峰峰矿区深层奥灰水水化学演化规律研究

作     者：郝春明 张伟 孙伟 何培雍 HAO Chunmin;ZHANG Wei;SUN Wei;HE Peiyong

作者机构：华北科技学院河北三河065201 中国地质环境监测院北京100081 

出 版 物：《中国矿业》 (China Mining Magazine)

年 卷 期：2021年第30卷第5期

页      面：230-236页

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室开放课题项目资助(编号:KF2017-13) 河北省矿井灾害防治重点实验室开放课题项目资助(编号:KJZH2017K13) 高校基础科研基金资助(编号:3142018009) 廊坊市科技计划项目资助(编号:2018011064) 

主　　题：水岩作用 水化学演化 煤矿开采 奥灰水 峰峰矿区 

摘      要：为了分析高强度煤矿开采对北方奥陶系灰岩地下水环境的影响,本文分析了采煤影响下峰峰矿区1980-2017年期间不同时期奥灰水的水化学数据,分别利用Pipper三线图、离子相关分析和主成分分析等方法分析了奥灰水水化学的演化过程。分析结果表明:高强度的煤矿开采活动已经改变了奥灰水水化学成分,水化学类型由原来的重碳酸盐型向硫酸盐型发展,水质趋于恶化演变。随着煤矿开采年限的延长,除HCO_(3)^(-)外,其余水化学离子Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Na^(+)+k^(+)、Cl^(-)和TDS值逐年增高。早期以HCO_(3)^(-)为主控的阴离子逐渐演化成以SO_(4)^(2-)为主控,水化学类型也从Ca-HCO_(3)^(-)型或Ca-Mg-HCO_(3)^(-)型逐渐演化成Ca-Mg-HCO_(3)^(-)-SO_(4)^(2-)型、Ca-Mg-SO_(4)^(2-)-HCO_(3)^(-)型、Ca-SO_(4)^(2-)-HCO_(3)^(-)型甚至Ca-SO_(4)^(2-)型。早期水-岩作用以碳酸岩矿物溶解为主导,自2012年开始,水化学离子Ca^(2+)+Mg^(2+)-HCO_(3)^(-)-SO_(4)^(2-)与Na^(+)+K^(+)-Cl^(-)具有较强的相关性(R大于0.85),表明该时期开始,除碳酸岩矿物溶解外,奥灰水的水岩作用存有明显的离子交换作用。研究成果揭示了煤矿开采驱动下奥灰水水化学演变规律和驱动机制,为矿区水资源保护与防控、矿区生态环境保护和人民健康安全保障提供了重要的科学参考。