煤样浸水过程中水化学效应研究

为研究地下煤层开采中,水化学作用对预留安全煤柱的化学影响,对取自大柳塔5~(-2)煤样进行完全静态浸泡试验,浸泡时长以溶液pH波动变化幅度而定,通过对浸泡煤样溶液的pH及氧化还原电位值动态变化监测,分析盐水溶液pH及氧化还原电位与煤样水化学过程的对应关系,并结合非平衡态热力学理论判定,解释煤样水化学作用的根本原因;结果表明:煤样浸水初期溶液pH(0～4 h)降低,煤岩矿物及有机碳氧化反应产生大量酸性水,随浸泡时间的增加,煤岩长石类矿物及方解石、白云石等消耗大量的H~+,生成稳定的黏土矿物,同时长石类矿物溶解的阳离子与黏土矿物裸露表面产生离子反应,引起pH总体上升;结合非平衡态热力学理论,浸水煤样与外部环境的存在温差、水岩之间相互作用及渗流力的产生等,加快熵产生率,因此煤样浸水水化学效应所导致溶液pH及氧化还原电位值变化均属于煤样化学风化自发体系。