礦井水水化學(xué)特征及資源化利用研究-以張集煤礦為例

李競贏 ，劉啟蒙 ，楊明慧

（1.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院, 北京 102200；2.安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院, 安徽 淮南 232001）

0 引 言

高強(qiáng)度、大規(guī)模的煤炭開采活動(dòng)破壞礦區(qū)原始巖層結(jié)構(gòu)，擾動(dòng)地下含水層，產(chǎn)生大量礦井水[1-3]，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅2014-2019 年，我國由煤炭開采所產(chǎn)生的礦井水總量就高達(dá)288.09 億t[4]，大量未經(jīng)處理的礦井水被抽排到地面，造成嚴(yán)重水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)伴隨地面塌陷和采空區(qū)積水等一系列問題，大幅增加了礦山修復(fù)與治理的成本和難度，嚴(yán)重制約煤礦的可持續(xù)發(fā)展[5-6]。

礦井水資源化利用技術(shù)手段的提出，為解決煤礦水資源浪費(fèi)和污染問題開辟了新的途徑，該技術(shù)切實(shí)貫徹了煤礦開采“安全、高效、綠色”發(fā)展理念[7-9]。我國關(guān)于礦井水資源化利用方面的研究，成果豐碩，武強(qiáng)[10]對(duì)我國礦井水資源化利用的存在的問題、研究進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)做了詳細(xì)的分析；何緒文[11-13]一直致力于探究礦井水資源化綜合利用和礦井水處理技術(shù)創(chuàng)新；顧大釗[14-15]提出了煤礦地下水庫的理論，為解決西部煤礦開采水資源短缺問題提供了有效的創(chuàng)新性技術(shù)手段；孫亞軍[5,16]根據(jù)神東礦區(qū)水文地質(zhì)特征，分析了如何針對(duì)不同礦井水類型采取相應(yīng)的處理手段，并提出具有針對(duì)性的保水采煤關(guān)鍵技術(shù)，為干旱半干旱生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)的煤礦開采和水資源保護(hù)提供寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

基于以上研究成果，以淮南煤田張集煤礦為研究 區(qū)，首 先 利 用Ca2+、Mg2+、Na++K+、Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-七大離子含量和pH、溶解性總固體(TDS)、電導(dǎo)率(EC)、總硬度(TH)11 個(gè)指標(biāo)對(duì)礦區(qū)礦井水進(jìn)行水化學(xué)特征分析，然后依據(jù)我國《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，進(jìn)行礦井水水質(zhì)分級(jí)分類判別和評(píng)價(jià)，最后根據(jù)鈉吸附比(SAR)和EC 關(guān)系，并結(jié)合離子來源，探求張集煤礦礦井水資源化利用途徑。張集煤礦礦井水水量大，地表積水面積廣，探求張集煤礦礦井水資源化利用的途徑，對(duì)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展意義重大，另外，到目前為止，該礦區(qū)還未有礦井水資源化利用的相關(guān)研究，較以往研究，本研究不僅結(jié)合水化學(xué)特征分析，和遵循礦井水資源化利用“分級(jí)分類”原則，而且進(jìn)一步判定了研究區(qū)礦井水實(shí)際可用途徑，為實(shí)現(xiàn)張集煤礦區(qū)礦井水資源化利用提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

張集煤礦位于中國安徽省淮南市淮南煤田潘謝礦區(qū)的西南部(圖1)，礦區(qū)東西走向長約12 km，南北傾斜寬約9 km，面積約71 km2。研究區(qū)地表水系發(fā)達(dá)，西淝河從西到東貫穿整個(gè)礦區(qū)，內(nèi)澇區(qū)從西到東橫跨了研究區(qū)，由于采礦活動(dòng)礦井水抽排，積水區(qū)面積也不斷擴(kuò)大，更加重了礦區(qū)水域承載負(fù)擔(dān)，截止2018 年預(yù)計(jì)礦區(qū)總積水面積可達(dá)53.17 萬m2，積水量預(yù)計(jì)將達(dá)到25.44 萬t。地下水埋藏情況變化較大，張集煤礦區(qū)由3 個(gè)主要充水含水層組成，分別為新生界松散含水層、煤系砂巖裂隙含水層、灰?guī)r巖溶含水層，地下水在新生界松散層中以水平運(yùn)動(dòng)為主，類型上屬于孔隙承壓水，是本區(qū)的水源補(bǔ)給。

