Potential Pollution of Groundwater by Dissolution and Release of Contaminants due to Using Gangue for Backfilling

Large quantities of solid wastes, including gangue (waste rock) have been added to the goafs in China's coal mines as backfill. In this study, the mineral and chemical compositions of gangue from the No. 12 coal mine of the Pingdingshan Coal Group were investigated to determine potential pollution concerns, and the behaviour of contaminants in the gangue, such as salts, alkali metals, and alkaline earth metals, was explored using static immersion tests. COMSOL Multiphysics was used to study contaminant migration. The concentration and diffusion distance of metal ions were found to increase over time; this was negatively correlated with gangue particle size. Acidic environments promoted the dissolution of Ca, Fe, Mn, Na, Zn, Pb, and Be, while in alkaline environments, Se dissolution was accelerated. ZusammenfassungGro ss e Mengen an Festabfallen, darunter auch Abraum (Gangart bzw. taubes Gestein), wurden zur Verfullung ausgekohlter Abbaubereiche in Chinas Kohleminen verwendet. In der vorliegenden Studie wurde die mineralogische und chemische Zusammensetzung von Abraum aus der Kohlemine Nr. 12 der Pingdingshan Coal Group erforscht, um potentielle Risiken im Hinblick auf Umweltverschmutzungen festzustellen. Weiterhin wurde das Verhalten von Schadstoffen wie z.B. Salzen, Alkalimetallen und Erdalkalimetallen im Abraum mittels statischer Immersionsversuche untersucht. Mittels COMSOL Multiphysics wurde die Ausbreitung von Schadstoffen untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Konzentration und Ausbreitungsdistanz von Metallionen uber die Zeit zunahm, was wiederum negativ mit der Korngro ss e des Abraums korrelierte. Ein saures Milieu begunstigte die Auflosung von Ca, Fe, Mn, Na, Zn, Pb, and Be, wohingegen im alkalischen Milieu die Auflosung von Se beschleunigt wurde. ResumenSe han agregado grandes cantidades de desechos solidos, incluida ganga (roca de desecho) a los hoyos en las minas de carbon de China como relleno. Se estudiaron las composiciones minerales y quimicas de la ganga de la mina de carbon numero 12 del Grupo de Carbon Pingdingshan, para determinar posibles problemas de contaminacion, y se exploro el comportamiento de los contaminantes en la ganga, como sales, metales alcalinos y metales alcalinoterreos, utilizando pruebas de inmersion estatica. COMSOL Multiphysics se uso para estudiar la migracion de contaminantes. La concentracion y la distancia de difusion de los iones metalicos aumentaron con el tiempo; esto se correlaciono negativamente con el tamano de particula de ganga. Los ambientes acidos promovieron la disolucion de Ca, Fe, Mn, Na, Zn, Pb y Be, mientras que en ambientes alcalinos, la disolucion de Se se acelero.