淮北煤田太原组灰岩水水文地球化学形成作用及反向模拟研究
Hydrogeochemical formation and inverse simulation of limestone groundwater in Carboniferous Taiyuan formation of Huaibei coalfield
-
摘要: 随着浅部煤炭资源开采殆尽，华北型隐伏煤田的煤炭开采正逐步向深部发展，破坏了地下水系统原有平衡，以致水文地质条件复杂化，从而使深部地下水动力条件和水化学特征发生改变。通过对淮北煤田石炭系太原组灰岩(简称“太灰”)含水层地下水化学常规组分进行离子比例分析和主成分分析，探讨该含水层地下水水文地球化学形成作用及其控制因素，并选取淮北煤田南部的临涣矿区太灰含水层为研究示范，应用PHREEQC软件对其进行了反向水文地球化学模拟。研究结果表明：淮北煤田太灰含水层主要水文地球化学形成作用类型为溶滤溶解(包括方解石、白云石、石膏溶滤溶解和黄铁矿氧化)和阳离子交替吸附作用；反向水文地球化学模拟定量分析与离子比例以及主成分定性分析结果基本一致。随时间的延续，采动后淮北煤田南部太灰含水层溶滤溶解作用逐渐减弱，阳离子交替吸附作用逐渐增强，而北部太灰含水层因地层埋藏普遍较浅表现出与之相反的现象。淮北煤田南部太灰含水层水文地球化学形成作用受构造影响表现出较为明显的空间差异；而北部太灰含水层水文地球化学形成作用程度受其径流影响，表现出由东向西逐渐增强的特征。淮北煤田南部的临涣矿区太灰含水层反向水文地球化学模拟验证了水文地球化学形成作用及其空间差异性。
-
关键词:
- 淮北煤田 /
- 太灰含水层 /
- 水文地球化学形成作用 /
- 主成分分析 /
- 水文地球化学模拟
Abstract: With the exhaustion of shallow coal resources, coal mining is gradually developing into the deeper part to the concealed coalfield in North China, which destroys the original balance of groundwater system, complicates the hydrogeological conditions, and changes the dynamic conditions and hydrochemical characteristics of deep groundwater. The main hydrogeochemical formation and the control factors for the aquifer of Carboniferous Taiyuan formation limestone in the Huaibei coalfield were investigated by the ion ratio analysis and the principal component analysis. Meanwhile, the aquifer of Carboniferous Taiyuan formation limestone in the Linhuan mining area in the south of Huaibei coalfield was studied, and the inverse hydrogeochemical simulation was carried out by PHREEQC. Results show that the main types of hydrogeochemical formation in the aquifer in the Huaibei coalfield are the leaching dissolution (including calcite, dolomite, gypsum dissolution and pyrite oxidation) and the cations alternate adsorption. The quantitative analysis results of inverse hydrogeochemical simulation are basically consistent with the qualitative analysis results of ion ratio and principal component. Affected by mining activities, the leaching dissolution in the aquifer in the south of Huaibei coalfield is gradually weakened with time, while the cation alternate adsorption is gradually strengthened. In contrast, the opposite phenomena are shown because the strata of Taiyuan formation limestone are generally shallow in the north of Huaibei coalfield. The hydrogeochemical formation of the aquifer in the south of Huaibei coalfield presents obvious spatial difference under the influence of structure, while the hydrogeochemical formation in the north of Huaibei coalfield is affected by its runoff, showing the characteristics of gradually increasing from east to west. The inverse hydrogeochemical simulation for the Linhuan mining area in the south of Huaibei coalfield verifies the hydrogeochemical processes and the spatial distribution difference in the aquifer of Carboniferous Taiyuan formation limestone. -
-
期刊类型引用(20)
1. 刘海，黄健敏，宋阳，赵国红，王旭东，魏伟. 太湖县花凉亭水库流域地下水水化学特征及水质评价. 环境科学. 2025(02): 809-820 . 
