煤田地质与勘探

作者：尹会永, 孙德辉, 董方营, 王凡华, 张历峰, 吴焘, 刘超, 曾一凡,

关键词：煤矿, 封闭采区, 地下水回升, 渗流, 水化学特征, 水质演化, 数值模拟, 水资源协同开发,

背景煤矿采区封闭诱发的地下水回升过程所伴生的渗流场演变与水质演化，对矿井水害防控、水资源循环利用具有重要影响，系统揭示其渗流−水化学协同作用机制是推进矿区水系统协同治理与资源化开发的基础科学问题。方法以山东枣庄滨湖煤矿116封闭采区为工程背景，采用水化学测试、数值模拟、理论计算方法，分析封闭采区内积水回升渗流特征以及离子浓度、矿相演化规律，对地下水回升及水化学演化模式进行表征。结果与讨论 (1)滨湖煤矿116采区现有积水主要分布于采区西侧，根据封闭前涌水量计算，积水回升灌满整个采区空间预计需要426 d。采区封闭后0~90 d内，突水点持续涌水，采空区水位快速回升至−450~−250 m，封闭后90~360 d内，采空区水位回升速度减缓，采空区两侧水位升至−150 m，之后水位变化不大，至封闭455 d时积水完全灌满采空区，与预计结果基本相符，此时地下水流场基本达到平衡状态。(2)奥灰水与十四灰水在沿裂隙上涌及突水过程中，阳离子交换加速，Na++K+浓度快速上升，Ca2+、Mg2+显著下降，此阶段钠长石、钾长石及岩盐等矿物相增多，石英、方解石及白云石因溶解或沉淀减少。(3)采空区封闭后，积水回灌过程中水−岩作用持续，但阳离子交换速率减缓，矿物相变化趋势与突水阶段相似但强度减弱，最终形成以高Na+/K+、低Ca2+/Mg2+为特征的水化学平衡体系，整个过程反映了从动态突水扰动到封闭采空区缓慢自平衡的封闭采区积水化学演化模式。研究结果为揭示相似背景下的采空区积水水环境演化规律提供了参考，为封闭矿井地下水资源开发利用提供了理论依据。

来源：2025年第7期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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