水化学特征分析法在突水水源判别中的应用

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临涣矿区岩溶水水化学特征及其突水水源识别

临涣矿区岩溶水水化学特征及其突水水源识别突水是制约煤矿安全可持续生产的常见灾害之一,在危害矿井安全生产的同时也威胁着工作人员的生命安全。

因此,快速、准确地识别矿井突水水源,对于矿井防治水工作与水害防治具有重要的实际意义。

本文以临涣矿区为研究对象,在矿区地质与水文地质资料的收集、整理与分析的基础上,分析了各含水层水样的水化学常规离子、TDS、PH等,研究了矿区岩溶水水化学特征,建立了矿区灰岩水突水的多种判别模式。

主要成果如下:（1）将K++Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、TDS 与灰岩埋藏深度进行分析,得出埋藏深度的增加,K++Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-、TDS含量呈增大的趋势,HCO3-含量则减少。

（2）采用piper三线图对矿区各含水层K++Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-等常规离子含量分析,得出各含水层的水质类型:第四含水层为Cl-Na型以及Cl·SO4-Ca·Mg 型;煤系地层砂岩裂隙含水层为HCO3-Na型以及Cl-Na型;太灰含水层为SO4-Ca·Mg型和以及Cl-Na型;奥灰含水层SO4-Ca·Mg型以及Cl·SO4-Ca·Mg型。

水化学特征分析在水文地质勘探中的应用

作者：何雪梅
作者机构：河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院测试中心,河南南阳473000
出版物刊名：化工管理
页码： 178-178页
年卷期： 2016年第15期
主题词：水化学特征;水文地质勘探;水质检测;具体应用
摘要：水文地质勘探,是地质勘查开采工作的一个重要分支,对企业发展和开采安全有着十分重要的意义。

在实际勘查过程中,因为受到各种外界因素的影响,勘探工作还存在一系列问题。

而水化学特征法是通过现场水样测试和样品送检工作,对含水层中水的化学成分进行分析测定,为水文地质勘探提供了重要的科学依据,从而在地质勘探开采中得到了广泛应用。

余吾煤业公司奥灰突水水质分析预警系统的开发及应用

地层的基底，岩性以深灰色灰岩为主，泥质灰岩、夹
１水化学分析Байду номын сангаас别水源的原理
地下水水化学成份的形成、化是一个十分复演杂的过程，与岩性、造条件、它构气候条件、动力条水
含云灰岩，上部含有丰富的石膏（ａＯ２、ＣＳ・Ｈ０）白
ＡｂｔａｔＵｓｎｅｗｔｒｃｅｃｎｌｓｓｐｎｉｌ，ｔｄｅｅｃａａｔｒｔｆｅｓｅｓａｅｗｎｎｏ，ｔ．ａｄｓｒｃ：ｉｇｔａｅｈｍｉａａａｙｉｒｃｐｅｗｅｓｉｄｔｈｒｃｅｉｉｏｒｔｄａｈｗｔｒｉＹｕｕＭｉｉｇＣ．Ｌｄ，ｎｈｌｉｕｈｓｃｏｎ
云岩（ａｇＣ等矿物，ＣＭ（Ｏ））为局部富含水层，平均
水位＋６０ｉ，于主采３煤层３０ｉ右，构造６高ｎ０ｎ左受影响存在突水隐患。屯留井田位于晋获断裂带以西，安泉域 Ⅱ亚辛区西部，向西随着灰岩埋藏深度的逐渐增大，灰岩水富水性由强变弱，下水交替条件由积极变为滞缓。地在地下水长期溶蚀作用下，酸盐岩矿物成为控制硫奥灰水特征离子含量的主要因素。从收集到的奥灰水水质资料（表１看：陶见）奥
学指标差异的特点，构建以水质快速检测为手段的奥灰水突水预警系统。关键词：水化学；特征离子；预警系统

