安徽淮北煤田宿县矿区是华北隐伏型煤田的重要组成部分,丰富的煤炭资源促进了当地经济的快速发展。近几十年来,由于采矿活动等的影响,地下水系统输入、输出与系统结构发生改变,水文地质条件复杂化,煤矿突水事故频繁发生。为此,本论文以华北隐伏型煤田宿县矿区为研究示范,深入调查了研究区地质背景条件,收集了主要突水含水层（四含、煤系、太灰）地下水样常规离子(K⁺+Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-、CO₃^2-)数据,利用离子组合比和主成分分析方法探讨了水化学成分的形成机制,进一步通过研究主成分荷载得分与水化学类型的空间分布规律,分析了矿区地下水水化学演化特征及控制因素。在定性分析的基础上,确立了矿区地下水流路径以及矿物相,建立了合理的水文地球化学模型,对矿区地下水流路径及水文地球化学演化进行了定量模拟。研究结果表明:（1）矿区主要突水含水层阳离子含量关系均为Na⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,四含、太灰阴离子含量关系均为SO₄^2->HCO₃^->Cl^-,煤系阴离子含量关系为HCO₃^->SO₄^2->Cl^-。四含变异系数较大的有Na⁺、SO₄^2-、HCO₃^-,煤系变异系数较大有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、HCO₃^-,太灰变异系数较大有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-。矿区主要突水含水层水化学数据差异综合反映了地下水化学成分形成作用和地下水流动路径。（2）四含水力联系紧密,水文地球化学演化的主要水-岩相互作用有黄铁矿的氧化作用、阳离子交替吸附作用及硫酸盐、碳酸盐的溶解沉淀作用;煤系总体地下水径流条件差,阳离子交替吸附或脱硫酸作用趋于稳定;太灰中东部水动力条件较好,碳酸盐的溶解沉淀作用是水文地球化学演化的主要水-岩相互作用,西部水力联系较小,阳离子交替吸附作用与黄铁矿的氧化作用是水文地球化学演化的主要水-岩相互作用。（3）基于ArcGIS的水化学空间演化定性分析与基于PHREEQC的水文地球化学定量模拟均揭示了地质背景条件以及人类活动控制了地下水流场,影响了水-岩相互作用尺度,进而影响了主要突水含水层水化学成分形成作用与水化学类型的空间分布。其中四含主要受采矿活动控制,煤系主要受断裂（层）控制,太灰主要受采矿活动、断裂（层）与褶皱控制。论文丰富了水文地球化学方法在煤矿上的研究成果,有望为华北隐伏型煤矿水害防治和地下水资源的开发利用提供理论支持。