露天矿坑隔水层重构及泥岩-地聚合物损伤渗透特性-论文

露天矿水资源保护与恢复是煤炭露天开采面临的重大环境问题，是制约露天煤矿大规模发展的重要因素。露天开采形成漏斗效应，对周边地下水资源破坏严重且难以恢复，根本原因是煤层以上隔水层被爆破剥离，隔水层缺失;内排物料结构松散，渗透系数大，达不到隔水、阻水的效果。目前针对恢复与保持露天矿水资源问题，鲜有系统研究及有效措施。因此研究团队提出，以泥岩-地聚合物材料构建露天矿内排土场重构隔水层，将露天矿山及周边工业固体废弃物纳入隔水层原材料选材范畴，在实现构建隔水层的同时，消耗大量工业废渣，形成以露天矿山为中心的工业生态圈。低渗透率是隔水层材料基本特征，其数值应在10-15 m2以内。重点考察了材料损伤渗透特性。以地聚物缩聚反应为理论基础，采用泥岩、矿渣、赤泥作为碱激发粉体材料，采用标准砂作为细骨料材料，水玻璃为激发剂，制备得到标准(50 mm×100 mm)泥岩-地聚合物试样。定义了一维应力条件下，以单轴加载水平为指标的损伤变量，通过渗透试验分析了不同损伤程度条件下材料渗透特性。结果表明，低损伤(当σ/σc＜0.3时)情况下，材料并未出现贯通裂纹，导致渗透介质未能穿过材料，所以未能采集到数据;随损伤的