煤矿地下水库水体水化学特征及其成因解析

韩佳明¹，高举¹，杜坤¹，陈梦圆¹，蒋斌斌^1,2，张凯¹

1. 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院2. 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室

摘 要：煤炭资源开采过程中地下水资源破坏严重,是煤炭绿色开采过程中的难题,煤矿地下水库可有效保护矿井水和提高水资源循环利用。为阐明煤矿地下水库水体净化机理,测定了神东大柳塔煤矿地下水库原位进出水水样水质指标,结合相关性、主成分分析等统计学方法与舒卡列夫分类、Piper三线图等水化学分析方法和离子比值法,分析了地下水库水体水化学特征及其形成机制。结果表明:煤矿地下水库自净化效果显著,出水的固体悬浮物、浊度、电导率和溶解性总固体等指标明显降低,化学需氧量、Fe³⁺、Mn²⁺平均去除率可分别达到42%、89%、94%;水化学类型由进水的Ca²⁺·Na⁺-Cl^-·SO₄^2-型逐步向出水的Na⁺·Ca²⁺-Cl^-·SO₄^2-型转变,水库净化过程中发生了阳离子交换;多元统计分析表明溶滤作用、混合作用、外界干扰、阳离子交换等均会影响地下水库水质的净化过程,其中溶滤作用起主导作用;水体中Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺主要来自硅酸盐矿物的溶解。

关键词：煤矿地下水库;水化学特征;水-岩相互作用;相关性分析;主成分分析;