的废水及污染物减量。见图5。封堵关键位置P2q-m回风斜井雨季水位XXPetP21采空区枯季水位图4下山煤矿治理方式剖面示意图（以黄坝煤矿为例）煤矿名称井口位置高，平碉+斜井开黄坝拓，见煤后向下山、走向方向开采井口位置高，平碉+斜井开平路河拓，见煤后向下山、走向方向开采井口位置高，平碉+斜井开顺发拓，见煤后向下山、走向方向开采井口位置高，斜井开拓，见煤大猫山后向下山、走向方向开采巷采为主，十多个老窑碉口分孙家寨片区散开采煤矿名称已实施的治理工程封堵井筒关键段，地表设置截黄坝水沟、挡墙治理研石堆平路河封堵井筒关键段顺发封堵井筒关键段封堵井筒关键段，地表设置截大猫山水沟、挡墙治理研石堆，填埋塌陷坑封堵井筒关键段，地表设置截孙家寨片区水沟、挡墙，治理石堆4.2上山开采煤矿包括江禾、里仁、鱼洞斜井、半坡等煤矿，位置一7 2 一(季刊)后续惟幕灌浆位置封堵后水位采空区P2q-m封堵关键位置D3y主平碱图5上山煤矿治理方式剖面示意图（以江禾煤矿为例）4.1下山开采煤矿雨季井口流量DayQ=0.4151/s表1下山开采煤矿基本情况简表开拓、开采方式采空区情况采空区规模小、相对独立；地表见16 处老洞口、多处研石堆积体采空区规模中等、相对独立；买地表见2 0 余处老口采空区规模较大、独立；地表见2 0 处老碉口采空区规模较大、独立；地表见塌陷坑、研石堆积体采空区规模小、分散、独立，地表多研石堆积体表2下山开采煤矿治理方式及效果治理时间2021年7 月封堵井口完成2021年9月封堵井口完成2021年11月封堵井口完成2021年11月封堵井口完成2022年10 月施工完成见图2，基本情况见表3，治理情况见表4。18卷挡水墙排水平碉D3y封堵前水位包括黄坝、平路河、顺发、坪地、大猫山等煤矿及孙家寨片区，位置见图2，基本情况见表1，治理情况见表2。雨季采空区集满水后自平碉口溢流，流量0.4/s，枯季断流；其余老碉口无水采空区积水自平碉口溢流，流量6.630.9V/s;其余老碉口无水采空区积水自7#老平口溢流，流量1050Vs;其余老碉口无水采空区积水通过上部岩溶管道外排，泉 S41 处流量 40 111 l/s采空区积水自6 个老口常年外排，总流量约5.2 10.2 V/s；其余碉口雨季出水或无水治理效果经历雨季，未见水流出经历雨季，未见水流出；附近污水处理厂拆除经历雨季，未见水流出经历雨季，泉S41有水流出，但丰水期流量由 111 l/s减小至10 l/s;附近污水处理厂转做其他用途未见水流出，待雨季检验污水外排情况2期煤矿名称平碉+斜井开拓，见煤后向各江禾向开采，2#平标高低于大部分采空区平碉+暗斜井开拓，见煤后向里仁各向开采，主平碉标高低于大部分采空区斜井开拓，见煤后主要向下鱼洞斜井山、走向方向开采，但排水平碉位置低于采空区井口位置低，平碉+斜井开坪地拓，见煤后向上山、走向方向开采沿煤层平碉开拓，向上山、走半坡向方向开采，井口位置最低煤矿名称已实施的治理工程封堵井筒关键段，地表设置截江禾水沟、挡墙治理研石堆里仁封堵井筒关键段鱼洞斜井封堵井筒关键段坪地封堵主、副平碉关键段半坡封堵井筒关键段5治理效果前述十处矿井，有六处治理效果良好，有一处基本取得效果,有三处尚未治理完成。为说明治理效果,对设置于地表的五处地表水水质监测点（J1位于芭茅坪煤矿上游，可说明大猫山煤矿及孙家寨片区的治理效果；J2位于平路河村桥、J3位于平路河进鱼洞河前50 m，可说明顺发、黄坝、平路河煤矿的治理效果；J4位于白水河进鱼洞河前50 m，可说明大猫山、坪地煤矿及孙家寨片区的治理效果；J5位于鱼洞河进重安江前,可说明全域煤矿的治理效果。监测点位置见图2）的水质监测数据进行了汇总统计，治理前、后各地表水监测点的pH值变化见图6,各监测点的Fe、M n含量变化见图7 图11。王彤标，等凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究表3上山开采煤矿基本情况简表开拓、开采方式采空区情况采空区规模较大、与相邻煤矿采空区连通；地表见14处老口及多处研石堆采空区规模中等、与相邻的江禾煤矿采空区连通；主平碉标高低、其余7 处井口标高较高采空区规模大、与周围采空区有联通可能；地表见2 0 余处老碉口采空区规模较大、独立；地表见5处老碉口采空区规模大、与周围采空区有联通可能；地表见10 余处老碉口表4上山开采煤矿治理方式及效果治理时间2021年10 月封堵井口完成2021年10 月封堵井口完成2021年12 月封堵井口完成2021年12 月封堵井口完成正在施工，未完成pH值一J1987654注：J1、J2 监测点2 0 2 3年未监测图6 各监测点pH值曲线污水外排情况雨季采空区集满水后自井口溢流，1#井流量43.6/s,2#井流量2 3.0 l/s；其余老碉口无水采空区积水自主平碉口溢流，流量23.5/s;其余井口无水采空区积水自排水平碉口溢流，流量81.6121.1l/s;其余老口无水采空区积水自平碉口溢流，副平流量1.8 5.0 Vs,主平碉流量4.410.0/s;其余老碉口无水采空区积水自10 处老口溢流，总流量 2 5.7 7 7.0 l/s治理效果经历雨季，见水沿其他老碉口流出。