Hidrogeoquímica de las minas de carbón
1) Determinar el tipo de calidad del agua del acuífero. Con base en el análisis de una gran cantidad de experimentos y datos de monitoreo de la calidad del agua, se determinaron los tipos de calidad del agua de los principales acuíferos del área minera y se analizaron y estudiaron las características hidroquímicas de cada acuífero. Identifique y distinga diferentes acuíferos por tipo de calidad del agua, sólidos disueltos totales, dureza total, proporciones de firma de iones, imágenes de la calidad del agua y más. También proporciona una base para analizar las condiciones de recarga, escorrentía y descarga de aguas subterráneas.
2) Identificación de fuentes de irrupción de agua en mina. Es una base importante para el trabajo de prevención y control del agua. El juicio correcto de las fuentes de agua puede proporcionar una base científica para la toma de decisiones para tomar medidas de prevención y control razonables y efectivas (drenaje, reducción de presión, bloqueo de agua). En general, el agua subterránea en diferentes tipos de acuíferos tiene diferentes composiciones químicas e isotópicas. Cuando el movimiento del agua subterránea y las condiciones hidrogeológicas cambian, su composición química e isotópica también cambiará en consecuencia. La tarea principal de identificar las fuentes de irrupción de agua es encontrar elementos estándar (compuestos, gases, isótopos, etc.). ) pueden representar las características de las aguas subterráneas de cada acuífero, analizar y estudiar sus reglas de formación y evolución, e identificar fuentes de irrupción de agua a partir de ellas. Los métodos comúnmente utilizados incluyen el método del diagrama de tres líneas de Piper, el método de correlación de contenido de diferentes componentes estándar y el método de rango de contenido de un único componente estándar. Los métodos geológicos matemáticos se utilizan para organizar y analizar datos convencionales de química del agua, incluidos principalmente análisis de conglomerados, evaluación integral difusa, análisis discriminante y otros métodos de identificación de fuentes de agua.
3) Determinar canales de escorrentía de aguas subterráneas. Esta es una tarea importante en las labores de prevención y control del agua. La determinación precisa de los canales de escorrentía puede proporcionar una base de diseño para el diseño y la implementación de proyectos de deshidratación, reducción de presión, minería a presión y lechada. La determinación de los canales de escorrentía suele utilizar mapas de curvas de nivel de distribución de concentración compuestos por diferentes elementos (incluidos isótopos) y métodos de rastreo artificial, combinados con prospección geofísica de aguas subterráneas, mapas de curvas de nivel del nivel del agua (temperatura del agua) y análisis hidrogeológicos.
4) Conexión hidráulica y conductividad hidráulica estructural entre acuíferos. La identificación y análisis de conexiones hidráulicas entre diferentes acuíferos también se basan en los diferentes componentes estándar, valores de concentración y características de cambio de concentración de diferentes acuíferos. Por lo general, los cambios dinámicos en la temperatura y el nivel del agua subterránea también se utilizan como medio auxiliar de los métodos hidroquímicos para identificar las conexiones hidráulicas de los acuíferos. El rastreo de iones o el rastreo de isótopos es útil para identificar conexiones hidráulicas entre diferentes acuíferos y entre los acuíferos y el agua superficial. es eficaz.
5) Juzgar el efecto de control del agua. El bloqueo del agua con lechada es uno de los métodos de ingeniería importantes para prevenir y controlar el agua en las minas. Además de indicadores obvios como si se reduce el flujo de agua, su efecto también se puede juzgar mediante métodos hidroquímicos. Cuando la irrupción de agua no proviene de un único acuífero, después de inyectar una o más capas objetivo, los efectos de la inyección de diferentes capas objetivo se pueden evaluar en función de si cambia la composición química del agua en el punto de irrupción del agua.
6) Prevención y control de aguas ácidas de mina. Dado que las vetas de carbón contienen una cierta cantidad de azufre, el agua subterránea que circula en los estratos carboníferos a menudo se presenta en forma de sulfuro. Por lo tanto, en las aguas subterráneas de las zonas mineras de carbón, a menudo se producen reacciones ácidas (2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4) debido a la oxidación del azufre. En términos generales, cuando el contenido de azufre en el carbón excede el 1,5% ~ 2,0%, la veta de carbón es gruesa, inclinada y las condiciones de circulación del agua subterránea son buenas, es propicio para la formación de agua ácida. En segundo lugar, durante el proceso de minería del carbón, con el drenaje del agua de mina, se drenan grandes cantidades de agua durante mucho tiempo, lo que cambia las condiciones dinámicas del agua subterránea en el área minera, provocando que se mezclen aguas de diferentes componentes, y también proporciona Condiciones favorables para la acidificación del agua de mina. Al mismo tiempo, debido a la expansión gradual de la exposición de la veta de carbón, se han creado las condiciones para la oxidación de los componentes de azufre en la veta de carbón.
El agua ácida de mina es muy corrosiva para la maquinaria y los equipos subterráneos y, cuando se descarga a la superficie, provocará contaminación del agua superficial y del suelo. Por lo tanto, la teoría hidrogeoquímica se puede utilizar para tratar aguas ácidas de mina.
La cal viva generalmente se agrega al agua ácida de mina para provocar una reacción de neutralización y reducir la acidez (H2SO4+CaO=CaSO4+H2O). En países extranjeros, agregar cal apagada es principalmente para neutralizar el agua ácida para saturar el aire, oxidar el hierro ferroso en hierro férrico e intentar precipitarlo y descargarlo.
7) Desarrollar metano en yacimientos de carbón. El desarrollo del metano de la capa de carbón se diferencia del gas natural convencional en que debe completarse mediante drenaje y reducción de presión, es decir, la producción de gas siempre está relacionada con las características hidrogeológicas de la veta de carbón. La composición química del agua es un registro real del movimiento del agua subterránea, y el estudio de la química del agua de las vetas de carbón sirve para dilucidar las características de la circulación del agua subterránea.
8) Guía de prospección. El agua subterránea de diversos orígenes interactúa constantemente con el medio circundante durante el proceso de formación y su composición química cambia constantemente. Los cuerpos minerales primarios generalmente se rastrean y encuentran basándose en los halos hidroquímicos formados por ciertos elementos en el agua subterránea cerca de los depósitos minerales. Por ejemplo, el contenido de agua subterránea que fluye a través de depósitos de sulfuro metálico puede ser de 20 a 30 veces mayor que el del agua subterránea ordinaria, y el valor del pH es de 1 a 2 veces menor que el valor normal. Por lo tanto, se puede utilizar el aumento o la disminución del valor del pH. como marca de prospección de ciertos depósitos de sulfuros.
En los últimos años, se han utilizado muchos métodos para identificar fuentes de irrupción de agua utilizando indicadores hidroquímicos, como el método del modelo de características hidroquímicas, el método del diagrama de tres líneas de Piper, el método de identificación difusa, el método de análisis discriminante y el análisis de correlación de grises. método y método de análisis de conglomerados, método de análisis de conglomerados difusos, etc.