圖1 研究區(qū)示意Fig.1 Sketch map of study area

2 取樣和方法

根據(jù)現(xiàn)有資料整理分析，分別在張集煤礦的西區(qū)、中央?yún)^(qū)和北區(qū)3 個(gè)分區(qū)選取33 個(gè)取樣點(diǎn)（S1～S33），如圖2所示，取樣時(shí)間從2017-01-18—2018-07-25，其中同一個(gè)取樣點(diǎn)不同時(shí)間取樣多次，一共取得82 個(gè)礦井水水樣，并按采樣的先后順序?qū)悠窂腪J135～ZJ227 進(jìn)行編號(hào)，水樣來源有蓄水池、采空區(qū)、排水孔、水源井、放水孔、塌陷區(qū)等，水樣來源幾乎包含礦區(qū)所有礦井水來源。

圖2 研究區(qū)采樣點(diǎn)Fig.2 Sampling points in the study area

研究區(qū)礦井水水樣的采集和測(cè)定依照《煤礦水水質(zhì)分析的一般規(guī)定》及《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。采取水樣前需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水溫、pH、EC 值并記錄，pH 采用玻璃電極法測(cè)定，水溫用水溫計(jì)測(cè)量，EC 值用電導(dǎo)率儀可直接測(cè)定；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定結(jié)束后采集水樣，采樣前需用去離子水沖洗采樣容器(按標(biāo)準(zhǔn)采用1 L 聚乙烯瓶)3 次，然后用待采礦井水沖洗容器3 次，最后采集水樣并裝樣密封。將水樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行離子含量測(cè)定，TDS 值在105 ℃下烘干稱重得到，TH 值采用EDTA 容量法獲得，采用酸堿滴定法測(cè)定HCO3-和CO23-；離子色譜法應(yīng)用于Cl-和SO24-的測(cè)定；Ca2+和Mg2+采用EDTA 滴定法；而Na+和K+則用火焰原子吸附分光光度法測(cè)定。

3 水化學(xué)特征

3.1 一般水文化學(xué)

82 個(gè)礦井水樣品的常規(guī)水化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，由Ca2+、Mg2+、Na++K+、Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-七種離子含量和pH、TDS、EC、TH 共11 個(gè)指標(biāo)組成，然后對(duì)檢測(cè)結(jié)果做一般性的水化學(xué)特征分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1。由表1 可看出礦井水的pH 于7.16～12.24，均值為8.33，中值為8.25，礦區(qū)礦井水均為堿性水，pH 最大的水樣檢測(cè)含有大量OH-，無HCO3-，為張集煤礦鍋爐房排水，另外pH 的變異系數(shù)僅為0.08，說明研究區(qū)礦井水pH 變化很小，基本保持在8 左右。TDS 含量為255.47～7 291.74 mg/L，平均值為2 346.60 mg/L，變異系數(shù)為0.51，多數(shù)水樣的TDS 與中位數(shù)2 584.22 mg/L 接近。

表1 張集煤礦礦井水一般水化學(xué)分析結(jié)果Table 1 General hydrochemical analysis results of mine water in Zhangji Coal Mine

所有水樣中陽離子均以K++Na+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，Ca2+次之，Mg2+最少，而陰離子以Cl-、HCO3-為主，兩者相差不多，其次是SO24-，CO23-含量最少，但研究區(qū)所有離子含量的變異系數(shù)皆大于0.5，說明離子含量極不穩(wěn)定，極易隨時(shí)間和空間的變化而發(fā)生改變，其中CO23-含量少，但變異系數(shù)達(dá)到2.5，在整個(gè)采樣范圍內(nèi)隨時(shí)空變化特征最為明顯。

