3.2 粉煤灰作为太原组煤层灌浆材料

　　粉煤灰浆体注入太原组煤层时可能受到影响的含水层主要是太原组石灰岩含水层及奥陶系石灰岩含水层组。其中太原组石灰岩含水层由于层数和厚度不稳定，分布范围有限，只是局部能作为含水层。奥陶系含水层组是山西省最重要的水源，总厚447 m～554 m，钻孔涌水量为4.67 L/(s·m)～74.31 L/(s·m)，是地下水保护的重要目标。

　　3.2.1 隔水层厚度及渗透性的影响

　　粉煤灰淋滤水对奥陶系含水层是否造成影响主要取决于两个因素，一是隔水层厚度及渗透性，另一个是导水构造发育程度。

　　太原组煤层与奥陶系石灰岩含水层之间主要是本溪组泥质岩类隔水层，本溪组岩性自下而上的沉积层序为泥岩、砂岩、灰岩相互交替循环沉积建造，且交替程序多、厚度大(10 m～35 m)，渗透系数集中在10- 10 cm/s～10- 6 cm/s数量级范围，满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》中关于Ⅱ类固废贮存、处置场的要求：防渗层的厚度应相当于渗透系数1.0×10- 7 cm/s和厚度1.5 m的粘土层的防渗性能。

　　此外，本溪组底部普遍存在一层铝土泥岩，厚度一般在6 m左右，其重要的水文地质特征是具有很强的隔水消压性能。

　　综上，当本溪组未与下伏奥陶系灰岩产生水力联系时，粉煤灰淋滤液是不会污染奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层的。

　　3.2.2 断裂构造及带压开采的影响

　　当本溪组通过断层、陷落柱等断裂构造与下伏奥灰水发生水力联系时，或开采煤层低于奥灰水位标高，可能存在奥灰突水，粉煤灰淋滤液中的F-或灌浆材料有可能进入地下水，因此，对水文地质条件复杂的矿井不宜使用粉煤灰作为灌浆材料。

　　3.2.3 地下水水化学条件的影响

　　除矿井水文地质条件外，地下水化学条件也影响F-的聚积，其中主要作用是离子交换、蒸发浓缩作用等。

　　结合本次试验结果及水—岩作用可知：随着Ca2+浓度减少，受CaF2溶解度的限制，F-浓度会相应增加;HCO3-占优势的碱性环境有利于F-在水中存在，增加地下水中F-浓度。

　　此外，在水力坡度小、径流滞缓的地下水中，蒸发、蒸腾作用也有利于F-的富集，提高了地下水中F-浓度。

　　4 结语

　　通过粉煤灰F-的72 h浸出试验，从煤田地质学和地下水化学角度论证了煤矿利用粉煤灰灌浆时氟化物对地下水的影响。研究表明粉煤灰作为山西组煤层灌浆材料时，淋滤液中的F-对地下水影响很小;用于太原组煤层时由于本溪组隔水层的作用，在没有断裂等构造的前提下，对下伏奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层基本没有影响。当因存在断裂构造与下伏奥灰水发生水力联系或所开采煤层可能存在奥灰突水时，应避免使用粉煤灰灌浆。