水化学及同位素特征在矿井水源判别中的应用

水化学及同位素特征在矿井水源判别中的应用摘要：毛坪铅锌矿未采矿体均处当地最低侵蚀基准面洛泽河以下，为研究矿区洛泽河水与矿坑充水之间的相互关系，进一步查清矿坑充水来源，对矿区地表河水以及矿坑不同出水点采取水样，进行环境同位素测试和水质全分析。

分析结果表明：矿区浅层水和深层承压水在不同深度获得大气降水补给的速度有快有慢，相差悬殊；河水对矿床充水不强，矿坑水主要补给源为不同标高补给区的非定水头补给。

研究成果为进一步判定矿坑充水水源、分析矿山水文地质条件以及矿山防治水设计提供了科学的依据。

关键词：矿山防治水；水源判别；水化学特征；氢氧同位素1 矿区水文地质概况毛坪铅锌矿为已采矿山，主要矿体位于当地最低侵蚀基准面洛泽河之下[1-3]。

区内龙潭河、铜厂沟溪、锈水沟溪等其它河、沟均为洛泽河支流[4]。

洛泽河总体上控制了区内的地下水流动系统。

域内地下水接受降水补给后，依地势向洛泽河汇聚，然后从南往北迳流，部分地下水在沟谷等地形切割强烈地带形成下降泉排泄，补给河水[5，6]；部分地下水仍以地下迳流形式运动，于矿区北部遇峨嵋山组玄武岩隔水层，地下水径流受阻，沿东西向顺层裂隙溢出成泉，排泄地下水。

区内构造发育，地下水对构造裂隙长期溶蚀拓宽，岩溶裂隙水含水层具有一定库容空间，大气降水对岩溶裂隙地下水补给在时间上把年内或年际不连续的降水调整为连续的地下迳流，维持泉群长期排泄[7，8]；在空间上将较弱的区域裂隙水汇聚成脉状迳流，最后，汇集于排泄区以泉水形式溢出排泄地下水，本区为泉排型岩溶地下水系统[9]。

图1 矿区地下水矿化度等值线2 水化学水源判别2.1水质全分析特征本次研究工作水质全分析采样在矿坑、泉水、河水等重要水体采集水样20件。

矿床地下水水化学成份及矿化度值自北部、北东部二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙水含水层、石炭系威宁丰宁统岩溶裂隙水含水层、泥盆系宰格组岩溶裂隙水含水层逐渐升高（见图1），表明矿床地下水接受二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙水含水层地下水补给，经矿床运移至洛泽河即F1弱透水断层一带，地下水迳流滞缓，溶滤作用增强，水中盐分及矿化度值明显增高，特别是SO42-离子增加明显，同时说明矿床地下水受洛泽河水淡化不明显，河水对矿床充水不强的特征。

开滦唐山矿水化学特征及涌水水源判别

２１年６月０２
矿业安全与环保
第３卷第３９期
开滦唐山矿水化学特征及涌水水源判别
左文结王国华李静高莲凤，，，
（．１河北联合大学，河北唐山０３；．６￣９２开滦（团）集有限责任公司唐山矿业分公司，河北唐山０３）６￣９
收稿日期：０１１ — ８２１ — ２０２１ — １０；０２０ — １修订
基金项目：河北省自然科学基金项目（２１２９７）Ｄ０１００１
作者简介：文枯（９９）女，左１６一，河北昌黎人，士，博副教授，主要从事水文地质、灾害地质及环境地质工作。
范围内的个体煤矿也相继被关闭。唐山矿构造及水
文地质略图见图１。
图１唐山矿构造及水文地质略图
刘庄煤矿于２００８年５月关井停产后，开滦唐山矿老区９水平１。石门（４５４ｍ水平）水量异７：一６．涌
新老资料的对比，采用常规和同位素水化学资料相
结合的方法，唐山矿９水平涌水水源进行分析对
判别。
．
５．
２１年６０２月
Ｓ２。１９刘庄新井
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矿业安全与环保
南湖二号坑
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第四系孔隙水和基岩水大体自北西流向南东。根据唐山矿和个体煤矿的排水设计，平涌水主要为９水