百度学术
2. 陈陆望，武明辉，侯晓伟，胡永胜，张苗，蔡欣悦，殷晓曦，施小平. 帷幕墙影响下侏罗系砾岩含水层地下水化学时空演化规律. 煤田地质与勘探. 2025(01): 174-183 . 百度学术
3. 闵宁，冯松宝，林曼利. 淮北煤田邹庄煤矿太灰水水化学特征及成因分析. 宿州学院学报. 2024(03): 46-50 . 百度学术
4. 夏锦萱，叶辰浩，张鑫，董培淞，罗朝晖. 鄂东英山东河一带地下热水化学特征及成因. 安全与环境工程. 2024(03): 235-246 . 百度学术
5. 肖观红，鲁海峰. 基于PCA-GA-RF的矿井突水水源快速识别模型. 煤矿安全. 2024(06): 184-191 . 百度学术
6. 齐俊铭，刘久潭，王保齐，李廷，朱敬，高波，乔斌，谷允鹏. 转龙湾煤矿高氟地下水水化学特征及成因分析. 煤矿安全. 2024(07): 188-197 . 百度学术
7. 陈陆望，郑忻，张杰，张苗，胡永胜，郑剑，殷晓曦. 基于断层量化隐伏型煤矿基岩含水层水化学空间演化机制研究. 地质学报. 2024(07): 2245-2257 . 百度学术
8. 张海涛，冯永军，马杰，胡显响，巩伟，许继影，赵景宇. 宿州农业区矿井水水化学特征及灌溉适宜性评价. 宿州学院学报. 2024(06): 50-54 . 百度学术
9. 杨诗琪，刘金辉，阳奕汉，李鹏，徐奇，李光辉. CO_2+O_2浸铀过程中矿物溶解量与沉淀量的逆向平衡模拟. 原子能科学技术. 2024(11): 2278-2289 . 百度学术
10. 陈陆望，胡永胜，张杰，张苗，郑剑，郑忻，张媛媛，蔡欣悦，武明辉. 华北型煤田水文地球化学勘探关键技术研究进展. 煤田地质与勘探. 2023(02): 207-219 . 百度学术
11. 宗伟琴，赵宝峰. 鸳鸯湖矿区地下水化学特征与成因分析. 煤矿安全. 2023(08): 161-167 . 百度学术
12. 陈家玉，桂和荣，郭艳，李俊. 淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义. 煤炭学报. 2023(09): 3503-3512 . 本站查看
13. 张杰，陈陆望，侯晓伟，张苗，胡永胜. 华北型煤田奥陶系岩溶水水文地球化学特征及其对地热的指示意义. 煤炭学报. 2023(10): 3831-3844 . 本站查看
14. 姜春露，黄文迪，傅先杰，郑刘根，程世贵，单崇磊. 淮南阜东矿区二叠系砂岩高盐地下水低硫酸盐特征及成因机制. 煤田地质与勘探. 2023(11): 74-82 . 百度学术
15. 张胜军，丁亚恒，姜春露，李明，郑刘根. 基于水化学和氯同位素的煤矿矿井水来源识别与解析. 煤炭工程. 2022(06): 123-127 . 百度学术
16. 崔俊峰，李媛，王大龙，郑洁铭，汪义龙，马永忠，殷裁云. 宁正矿区深埋含水层地下水水化学特征研究. 中国煤炭地质. 2022(08): 60-67 . 百度学术
17. 王世东. 桌子山煤田奥灰水水化学特征及成因分析. 煤炭科学技术. 2022(08): 180-188 . 百度学术
18. 孙龙，刘廷玺，段利民，张文瑞，郑国峰. 平朔矿区不同水体水化学特征及氟分布成因. 环境科学. 2022(12): 5547-5559 . 百度学术
19. 王甜甜，薛建坤，尚宏波，周振方，杨建，刘基，曹煜. 蒙陕接壤区矿井水中氟的污染特征及形成机制. 煤炭学报. 2022(11): 4127-4138 . 本站查看
20. 石玉鹤，弓英巴，杜盼龙. 对煤田地质勘查中水文地质问题的研究. 内蒙古煤炭经济. 2022(20): 181-183 . 百度学术
其他类型引用(17)
下载:
图(9)
计量
- 文章访问数: 279
- HTML全文浏览量: 5
- PDF下载量: 186
- 被引次数: 37
