新集矿区深层地下水水文地球化学特征与成因分析

以淮南新集矿区深层地下水充水含水层为研究对象,采集新集矿区不同层位的水样,测试水样的阴阳离子浓度,采用统计分析及离子比例系数分析法对砂岩水、推覆体片麻岩、推覆体寒灰水、奥灰水、太灰水5个含水层的74个水样数据进行了分析。结果显示:研究区深层地下水属弱碱性水,阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子以Cl^-为主,奥灰水中Ca²⁺和SO^2-₄的浓度较大,水化学类型主要以Cl-Na和Cl（HCO₃）-Na型为主;水化学特征主要由浓缩作用和碳酸盐、硫酸盐溶解共同作用,其中大部分水样主要由岩盐溶解控制,新集矿区深层地下水的水化学特征主要由浓缩作用和硫酸盐溶解作用共同控制,砂岩水主要发生的是阳离子交换以及碳酸盐、硫酸盐溶解作用,推覆体片麻岩和推覆体寒灰水可能发生溶滤作用和阳离子交换作用。     

阜东矿区水文地球化学特征及其形成作用

以淮南煤田阜东矿区充水含水层为研究对象,采用统计分析、离子组合比分析及主成分分析法等对"底含、二叠、太灰、奥灰"等4个含水层共75个水样的水化学数据进行分析,结果表明:该矿区充水含水层阳离子以Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,太灰中HCO_3~-含量较高,奥灰中SO_4~(2-)含量较高,水质类型以Cl-Na型、HCO_3-Na型、Cl·HCO_3-Na型为主;含水层中主要发生盐岩溶解与离子交换作用,其交换强度为二叠系砂岩含水层大于太灰与奥灰含水层,而"底含"最弱。     

潘谢矿区深部灰岩水离子来源解析与水循环示踪

采集潘谢矿区太灰水和奥灰水共28个水样,通过piper三线图、因子分析、离子比例系数及氢氧稳定同位素分析,研究矿区深层灰岩地下水离子成分特征及其来源,揭示水岩相互作用与水循环。结果表明：(1)研究区太灰水为低矿化度水,水化学类型主要为HCO3-Na型和Cl-Na型;奥灰水为高矿化度水,水化学类型主要为Cl-Na型;两含水层为碱性水,常规离子变异系数较小,水环境较为稳定;(2)太灰水中Na+不仅来源于蒸发岩的溶解,还来源于硅酸盐矿物的风化作用,奥灰水中水岩交互作用以蒸发岩溶解为主;两含水层均发生了阳离子交替吸附作用,太灰水的交替吸附比奥灰水强烈;(3)太灰水和奥灰水主要源于暖季大气降水的入渗补给,氘盈余均低于全球大气降水氘盈余平均值(10‰),蒸发作用不强烈,空气相对湿度高。     

华北隐伏型煤矿区地下水化学及其控制因素分析——以宿县矿区主要突水含水层为例

采用宿县矿区主要突水含水层四含、煤系、太灰地下水样常规离子(K~++Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,CO_3~(2-))、pH值、TDS等数据,利用离子组合比和主成分分析方法探讨了水化学成分的形成机制,进一步通过研究主成分荷载得分与水化学类型的空间分布规律,分析了矿区地下水水化学形成及其控制因素。研究结果表明:宿县矿区主要突水含水层水化学数据差异是不同地下水化学成分形成作用的综合反映,其中煤系以阳离子交替吸附或脱硫酸作用最为显著,而四含、太灰以黄铁矿氧化或碳酸盐、硫酸盐溶解作用最为显著。宿县矿区采矿活动与地质背景条件不同程度地影响了主要突水含水层水化学成分形成作用与水化学类型的空间分布,其中四含主要受采矿活动控制,煤系主要受断裂(层)控制,太灰主要受采矿活动、断裂(层)与褶皱控制。     

