老虎台矿井浅部遗留煤柱开采区水化学特征分析

老虎台矿井浅部遗留煤柱开采区水化学特征分析

班健  王凯艺

(抚顺矿业集团有限责任公司老虎台矿  辽宁省抚顺市  113000)

摘要：地下水水化学特征及其演化规律在煤矿开采和防治水害中占有重要地位，以老虎台煤矿为研究对象，综合使用Piper三线图、水质Durov图及Stiff图等对老虎台煤矿地表水和矿井水化学特征及来源进行研究，并且以老虎台煤矿各水体的粒子浓度为度量，定量分析它们之间的水力联系程度。

关键词：老虎台矿;粒子浓度;化学特征;水力联系

引言

我国的煤炭产量和消耗量都位居世界前列[1]。煤层的开采会对地下结构层造成扰动，引起水资源污染和浪费，造成严重的环境问题[2-3]。水质及动态本身就是水文地质条件的组成部分，凡水文地质工作都需要采集地表水和地下水水样，化验其化学成分，以了解地下水的水文地球化学特征及动态变化，并进行水质评价。此外，通过调查和研究地下水化学成分的时空变化，还有利于查明地下水补给、径流和排泄条件。在煤矿防治水工作中，通过化验水化学成分探查矿井充水条件，尤其是井下发生突(涌)、淋水后，判断突水来源及途径[4-5]是非常普遍和成熟的工作方法。

以老虎台矿为研究对象，通过综合运用Piper 图、Schoeller图等方法对老虎台煤矿地下水、地表水和矿井水水化学特征和演化规律进行分析，旨在为老虎台矿区矿井水防治提供理论和依据。

1取样布置及检测

现对老虎台矿浅部阶段煤柱采区（-280m工作面）范围内地表水体及井下涌水进行水样采集及水质检测，以判断老虎台矿浅部区域涌水与地表水体间的水力联系，并为浅部区域涌水的补给水源判别提供参考依据。按计划浅部共布置3个取样点，分别为西南泵站（地表）、井下-280m工作面1号监测点及井下-280m工作面2号监测点。

浅部区域共取3瓶水样，均为1.5L/瓶（见图1-1、图1-2），对其进行水质检测。

a.井下-280取水点1

b.井下-280取水点2

c.西南泵站取水点

图1-1浅部区域取样过程图

图1-2各取样点检测水样

2水质特征

水质分析采用AquaChem软件，绘制水化学Piper三线图，即将水样中常规阴阳离子的离子毫克当量百分数标于图纸中（K+合并于Na+中），水化学类型的划分，依据舒卡列夫分类法，具有直观与形象的优点，可用于水化学资料的初步定性分析。浅部区域各取样点水质特征总结整理如下：

（1）西南泵站采样点

该采样点分析成果见Piper三线图2-1。可以看出，pH值9.0，呈碱性；矿化度429.00mg/L；全硬度223.00mg/L，微硬水。在三种主要阳离子成分中，Na+占优，约占94%；阴离子中，HCO3-占主导，约占66%，Cl-与SO42-分别约占17%，水化学类型为HCO3-Na。

图2-1 西南泵站取样点水质Piper图

（2）井下-280m采样点

井下-280m取样点水样分析成果Piper三线图见图2-2所示，前后取样水质变化Schoeller图见图2-3。该取样点水样PH值8.4~8.6，偏碱性；矿化度平均413.50mg/L；全硬度平均253.50mg/L，微硬水。阳离子中，Na+约占82%，；阴离子中，HCO3-约占71%，SO42-约占15%，Cl-约占14%，水化学类型为HCO3-Na。

图2-2井下-280m取样点水质Piper图

图2-3 井下-280m前后所取水样水质变化Schoeller图

3综合分析

为综合分析各采样点水样的水化学特征，对比不同水化学指标间的差异。利用AquaChem软件结合表3-1绘制各取样点水质Durov图及Stiff图，可直观反映不同取样点水样的离子相对含量、PH、TDS及阴阳离子毫克当量浓度等指标差异。

图3-1 各取样点水质Stiff图

表3-1各取样点水质分析成果表（mg/L）

图3-2 各取样点水质Durov图

根据上文所述及图3-1、图3-2可以看出，各取样点水质具有以下特征：1）西南泵站水与井下-280m水样各离子相对百分含量、各离子浓度含量、PH值、矿化度及水化学类型等指标存在相似性；2）四含水与井下280m水样、西南泵站水的各离子浓度含量及矿化度相近。因此，西南泵站水与井下-280m水样有相似性，二者间可能存在水力联系。

结论

通过绘制Pipper三线图、水质Durov图及Stiff图等，分析了老虎台煤矿井上井下的水化学特征和水质类型。并且在此基础上，分析出井上和井下存在一定的水力联系。

参考文献：

［1］刘旭东，许峰，石磊，等．乌东煤矿地下水水化学特征及其指示[J]．煤炭工程，2021，53(4)：115-119

［2］姬红英，韩涤清，辛亚军，等．煤矿沉陷区砾石黏土层水体溶质迁移特征[J]．煤炭学报，2020，45(S1)：393-404

［3］唐春雷，郑秀清，梁永平．龙子祠泉域岩溶地下水水化学特征及成因[J]．环境科学，2020，41(5)：2087-2095