为了揭示采动影响下煤矿区主要充水含水层水文地球化学特征时空演化规律。本文以淮北煤田任楼煤矿为研究示范,收集矿井不同时期新生界松散层第四含水层、二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层、石炭系太原组灰岩岩溶含水层水文地球化学数据。通过对研究区氢氧稳定同位素组成分布特征进行分析,明确不同含水层的补给来源和补给方式。同时,综合应用主成分分析、离子比例分析和水源判别反演分析分别从时间和空间维度上揭示采动影响下不同含水层水文地球化学演化特征。氢氧稳定同位素分析结果表明,研究区四含接受大气降水的直接入渗和滞留入渗补给,煤系接受大气降水的滞留入渗补给,太灰接受大气降水的直接入渗补给。主成分分析结果显示,控制研究区不同含水层水化学的形成作用主要有溶滤溶解作用、阳离子交替吸附作用、反向离子交换作用和脱硫酸作用。受煤矿采动影响,四含溶滤作用有所加强,煤系脱硫酸作用减弱,太灰水化学环境改变较小。根据主成分分析所揭示的水-岩作用机制及判别模型中出现的误判点的空间位置对任楼煤矿主要充水含水层水化学环境空间演化进行联合分析,研究结果表明:四含水化学环境受采动影响大,在中部区域与太灰产生一定的水力联系;煤系水化学环境从整体上看受采动影响不大,表现较为封闭的水文地质环境,但在局部区域与四含产生一定的水力联系;太灰水化学环境受控于典型断层与岩溶陷落柱的控制,与四含和煤系产生一定的水力联系。研究成果对于煤矿安全生产以及地下水资源的保护具有重要意义。