一、簡(jiǎn) 介

在我國(guó)礦井重特大事故中，礦井突水事故已經(jīng)成為超過礦井瓦斯事故，造成的經(jīng)濟(jì)損失一直居各類礦井災(zāi)害之首。隨著礦井開采深度的增加，礦井突水事故居高不下，在過去的20年內(nèi)，有250多對(duì)礦井被水淹沒，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)350多億元人民幣，同時(shí)，對(duì)礦區(qū)水資源與環(huán)境也造成巨大的破壞�！兜V井防治水規(guī)定》中明確提出了“物探先行、化探跟進(jìn)、鉆探驗(yàn)證”的綜合測(cè)探驗(yàn)證制度。建立水質(zhì)分析成果臺(tái)賬，井下水文地質(zhì)勘探應(yīng)采用井下物探、鉆探、監(jiān)測(cè)、測(cè)試等手段。建立礦區(qū)突水水源快速識(shí)別系統(tǒng)及水化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室，對(duì)礦井內(nèi)淋水、滴水等的可能的突水水源進(jìn)行快速檢測(cè)和識(shí)別，是礦井防治水工作中非常重要的依據(jù)。

外部檢測(cè)機(jī)構(gòu)送檢時(shí)間較長(zhǎng)，不能有效的起到“化探跟進(jìn)”的效果。選擇的地方檢測(cè)機(jī)構(gòu)缺乏煤礦水檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，測(cè)試指標(biāo)不齊全。外部檢測(cè)機(jī)構(gòu)均不能給出水化學(xué)類型并識(shí)別突水水源。而已有的水源快速識(shí)別儀，測(cè)試時(shí)間較短，但是精度并不是很高，且數(shù)據(jù)的好壞與操作者素質(zhì)緊密相關(guān)，不能很好的控制數(shù)據(jù)的質(zhì)量。另外，部分水源識(shí)別儀廠家建立的水源數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量存在問題。目前逐步建立起來的水化學(xué)實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施以水源識(shí)別儀為主，大型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配備較少。因此，建立起礦區(qū)水化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，配

備以水源識(shí)別儀為快速檢測(cè)設(shè)備，以大型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備為精確檢測(cè)設(shè)備，并配備專業(yè)技術(shù)人才，煤礦突水水源快速識(shí)別系統(tǒng)將能夠有效為煤礦防治水提供專業(yè)的水化學(xué)服務(wù)。

二、技術(shù)原理

水化學(xué)方法是研究各含水層地下水質(zhì)的主要方法之一，水化學(xué)數(shù)據(jù)是地下水最本質(zhì)的特征，是判別礦井突水水源的重要依據(jù)。通過分析水化學(xué)數(shù)據(jù)，能夠迅速、準(zhǔn)確地查明地下水的補(bǔ)給來源和徑流條件，確定含水層間的水力聯(lián)系、分析突水水源、預(yù)測(cè)突水危險(xiǎn)區(qū)段等等。

三、礦井突水水源快速識(shí)別系統(tǒng)

賦存于巖石圈中的地下水不斷與巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在與大氣圈、水圈和生物圈進(jìn)行水量交換的同時(shí)，交換化學(xué)成分。地下水中含有各種氣體、離子、膠體、有機(jī)質(zhì)以及微生物。    不同含水層的水化學(xué)特征存在顯著差異， 根據(jù)各含水層地下水化學(xué)的特征，建立一個(gè)水源數(shù)據(jù)庫(kù)，利用多元統(tǒng)計(jì)的方法建立水源識(shí)別的數(shù)學(xué)模型。獲得水樣水化學(xué)指標(biāo)后與水源數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而快速判別出水源類型。

礦井水在補(bǔ)給、徑流、排泄的過程中，很可能在不同的含水層之間發(fā)生了混合，不再是單一的涌水來源。 基于水化學(xué)離子成分守恒原理，多種水源經(jīng)過混合后形成了礦井水，元素成分與含量是不變的，但是混合的過程中離子之間會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，如HCO3-和CO32-受pH值影響，Ca2+、Mg2+可能與CO32-形成難溶的物質(zhì)沉淀下來。 K + +Na + 、Cl-、SO42-的溶解度較大，在混合前后的含量近似保持不變，可以用來作為混合比例計(jì)算的變量。利用矩陣分析，可計(jì)算出混合的礦井中各種水源所占的比例。