淮南顾北矿F104断层两侧岩溶水化学形成机制及导隔水性评价 论文

岩溶水是指地下水沿着岩石的孔隙或裂隙流动，在流动过程中与岩石发生化学反应，从而形成一定化学成分的地下水。岩溶水的化学特征与岩石的化学成分、地质构造、地下水的流速和流动路径等多种因素有关。岩溶水化学特征在研究地下水化学成分、地下水运动规律、水资源的形成与演化、地下水与地表水的关系等方面具有重要的意义。断层是指由于地壳运动造成的岩石断裂，并且伴有相对位移的地质构造。在煤矿或其他矿产资源的开采过程中，断层是水害防治的重点关注对象。岩溶水通过断层渗透、运移时，其化学成分和水文地质条件会产生变化。研究断层两侧岩溶水化学特征，有助于分析断层的导隔水性，即导水性和隔水性的综合特征，这对于防治矿井水害具有重要的实践意义。在研究中，通过Piper三线图、离子组合比和主成分法可以分析岩溶水的主要组分来源，揭示水与岩石之间的相互作用（即水-岩作用）差异性。Piper三线图是水化学分析中常用的一种图形化表达方式，它可以直观显示水样的主要离子分布情况。离子组合比和主成分法则可用来进一步定量分析水化学成分，从而研究地下水与周围介质的相互作用关系。 PHREEQC软件是进行水化学模拟的常用工具之一，能够基于水化学方程计算地下水的反向模型。反向水化学模拟是指在已知矿物、岩石成分以及水化学成分的条件下，利用模拟软件预测地下水化学成分的变化。通过对岩溶地下水进行反向水化学模拟，可以了解地下水化学成分的形成机制，以及断层两侧水化学环境的差异。根据研究结果，淮南顾北矿F104断层两侧的岩溶水化学环境及水-岩作用存在显著差异。南区的阳离子交换吸附和脱硫酸作用程度强于北区，而北区的黄铁矿氧化和岩盐溶解作用较南区明显。这说明F104断层具有较好的阻水性，能够影响两侧的氧化还原环境及温度差异，从而控制地下水径流方向和水-岩作用程度。研究成果还表明，南北两区岩溶水中均存在方解石和白云石的溶解和沉淀现象，这表明岩溶地下水在流动过程中，受到周围环境的影响，发生了复杂的化学反应。方解石和白云石是常见的碳酸盐矿物，它们在地下水中的溶解和沉淀是岩溶作用的基本特征之一。通过研究淮南顾北矿F104断层两侧岩溶水化学特征，不仅可以评价断层的导隔水性，而且可以理解地下水在断层区域的化学演化过程，对于矿井水害防治和煤炭资源的安全高效开采具有重要的应用价值。同时，该研究成果对于华北型煤田其他矿区在相似地质条件下的水害防治也具有重要的参考意义。