[发明专利]一种煤矸石井下充填污染物释放模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矸石井下充填污染物释放模拟装置及方法，尤其适用于模拟煤矸石井下污染物释放规律的研究。

背景技术

目前国内外对煤矸石对环境污染的研究大都集中在实验室内煤矸石静态浸泡、动态淋溶下污染物的释放规律和机理的研究以及煤矸石山对矿区环境影响的质量评价，多采用控制浸泡液pH、固液比、煤矸石风化程度、煤矸石粒度等条件进行试验，而模拟井下温度、压力耦合条件下煤矸石潜在污染物质释放规律的研究还未见报道。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种煤矸石井下充填污染物释放模拟装置及方法，通过控温和控压来模拟煤矸石井下充填污染物释放的规律，为井下煤矸石对环境造成的污染研究开辟一种新的途径。

技术方案：本发明的煤矸石井下充填污染物释放模拟装置，包括底座，底座上设有内装煤矸石的样品容器，样品容器的外部套装有与样品容器同轴的控温罩，使样品容器外壁与控温罩内壁之间构成内装控温水的控温室，控温罩上方设有穿过控温罩进入样品容器内的传压棒。

所述的控温罩内设有显示温度的加热棒。

所述的控温罩和样品容器均由不锈钢管制成。

本发明使用上述装置的煤矸石井下充填污染物释放模拟方法，依据地下温度和压力经验公式获得地下温度和压力，通过改变控温室内的温度和施加的压力，模拟不同深度井下环境煤矸石充填污染物释放规律，具体步骤如下：

a.将试验用的煤矸石装入样品容器，按照固液比加入离子水或矿井水浸泡，并在控温室内注入控温水，将传压棒经控温罩插入样品容器内；

b.根据不同试验选择不同种类的煤矸石，并依据地下温度和压力设定控温水的温度；

c.利用压力机对传压棒施压，进而通过传压棒对离子水或矿井水浸泡的煤矸石进行施压，施加的压力为200kN～350kN，施压过程中，通过温度显示器对水温进行控制；

d.压力持续1天、3天、5天和7天，并分别取样，所得样品用0.45μm微孔滤膜过滤后采用ICP-MS和LC-MS进行无机物和有机污染物测定，从而揭示不同温度和压力耦合条件下随时间变化煤矸石浸泡液污染物释放规律。

所述的煤矸石为新鲜煤矸石、半风化煤矸石或风化煤矸石。

所述控温水的温度为20℃～40℃。

所述的固液比为1:1、1:2、1:4和1:8。

所述加入离子水或矿井水浸泡的煤矸石(7)时间为1-6个月。

有益效果：本发明采用经验公式估算不同深度地下温度和压力，然后通过该装置通过控制加热棒控制水温，通过控制压力机控制压力，从而实现模拟井下环境温压耦合下煤矸石污染物释放规律的研究，为井下煤矸石对环境造成的污染研究开辟一种新的途径。其结构简单，操作方便，成本低，模拟效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的煤矸石井下充填污染物释放模拟装置结构示意图。

图中：1－压力机，2－加热棒，3－控温水，4－控温罩，5－传压棒，6－样品容器，7－煤矸石，8－底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的煤矸石井下充填污染物释放模拟装置，主要由控温罩4、传压棒5、样品容器6和底座8构成，底座8上设有内装煤矸石7的样品容器6，样品容器6的外部套装有与样品容器6同轴的控温罩4，使样品容器6外壁与控温罩4内壁之间构成内装控温水3的控温室，所述的控温罩4内设有显示温度的加热棒2。控温罩4上方设有穿过控温罩进入样品容器6内的传压棒5。所述的控温罩4和样品容器6均由不锈钢管制成。

本发明的煤矸石井下充填污染物释放模拟方法，依据地下温度和压力经验公式获得地下温度和压力，通过改变控温室内的温度和施加的压力，模拟不同深度井下环境煤矸石充填污染物释放规律，具体步骤如下：

a.将试验用的煤矸石7装入样品容器6，按照固液比加入离子水或矿井水浸泡，并在控温室内注入控温水，将传压棒5经控温罩4插入样品容器6内；所述的煤矸石7为新鲜煤矸石、半风化煤矸石或风化煤矸石；所述的固液比为1:1、1:2、1:4和1:8；所述加入离子水或矿井水浸泡的煤矸石(7)时间为1-6个月；

b.根据不同试验选择不同种类的煤矸石7，并依据地下温度和压力设定控温水的温度；所述控温水的温度为20℃～40℃。

c.利用压力机1对传压棒5施压，进而通过传压棒5对离子水或矿井水浸泡的煤矸石7进行施压，施加的压力为200kN～350kN，施压过程中，通过显示温度的加热棒2对水温进行控制；