后沿煤层露头线施工挡水墙、堵塞老碉口；惟幕灌浆待施工经历雨季，未见水流出经历雨季，见水沿煤层露头线或泉点流出，待下一步惟幕灌浆处理；附近污水处理厂停用经历雨季，未见水流出正在施工，未完成一J2一J3一J4J5时间2020年2021年2022年一7 3一贵阳学院学报（自然科学版）Fe(mg/L)大猫山孙家寨Mn(mg/L)一期治理1.52完成1.51.00.5限值0.3Fe(mg/L)4.0-3.5-3.0-2.52.0-1.51.0限值0.3Fe(mg/L)40-3530-252015105限值0.3一7 4一(季刊）Fe(mg/L)完成0.300.250.200.15限值0.100.05时间2020年2021年图7 J1监测点Fe、M n 浓度值曲线黄坝平路河顺发治理治理治理完成完成完成3.9502020年图8 J2监测点Fe、M n 浓度值曲线69.010.62T黄坝平路河顺发理完成治理治理完成完成52020年2021年图9J3监测点Fe、M n 浓度值曲线18卷大猫山坪地孙家寨Mn(mg/L)一期治理治理0.46完成完成完成40-0.40350.35300.3025-0.25200.20150.15限值102022年5-限值0.3Mn(mg/L)F0.40F0.350.300.250.200.150.18限值0.100.05时间2021年2022年1iMn(mg/L)F0.40-0.35-0.300.25-0.20-0.15限值0.100.05时间2022年0.100.05时间2020年2021年图10J4监测点Fe、M n 浓度值曲线Fe(mg/L)0.44，40-353025-20-15105限值0.3由图6 可见，治理前,除J3监测点雨季时因受鱼洞泉的污水排放量增加而pH超标外,其余监测点pH值均不超标；治理后,J3、J5监测点pH值均有超标现象，无法说明治理效果。由图7 可见，治理前,J1监测点的Fe有超标现象（最多1.52 mg/L,超标4.1倍），Mn不超标；大猫山煤矿、孙家寨片区治理后，Fe、M n 均不再超标,Fe浓度呈明显下降趋势。治理效果较明显。由图8 可见,治理前,J2监测点的Fe基本均超标（最多3.95mg/L，超标12.2 倍），Mn有超标现象（最多0.16 mg/L,超标0.6 倍）；黄坝、平路河、顺发煤矿治理后,Fe、M n 仍有超标但峰值明显下降（Fe最多1.18 mg/L,超标2.9倍；Mn最多2022年Mn(mg/L)F0.400.350.300.250.200.15限值0.100.05时间2020年2021年图11J5监测点Fe、M n 浓度值曲线2022年2期0.11mg/L,超标0.1倍）,Fe、M n 浓度呈明显下降趋势。治理效果较明显。由图9 可见,治理前,J3监测点的Fe、M n 基本均超标（Fe最多6 9mg/L，超标2 2 9倍；Mn最多0.43mg/L,超标3.3倍）；黄坝、平路河、顺发煤矿治理后,Fe、M n 仍有超标（Fe最多43mg/L,超标142倍；Mn最多0.6 2 mg/L,超标5.2 倍）。因J2、J3之间有鱼洞泉及其他煤矿的废水汇入，治理效果显现不明显。由图10 可见,治理前,J4监测点的Fe基本均超标（最多15mg/L，超标49倍），Mn偶有超标（最多0.17 mg/L，超标0.7 倍）；坪地、大猫山煤矿、孙家寨片区治理后,Fe、M n 基本均超标（Fe最多16mg/L,超标52 倍；Mn最多0.46 mg/L,超标3.6倍）。因J1、J4之间有其他煤矿的废水汇入（特别是2 0 2 2 年11、12 月出现极大异常，估计因孙家寨片区治理后煤矿废水从芭茅坪煤矿井口流出），治理效果显现不明显。由图11 可见,治理前,J5 监测点的Fe、M n 基本均超标（Fe最多2 8 mg/L,超标9 2 倍;Mn最多0.38mg/L,超标2.8 倍）；治理后,Fe、M n 仍超标(Fe最多2 2 mg/L,超标7 2 倍;Mn最多0.44mg/L,超标3.4倍）。