同位素技术在判别矿井突水水源中的应用.pdfVIP

2O09年2月 矿 业安全 与环保 第36卷第1期 同位素技术在判别矿井突水水源中的应用 潘国营 ，王素娜 ，孙小岩 ，范书凯 (1．河南理工大学资源环境学院，河南焦作454JD0o；2．义马煤业集团公司，河南 义马472431) 摘 要：应用同位素技术可 以获得常规方法所不能取得的关键数据，为分析矿区地下水补给来源、 各含水层之间的联系、地下水年龄及地下水混合比例等方面起 了重要作用。研究结果表 明：应用此项技 术能准确、快速地确定矿区地下水的同位素特征，并判断出矿井突水的主要来源，可为制订有效的防治 水措施提供科学依据。 关键词：同位素；判别；突水水源 中图分类号：rm745 ．2 文献标识码 ：A 文章编号：lo08—4495(2009)0l一0032—03 矿井涌水及突水不仅影响井巷开拓和回采工 得各种天然水具有各 自不同的同位素特征，因而研 作，而且带来难以数计的经济损失。因此，探寻一种 究水的 D和 0 对于确定水的来源与成因非常有 防治水害事故的有效途径是当务之急的工作，而研 效l3j。同时通过测定比较天然水、大气降水、地下水 究和处理矿井突水对煤矿生产的危害，一般从矿井 以及地表水D和O值的分析，可以研究地下水的补 突水水源和突水通道两方面来解决…。由此判定矿 给来源 ，还可以确定不同含水层间的水力联系，以及 井突水水源就成为治理矿井突水的关键 ，只有找到 计算各来源水的混合比例等，这在 目前矿井水防治 了突水水源 ，才能有针对性地解决矿井突水 问题 。 应用中十分有效。 利用环境同位素技术分析主要充水含水层地下水的 1．2 放射性同位素 起源与形成，判断各含水层之间、大气降水及地表水 氚原子是在大气上部由于宇宙射线快速中子与 之间的水力联系情况，分析地下水的成因、补给来 稳定的N 原子发生核反应而产生： 源 ，测定地下水年龄 以及地下水补给混合 比例等方 N +rr_’T+C 面都取得了较好的效果 2]。环境 同位素技术分析是 氚原子生成后，很快就 同大气 中的氧原子化合 一 种简单有效的判别矿井突水水源的方法。笔者以 成HT0水分子。HTo与大气水混合并随之一起降 某矿区为例进行研究，可 以为以后制订合理有效的 落到地表并渗入地下，成为地下水的组成部分。在 矿井水防治策略，提供重要的科学依据 。 此过程中，氚要不断地衰变，因此氚在水中的浓度不 1 同位素应用原理 断减少，地下水埋藏越深，循环时间越长氚值越低。 氚的半衰期为 12．26a，这样 ，根据氚 因 自身的衰变 1．1 稳定同位素 而在地下水中的浓度不断减少的事实，可判断地下 自然界中天然水的氢 、氧 同位素组成与含量受 水的年龄 j。 复杂的地球物理、地球化学和生物化学作用的影响。 因此，同位素水分子质量不同，饱和蒸气压也不同。 2 研究实例 在蒸发、冷凝过程 中，重 同位素水分子 (D，0，H，O ) 2．1 研究区地质概况 优先富集在液相中，而在气相中贫化，导致了液相和