水质特征模型在下组煤首采面突水水源判别中的应用

水质特征模型在下组煤首采面突水水源判别中的应用宋淑光1，孟辉1，张牧1，奚修军1，朱术云2（1．淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿，山东济宁272175；2．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116）摘要：通过对淄博矿业集团公司岱庄煤矿影响下组煤开采的3个主要含水层以前所做的大量水质化学成分化验结果的资料整理，建立了该矿下组煤主要充水水源的水质特征模型。

根据最近突水点水质特征指标与已建立的水质特征模型进行综合对比，准确及时地确定了突水水源。

关键词：地下水；水质特征模型；水源判别；对比分析；煤矿中图分类号：TD745文献标志码：B文章编号：1003－496X（2012）06－0122－03The Application of Water Feature Model for Water－bursting Source Judgment at the First MiningFace of Under－group Coal SeamsSONG Shu－guang1，MENG Hui1，ZHANG Mu1，XI Xiu－jun1，ZHU Shu－yun2（1．Daizhuang Coal Mine，Zibo Mining Group Co．，Ltd，Jining272175，China；2．School of Resource and Earth Science，China University Mining and Technology Xuzhou221116，China）Abstract：Through processing the large number of water quality chemical composition test results of three main aquifers，which affect the under－group coal mining at Daizhuang coal mine of Zibo mining group，the water feature model of mainly water filling resource in the under－group coal seam is established．According to the comprehensive comparison between the water feature indexes of a recent water bursting point and the established water feature model，the source of bursting water is determined timely and accurately．Key words：groundwater；water feature model；water source judgment；comparative analysis；coal mine在下组煤采掘生产实践中，常会遇到某工作面或掘进头突水问题，首先要考虑的是突水水源问题，判别井下突水水源的方法很多［1－3］，其中根据突水水质的化学成分进行判别仍是目前矿井突水中重要的方法［4－5］。

水化学分析法判别煤矿突水水源

水化学分析法判别煤矿突水水源作者：刘帅来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2015年第4期刘帅（冀中能源股份有限公司邢东矿）摘要院邢东煤矿底板钻孔发生突水，及时准确判别出水水源，成为了治理矿井突水的关键。

本文对矿井主要含水层进行水化学特征分析后，绘制出水样的PiPer 三线图，并通过出水点与背景值进行对比，从而判断出出水水源为奥灰岩溶水，为封堵井下突水奠定了基础。

关键词院水化学分析突水水源PiPer 三线图通过对地下水的化学特征、分布规律等进行研究分析，在一定程度上有助于对地下水的赋存、补给，以及径流和排泄条件等进行分析，这些分析对于查明煤矿井下突水水源，以及对井下突水进行有效防治具有重要的意义。

邢东矿在-980 集中运料巷进行正常底板超前钻孔时突水，通过与矿井多个含水层进行水化学分析，将该处出水点与背景值进行比对分析后，判断出出水水源为奥灰岩溶水，为治理井下突水奠定了基础。

1 矿井水文地质条件邢东矿井位于太行山中段东麓与华北平原西侧，地势西高东低。

本井田处于半封闭状态，奥灰岩溶水是井田地下水的主要补给来源，在各自含水层内自西向东缓慢运动，矿井汇集各含水层地下水，成为良好的排泄场所。

2 -980 钻孔出水点概况-980 集中运料巷属于向新区开拓，该巷道迎头前方为F23 前下断层，落差30m，施工的15 号底板钻孔穿过该断层。

该钻孔施工至206m 时，发现钻孔出水，初始水量为20m3/h，稳定水量为90m3/h。

根据矿井水文地质和巷道迎头实际揭露情况，15 号钻孔突水得出2 种可能：①野青灰岩水通过钻孔而突水；②奥灰水通过断层导水而突水。

其依据是：①根据钻孔剖面图，出水钻孔距野青灰岩很近，不能排除野青灰岩水的可能；②-980 集中运料巷迎头前方为F23、SF86 断层，导通含水层的可能性很大。

对于突水原因，尤其是突水水源等，难以通过分析水文地质条件进一步认清，在这种情况下，需要对出水水源进行判断，进一步组织开展矿井防治水工作。

10-基于灰色关联分析的矿井突水水源定量化判别方法

基于灰色关联分析的矿井突水水源定量化判别方法樊振丽1，2（1.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013； 2.煤炭科学研究总院开采研究分院，北京100013）［摘要］阐述了矿井突水水源的判别方法，针对水化学背景值特征相近的水源，提出了通过量化计算实现精确判别水源层的方法。