3.2 主要離子成分

piper 三線圖可用來指示研究區(qū)礦井水水樣的主要離子組成和化學(xué)成分，并可作為判別水樣類型的方法[17]。在研究區(qū)33 個(gè)取樣點(diǎn)共取得33 組水樣得到82 個(gè)礦井水樣品，圖3 為33 組水樣的piper 三線圖，由圖3 可知，87.8%的水樣堿金屬離子大于堿土金屬離子，即Na++K+＞Ca2+、Mg2+，33 組水樣(S1～S33)陽離子值絕大多數(shù)落在Na+K 軸，比例在80%～98%，而Ca2+值變化范圍較大，陰離子含量則以Cl-和HCO3-+CO23-為主要成分，有超過30 組水樣點(diǎn)分布在Cl 軸80%和HCO3+CO3軸80%交界處。由圖3 可明顯看出，除了第27 組水樣2 個(gè)樣品類型不同(分別是Cl·HCO3-Na+K 型和Cl·HCO3-Ca 型)，其余同一取樣點(diǎn)所采水樣類型基本一致，研究區(qū)礦井水水樣水化學(xué)類型主要有Cl·HCO3-Na+K 型、HCO3·SO4-Na+K 型、Cl·HCO3-Ca 型和SO4-Na+K 型，所占比例分別為59.8%、17.6%、13.4%、9.2%。

圖3 研究區(qū)礦井水主要離子Piper 圖Fig.3 Piper diagram of main ions in mine water of study area

3.3 水化學(xué)特征的動(dòng)態(tài)變化

通過比對(duì)于不同采樣時(shí)間、同一采樣點(diǎn)采取的礦井水指標(biāo)含量，探討研究區(qū)礦井水指標(biāo)含量的動(dòng)態(tài)變化特征，推斷礦井水指標(biāo)變化規(guī)律及受控因素。選取了1412A 工作面灰?guī)r增補(bǔ)孔(圖4a)、北區(qū)水倉蓄水池(圖4b)、西二定向長鉆孔(圖4c)、西二疏水巷排水孔(圖4d)、西三疏水巷定向長鉆孔(圖4e)、西二封閉墻排水孔(圖4f)6 個(gè)采樣點(diǎn)，共采取33 個(gè)礦井水水樣作為分析對(duì)象，繪制圖4。

圖4 化學(xué)指標(biāo)-時(shí)間變化Fig.4 Hydrochemical indicators-time variation chart

由圖4 中4a、4c、4d、4e、4f 五張柱狀圖可看出同一采樣點(diǎn)的各項(xiàng)離子濃度隨時(shí)間的起伏變化不明顯，范圍基本在30 mg/L 以內(nèi)，說明同一采樣點(diǎn)的水源補(bǔ)給較單一、穩(wěn)定，而圖4b 蓄水池中礦井水離子指標(biāo)含量從2017 年6 月至2017 年12 月出現(xiàn)顯著增加而后又明顯減少，據(jù)分析其原因可能是與研究區(qū)氣候變化有關(guān)，6 月到12 月研究區(qū)自然降水逐漸減少，采樣點(diǎn)位于蓄水池，受外界影響顯著，池中礦井水經(jīng)過6 個(gè)月的蒸發(fā)作用，離子濃度逐步升高，而后突然降低可能是受采礦活動(dòng)礦井水排放增大，水量增多使離子濃度在短時(shí)間內(nèi)降低。

3.4 相關(guān)性分析

對(duì)變量進(jìn)行相關(guān)性分析的目的，在于表征兩個(gè)變量之間的相互關(guān)系和變化趨勢(shì)[18]，另外能夠反映變化趨勢(shì)的方向和程度，并在一定程度上對(duì)試驗(yàn)樣本做來源預(yù)測(cè)分析[19]。試驗(yàn)對(duì)82 個(gè)水樣的10 組指標(biāo)數(shù)據(jù)依次采取雙變量進(jìn)行相關(guān)分析，由于Pearson和Spearman 相關(guān)系數(shù)只能應(yīng)用于連續(xù)變量，而水樣數(shù)據(jù)為無序離散變量，因此，選用Kendall 公式計(jì)算水化學(xué)指標(biāo)參數(shù)的相關(guān)系數(shù)[20-21]，然后依據(jù)所得相關(guān)系數(shù)值對(duì)樣品水化學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，推斷各離子指標(biāo)之間的相互關(guān)系度，每種水化學(xué)指標(biāo)的影響作用范圍，水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)TDS 最主要的控制因素是哪項(xiàng)指標(biāo)，并根據(jù)實(shí)際取樣環(huán)境進(jìn)一步推斷離子來源。

