刘基,高敏,陈引锋,靳德武

• 1:陕西能源职业技术学院
• 2:长安大学
• 3:中煤科工西安研究院(集团)有限公司

摘要(Abstract)：

中国煤炭与水资源储量呈逆向分布，煤炭基地水资源相对短缺，生态环境脆弱。随着煤炭资源的大规模和高强度开发，区域地下水环境问题越发凸显。为定量识别煤矿开采对地下水的影响程度，以蒙东能源基地某矿区为例，通过采集矿区周边地下水化学样品进行测试，系统分析了研究区地下水水化学特征，采用相关性分析、PCA等多元统计方法确定了地下水的影响因子，据此建立了基于绝对因子得分-多元线性回归法（APCS-MLR）的定量识别模型，对研究区地下水受煤矿开采的影响贡献进行了计算分析。结果显示：研究区浅层地下水pH值为6.52～7.86，平均7.27,TDS为126.14～2 240.34mg/L，平均为638.18 mg/L。主要阳离子平均含量Na~+>Ca~(2+)>Mg~(2+)>K~+，主要阴离子平均含量HCO_3~->Cl~->SO_4~(2-)>NO_3~-。其中Cl~-和SO_4~(2-)的含量分别为4.25～779.77 mg/L和0～483.20 mg/L，其变异系数均大于100%。SO_4~(2-)与Na~+、Ca~+、Mg~(2+)、Cl~-存在显著正相关关系（r>0.72,P<0.01),TDS与SO_4~(2-)、Na~+、Ca~+、Mg~(2+)、Cl~-存在显著正相关关系。多项指标显示研究区地下水水质已经受到了煤矿开采的影响。主成分分析（PCA）解析了4个地下水影响因子，分别为煤炭开采影响因子、自然因素的硅酸盐溶解因子、自然因素的反硝化作用和农业活动的化肥使用，其占总荷载的37.061%、16.067%、14.807%和8.775%。以SO_4~(2-)作为煤矿开采对地下水影响的表征因子，构建了SO_4~(2-)来源计算分析的APCS-MLR定量识别模型。通过最小二乘法计算得到模型的各项参数，确定SO_4~(2-)的实际浓度和预测浓度拟合曲线为y=0.971 6x+2.970 2(R~2=0.975 9），说明构建的回归方程符合实际，效果良好。据此计算了4个地下水影响因子的贡献比分别为79.3%、6.06%、2.00%和9.96%，其他未识别的因子占比2.67%。分析了煤矿开采影响地下水水质的主要方式为形成降落漏斗影响周边水化学场以及外排含有特殊组分的矿井水进而影响地下水水质。因此需要采取合理措施控制煤矿开采产生的降落漏斗范围继续扩大，必要时对已经产生的漏斗进行恢复治理，同时加强对高盐、高SO_4~(2-)矿井水的处理和排放管理，研究成果可为煤炭绿色开发和环境高质量发展提供技术支持。

关键词(KeyWords)： 煤矿开采;地下水;绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR);定量识别;影响因子

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家重点研发项目（2016YFC0501100）;; 陕西能源职业技术学院自然科学重点项目（23BSZRZ04）

作者(Author): 刘基,高敏,陈引锋,靳德武

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