皖北桃源矿深部含水层地下水地球化学数理统计分析

为查明皖北桃源煤矿煤系砂岩和灰岩含水层的水文地球化学特征及其主要控制因素,进而为深部水岩相互作用研究和水源识别提供信息,对22个水样品（10个煤系砂岩水、12个太灰水）的常规水化学组成进行了测试,并进行了包括因子、聚类和判别分析在内的多种数理统计以及离子相关性分析。结果表明：煤系砂岩和太灰水在离子含量上存在区别,前者水化学类型为SO4-Na型,而后者为SO4-Ca型。两个含水层的地下水样品化学组成与碳酸盐、硫酸盐及氯盐矿物的溶解以及硅酸盐矿物的风化有关。聚类分析结果表明,桃源矿煤系砂岩含水层部分样品在水化学特征上与太灰含水层相关,表明其可能受到了灰岩含水层的影响。此外,通过判别分析建立了识别煤系砂岩水和太灰水的判别方程,该方程不仅可以用于识别典型的煤系砂岩水和太灰水,也可以用于计算两者混合水的相对比例。     

唐家会矿地下水化学特征及其在断层导水性识别中的应用

为了识别鄂尔多斯盆地北部唐家会矿DF₁断层导水性,预防采掘工作面突水事故的发生,通过采集唐家会矿二叠系砂岩水、奥陶系灰岩水(奥灰水)共36组水样,利用Piper图、离子比例法及饱和指数法研究矿井地下水化学特征及成因,并基于水化学特征分析断层导水性。结果表明,砂岩水化学类型为Cl·HCO₃-Na型和Cl-Na型,奥灰水化学类型为Cl-Na型。砂岩水和奥灰水中Na⁺主要来源于岩盐与硅酸盐岩的溶解;奥灰水中方解石处于平衡和过饱和状态,白云石处于未饱和状态,并发生了阳离子交换吸附。随着与DF₁断层距离的减小,61101工作面底板注浆孔涌水TDS增加;11-4~#孔涌水随着时间延长,Cl^-逐渐增加,表明钻孔涌水中奥灰水的混合比例越来越大,DF₁断层在该区段为导水断层。     

兖州矿区深部奥灰水反向水文地球化学模拟研究

为了分析深部奥灰水的主要水-岩作用,进而解释水文地球化学演化,基于流场和水化学场综合方法选出反应路径,进而进行兖矿奥灰水水化学模拟,结果表明:方解石、白云石在地下水中具有沉淀趋势;石膏、硬石膏和岩盐在水中处于非饱和状态,沿着水流路径继续溶解;主要水-岩作用为白云石、石膏和岩盐的溶解,方解石沉淀,阳离子交换和二氧化碳气体溶解或逸出等,与定性分析的结果非常一致;奥灰水中含Ca、Mg、Na、SO_4及Cl的矿物相发生溶解,且溶解迁入比率大于沉淀析出比率。     

煤矿区地下水常规离子定量化来源解析

为了阐明任楼煤矿地下水系统水化学组成控制因素以及常规离子的定性与定量来源,对4个含水层水样主要离子浓度进行了一系列的统计分析(相关性分析、因子分析以及Unmix模型分析)。结果表明,矿区不同含水层系统的水样主要离子浓度互不相同,水化学类型主要为Na-Cl型。相关性分析显示:Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Na~++K~+和HCO_3~-存在同源的关系,且2组离子在含水层系统中还存在此消彼长的关系。通过因子分析确定了硅酸盐矿物的风化(源1)和蒸发矿物的溶解(源2)为控制矿区地下水化学组成的2个主要源,且EPA Unmix模型定量分析显示源1对煤系的贡献率>80%,源2对太灰和奥灰的贡献率分别>50%和>60%。     

基于GIS和相关性分析峰峰矿区岩溶水水化学特征

应用Arc-GIS、离子相关性及比例系数法方法对峰峰矿区的地下水水化学特征进行研究。结果表明,峰峰矿区奥灰岩溶水pH值为7.45～7.86,偏碱性。基于Arc-GIS中DTM方法对奥灰岩溶水地下水类型进行分区,主要为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型水,部分为HCO_3·SO_4-Ca型水。Cl~-是随环境变化的敏感因子。地下水在流动过程中发生的水—岩作用以方解石和白云石的溶解作用为主;并伴有石膏、岩盐、硫酸盐的溶解反应以及阳离子置换作用。揭示了矿区奥灰岩溶含水层径流条件整体较好,局部地区径流条件有变化,为矿区煤炭开采水害防治和地下水资源的可持续利用提供依据。     

