峰峰矿区东部地下水水文地球化学模拟

应用离子比例系数法分析了峰峰矿区东部地下水化学成分特征,结合含水层岩性条件,为水文地球化学模拟中"可能矿物相"的确定提供依据;采用PHREEQC软件对含水层中水–岩作用进行水文地球化学模拟,模拟计算出饱和指数,通过质量平衡模拟计算水–岩作用过程中主要矿物相的转化量。结果表明:方解石和白云石处于饱和状态,在适当的条件下会沉淀,而岩盐、石膏处于未饱和的状态,在适当的条件下将继续溶解。沿地下水流路径,从五矿奥灰水—一矿奥灰水—一矿副井水,地下水系统中白云石、岩盐、石膏溶解,方解石沉淀,且发生了阳离子交换作用。研究矿井水中水–岩相互作用,初步探讨废弃矿井水文地球化学演化机制,对分析矿井水文地球化学演化的影响因素有重要作用。

峰峰矿区废弃矿井充水水源判别

根据峰峰矿区主要含水层常规水化学分析数据,采用贝叶斯判别法和模糊数学综合方法对充水水源进行判别。为了检验充水水源预测模型的有效性和准确性,用建立的贝叶斯模型和模糊数学模型对已知的29组数据逐一回判,正确率分别为96.6%和75.86%,可以利用这2个模型对峰峰矿区废弃矿井的充水水源进行判别。判别结果表明,峰峰矿区废弃矿井充水水源为奥灰水。

基于氢氧同位素和水化学的废弃煤矿充水水源识别

峰峰矿区地处太行山东麓边缘,属华北地层区,矿区含水层可分为四大含水岩系,其中第四系孔隙含水层地下水和二叠系砂岩含水层地下水主要接受降水补给,石炭系薄层灰岩含水层地下水除接受沟谷河段渗漏补给外,在局部接受下伏奥陶系灰岩地下水的补给,奥陶系灰岩含水层地下水主要接受鼓山、九山及西北部灰岩裸露区降水补给。峰峰矿区有生产矿井13对,废弃矿井4对,本次研究对象为废弃的一矿和二矿。本文运用水化学成分和氢氧稳定同位素作为水循环过程的示踪剂,研究了峰峰矿区不同含水层地下水的水文地球化学特征,并在此基础上识别了废弃矿井主要充水来源。通过现场调查,系统采集了该区废弃矿井水、奥灰水、薄层灰岩水、砂岩水和松散岩类孔隙水水样,并采用离子色谱法、滴定法和高分辨率激光光谱法在实验室完成了水化学成分(K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、SO_4^(2-)、HCO_3^-和Sr^(2+))和氢氧稳定同位素组分(D和^(18)O)测定。水化学分析结果显示,废弃矿井水、奥灰水的水化学类型主要为HCO_3-SO_4-Ca-Mg,属于低矿化度水;不同水体Sr^(2+)含量存在一定的差异,废弃矿井水和奥灰水Sr^(2+)平均值分别为0.67mg/L和0.69mg/L,且二者Sr^(2+)/Ca^(2+)和Sr^(2+)/Mg^(2+)比值比较接近,可能说明二者存在密切的水力联系;不同水体水化学成分主要受到溶滤作用的影响。氢氧稳定同位素研究表明,砂岩水和孔隙水δD和δ^(18)O相对富集,废弃矿井水和奥灰水δD和δ^(18)O值比较接近。结合矿区奥灰含水层富水性强并与煤系地层存在密切水力联系的水文地质条件,说明奥灰水为废弃矿井水的主要充水水源。