【摘 要】
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淮北煤田是国家重要的煤炭基地,矿井突水是该矿区的主要灾害之一。解决矿井突水问题的首要任务就是对突水水源进行准确、快速地判别,这样可以有效预防、减少水害事故出现的概率。本次研究以淮北煤田钱营孜煤矿主要含水层（松散层、煤系、太灰）为研究对象,在全面了解矿井井田地质及水文地质条件的基础下,对矿区含水层水样中常规离子、氢氧稳定同位素和水化学指标进行测试与数据分析,采用常规水化学方法（Piper三线图、Gi
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淮北煤田是国家重要的煤炭基地,矿井突水是该矿区的主要灾害之一。解决矿井突水问题的首要任务就是对突水水源进行准确、快速地判别,这样可以有效预防、减少水害事故出现的概率。本次研究以淮北煤田钱营孜煤矿主要含水层（松散层、煤系、太灰）为研究对象,在全面了解矿井井田地质及水文地质条件的基础下,对矿区含水层水样中常规离子、氢氧稳定同位素和水化学指标进行测试与数据分析,采用常规水化学方法（Piper三线图、Gibbs图、离子比例系数法）与数理统计方法（相关性分析、R型聚类分析和Unmix模型分析）探讨了矿区地下水不同含水层的水化学特征、控制因素与演化机制,并建立了各突水含水层的水源识别模型。得出以下结论:（1）各含水层水化学类型存在明显差异,松散层中,一含中Na+、Cl-、HCO3-的含量明显较低,其水质类型主要为HCO3-Ca Mg与HCO3-Ca Na型,二含水水化学类型为HCO3-Na Mg型与HCO3 SO4-Na Mg型,三含水水化学类型主要为HCO3S04-Na型,四含水中阳离子均以Na+为主,阴离子主要为HCO3-和Cl-,其水化学类型主要为HCO3 Cl-Na型;煤系水更为富集Na+、HCO3-,其水化学类型主要为SO4 HCO3-Na型,太灰含水层地下水中Na+与SO42-占主导,其水化学类型主要为SO4-Na Ca型。（2）地下水离子比值与数理统计方法表明,矿区含水层地下水水岩相互作用类型复杂,主要受硅酸盐矿物的风化与硫酸盐、碳酸盐、岩盐的溶解等因素控制。其中,松散层受到了碳酸盐、硫酸盐、岩盐溶解以及硅酸盐矿物风化等多种类型的水岩相互作用影响,其中,一含、二含、三含水中Na+的来源更偏向于氯盐,而四含水更偏向于硅酸盐类矿物,四含水中Ca2+、Mg2+来源除了与碳酸盐有关,更多的来源于硫酸盐的溶解。煤系水中,水化学组成主要受到硅酸盐矿物的风化、硫酸盐的溶解控制。太灰水中碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐矿物的风化则是离子的主要来源。（3）对主要突水含水层地下水样品进行逐步筛选,利用判别分析构建了钱营孜煤矿主要突水含水层水源识别模型,在所有样品回判检验中,四含水识别准确率可达100%,整体水源识别准确率为94%,表明该模型具有较好的判别效果;由突水模型显示四含水和煤系水包含的水化学信息较为相似,可能存在一定的水力联系。图[23]表[12]参[94]
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