地下水是人类生产生活、维系生态系统运行的重要水源。然而,矿山采掘及工业固废的不合理堆放导致地下水受到污染事故时有发生。本论文以山东省某炼铝厂开采和生产后堆填的废弃矿坑为例,分析了炼铝赤泥的主要污染成分,研究了铝土矿采掘对底板的破坏,构建了露天铝土矿开采的底板破坏模型,揭示了赤泥矿坑淋滤液“天窗式”污染奥灰含水层地下水的机理,并提出了针对性的赤泥污染防控技术方案,为区域地下水环境修复和赤泥污染防控提供科学的研究基础和决策依据。具体取得了如下主要成果:(1)分析了废弃矿坑中堆填赤泥的主要成分和区域地下水的化学特征,发现废弃矿坑中赤泥的主要物理化学组分为Al₂O₃、Ca O、Fe₂O₃、Si O₂、Na₂O和TIO₂,其质量占到赤泥总质量的60%~80%;研究区地下水化学类型主要为SO₄-Ca Mg型,TDS、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-和F^-浓度受赤泥污染物影响较大。利用内梅罗指数法对研究区地下水污染程度进行了评价,所得结论为研究区地下水污染严重。(2)通过实验室赤泥溶浸试验和淋滤试验研究,揭示了浸泡时间和水量对赤泥中主要阴阳离子浸出的影响规律,模拟了降雨条件下未作防渗处理的堆场中赤泥污染物的释放过程,确定了赤泥淋滤液中F^-、SO₄^2-和Al³⁺的最大浸出浓度分别为54.1 mg/L、259.57 mg/L和29.20 mg/L,金属离子的浸出受水量的影响变化比时间更显著;Na⁺在运移过程中会发生离子交换反应置换出介质中的Ca²⁺、Mg²⁺,导致其会与F^-结合成氟化钙和氟化镁,使淋滤液中F^-、Na⁺和TDS的浓度整体呈现先增大后逐渐减小的趋势。此研究为后续研究区地下水污染机理的揭示和防控方案的设计提供了理论依据。(3)利用FLAC3D数值模拟软件构建了露天铝土矿开采的底板破坏模型,得出本溪组泥页岩底板随开采深度的增大,破坏深度也增大,由于本溪组铝土泥岩易风化,会比灰岩先发生破碎。底板破坏深度约9m,破碎后的底板将成为赤泥污染物与奥灰含水层间良好的联系通道。利用Hydrus-1D数值模拟软件构建了赤泥矿坑堆填后F^-特征污染物在降雨淋滤条件下垂向上的溶质运移模型,得出了土壤浸出液中F^-浓度随下渗时间和下渗深度的关系,赤泥淋滤液下渗到地下含水层约需要1440d。基于露天矿底板破坏特征和堆填后赤泥污染物垂向上运移规律,揭示了采坑堆填影响下赤泥淋滤液“天窗式”污染奥灰含水层地下水机制。(4)根据露天铝土矿开采后本溪组的底板破坏深度和矿坑堆填后矿坑污染物的运移规律,结合赤泥矿坑污染地下水的机理,基于现有的地下水污染防控技术,提出了“坑底隔水层再造”理念,在赤泥矿坑处周边设置垂直防渗墙—底板关键隔水层注浆—地表防渗盖层的地下水污染原位处置综合防控体系,同时提出相应的地下水污染修复技术,实现原位处置与水质修复相结合的防控方案。论文有图62幅,表10个,参考文献100篇。