以灰色关联分析方法为例，对袁店二矿F14断层突水水源进行了量化判别，并采用水化学玫瑰花图和水样柱状图的图形化分析方法对突水水源量化判别的准确性进行了辅助判别，综合分析认为煤层顶板砂岩裂隙水通过断层带进入了采掘空间。

定量化地学方法和图形化分析方法有效解决了矿井突水水源判别的准确性。

［关键词］灰色关联分析；矿井突水；水源判别方法；图形化判别［中图分类号］TD742.2［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2017）02-0010-05Quantify Discriminated Method of Water Source of Mine WaterInrush Based on Grey Ｒelational AnalysisFAN Zhen-li 1，2（1.Coal Mining ＆Designing Department ，Tiandi Science ＆Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China ；2.Mining Institute ，China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ）Abstract ：The discrimination method of water source in mine water inrush was stated ，to water resources that with similarly water chemical background ，then accurately water source discrimination method was realized according to quantify calculation.It taking grey relational analysis as an example ，water inrush source of F14fault in Yuandian the second mine was discriminated quantify ，and auxil-iary method that water chemical rose diagram and diagram analysis method of water sample histogram also were used ，sandstone frac-ture water in coal roof entranced into mining space through fault zone.Water source discriminated by qualify chemical method and dia-gram analysis method effectively.Key words ：grey relational analysis ；mine water inrush ；water source discriminated method ；imaging discrimination［收稿日期］2016－08－04［DOI ］10.13532/11－3677/td.2017.02.003［基金项目］国家科技重大专项大型油气田开发项目（2016ZX05045007－003）；中国煤炭科工集团科技创新基金面上项目（2016MS011）［作者简介］樊振丽（1983－），男，河南新密人，博士，从事“三下一上”采煤、煤矿水害防治和矿山环境地质研究工作。

对矿井突水水源的判别

对矿井突水水源的判别作者：汪鸿雁来源：《科学与财富》2018年第30期摘要：地下水的水化学特征可以反映地下水所处的水文地质环境，对矿井突水水源的正确、快速判别是矿井水害有效防治的前提条件，研究地下水的水化学特征有助于分析地下水的补给、径流、排泄条件，对查明井下突水水源和水害防治有明确的指导意义。

关键词：水化学地球特征；特征离子；突水水源一、矿井突水特征矿井突水是指掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿，大量地下水突然涌入矿山井巷的现象。

矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。

在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区，在构造破碎的地段，常易发生矿井突水。

当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。

但只要查明水文地质条件，采取措施，矿井突水是可以预防和治理的。

二、矿井突水水源判别2.1一般的预感通过观察物理现象，如煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水可由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹；当温度降低，出雾或硫化氢气味；有时可以听到水的嘶嘶声等识别矿井突水征兆。

2.2岩体力学等突水机理通过对突水机理角度来判别突水水源，主要从岩体力学，地下水渗流场理论等角度分析水害来源。

主要表现为工作面压力增大，底板鼓起，工作层产生裂纹并逐渐增加；沿裂缝或煤层渗水会逐渐增加，而水将增加。

2.3数据分析通过对地下水中所包含的水文地球化学信息进行数据分析，利用突水水质中所含有的水文地球化学信息来辨别突水水源。

从研究现状来看，以常规水化学识别法判断矿井突水水源较为普遍。

通过分析水样的水质类型、物化特征等，结合水质的水文地球化学分布、迁移、转化规律来分析突水的来源。

2.3.1 特征离子和特征离子比值判别方式为了快速判别矿井突水水源含水层，经常采用特征离子判别方式，即在掌握某些含水层独特的离子含量前提下，直接测定该种特征离子，以快速给出突水含水层判断。