由計(jì)算結(jié)果(表2)可得，礦井水水樣品中對(duì)TDS 值貢獻(xiàn)度最高的是鈉離子和鉀離子，相關(guān)系數(shù)值高達(dá)0.821，結(jié)果極顯著，且TDS 總體上與各離子指標(biāo)含量相關(guān)性最大，陰離子中與TDS 相關(guān)系數(shù)值比較高的是Cl-、SO24-和HCO3-，反映這3 種離子在TDS 中所占比重較高；而水質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)TH 與鈣、鎂離子密切相關(guān)，這也與實(shí)際測(cè)量結(jié)果一致，同時(shí)，鈣、鎂離子之間呈正相關(guān)，兩者的來源應(yīng)該多是碳酸鹽巖溶解，而二者與CO23-、HCO3-的含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系也證實(shí)了這一點(diǎn)，前者與后者會(huì)生成沉淀，因此CO23-、HCO3-的含量越多，Ca2+和Mg2+含量越少，而碳酸鹽巖溶解度也與游離離子含量成反比。

表2 水化學(xué)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Correlation coefficient matrix of hydrochemical indexes

PH 對(duì)水質(zhì)是否合格至關(guān)重要，而根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CO23-離子是決定本次水樣PH 的最主要因素，這也為后期礦井水水處理提供理論依據(jù)，如果想要改變礦井水的酸堿度，可通過去除礦井水中的CO23-來達(dá)到目的；EC 一點(diǎn)程度上可反應(yīng)TDS，同樣可作為水質(zhì)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，由相關(guān)系數(shù)值也可看出，EC 與TDS 的值大致相同，說明二者作用意義基本一致；SO24-跟所有指標(biāo)的相關(guān)性皆小于0.5，即與其他指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性都不大，說明其緣由可能是農(nóng)業(yè)灌溉、生活污水等人類活動(dòng)而產(chǎn)生的廢水匯入礦井水，屬于外來物質(zhì)，與礦區(qū)礦井水本身來源關(guān)系不顯著。

3.5 主成分分析

完成了以上樣品指標(biāo)的水化學(xué)特征分析，我們還需要總體把握研究區(qū)礦井水水樣的水化學(xué)特征，由于本次試驗(yàn)選取的樣品指標(biāo)較多，為減少變量個(gè)數(shù)，降低工作強(qiáng)度，同時(shí)盡可能完整保留原始數(shù)據(jù)信息，達(dá)到綜合研究全部樣品數(shù)據(jù)的目的，我們采用了主成分分析方法。將水樣重新進(jìn)行組分分析，得到2 個(gè)新的綜合變量F1、F2，主成分F1、F2的方差貢獻(xiàn)率分別為35.121%、25.503%，然后對(duì)Ca2+、Mg2+、Na++K+、Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-七個(gè)離子指標(biāo)的主成分綜合得分值再分析，并繪制分析變量荷載分布圖(圖5)。

圖5 礦井水分析變量荷載分布Fig.5 Distribution of variable load of mine water analysis

由圖5 可知，Na++K+、Cl-在2 個(gè)主成分上都有較高荷載值，即Na++K+、Cl-是研究區(qū)礦井水的主要離子組分，反映張集礦礦井水出現(xiàn)高度“咸化”，水質(zhì)逐漸惡化，結(jié)合采樣點(diǎn)水文地質(zhì)資料獲悉，Na++K+離子含量較高由于煤炭開采、鉆井勘探等原因，導(dǎo)通各含水層，富含Mg2+、Ca2+離子的地下水流經(jīng)巖土層將Na++K+置換出來，不斷地進(jìn)行陽離子交換作用，使得礦井水含鹽量逐漸增高;綜合來看，HCO3＞-、CO23-荷載得分值與SO24-、Mg2+、Ca2+荷載得分值在2 條主成分軸上均相反，反映在水樣中HCO3-、CO23-離子的含量與SO24-、Mg2+和Ca2+離子的含量之間存在明顯的相互作用，原始的封閉還原環(huán)境中，SO24-發(fā)生脫硫酸作用被還原成H2S，使得HCO3-含量增高，而由于采礦活動(dòng)，使還原環(huán)境變?yōu)檠趸h(huán)境，水中攜帶了大量的O2和CO2，導(dǎo)致碳酸鹽巖被溶解產(chǎn)生Ca2+，而HCO3-與CO23-是相輔相成的存在。