该监测点为鱼洞河流域的最终监测点，有鱼洞泉及其他未治理煤矿的废水汇人，治理效果显现不明显。6结论（1）“成因源头式生态关水污水治理法”针对煤矿废水的成因,基本原理是改变地表水进人采空区后直接外流的路径,通过关键段的巷道封堵并配合必要的挡水墙、惟幕灌浆等手段，隔绝废弃煤矿采空区的氧气，同时抬升地下水位，使顶板灰岩含水层地下水的径流逐步恢复到原有状态、使煤矿废水变成深部滞留水、使后续补给水从高位流出，从而使煤矿废水不外排或外排的水量减小、水质改善。多处治理点经雨季检验证明治理效果显著,且因分部实施治理工程，使治理费用大大降低。可为类似地区的废弃煤矿污水治理提供借鉴。(2)鉴于无法仅通过地表勘查手段彻底查明各煤矿的采空区、上部岩溶管道的具体分布位置以及导水裂隙带导通岩溶管道的位置，故需要在治理工作中针对不同的煤矿开采方式，分类、分部实施王彤标，等凯里鱼洞河流域煤矿废水治理方法研究治理工程，可使治理工作更有针对性且节省工程量。(3)排水巷道高于采空区的矿井，封堵关键段后治理效果良好。而采空区面积大、排水巷道低于采空区的矿井，封堵关键段导致采空区水位上升后，采空区积水会寻找新的排水通道，治理难度较大，在治理工程手段及实施位置的选择方面，尚值得进一步研究。参考文献：1武强，董东林,傅耀军，等.煤矿开采诱发的水环境问题研究J.中国矿业大学学报，2 0 0 2,31（1）：19-2 2.2TANG C Y,WU P,TAO X Z,etc.The basin acidificationaffected by AMD:A case study in Xingren county,Guizhou,China J.CARSOLOGICA SINICA,2009,28(2):135-143.3李怀展,查剑锋，元亚菲.关闭煤矿诱发灾害的研究现状及展望J.煤矿安全,2 0 15,46（5）：2 0 1-2 0 4.4郑雅杰,彭映林,李长虹.二段中和法处理酸性矿山废水J.中南大学学报（自然科学版），2 0 11,42（5）：1215-1219.5杨晓松,邵立南,刘峰彪,等.高浓度泥浆法处理矿山酸性废水机理J.中国有色金属学报，2 0 12,2 2（4）：1177 1183.6石太宏，杨娣,冯玉香，等.SAPS处理酸性矿山废水的模拟应用研究J.环境工程学报，2 0 15，9（5）：2277-2283.7林海,李真,贺银海，等.硫酸盐还原菌治理酸性矿山废水研究进展J.环境保护科学,2 0 19,45（5）：2 5-31.8王颖南,邓奇根,王浩，等.硫酸盐还原菌胞外聚合物处理酸性矿山废水的研究进展J.水处理技术,2 0 2 0,46(12):7-11.9王秀田.煤矿井下废水的污染分析及治理措施研究J.山西化工,2 0 2 1,42(1):2 31-2 33.10周立祥.生物矿化：构建酸性矿山废水新型被动处理系统的新方法J.化学学报,2 0 17,7 5（6）：552-559.11郭超,刘怀英,马兆瑞，等.煤矿废水处理工艺及应用分析J.煤炭工程,2 0 15,47（5）：7 9-8 2.12赵计伟,张庆海,王宁涛，等.酸性矿山废水处理技术研究进展与展望J.矿产勘查，2 0 2 1，12（4）：1049 1055.13高建国,王大州.贵州煤矿区矿井水水质特点及处理工艺探讨J中国煤炭地质，2 0 14，2 6（5）：49-52,67.14莫樊,郁钟铭,吴桂义，等.煤矿矿井水资源化及综合一7 5 一贵阳学院学报（自然科学版）（季刊）利用J.煤炭工程,2 0 0 9,41（6）：10 3-10 5.15张瑞雪,吴攀，杨艳，等.贵州煤矿酸性废水“被动处理 技术的新方法探讨J.地球与环境,2 0 10,38（2）：250-254.16康,胡文,陈守应.煤矿酸性废水处理技术的应用研究J.环境工程,2 0 12,30（4)：46-47,6 9.17谢代兴，孟小军,唐建生，等.煤矿废水对岩溶区水源及土壤污染、危害与评价J.中国农学通报,2 0 13,2 9(32):296-302.18刘海,张加广,林义芳.龙里县废弃煤矿井废水污染治理研究J.广州化工,2 0 17,45(9)：16 2-16 4+17 2.19胡长春,宋威，雷宇.利用人工水坝治理受煤矿废水污染河流：以都匀市杨柳街河为例J.环保科技,2 0 2 1，27(4):44 46,58.20梁浩乾,冯启言，周来，等.鱼洞河流域废弃煤矿矿井水对水环境的影响J.水土保持研究,2 0 19,2 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