前言
煤炭是我國的主要能源，在我國一次性能源中占76％以上，必定要進(jìn)行大量的采煤。采煤過程中破壞了煤層所處的環(huán)境，使其原來的還原環(huán)境變成了氧化環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3。煤層開采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng)，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即生產(chǎn)了酸性礦井水。PH值低于6的礦井水稱酸性礦井水。酸性礦井水在我國部分煤礦特別使南方煤礦分別較為廣泛。我國南方煤礦的礦井水pH值一般在2.5～5.8，有時達(dá)2.0。pH值低的原因與煤中含硫量高有密切關(guān)系。酸性礦井水的形成對地下水造成了嚴(yán)重的污染，同時還會腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設(shè)備和混凝土井壁，也嚴(yán)重污染地表水和土壤，使河水中魚蝦絕代，土壤板結(jié)，農(nóng)作物枯萎，影響人體健康。
1 酸性礦井水的危害
礦井水的pH值低于6即具有酸性，對金屬設(shè)備有一定的腐蝕性；pH值低于4即具有較強(qiáng)的腐蝕性，對安全生產(chǎn)和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。具體有以下幾個方面：
1>腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運輸設(shè)備。如鋼軌、鋼絲繩受pH值<4的酸性礦井水侵蝕，十幾天至幾十天其強(qiáng)度會大大降低，可造成運輸安全事故；
2>探放pH值低的老空水，鐵質(zhì)控水管道和閘門在水流沖刷下腐蝕很快，使放水失去控制而帶來災(zāi)害；
3>酸性礦井水中SO42-含量很高，與水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸鹽結(jié)晶。這些鹽類在生成時體積膨脹。經(jīng)測定，當(dāng)SO42-生成CaSO4?2H2O時，體積增大一倍；形成MgSO4?7H2O時，體積增大430％；體積增大使混凝土構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低而受到毀壞。
4>酸性礦井水還是環(huán)境污染源。酸性礦井水排入河流，pH質(zhì)小于4時，會使魚類死亡；酸性礦井水排入土壤，破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤板結(jié)，農(nóng)作物枯黃，產(chǎn)量降低，影響工農(nóng)關(guān)系；酸性礦井水人類無法飲用，長期接觸，可使人們手腳破裂，眼睛痛癢，通過食物鏈進(jìn)入人體，影響人體健康。
2 酸性礦井水形成的原因
煤系地層大多形成于還原環(huán)境，含黃鐵礦（FeS2）的煤層形成于強(qiáng)還原環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3。煤層開采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng)，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即生產(chǎn)了酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：
1> 黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵：
2FeS2＋7O2+2H2O→2H2SO4+2FeSO4
2> 硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉(zhuǎn)化為硫酸鐵：
4FeSO4＋2H2SO4＋O2→2Fe2（SO4）3＋2H2O
3> 在礦井水中，硫酸亞鐵的氧化作用，有時也不一定需要硫酸：
12FeS2＋3O2+6H2O→4Fe2（SO4）3＋4Fe（OH）3
4> 礦井水中硫酸鐵，具有進(jìn)一步溶解各種硫化礦物的作用：
Fe2（SO4）3＋MS＋H2O＋3/2 O2→M SO4+2FeSO4＋H2SO4
5> 硫酸鐵在弱酸性水中發(fā)生水解而產(chǎn)生游離硫酸：
Fe2（SO4）3+6H2O→2 Fe（OH）3＋3H2SO4
6> 在礦井深部硫化氫含量高時，在還原條件下，富含硫酸亞鐵的礦井水也可產(chǎn)生游離硫酸：
2FeSO4＋5H2S→2 FeS2＋3S＋H2SO4＋4 H2O
酸性礦井水的性質(zhì)除與煤中含硫量有關(guān)外，還與礦井水涌水量、密閉狀態(tài)、空氣流通狀況、煤層傾角、開采深度及面積、水的流動途徑等地質(zhì)條件和開采方法有關(guān)。礦井涌水量穩(wěn)定，則水的酸性穩(wěn)定；密閉差、空氣流通良好，則水的酸性較強(qiáng)，F(xiàn)e3+離子含量較多；反之，則酸性較弱，F(xiàn)e2+離子較多；開采越深，煤的含硫量越高；開采面積越大，水的流經(jīng)途徑越長，則氧化、水解等反應(yīng)進(jìn)行得越充分，水的酸性越強(qiáng)，反之則弱。