為消除變量之間的量綱影響，使其具有可比性，對(duì)Ca2+、Mg2+、Na++K+、Cl-、SO24-、CO23-、HCO3-指標(biāo)含量數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理，將標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)代入主成分計(jì)算公式(式(1)和式(2))，求得共82 組主成分得分?jǐn)?shù)據(jù)，并得到研究區(qū)離子指標(biāo)主成分得分散點(diǎn)圖(圖6)。

圖6 主成分計(jì)算結(jié)果荷載投影圖Fig.6 Load projection of principal component calculation results

主成分計(jì)算表達(dá)式如下：

式中：F1、F2為 兩個(gè)主成分；xi（i=1,2,···,7）為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的7 個(gè)離子指標(biāo)含量。

圖6 顯示，水樣整體沿主成分F1軸展布，說明水樣來源含水層中存在脫硫酸作用和陽離子交換作用，導(dǎo)致礦井水鹽度增高；另有多數(shù)水樣點(diǎn)集中在F2軸上半部分，結(jié)合圖5 可知，礦井水流經(jīng)碳酸鹽巖層，伴隨石灰?guī)r、白云巖溶解，水質(zhì)發(fā)生“硬化”，綜上所述，張集煤礦礦井水存在“咸化”、“硬化”現(xiàn)象，水質(zhì)情況不容樂觀。

4 結(jié)果與分析

4.1 礦井水水質(zhì)評(píng)價(jià)及離子來源分析

為遵循礦井水“分級(jí)應(yīng)用”的原則，本研究參照以上研究結(jié)果及現(xiàn)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(表3)，分別對(duì)研究區(qū)礦井水水樣中的TH、TDS、SO24-、Cl-、Na+指標(biāo)含量進(jìn)行判別分類，然后根據(jù)單個(gè)指標(biāo)分類，得到82 個(gè)樣品的綜合水質(zhì)分級(jí)結(jié)果。

表3 地下水質(zhì)量一般化學(xué)指標(biāo)及限值(部分)Table 3 General chemical indexes and limits of groundwater quality (part)

圖7 顯示，SO24-、Na+、Cl-和TDS 指標(biāo)的分類結(jié)果中第Ⅴ類所占例較大，Ⅴ類的樣品個(gè)數(shù)分別為27、65、63 和57，水質(zhì)較差，而TH 指標(biāo)等級(jí)較低，共有36 和40 個(gè)Ⅰ類和Ⅱ類，說明研究區(qū)TH 指標(biāo)良好。每組樣品水質(zhì)等級(jí)劃分如圖7b 所示，張集煤礦礦井水水樣均不符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而Ⅱ、Ⅲ類占13%，Ⅴ類占比高達(dá)81%，Ⅳ類為6%。

圖7 水化學(xué)指標(biāo)類別堆積柱形圖及樣品水質(zhì)分類餅圖Fig.7 Stacked column chart of hydrochemical index categories and pie chart of sample water quality classification

由水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果，可知研究區(qū)離子組分含量較高，為判斷研究區(qū)礦井水中主要組分的來源，了解研究區(qū)的水環(huán)境條件，以便為礦井水水質(zhì)改善和資源化利用提供理論依據(jù)。

研究采用Gibbs 半對(duì)數(shù)圖探究離子成因機(jī)制，由張集煤礦礦井水水樣Gibbs 圖(圖8)顯示，水樣點(diǎn)主要分布在圖的上半部分，多數(shù)落在蒸發(fā)結(jié)晶作用帶，少數(shù)在巖石風(fēng)化帶，說明研究區(qū)礦井水受蒸發(fā)結(jié)晶和巖石風(fēng)化控制作用明顯，這也與礦井水的實(shí)際來源相符，研究區(qū)礦井水水樣多數(shù)從地下抽排至地表，離子來自含水層圍巖和第四紀(jì)松散層土壤，到達(dá)地表后被蒸發(fā)結(jié)晶，另外，取樣時(shí)間幾乎都在研究區(qū)降水較少時(shí)節(jié)，受大氣降水作用影響較小，這也解釋了檢測(cè)結(jié)果中礦井水TDS 含量偏高的原因。

