前言

我国的煤炭产量已经连续几年位居世界首位，是世界煤炭资源最丰富的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国。煤炭资源是我国社会经济发展的重要能源，据统计，我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的11%。我国煤矿点多面广，且各种国有大型煤矿和乡镇小煤矿共存，这些煤矿的开采与管理水平差别较大，使得当前煤矿开采过程中的生态与环境保护问题突出（汪应宏等，2006）。

在煤矿开采过程中，由于生产条件的需要以及煤层矿物的特殊物理、化学及生物反应，会伴随产生大量污染物，如硫化物、酸性矿井水、重金属、油污污染等。随着煤炭资源开采的逐渐枯竭和生产成本的提高，矿井闭坑已经成为当前矿区集中出现的现象和趋势。在煤矿生产过程中，为了维护正常生产条件，需要不断进行矿坑排水，降低开采区地下水水位，使得开采煤层作业区保持一种疏干状态。然而，矿井闭坑以后，停止疏排矿坑水，将会导致开采区地下水水位大幅上升，煤层开采区大量蓄积地下水，从而使得煤矿开采过程中产生的大量有害污染物进入地下水体。根据地下水流动力条件，污染物会向附近含水层迁移扩散，从而对当地的地下水资源及生态环境构成威胁，影响当地的工农业生产及居民生活用水质量，不利于当地社会经济的可持续发展。

同时，地下水系统是一个复杂、开放的巨系统，受到水文、气象、地质以及人类活动等多种因素的影响。特别对于煤矿地下水系统，由于开采过程中的长期人为活动影响，地下煤层中的甬道密布，煤层开采过程中导致复杂多变的岩层结构，以及各类污染源的复杂分布，都增加了煤矿地下水污染数值模拟的难度，从而导致模拟结果的不确定性。

本研究基于环保行业公益性专项资助（201109011）的子课题“废弃矿井地下水污染数值模拟”。首先，开展地下水污染物运移的室内砂箱模型，研究地下水中有机污染物在土壤和地下水中的迁移转化规律。其次，对废弃矿井地下水污染的模式及其特征进行分析与总结，建立矿井地下水污染的数学模型。再次，分别以徐州市贾汪矿区和淄博煤田洪山矿区为研究案例，建立研究区地下水流及污染物运移扩散数值模拟模型，分析矿井闭坑后区域地下水流场及污染物浓度分布的时空演化特征。最后，以贾汪矿区一个典型煤矿固废堆场为例，分析堆场污染物淋滤液入渗污染浅层地下水的过程及其影响。

作者

2015年8月