矿井水水化学特征及生态复用研究——以山西省西山矿区为例

摘要

山西省缺水地区煤炭开采引发的生态破坏与水资源枯竭已形成恶性循环，矿井水生态复用是破解该困境和实现矿区可持续发展的关键。本研究以山西省西山矿区8个煤矿为对象，通过主采区矿井原水采样检测，综合运用Piper三线图、Gibbs图及多元统计等方法，揭示了矿井水水化学特征及控制机制，并采用模糊综合评价与灌溉水质图解法评估其生态复用适宜性。结果表明，研究区矿井水均为高矿化度矿井水，TDS含量范围为1100～3330 mg·L^-1,平均值为2060 mg·L^-1;阳离子以Na⁺和Ca²⁺为主，阴离子以SO■为主，水样均呈现出低K⁺和Cl^-的水质特征。研究区矿井水水化学演化主要受岩石风化作用控制，并受到离子交换作用与其他外界因素干扰的影响。研究区矿井水仅达到地下水Ⅴ类水质标准；USSL图和Wilcox图显示水样落于S1-S2和C3-C4区域，表明矿井水钠离子毒害风险较低、盐害风险较高，且仅镇城底矿矿井水具有生态灌溉潜能。西山矿区矿井水生态复用潜力有限，盐害是主要制约因素，需高度重视其对土壤环境和植物生长的盐害威胁。该研究成果可为矿区水资源高效安全利用提供科学依据。

关键词

高矿化度矿井水 / 水化学特征 / 模糊综合评价 / 生态复用 / 西山矿区