圖8 礦井水Gibbs 半對(duì)數(shù)圖Fig.8 Gibbs semilogarithmic diagram of mine water

4.2 礦井水資源化利用

根據(jù)水質(zhì)分級(jí)結(jié)果，研究區(qū)礦井水樣品等級(jí)有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ類4 個(gè)等級(jí)，但由于指標(biāo)不全，不能保證研究區(qū)礦井水其他指標(biāo)達(dá)標(biāo)，因此作為Ⅱ、Ⅲ類用水功能有待進(jìn)一步研究，而可以確定的是，水樣全部符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，即不宜做生活飲用水，水域功能可作為一般工業(yè)用水區(qū)、人體非直接接觸娛樂用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水或者一般景觀水域等。

礦井水在地面積聚以后受蒸發(fā)作用明顯，常規(guī)離子含量過高，植物生長需要適宜的水化學(xué)環(huán)境，因此需進(jìn)一步判斷是否可做農(nóng)業(yè)灌溉用水。從相關(guān)性分析可知，組成TDS 的主要離子是Na++K+，由主成分分析可知研究區(qū)礦井水咸化嚴(yán)重，鈉離子或鉀離子含量過高對(duì)土壤和植物存在毒害作用，從而限制礦井水資源化利用，因此，采用鈉吸附比(SAR)來進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，鈉吸附比常應(yīng)用于地表及地下水灌溉性水質(zhì)評(píng)價(jià)[22]，計(jì)算公式如下：

式中：S AR為 鈉離子吸附比；c為離子濃度，mg/L。

研究利用SAR 與EC 之間的關(guān)系，進(jìn)行張集礦礦井水鹽漬化和鈉離子毒害效應(yīng)評(píng)價(jià)，并作為判斷礦井水資源化利用可行性的依據(jù)。圖9 顯示，整體來看研究區(qū)礦井水SAR 和EC 值基本偏高，雖然水樣中有鈉毒害較低風(fēng)險(xiǎn)的存在，但EC 值皆在E1-E2界線之上，鈉毒害風(fēng)險(xiǎn)較低但會(huì)受到鹽漬化威脅，另外，79.3%的水樣點(diǎn)分布在S3-E4 區(qū)和S4-E4 區(qū)，說明鈉毒害及鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)均較高。即研究區(qū)礦井水不適宜用做農(nóng)業(yè)灌溉用水，可作為工業(yè)生產(chǎn)、城市綠化、水體景觀等用途。

圖9 SAR-EC 風(fēng)險(xiǎn)判別分區(qū)Fig.9 Risk discrimination division of SAR-EC

5 結(jié) 論

1）張集煤礦礦井水TDS 主要貢獻(xiàn)陽離子為Na+和K+，陰離子主要組成是Cl-和HCO3-，水化學(xué)類型中Cl·HCO3-Na+K 型占總數(shù)的59.8%，水中離子主要來源為蒸發(fā)結(jié)晶和巖石風(fēng)化作用。

2）研究區(qū)礦井水僅達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且水質(zhì)

“咸化”“硬化”現(xiàn)象嚴(yán)重，存在較高的鈉離子毒害與鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)，不適宜用做農(nóng)業(yè)灌溉用水，參考?xì)v來煤礦礦井水資源化利用的成功案例和研究區(qū)自身特點(diǎn)，張集礦礦井水實(shí)際可用作道路灑水、礦區(qū)綠化、冷卻降溫、洗煤，向周邊煤化工廠或工業(yè)園區(qū)提供工業(yè)用水等。

3）位于地面下的采樣點(diǎn)，受外界環(huán)境影響較小，礦井水來源穩(wěn)定，在治理過程中，嚴(yán)格把控水源，針對(duì)TDS 及Na+、K+、HCO3-含量較高的特點(diǎn)，選取合適的物理、化學(xué)或生物方法進(jìn)行凈化處理，提高水質(zhì)，使礦井水得到更廣泛的應(yīng)用。