煤炭工程

作者：郭洋楠,王媛,吴豪楠,等

单位：1. 国能神东煤炭集团有限责任公司，陕西 神木 7193152. 国能神东煤炭矿业服务公司，陕西 神木 7193153. 中国矿业大学（北京），北京 100083

关键词：绿色矿山 , 矸石山 , 膨润土 , 防渗材料 , 渗透系数 , 聚丙烯酸钠,

长期堆积的煤矸石在风化雨水侵蚀的作用下会形成含铅、铬等重金属的酸性煤矸石淋滤液，如果底部不做防渗处理，会严重污染矿区土壤和地下水环境。为解决此问题，以膨润土、粉煤灰、粉土为原料，添加聚丙烯酸钠制备膨润土-粉煤灰-粉土-聚丙烯酸钠复合防渗材料（BFS），并对其防渗性能进行研究。研究结果发现在膨润土-粉煤灰混合的基础上添加粉土和聚丙烯酸钠进行四因素交互实验，基于响应面Central Composite试验方法获得的膨润土、粉煤灰、粉土以及聚丙烯酸钠的掺量的质量最优配比为：65∶35∶37.5∶4，在此比例下BFS的渗透系数为1.35×10-8cm/s，阳离子交换量为54.09cmol+/g，自由膨胀系数为8.55mL/2g，满足防渗性能要求。BFS的研制充分利用粉煤灰和聚丙烯酸钠的优势，对于降低采煤沉陷区复垦的成本，增加粉煤灰和膨润土的综合利用途径和利用率具有一定的现实意义；同时为煤矸石填埋场防渗层的设计、应用和效果评价提供理论支撑。

来源：2025年第6期

《煤炭工程》期刊编辑部

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