刘桥二矿Ⅱ6117工作面富水区水源分析

为了查明刘桥二矿Ⅱ6117工作面富水区水源类别,指导防治水措施的实施,基于矿井历年水化学资料,制作水化学阴阳离子含量三线图,在此基础上分析各个含水层的矿化度、硬度、离子含量的变化特征,建立水质模型;将该工作面富水区水样与之比对,确定水源种类;最后采用模糊聚类分析方法建立评判集,进一步确定水源种类的主次关系。判断结果表明：刘桥二矿Ⅱ6117工作面富水区水同时包含有六煤砂岩裂隙水、太灰水和奥灰水,其中以六煤砂岩裂隙水和太灰水含量为主,奥灰水含量次之。     

皖北朱仙庄五含水常规离子来源及多元统计分析

为了研究朱仙庄煤矿五含水的水化学特征及离子来源,共收集了13个水样品的常规水化学组分资料。借助Aqua软件的Durov图划分出五含水的常规水化学类型,利用水化学三角图分析各常规离子的来源及水-岩相互作用,运用因子分析进一步对离子来源进行多元统计分析。研究结果表明:五含水的水化学类型以SO4-Na型为主,少数为SO4-Ca型。其化学组分主要与硫酸盐矿物溶解、碳酸盐矿物溶解、硅酸盐矿物风化以及阳离子交换作用等水文地球化学作用有关。目前,该含水层正发生以硫酸盐岩溶解为主,其他作用为辅的水-岩相互作用。     

焦作矿区地下水中氢氧同位素分析

为确定焦作矿区地下水来源,系统采取并测定了各种水体（泉水、地表水、第四系水、砂岩水、太灰水和奥灰水）的氢氧同位素（δ 18 O,δ 2 H, 3 H）和常规水化学离子,得到了矿区浅层孔隙水和深层裂隙水δD-δ 18 O组成关系,对比分析地下水、地表水和泉水的δ 18 O,δ 2 H, 3 H及Cl - ,TDS特征.结果表明：矿区深层地下水主要接受山区岩溶水的侧向补给,补给高程及区域为海拔400~800 m的碳酸盐岩裸露区;当地降水为浅层地下水的主要补给来源;西部矿区地下水的70%来源于丹河水的泄漏;煤矿区地下水D漂移特征明显,形成机理是地下水与烃基和H2 S交换作用的结果。     

煤层顶板砂岩含水层水-岩作用研究

为揭示水文地球化学演化和分区进行水源判别,基于水化学类型的分析、地下水主要离子和TDS的关系以及离子之间的关系,通过图示法揭示砂岩含水层中主要水-岩作用。     

顾北矿区地下水化学特征及成因分析

为研究顾北矿区地下水水化学特征及其控制因素,快速准确判别矿区突水水源提供依据。采用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子关系图、Gibbs图以及离子比例系数6种方法对研究区地下水22个水样进行系统的研究分析。结果表明:研究区内含水层总体上呈弱碱性;阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,HCO_3~-和SO_4~(2-)次之;新生界下含和煤层顶板砂岩水质类型为Cl-Na+K型,底板砂岩水质类型为Cl·HCO_3~-Na+K型,太灰和奥灰含水层水质类型Cl·HCO_3-Na+K·Ca型和SO_4·HCO_3-Ca型;地下水水化学性质受水岩相互作用的影响。     

基于因子分析的突水水源类型判别的研究

调研收集了顾北煤矿的水文地质资料,运用SPSS因子分析方法对各种水化学离子指标进行浓缩,抽取和综合成主因子,以少数变量最大程度地反映信息的完整性.将适合模型判别的因子运用Bayesian多类线性识别模型,分别对煤系砂岩裂隙水和太灰充水含水层水的待判水样进行了判别,结果表明:砂岩裂隙水和太灰水综合判别准确率达86.9％,...     

