高校地质学报 ›› 2026, Vol. 32 ›› Issue (04): 522-533.DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2025047
刘迎澳1, 2,茅恒旗1, 2,叶 涛1, 2,周 来1, 2*,亓增刚3, 4,吴剑锋5,张凯凯1, 2
LIU Yingao1,2,MAO Hengqi1,2,YE Tao1,2,ZHOU Lai1,2*,QI Zenggang3,4,WU Jianfeng5,ZHANG Kaikai1,2
摘要: 原位注入反应性地质聚合物可有效封堵酸性矿井水(AMD),注浆材料的反应—固化效能研究可为反应性地质聚合
物原位封堵AMD提供关键参数。该文以揭示反应性地质聚合物封堵AMD的协同机制为目的,开展了注浆材料养护稳定性实验、动态封堵AMD实验以及微观机制表征研究等。结果表明,注浆材料化学稳定性和耐久性好,重金属浸出量符合国家标准;AMD的侵蚀作用能促进硅酸盐与硅铝酸盐物质的形成,并能有效增强结石体的抗压强度至6.37 MPa;在AMD的动水条件下动态封堵率90%以上,注浆封堵反应后最终出水pH由3.6升至6.8~8.3,总Fe、Mn、SO42 -去除率分别在98.8%、52.1%、33.3%以上,C-(A)-S-H、N-A-S-H凝胶产物增多,加强了结石体固化稳定化重金属的能力,SO4 2 -转化成更多含硫矿物;地质聚合物作为注浆剂注入含水层或填充区,水泥水化、生成地质聚合物和形成憎水性薄膜三种反应过程同时进行,在AMD的侵蚀作用下,促进固化体表面和内部的C-(A)-S-H、N-A-S-H凝胶产物及Ca6Al2(SO4)3(OH)12(H2O)7、FeS、CaSO4等多种矿物质的生成,同时固化重金属,形成含有CaCO3、H2SiO3、Fe(OH)3和Mn(OH)2等物质的胶体沉淀,满足绿色注浆的需求。该研究明确了地聚物注浆材料的“注浆—反应—固化—减污”协同机制,为AMD的原位绿色治理提供了科学依据和实践指导。
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