针对国家对矿区煤矸石污染减排监控过程中的关键科学问题,围绕着温度-水流耦合作用下煤矸石内污染物释放传输特性机理,展开一系列的室内相似模型试验,主要以恒度静态浸泡试验为主。采用渗流力学、水文地质学、地球化学、热力学和环境科学等多学科交叉研究方法,通过对污染物浓度的动态研究和对矸石样表面微观特性的研究和量化,揭示温度-水流耦合作用下煤矸石污染物释放传输机制;煤矸石内污染物组分浓度释放规律。为矿区煤矸石自燃和污染物控制与治理以及煤矸石的资源化利用提供理论依据和技术支持。本文的主要成果包括以下几个方面:(1)采用X射线衍射仪测量对不同风化程度煤矸样的化学成分进行分析,结果表明不同地区煤矸石所含活化成分不同,因此对环境危害的风险也不一致。在此基础上再对活化成分含量较高的矸石样展开不同天数、不同pH值、不同温度的静态浸泡试验,结果表明矸石样本身具有呈酸性的特质,并且污染物释放浓度随pH值和温度的变化较为明显。(2)通过对不同工况下浸泡矸石样进行扫描电镜的微观结构分析,得出酸性环境下煤矸石微观表面结构破坏比较严重,孔隙变化较大。对扫描电镜图片的灰度值进行处理和计算,量化孔隙变化的规律,结果表明与试验情况基本相吻合。(3)对不同温度下铁离子浓度随时间变化的曲线进行拟合,结果表明浓度随时间变化逼近于指数函数,拟合过程中R均为0.985以上。再以此函数为浓度边界条件对不同温度场、水流场进行耦合数值计算。结果表明,在污染物传输和扩散的过程中温度对污染质释放有着较大的影响,无论是对初始边界浓度还是扩散速率和扩散范围。10天、80℃浓度扩散情况大约是10天、20℃条件下的1.7倍左右;相同情况下30天的为2.15倍左右。