峰峰矿区深层奥灰水水化学演化规律研究

本文分析了采煤影响下峰峰矿区自1980年至2017年期间五个不同时期奥灰水的水化学数据，分别利用Pipper三线图、离子相关性分析和多元统计学中的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影响和改变了奥灰水水化学成分，促动其向高离子含量演化。随着煤矿开采年限的延长，奥灰水水化学主控离子也随之改变，原来的HCO3-主控阴离子逐渐被SO42-取代，水化学类型趋于复杂化；水-岩作用由最初的碳酸盐反应为主导演化成后期的硫酸盐反应为主导，并伴生了很明显的离子交换作用。     

潘三矿区地下水化学特征及成因分析

为了研究潘三矿区地下水水化学特征及其成因、快速准确判断巷道突水水源和提前做好防治水工作,对研究区内地下水水样进行取样分析。综合利用常规数理统计、Piper三线图、相关性分析、TDS与各离子变化曲线图、Gibbs图和离子比例系数图来分析地下水水化学的空间分布规律和形成原因。结果表明:各含水层中水质呈弱碱性、TDS值普遍较高,离子变异系数均小于1,且分布比较稳定;井田内阳离子以K~++Na~+为主,阴离子以Cl~-为主,其次是SO_4~(2-),HCO_3~-;区内新生界下含和灰岩含水层中的水化学类型分别为Cl-Na型和Cl-Na型、SO_4·HCO_3·Cl-Ca·Na型,煤系砂岩含水层的水质类型为HCO_3·Cl-K+Na型、Cl-Na型和Cl·SO_4-Na型;最后得出地下水化学成分的形成过程中以蒸发岩溶解作用为主、其次为碳酸盐溶解。     

钙基助熔剂对煤灰熔融性影响及熔融机理研究

针对淮南、淮北(两淮)矿区高灰熔融性煤难以直接用于现有液态排渣煤气化工艺,利用5E-AFⅡ型智能灰熔点测定仪和X射线衍射仪(XRD)在弱还原性气氛下,分别对两淮矿区LH1、LH2、LH3三种典型煤样添加钙基助熔剂后灰熔融温度和高温煤灰熔体晶体矿物组成进行了研究.结果表明:添加钙基助熔剂后,3种煤灰熔融温度随助熔剂添加量...     

两淮采煤沉陷积水区水体水化学特征及影响因素

为分析沉陷积水区主要补给水源及相应的溶质来源,在淮南"潘谢"矿区和淮北"朱-杨庄"矿区各选取3个研究站点,基于水化学基本理论和原理,分析了各研究水域主要离子质量浓度、组成及类型,采用Gibbs图及因子分析方法,对水化学特征的影响因素进行了讨论。结果表明:水体总溶解性固体(TDS)质量浓度在丰、平、枯水期总体上逐渐升高,淮北沉陷积水区水体的矿化度、碱度和总硬度均高于淮南沉陷积水区。水化学组成在区域范围具有一定的空间变异性,HCO-3和Na+在阴阳离子中占有最大比例;淮南3个站点水化学类型主要为Na+-HCO-3-Cl-和Na+-Ca2+-HCO-3型,淮北3个站点则为Na+-Mg2+-HCO-3型。Gibbs图和因子分析共同揭示了淮南沉陷积水区水化学特征主要受浅层地下水和地表径流的双重影响,而淮北沉陷积水区离子组成主要体现了区域浅层地下水化学的特征。     

任楼煤矿地下水系统的水化学特征

通过对任楼煤矿水质测试成果资料的分析研究，总结出本矿四个可能成为矿井充水水源的含水层(四含、煤系、太灰、奥灰含水层)的水化学特征，它们之间在标型组份，少、微量元素含量上存在的一些差异。同时认为四含、太灰、奥灰三个含水层中的水向矿井渗入时，会由于与煤系水的混合作用而出现水质改变。在此基础上建立了四含来水、太灰来水、奥灰来水、煤系砂岩水为主的四种水质模型以及它们各自应具有的水质特点。