随着采煤活动的进行,煤矸石的累积量大幅度增加,煤矸石的综合利用存在局限性,大量未经处理的煤矸石露天堆放处置,此过程中矸石堆与邻近环境接触会导致煤矸石中的有害元素析出,对附近土壤、地表水及浅层地下水环境造成危害。可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier,PRB）是有效处理酸性煤矸石淋出废水的方法之一,然而PRB的堵塞现象对矿区地下水的修复造成阻碍,本文将室内实验、理论模型和数值模拟相结合,旨在研究石灰石作为PRB反应介质处理酸性煤矸石淋出废水时,系统内存在的化学堵塞机制,通过模型预测评估PRB的有效处理寿命,对PRB设计及其规模化应用具有一定的科学价值。本文首先设计石灰石PRB装置,泵入酸性矸石淋出液模拟废水,定期取样进行水质分析,以确定并量化系统内的酸中和机制以及金属去除效果;反应终止后对填料表面的沉积物进行表征,量化并分析石灰石介质的化学堵塞及其对处理结果的影响;结合理论模型,利用RT3D代码提出一种应用于化学反应输运模型的算法;最后将PRB系统内的地球化学反应算法纳入MODFLOW和RT3D两种有限差分数值程序中,通过GMS软件建立模型,模拟PRB处理酸性废水的反应过程,并预测PRB的有效处理寿命。主要结论如下:（1）石灰石PRB对酸性矸石淋出液有较好的中和效果,p H的变化随运行时间呈下降趋势,实验终止时,不同取样点处的p H值范围在6.08～6.52内。溶液中重金属的浓度随时间变化呈上升趋势。其中Fe、Al元素主要通过生成氢氧化物或氧化物沉淀的方式去除,Zn、Mn通过形成氢氧化物沉淀或吸附于铁、铝矿物沉淀表面而被去除;（2）铁、铝二次矿物沉淀的产生减少了填料颗粒的孔隙空间,这是导致PRB化学堵塞的主要原因。反应结束后,PRB系统内的堵塞程度表现为进水区域＞中间区域＞出口区域,PRB装置的相对渗透率随反应时间降低,较初始状态分别降低了34.4%、29.8%、24.3%;（3）PRB反应预测模型预测了沿PRB中心线模拟区域内的p H值、总铁、铝和钙离子的浓度及填料颗粒孔隙度与渗透系数的变化。p H值误差范围在0.29～0.38内,总铁、Al3+浓度误差范围分别在0.12～1.57mg/L和0.16～1.01 mg/L内;相对孔隙度模拟结果较初始值降低了3.3%～4.6%,渗透系数预测结果误差范围在0.79%～1.79%内;（4）PRB的最佳处理时间主要发生在运行初期。在装置运行到第63天时,出水的Al3+浓度为0.678 mg/L,在运行到第132天时,出水口处的总铁浓度达到2.060 mg/L,超过了地下水地下水Ⅴ类标准限制。由此预测该PRB装置有效处理总铁的寿命为132天,有效处理Al3+的寿命为63天。该论文有图28幅,表8个,参考文献127篇。