矿区充水水源分析判别

矿区充水水源分析判别一、简介在我国矿井重特大事故中，矿井突水事故已经成为超过矿井瓦斯事故，造成的经济损失一直居各类矿井灾害之首。

随着矿井开采深度的增加，矿井突水事故居高不下，在过去的20年内，有250多对矿井被水淹没，经济损失高达350多亿元人民币，同时，对矿区水资源与环境也造成巨大的破坏。

《矿井防治水规定》中明确提出了“物探先行、化探跟进、钻探验证”的综合测探验证制度。

建立水质分析成果台账，井下水文地质勘探应采用井下物探、钻探、监测、测试等手段。

建立矿区突水水源快速识别系统及水化学分析实验室，对矿井内淋水、滴水等的可能的突水水源进行快速检测和识别，是矿井防治水工作中非常重要的依据。

外部检测机构送检时间较长，不能有效的起到“化探跟进”的效果。

选择的地方检测机构缺乏煤矿水检测经验，测试指标不齐全。

外部检测机构均不能给出水化学类型并识别突水水源。

而已有的水源快速识别仪，测试时间较短，但是精度并不是很高，且数据的好坏与操作者素质紧密相关，不能很好的控制数据的质量。

另外，部分水源识别仪厂家建立的水源数据库的数据量存在问题。

目前逐步建立起来的水化学实验室硬件设施以水源识别仪为主，大型实验室设备配备较少。

因此，建立起矿区水化学专业实验室，配备以水源识别仪为快速检测设备，以大型实验室设备为精确检测设备，并配备专业技术人才，煤矿突水水源快速识别系统将能够有效为煤矿防治水提供专业的水化学服务。

