地下水化学成分是含水层介质与地下水长期作用的结果,了解其特征以及成因机制将有助于人们更好地了解区域地质历史和地下水参与下的自然环境演变过程,揭示地下水所处的水文地质环境,也有助于认识人-地关系,分析矿井涌突水的来源,推断含水层之间水力联系等。本文以辛置矿井主要充水含水层:山西组K₈砂岩含水层、太原组K₂灰岩含水层、奥陶系灰岩含水层为研究对象,根据地下水主要常规离子、TDS、p H值等数据,利用Piper三线图、Gibbs图、饱和指数法、离子比例系数、主成分分析及水文地球化学模拟等方法,研究了矿区主要充水含水层的地下水化学特征、地下水化学作用及含水层间的水力联系。取得了如下主要成果:（1）查明了各主要充水含水层水化学类型及特征。山西组K₈砂岩水水化学类型以SO₄-Na和HCO₃-Na为主;太原组K₂灰岩水水化学类型主要为SO₄-Ca和HCO₃-Ca型;奥陶系灰岩水水化学类型主要为SO₄-Ca和HCO₃-Ca型。研究区内地下水整体循环交替较缓慢。山西组K₈砂岩水中影响TDS含量的主要离子组分为K⁺+Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-;太原组K₂灰岩水中K⁺+Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-皆对TDS含量存在影响;奥陶系灰岩水中则是SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺为影响TDS含量的主要离子组分。其中太原组K₂灰岩与奥陶系灰岩含水层的水文地球化学演化过程相似。（2）通过Gibbs图、饱和指数及离子比例系数等方法研究了碳酸盐岩含水层地下水中主要成分的成因机制,其中,K⁺、Na⁺、Cl^-主要来源于岩盐溶解,K⁺、Na⁺还受阳离子交替吸附作用及硅酸盐岩溶解影响;Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要受碳酸盐岩溶解影响,Ca²⁺还和SO₄^2-受到含水层中的石膏段影响。（3）指出了煤层开采对地下水化学成分具有再造影响,主要体现在采动裂隙增加了地下水流动通道,矿井疏排水带走了含水层原有水源,在导水断裂或导水陷落柱等构造附近发生不同含水层水之间的混合作用等,这些都改变了地下水化学环境,使含水层地下水化学具有更加复杂的特征。（4）根据示踪试验、主成分分析及反向水文地球化学模拟,表明辛置矿井东四延伸采区10#煤层顶板淋水与奥陶系灰岩水的联系不大,主要属于太原组K₂灰岩水,导致此处地下水化学组分发生变化的原因是由于巷道开挖产生裂隙,破坏了含水层地下水原来的径流环境,加速了地下水的溶蚀作用。但区域内的其他断裂或陷落柱位置还是存在太原组K₂灰岩含水层与奥陶系灰岩含水层导通产生水力联系的可能,在煤层开采时应注意防范,防止突水。