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【分类号】：TD745.2
矿井水中化学成分来源主要是由赋存于煤系地层中的地下水不断与岩土发生化学反应，并与其发生离子交换而形成的，主要受地质年代、地质构造、煤系伴生矿物成分、环境条件及水流补给、径流及排泄等因素的影响，在矿井生产中受开拓及采煤影响。根据矿井水所处层位的不同，矿井充水水源大致可分为五种类型：松散层水、煤系砂岩水、采空区水、断层水、灰岩岩溶水。
突水水源化学判别的困难之处在于，在一些情况下，不同类型的岩石，在相同因素作用下，能形成化学成分相同的地下水（在接受现代水补给的地下水系统的补给区或近补给区，这一情况较为常见）；而同一类岩石，或同一含水层不同地段（例如补给区、径流区和排泄区）地下水的化学、同位索成分常常不同。这就要求在判别矿井突水水源时，要充分考虑矿区的水文地质条件和地质构造条件，结合相应的水位、水温、水化学资料予以综合的判断分析。目前，我国判别矿井充水水源主要采用同位素法、非线性分析法、水文地球化学法、超标加权法、水化学分析法等几种方法。其中，最为常见和广泛使用的一种是水化学分析法。
水化学数据是地下水的最基本特征，水化学分析法是通过传统的离子比例系数、舒卡列夫、阿廖金及皮伯图示等分类方法划分水质类型，通过对比分析来确定突水来源。地下水中最常见的成分有三种阴离子（HCO3-、SO4 2- 、Cl-）、三种阳离子（Na+、Ca2+、Mg2+）以及特殊气体（C02、H2S、Rn等）、特殊离子（Fe、Ra等）。地下水化学分析法水质分类一般采取舒卡列夫分类，即以单位电荷为基本单位计算的阴离子或阳离子摩尔浓度百分数大于25%的组分参加命名，命名时阴离子在前，阳离子在后，含量大的在前，含量小的在后，如Cl-HCO3 -Na+型水。
新集一矿西副井位于西风井工业广场内，井筒净直径为Ф7.2m，终孔层位为1煤顶板，新生界松散层段采用冻结法施工。自2010年1月23日开工试挖，目前已施工到底（累深768.5m），井底位于1煤顶板砂岩层位中。西副井井筒掘进自上而下揭露的含水层主要为：新生界松散砂层含水层、推覆体片麻岩含水层、下夹片地层含水层、下石盒子煤系地层砂岩含水层，且生产掘进直接面临的为1煤顶板砂岩含水层及煤系地层下部太原组灰岩含水层。其中：
1煤顶板砂岩含水组主要由中、细砂岩和石英砂岩组成，砂岩总厚度为20.91m。中部发育一层厚度为8.93m的石英砂岩，以石英质细砂岩为主，裂隙发育，本矿井揭露该层砂岩的钻孔有3孔漏失量15m3/h左右。西副井井筒揭露该组砂岩顶部细砂岩层位时出水量18m3/h，水质CL·HCO3-Na，表明该层砂岩在该区域富含水。
太原组地层厚度约126m，含灰岩10～13层，灰岩累厚约占总厚45%左右，其中3、4、12层灰岩厚度相对较大且层位稳定。据山西组补勘资料：q=0.0000419～0.034l/s*m，K=0.000127～0.0683m/d，水质类型为CL-Na及型。由于其顶板距1煤平均层间距仅为18.5m，太灰上段含水组（1～5灰）是开采1煤组的直接充水水源。
2013年1月7日22：00左右，在西副井施工至井深768.5m左右时，放炮后在出矸过程中发现井底南侧出水，初始出水量约10m3/h，有增大趋势。经有关人员调查发现现场靠近井筒南侧有4个点向上翻水，多次实测涌水量在22m3/h左右（含-550m水平以下段井筒淋水4m3/h），水温在40.5℃，涌水量较稳定。出水层位位于1煤层顶板细砂岩，井筒南侧最大揭露细砂岩厚度1m，距1煤层间距约20m。