二、技术原理水化学方法是研究各含水层地下水质的主要方法之一，水化学数据是地下水最本质的特征，是判别矿井突水水源的重要依据。

通过分析水化学数据，能够迅速、准确地查明地下水的补给来源和径流条件，确定含水层间的水力联系、分析突水水源、预测突水危险区段等等。

三、矿井突水水源快速识别系统赋存于岩石圈中的地下水不断与岩石发生化学反应，在与大气圈、水圈和生物圈进行水量交换的同时，交换化学成分。

地下水中含有各种气体、离子、胶体、有机质以及微生物。

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进过程中，板出现一出水点。初始涌水量约８ｍ／顶０ｈ严重影响巷道的正常掘进，道不得不细的水文地球化学特征分析，这处出水点与将背景值进行认真对比分析后，步判断出出水点水源。初
１矿井水文地质条件
期水量逐步稳定在３ｍ／０ｈ左右，涌水量约占矿井涌水量的５％。由于此出水点位于巷道顶部，初认为出０起
水水源可能为煤系地层顶板砂岩水。但结合矿井水文
山西大远煤业有限公司矿井设计生产能力核准为６Ｏ万ｔａ／。井田位于宁武向斜的东翼，为一单斜构造，
２１年第１００期
童晨救斜ｌ
１８９
水化学特征分析法在突水水源判别中的应用
朱衍利石磊李万业郭英明，，，
（．１山西大远煤业有限公司，州忻０４０；．煤炭科学研究总院西安研究院，３２０２西安７０５）１０４
ＺｕＹａｌＳｉＬｉＬａｙ ‘ Ｇｕｎｍｉｇｈｎｉｈｅ，ｉＷｎｅ，ｏＹｉｇｎ，
（．ｄｙａｉｅＬｄｎＳａｘｐｏｉｃ，ｉｚｏｉ３２０；．Ｃｄ，ｉａｒｎｈｘ’ ｉ１０４１ａｕｎｍｎｔ．ｉｈｎｉｒｖｅｘｈｕｃｔ０４０２ＣＰｘ’ｌｂａｃ，ｉａｃｔ７０５）ｎｎｙｌｎｙ
山西大远煤业公司在２煤＋１０２０水平巷道开拓掘进时，翼顶部出现一处出水点，北稳定涌水量约为
３ｍ／。通过对矿井先前采集以及后续补充采集水样０ｈ
大远煤业有限公司改扩建工程包括井下２煤＋２０１０水平巷道掘进施工。在＋１０水平巷道向北掘２０
而初步判断出出水水源。
关键词突水水源水化学特征分析
中图分类号Ｔ７５Ｄ４文献标识码
背景值
Ｂ
Ａｐｐｙｎｅｈｄｏｙｏｅｃｍｉｔｙｃｒｃｅｉｔｃａｌｓｓｉｏｓｆｍｉｅｗａｅｎｕｈｌｉｇｍｔｏｆｈｄｒｇｏｈｅｓｒｈａａｔｒｓｉｎａｙｉｎｓｕｒｅｏｎｔｒｉｒｓ
摘
要山西大远煤业在进行资源整合过程，井下遇到一处出水点，快速判别此出水点水源，成为整合工作安全进行的重点。文章在对矿井先
前采集以及后续补充采集的水样进行详细的水文地球化学特征分析后，绘制出水样的ＰＰｒ三线图，ｉｅ并通过将出水点与这些背景值的对比，从
地层走向北东，向北西，角３。３。最大４。倾倾０～５，５。贯穿井田南北的木头沟，季有季节性水流，雨由北
地质勘探资料，顶底板砂岩富水性较弱，与实际出水量的大小和动态变化不符。所以需要进一步判断出水水源以指导矿井防治水工作。
ＡｂｔａｔＴｅｅａｅｏｅｗｔｒｉ＇ｓｏｎｓｄｒｎａｕｎｍｉｅＬｄｉｈｎｉｒｖｎｅｅｐｎｎ．ｋｎｌａｈｏｒｅｏｔｒｉｒｓｕｃｌ — ｓｒｃｈｒｒｎａｅｒａｈｐｉｔｕｇｄｙａｎｔ．ｎＳａｘｏｉｃｘａｄｉｇＭａｉｇｃｅｒｔｅｓｕｓｆｗａｅｎｕｈｑｉｋｙｂｅｅｉｐｃｍｅｋｙｏｈｎｘａｄｎ．ｈｒｉｌｅａｌｄｙａａｙｅｈｔｒｓｍｐｅｏｌｃｅｎｄｆｅｅｔｐｒｏｆｉｏｄｆｒｎｑｉｒｓｎｅｗａｏｅｆｔｅｍｉｅｅｐｎｉｇＴｅａｔｅｄｔｉｌｎｌｚｓｔｅｗａｅａｌｓｃｌｔｄｉｉｒｎｅｉｄｏｍｅｆｍｉｅｅｔａｕｆｓｕｉｇｔ－ｃｅｅｔｒｅｈｔｒｃｅｃｌｍｅｈｏｎｌｔｈｉｅｇｒｓｍｅｎｉｏａｅｈｔｒｉｒｓｉｔｖｕｒｍｈｏｔｓｉｅＶｕｓｆｎｌｅｓｔｅｂｔｍｆｅｈｍｉａｔｄａｄｐｏｓｔｅｐｐｒｆｕｅ，ａｔｍｅｃＭＰｒｓｔｅｗａｅｎｕｈｐｎａｅｆｏｔｅｅｎｒｔａｅ，ａｌｇｔｈｏｔｏｉｏｌｓａｖｌｉｙｏ
ｓｕｅｏｔｒｉｒｓ．ｏｒｆｗａｅｎｕｈｓＫｅｒｓＳＵ＇ｆｗａｅｎｕｈｈｄｏｅｃｅｓｙｃａａｔｒｓｉｎｙｉｃｎｒｓｉｅｖＨｙｗｏｄＯｌｅｏｔｒｉｒｓｙｒｇｏｈｍｉｔｈｒｃｅｔｃａａｓｓＳｒｉｌｏｔａｔａｅｖｌ