煤矸石、礦坑水和黃土的優(yōu)化配置目前的關(guān)鍵問題是提高廢水的pH值，以達到大峪溝三號井排放的礦坑原水和本次制備的煤矸石礦坑水混合液的排放標準。黃土、煤矸石和礦坑水的綜合治理試驗眾所周知，在酸性的礦坑水中加入堿性物質(zhì)進行中和，可以有效降低水的酸度，礦井水對煤礦安全生產(chǎn)的影響。

井下礦井水處理有五種處理方法:1?；瘜W(xué)法離子交換法是化學(xué)脫鹽的主要方法，是一種比較簡單的方法，即利用陰陽離子交換劑去除水中的離子，以降低水中的含鹽量。二:膜分離反滲透和電滲析脫鹽技術(shù)屬于膜分離技術(shù)，是目前我國苦咸水脫鹽處理的主要方法。(1)反滲透。反滲透是一種利用半透膜在壓力下分離物質(zhì)的方法。

(2)電滲析。在DC電場的作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇性滲透，將溶液中的溶質(zhì)從水中分離出來。第三，通過濃縮和蒸發(fā)的重復(fù)處理，將高含鹽量的殘留水濃縮至小體積，然后儲存在合適的地方。依靠自然蒸發(fā)，可以避免向下游排放。水蒸發(fā)后會留下鹽晶體，濃縮到200g/L以上的濃度時可以運走，用作化工原料。四:稀釋排放煤礦水處理稀釋排放是將含鹽量低的水混合，達到排入水體的標準后排放。

(1)頂板淋水，巷道被淹，采空區(qū)被淹，使工作面及其相鄰巷道空氣潮濕，工作環(huán)境惡化，影響工人健康。(2)排水成本增加，生產(chǎn)效率降低，開采成本增加。(3)導(dǎo)致井下各種生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施的腐蝕和銹蝕，縮短使用壽命。(4)突然大量涌水時，生產(chǎn)環(huán)境惡劣或局部停產(chǎn)，直接危及工人生命安全和國家財產(chǎn)損失。(5)影響煤炭資源回收和煤炭質(zhì)量。

礦井水災(zāi)(通常稱為滲水)是煤礦常見的重大災(zāi)害之一。一旦發(fā)生滲水，不僅會影響礦井的正常生產(chǎn)，有時還會造成人員傷亡，淹沒礦井和礦區(qū)，非常嚴重。因此，搞好礦井防水是保證礦井安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一。礦井水對煤礦安全生產(chǎn)的影響。(1)頂板淋水，巷道被淹，采空區(qū)積水使工作面及其附近巷道的空氣潮濕，惡化了工作環(huán)境，影響了工人的身體健康。

目前的關(guān)鍵問題是提高廢水的pH值，以達到大峪溝3號井排放的礦坑原水和本次制備的煤矸石礦坑水混合液的排放標準。以上實驗證明添加黃土是一種可行的方法，但要考慮黃土的挖掘和運輸成本以及添加過程中可能出現(xiàn)的鹽分增加、水質(zhì)鹽化等問題。因此，如何科學(xué)合理地控制煤矸石、礦坑原水和黃土的比例，使處理后的水既能達到國家排放標準，又能用最少的黃土處理最多的煤矸石和礦坑水，成為煤礦廢棄物綜合集成處理方案中不可回避的問題。

線性規(guī)劃是由法國數(shù)學(xué)家傅立葉在20世紀初提出的。1947年，G.Dantzig提出了求解線性規(guī)劃問題的單純形法，使求解線性規(guī)劃的方法具有了普適性。單純形法的基本思想是:根據(jù)問題的標準形式，從可行域中任意尋找一個基本可行解(稱為初始基本可行解)，從這個解出發(fā)，變換到另一個基本可行解(頂點)，保證目標函數(shù)值逐漸增大。當目標函數(shù)達到最大值時，得到問題的最優(yōu)解。

眾所周知，在酸性礦坑水中加入堿性物質(zhì)進行中和，可以有效降低水的酸度。按照這個常識，黃土可以作為天然中和劑，解決煤矸石和礦坑水混合物酸度高的問題。(1)黃土的理化特征黃土是一種灰黃色、淺棕黃色的第四紀土狀沉積物，廣泛分布于我國中西部干旱半干旱地區(qū)。大峪溝礦區(qū)黃土主要為中更新統(tǒng)離石黃土，上更新統(tǒng)馬蘭黃土僅在部分地區(qū)可見。

其中伊利石占15%，長石占25%，方解石占10%，應(yīng)時占30%，其余為綠泥石和部分自生礦物。黃土孔隙大，裂隙多，透水性好。水-巖相互作用的研究(吳，2006)表明，黃土在處理酸性廢水時具有許多良好的特性:①當酸性廢水通過黃土?xí)r，可以去除廢水中的一些懸浮顆粒和化學(xué)沉淀物，起到過濾作用；②黃土由于粒徑小、比表面積大，具有很強的物理化學(xué)吸附能力，對Pb、Cu、Zn、Cd等重金屬有明顯的吸附固定作用；③黃土中碳酸鹽含量高，可以用酸水中和，提高廢水的pH值。

煤矸石，礦坑廢水的化學(xué)組成是研究其遷移聚集過程和形成污染的基本出發(fā)點。主要研究結(jié)果如下:(1)煤矸石成分及酸化原因的現(xiàn)場調(diào)查和取樣結(jié)果表明，3號井煤矸石堆主要由炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖、雜砂巖及少量石灰?guī)r碎塊組成。在自然疊放的情況下，大小混合，沒有排序。其中，塊徑大于10厘米的煤矸石約占29%，5-10厘米約占22%，3-5厘米約占14%，1-3 ~ 5厘米約占22%，0.5-1厘米約占8%，其余為塊徑小于0.5 ~ 1厘米的碎屑。

這種巖塊不僅含碳量高，而且有大量肉眼可識別的黃鐵礦晶體集合體和散在晶體，有的還呈現(xiàn)黃色硫化物或磁鐵礦的銹痕。此外，X射線衍射物相分析表明，煤矸石中還含有不同比例的綠泥石、伊利石、應(yīng)時和粘土礦物(表4.2)，利用ICPAEs儀器，發(fā)現(xiàn)煤矸石碎屑混合樣品中鐵和硫的含量很高，其中鐵含量為148.76g/kg，有效態(tài)為4.57g/kg。硫的含量為117.82g/kg，有效態(tài)為1.45g/kg，其他化學(xué)成分遠不及鐵和硫，詳見表4.3。