经过连续多次取样进行化验，其水化学分析结果为：水质类型CL-Na转CL·HCO3-Na型，PH值在8.2左右，偏弱碱性，总矿化度在2000～3500mg/L，SO42-含量较低，不含永久硬度。相关专家通过多次对出水的层位、水温、气味、水化学检验，并结合西副井地区地质构造、地温梯度等值线、各含水层水化学模型及相邻新集二矿、刘庄煤矿1煤顶、底板水样化验数据进行综合分析（见附表“西副井井底水样对比分析表”），初步确定：
此次新集一矿西副井井筒出水为原地系统封闭环境下的正常出水，直接充水水源为1煤顶板砂岩水，基本排除通过深部断裂、陷落柱等大型导水通道得到外来水源补给的可能。同时，根据在本矿-550泄水巷和井筒揭露的下夹片断层（F夹、F夹-1）产状分析，不排除底板砂岩及其他水源的少量补给。
井筒出水后，根据对充水水源的判断，经过对现场实际情况进行分析、研究，确定出水治理方案：由于井筒已经到达设计深度，为减少对改建工程主线工期的影响，初步制定了在迎头直接施工止浆垫注浆止水的方案。两次注浆结束后，井底无水，针对此次出水治理达到预想效果。通过透孔检查，部分注浆孔在孔深12m以后揭露1煤顶板石英砂岩层位时有少量出水。
井底注浆工程结束后，为检验注浆效果，超前对西副井南侧马头门掘进前方岩层富水性进行物探探测，用以指导井底工程的安全掘进。2013年4月19日，矿方委托安徽惠洲地下灾害研究设计院采用YCS40（A）型瞬变电磁测深仪在井底马头门两侧向下对井底注浆区域和井筒南侧马头门掘进前方岩层富水性进行了超前探测，并对探测结果做了定性解释。
新集一矿西副井利用井筒出水的水化学性质与矿井水化学模型的对比，分析、判断充水水源，及时有效的采取针对性的治理，是水化学分析法在矿井水害防治应用中的成功案例，充分体现了利用水质化验资料判别充水水源快速、准确、经济的特点，为矿井水害防治积累了宝贵的经验，对以后的工作具有指导意义。同时，水化学分析法须与其它方法，例如地质、地球物理和地下水动力学研究等结合起来，即对研究区域进行综合分析，才能取得更全面和可靠的结果。
矿井水中化学成分来源主要是由赋存于煤系地层中的地下水不断与岩土发生化学反应，并与其发生离子交换而形成的，主要受地质年代、地质构造、煤系伴生矿物成分、环境条件及水流补给、径流及排泄等因素的影响，在矿井生产中受开拓及采煤影响。根据矿井水所处层位的不同，矿井充水水源大致可分为五种类型：松散层水、煤系砂岩水、采空区水、断层水、灰岩岩溶水。
突水水源化学判别的困难之处在于，在一些情况下，不同类型的岩石，在相同因素作用下，能形成化学成分相同的地下水（在接受现代水补给的地下水系统的补给区或近补给区，这一情况较为常见）；而同一类岩石，或同一含水层不同地段（例如补给区、径流区和排泄区）地下水的化学、同位索成分常常不同。这就要求在判别矿井突水水源时，要充分考虑矿区的水文地质条件和地质构造条件，结合相应的水位、水温、水化学资料予以综合的判断分析。目前，我国判别矿井充水水源主要采用同位素法、非线性分析法、水文地球化学法、超标加权法、水化学分析法等几种方法。其中，最为常见和广泛使用的一种是水化学分析法。
水化学数据是地下水的最基本特征，水化学分析法是通过传统的离子比例系数、舒卡列夫、阿廖金及皮伯图示等分类方法划分水质类型，通过对比分析来确定突水来源。地下水中最常见的成分有三种阴离子（HCO3-、SO4 2- 、Cl-）、三种阳离子（Na+、Ca2+、Mg2+）以及特殊气体（C02、H2S、Rn等）、特殊离子（Fe、Ra等）。地下水化学分析法水质分类一般采取舒卡列夫分类，即以单位电荷为基本单位计算的阴离子或阳离子摩尔浓度百分数大于25%的组分参加命名，命名时阴离子在前，阳离子在后，含量大的在前，含量小的在后，如Cl-HCO3 -Na+型水。
