[发明专利]西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法

权利要求书

1.一种西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其根据研究区煤层顶板地层结构特征，并建立开采扰动下矿井水来源比例计算公式，实现对煤炭开采扰动条件下矿井水来源和比例的准确判断；其特征在于包括如下步骤：

步骤1：确定煤层及顶板地层结构特征；

收集整理研究区的地质勘探资料，确定研究区中煤层及其顶板的各层段的地层厚度、岩性岩相的特征，以明确各层段的含水层的分布和发育规律；

步骤2：确定研究区各含水层水位和水质特征；

开展各含水层的水位监测和水质取样分析，确定研究区各含水层在未受到开采扰动条件下的水位和水质特征，从而确定研究区的水质指标标准值；

步骤3：根据各含水层水位变化确定矿井水来源；

利用研究区的水位自动监测系统，监测整个煤炭开采过程中各含水层的水位变化情况，并开展工作面顶板覆岩破坏实测，确定煤炭开采过程中导水裂缝带发育高度，确定煤炭开采扰动下导水裂缝带沟通的含水层情况，确定井下矿井水的来源；

步骤4：确定井下矿井水水质特征和来源比例；

取样检测矿井水中常规水化学指标和环境同位素指标，综合步骤2中含水层水质指标标准值，建立矿井水来源比例计算公式(1)，计算出矿井水中各含水层地下水的比例；

其中：S—含水层1和含水层2的混合比例；MW—矿井水的浓度值；Q₁—含水层1的浓度值；Q₂—含水层2的浓度值；α—水岩作用调整系数，取值在1.0～1.1之间。

2.如权利要求1所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：步骤1中确定煤层顶板地层中砂岩、粗砂岩和松散沙层为含水层，泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和土层为隔水层。

3.如权利要求1所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：在步骤3中，如果煤炭开采过程中某一含水层的水位出现下降，但导水裂缝带的实测结果并未发育至该含水层，则以水位数据为准。

4.如权利要求1所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：在步骤4中，如果矿井水水源判别过程中，常规水化学指标判别结果与环境同位素判别结果冲突，则以环境同位素判别结果为准。

5.如权利要求1所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：步骤一中，确定研究区均为厚度为5.0～12.0m的厚煤层，在煤层顶板发育有第四系松散孔隙含水层和侏罗系基岩裂隙含水层，其中第四系松散孔隙段的厚度为10～30m，侏罗系基岩裂隙段的直罗组厚度为75.26～175.12m，煤层顶板延安组四段平均厚度75.1m，两段含水层之间为离石组黄土和保德组红土，其中保德组红土厚度为0～49.56m。

6.如权利要求5所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：研究区第四系松散层的原始水位为1225.9m，侏罗系基岩裂隙的含水层原始水位为1219.75m。

7.如权利要求6所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：通过取样检测的常规水化学指标确定第四系的含水层地下水矿化度为250～450mg/L，阳离子Ca²⁺浓度平均为51mg/L；阴离子HCO₃^-平均浓度为183mg/L，水化学类型为HCO₃-Ca型。

8.如权利要求6所述的西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法，其特征在于：基岩的含水层地下水矿化度为328.5mg/L，阳离子Ca⁺浓度平均为35mg/L；阴离子HCO₃^-平均浓度为209mg/L，水化学类型为HCO₃-Na，进一步进行取样检测的环境同位素指标能得以确定，第四系的含水层地下水中δD同位素值为-63.0‰，中-深埋区δD同位素值为-83.3‰。