华北隐伏型煤矿主要充水含水层水化学组分来源及演化机制分析

为了确定华北型煤矿区主要充水含水层水化学组分的主要来源及演化机制,以平顶山矿区为研究对象。基于平顶山矿区内285个水样常规离子(K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-))、pH及TDS等数据,利用Gibbs图分析其主要控制因素、Piper图分析其主要水化学类型、离子组合比及主成分分析揭示其水化学组分的主要来源及演化机制。结果表明:寒灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca·Mg及HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Na·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)主要来自碳酸盐岩(白云石)、硫酸盐岩(石膏)的溶解,Na^(+)主要来自岩石中,这是Ca^(2+)-Na^(+)、Mg^(2+)-Na^(+)的负交替吸附作用;七灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来自碳酸盐岩(方解石)的溶解,SO_(4)^(2-)来自黄铁矿的氧化作用;砂岩水的主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Na^(+)主要来自硅酸盐岩的溶解;二灰水主要水化学类型为HCO_(3)^(-)Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Na·Ca·Mg型,也有部分HCO_(3)^(-)Na型,其中HCO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)的来源与七灰水的来源相同,Na^(+)含量高是由于砂岩水的混和作用。此外采煤扰动作用导致研究区地下水径流条件发生改变,影响了水化学组分的来源及演化机制,这对以后矿井防治水有深远影响。