新集一矿西副井位于西风井工业广场内，井筒净直径为Ф7.2m，终孔层位为1煤顶板，新生界松散层段采用冻结法施工。自2010年1月23日开工试挖，目前已施工到底（累深768.5m），井底位于1煤顶板砂岩层位中。西副井井筒掘进自上而下揭露的含水层主要为：新生界松散砂层含水层、推覆体片麻岩含水层、下夹片地层含水层、下石盒子煤系地层砂岩含水层，且生产掘进直接面临的为1煤顶板砂岩含水层及煤系地层下部太原组灰岩含水层。其中：
1煤顶板砂岩含水组主要由中、细砂岩和石英砂岩组成，砂岩总厚度为20.91m。中部发育一层厚度为8.93m的石英砂岩，以石英质细砂岩为主，裂隙发育，本矿井揭露该层砂岩的钻孔有3孔漏失量15m3/h左右。西副井井筒揭露该组砂岩顶部细砂岩层位时出水量18m3/h，水质CL·HCO3-Na，表明该层砂岩在该区域富含水。
太原组地层厚度约126m，含灰岩10～13层，灰岩累厚约占总厚45%左右，其中3、4、12层灰岩厚度相对较大且层位稳定。据山西组补勘资料：q=0.0000419～0.034l/s*m，K=0.000127～0.0683m/d，水质类型为CL-Na及型。由于其顶板距1煤平均层间距仅为18.5m，太灰上段含水组（1～5灰）是开采1煤组的直接充水水源。
2013年1月7日22：00左右，在西副井施工至井深768.5m左右时，放炮后在出矸过程中发现井底南侧出水，初始出水量约10m3/h，有增大趋势。经有关人员调查发现现场靠近井筒南侧有4个点向上翻水，多次实测涌水量在22m3/h左右（含-550m水平以下段井筒淋水4m3/h），水温在40.5℃，涌水量较稳定。出水层位位于1煤层顶板细砂岩，井筒南侧最大揭露细砂岩厚度1m，距1煤层间距约20m。
经过连续多次取样进行化验，其水化学分析结果为：水质类型CL-Na转CL·HCO3-Na型，PH值在8.2左右，偏弱碱性，总矿化度在2000～3500mg/L，SO42-含量较低，不含永久硬度。相关专家通过多次对出水的层位、水温、气味、水化学检验，并结合西副井地区地质构造、地温梯度等值线、各含水层水化学模型及相邻新集二矿、刘庄煤矿1煤顶、底板水样化验数据进行综合分析（见附表“西副井井底水样对比分析表”），初步确定：
此次新集一矿西副井井筒出水为原地系统封闭环境下的正常出水，直接充水水源为1煤顶板砂岩水，基本排除通过深部断裂、陷落柱等大型导水通道得到外来水源补给的可能。同时，根据在本矿-550泄水巷和井筒揭露的下夹片断层（F夹、F夹-1）产状分析，不排除底板砂岩及其他水源的少量补给。
井筒出水后，根据对充水水源的判断，经过对现场实际情况进行分析、研究，确定出水治理方案：由于井筒已经到达设计深度，为减少对改建工程主线工期的影响，初步制定了在迎头直接施工止浆垫注浆止水的方案。两次注浆结束后，井底无水，针对此次出水治理达到预想效果。通过透孔检查，部分注浆孔在孔深12m以后揭露1煤顶板石英砂岩层位时有少量出水。
井底注浆工程结束后，为检验注浆效果，超前对西副井南侧马头门掘进前方岩层富水性进行物探探测，用以指导井底工程的安全掘进。2013年4月19日，矿方委托安徽惠洲地下灾害研究设计院采用YCS40（A）型瞬变电磁测深仪在井底马头门两侧向下对井底注浆区域和井筒南侧马头门掘进前方岩层富水性进行了超前探测，并对探测结果做了定性解释。
新集一矿西副井利用井筒出水的水化学性质与矿井水化学模型的对比，分析、判断充水水源，及时有效的采取针对性的治理，是水化学分析法在矿井水害防治应用中的成功案例，充分体现了利用水质化验资料判别充水水源快速、准确、经济的特点，为矿井水害防治积累了宝贵的经验，对以后的工作具有指导意义。同时，水化学分析法须与其它方法，例如地质、地球物理和地下水动力学研究等结合起来，即对研究区域进行综合分析，才能取得更全面和可靠的结果。