水化學特征法在礦區水文地質勘探中的應用

李金銘　黃偉強

摘要：礦區水文地質勘探是一項十分重要的工作，其對于預防與治理礦井水害有著十分重要的作用。其中水化學特征法是一項礦區水文地質勘探的重要方法，并且通過現場測試與送樣分析來確定含水層中的水化學成分，能夠對礦井下不同含水層地下水的化學特征進行分析。文章主要針對水化學特征法在礦區水文地質勘探中的應用進行研究。

關鍵詞：水化學特征法；礦區水文地質；地質勘探

引言

水資源是人類賴以生存的重要自然資源，地下水化學特征主要受到補給水源、排水系統、大氣環境、土壤性質以及人類活動等各個因素的綜合影響，從而展現出時間與空間異質性的特點。地下水在巖石圈運動的過程中與巖石持續的發生化學反應，并且在參與大氣圈與生物圈水循環的過程中化學成分也跟隨者發生變化。伴隨著人類活動在地球系統的進一步深入發展，人類活動也開始對地下水產生直接的影響。

1.水化學特征法

水化學特征法就是利用先進的研究方式，融合水化學分析法，對礦區地下水的化學特征與影響因子進行有效分析的方式。其能夠對地下水空間和時間動態變化特征與水文環境進行研究。水化學特征法對于礦區水文地質勘探能夠進行數據量化評估，對于防治礦井水害有著十分重要的作用。

2.水化學特征法在礦區水文地質勘探中的應用

2.1水化學特征現場觀測

地下水的物理性質與化學成分之間的存在著十分緊密的關系，并且其在某種程度上直接反映地下水的化學成分與形成環境。所以，在礦區水文地質勘探對地下水的化學成分進行研究時，需要首先了解地下水的物理性質，對地下水進行水溫監測。自然界中眾多的化學變化都在一定溫度才能夠進行的，溫度對水體中的化學元素以及其濃度都存在于一定的影響[1]。其次，電導率監測。電導率是地下水傳送電流的能力，其不單單可以反映水中離子的強度，還能夠反映總離子組成以及溶解態無機物的構成。再次，水中溶解氧。水中溶解氧的濃度能夠直接體現生態環境的情況。最后，對水質的PH值進行監測。地下水的酸堿度主要受到地下水中H+濃度的影響，其是影響化學元素遷移的主要因素。

2.2水化學特征實驗分析

對水中的礦化度進行實驗分析。礦化度是水中化學組分含量的總稱，不同礦化度代表著不同區域地下水的性質[2]。例如，礦化度檢測結果0-1000g/L為淡水，礦化度>100000g/L的水為鹵水。對水中的化學成分進行分析。化學成分主要是對地下水陰陽離子濃度進行研究。陰陽離子不但可以直接反映水體的化學成分，同時還可以展現不同水文地質單元對研究水體的影響。

2.3案例分析

2.3.1某區域水文地質條件

某區域煤田為二疊系山西組（上組煤）與石炭系太原組（下組煤），其中各含水層都對下組煤開采都存在相應的影響。其中，下組煤開采嚴重受到地下水安全威脅。某區域的含水層主要包括奧灰含水層、煤系砂巖含水層、四灰含水層。該區域的地質構造主要為斷裂，斷裂構造同時也是對該區域水文地質條件造成直接影響的重要原因[3]。

2.3.2區域內地下水化學特征

（1）奧灰水

該研究區域奧灰水是典型的前循環巖溶水，水中的二氧化碳質量濃度較大，在8-12mg/L的范圍內，酸堿度為72-81；二氧化硅的質量濃度在8-12mg/L的范圍內。在該礦區中奧灰地下水由于徑流環境較為合適，補給充足，位于氧化帶的地化環境，因此水中的NH+4質量濃度較低，均在005mg/L以下。NO-3質量濃度較高，主要是由最近的環境污染問題所導致，并且逐年呈現上升趨勢，其范圍在02-14mg/L[4]。

（2）煤系砂巖含水層地下水

該研究區域的煤系砂巖含水層地下水補給來源十分微弱，含水性較弱。其中砂巖水的水化學類型為HCO3（Cl）-Na型，其最具代表的特點就是Na+、HCO-3質量濃度以及酸堿值較高，其濃度分別為180-397mg/L范圍內，308-534mg/L以及83-910mg/L。

（3）四灰水

四灰含水層為8層煤直接頂板，平均厚度為47m。在該區域的西部三礦處由于沒有經過人為干擾，四灰水的原始水化學類型類型主要為HCO3（CO3）-Na型。而在該區域的南部，由于受到奧灰水的影響明顯，四灰水的化學類型已經轉變為HCO3-Ca-Mg型。由于灰巖巖溶發育的不一致性，因此部分地區的四灰水沒有受到十分嚴重的影響，仍然始終保持為HCO3（CO3）-Na型[5]。而其他地段的四灰水的水化學類型則處于顯著的變化當中。

3.結束語

對礦區含水層中水化學特征進行分析是進行水文地質勘測的重要方式之一，其在文章所研究的某礦區勘探過程中獲得了可喜的成果，并且給深入調查下組煤水文地質條件打下了堅實的基礎。然而水化學特征分析同時也存在一定的缺陷，僅僅能夠用于目標含水層，水化學特征之間存在明顯不同的水文地質勘探中，如果要勘探含水層之間補給通道的類型與位置還需要其他水文地質勘探手段加以輔助。

參考文獻：

[1]段磊，王文科，曹玉清.天山北麓中段地下水水化學特征及其形成作用[J].干旱區資源與環境，2007，（09）：29-34.

[2]周慧芳，譚紅兵，張西營.江蘇南通地下水補給源、水化學特征及形成機理[J].地球化學，2011，（06）：566-576.

[3]高業新，王貴玲，劉花臺.石羊河流域的水化學特征及其地表水與地下水的相互轉化[J].干旱區資源與環境，2006，（06）：84-88.

[4]鄭晨，吳基文，沈書豪.宿縣礦區太原組上部灰巖水化學特征對巖溶發育的影響[J].煤炭技術，2014，（09）：86-88.

[5]曹海東.老虎臺礦區水化學特征與頂板突水水源關系研究[J].煤礦安全，2015，（S1）：16-20.