蒙陕接壤区矿井水中典型污染组分特征及来源.pdf

蒙陕接壤区矿井水中典型污染组分特征及来源杨建1，王皓1，王强民1,2，张溪彧1，王甜甜1(1.中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054；2.煤炭科学研究总院,北京100013)SO24SO24SO24摘要：蒙陕接壤区是我国能源兜底保障的核心区域，但是煤炭开采过程中产生的大量矿井水，常常含有多种污染组分，只有查清污染组分来源及特征，才能更加科学合理地处理利用矿井水资源。本研究在查清蒙陕接壤区地质、水文地质和煤炭开采扰动等条件的基础上，对煤层顶板含水层水文地球化学特征、矿井水中典型污染组分特征开展了研究，并分析了这些典型污染组分的来源。结果表明：蒙陕接壤区根据煤层埋深条件可分为浅埋区、中深埋区和深埋区，浅埋区矿井水来源为煤层顶板所有含水层水，中深埋区矿井水来源为煤层顶板延安组、直罗组风化基岩和完整基岩含水层水，浅埋区和中深埋区第四系和侏罗系地下水中 TDS 质量浓度均低于 1000mg/L；深埋区矿井水来源于煤层顶板侏罗系延安组、直罗组含水层，封闭条件下长期水岩作用，导致地下水中TDS 质量浓度1000mg/L，主要超标组分为 Na+、Ca2+和。矿井水中污染组分包括 2 类来源：一类来自顶板含水层，长期水岩相互作用导致离子组分进入水体中；另一类来自煤矿井下生产活动，煤岩屑、粉尘、机油等释放，导致悬浮物、氮、有机物等污染溶入水体中。浅埋区和中深埋区矿井水中 TDS 质量浓度低于 1000mg/L，主要为弱碱性 HCO3-Ca 型水；深埋区矿井水中 TDS质量浓度为 1824.003684.00mg/L，Na+和离子浓度增加占比最大；地下水进入采空区后，均会进一步发生水岩相互作用，导致 Na+、等离子浓度出现一定程度升高。大部分煤矿矿井水中 COD 出现了超标，但是 TOC 浓度和 UV254均较低，矿井水中有机物以悬浮态为主；3DEEM光谱检测结果发现溶解态有机物主要为天然的氨基酸类和腐植质类，各类有机物荧光强度偏低，矿井水中有机污染物含量较少。关键词：典型污染组分；矿井水；蒙陕接壤区；地下水；水岩作用中图分类号：X752文献标志码：A文章编号：02539993(2023)04168710Characteristics and sources of typical pollution components in mine water in theborder area of Inner Mongolia and ShaanxiYANGJian1,WANGHao1,WANGQiangmin1,2,ZHANGXiyu1,WANGTiantian1(1.CCTEG Xian Research Institute,Xian710054,China;2.China Coal Research Institute,Beijing100013,China)Abstract:TheborderareabetweenMongoliaandShaanxiisthecoreareaforChinasenergysecurity.However,alargenumberofminewaterproducedintheprocessofcoalminingcontainsavarietyofpollutioncomponents.Onlybyfindingoutthesourcesandcharacteristicsofpollutioncomponentscanwedealwithandutilizeminewaterresourcesmorescien-tificallyandreasonably,whichisalsoinlinewiththerequirementsofhigh-qualityde-velopmentoftheYellowRiverre-收稿日期：20220419修回日期：20220614责任编辑：韩晋平DOI：10.13225/ki.jccs.2022.0536基金项目：国家自然科学基金项目(42007179)；陕西省重点研发计划资助项目(2022SF046)作者简介：杨建(1979)，男，江苏盐城人，研究员，博士。E-mail：通讯作者：王强民(1989)，男，河南长垣人，助理研究员，博士研究生。E-mail：引用格式：杨建，王皓，王强民，等.蒙陕接壤区矿井水中典型污染组分特征及来源J.煤炭学报，2023，48(4)：16871696.YANGJian，WANGHao，WANGQiangmin，etal.Characteristicsandsourcesoftypicalpollutioncompon-entsinminewaterintheborderareaofInnerMongoliaandShaanxiJ.JournalofChinaCoalSociety，2023，48(4)：16871696.第48卷第4期煤炭学报Vol.48No.42023年4月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYApr.2023SO24SO24SO24gion.Basedontheinvestigationofthegeological,hydrogeologicalandcoalminingdisturbanceconditionsintheborderareabetweenMongoliaandShaanxi,thehydrogeochemicalcharac-teristicsofcoalseamroofaquiferandthecharacterist-icsoftypicalpollutioncomponentsinminewaterwerestudied,andthesourcesofthesetypicalpollutioncomponentswereanalyzed.TheresultsshowedthattheborderareabetweenMongoliaandShaanxiwaslocatedintheYishanslope.Accordingtothecoalseamburieddepthconditions,itcouldbedividedintoshallowburiedarea,mediumdeepburiedareaanddeepburiedarea.Theminewaterintheshallowburiedareacamefromallaquiferwaterofthecoalseamroof,andtheminewaterinthemediumdeepburiedareacamefromaquiferwateroftheYananformationandtheZhiluoFormation(dividedintocompletebedrocksectionandweatheredbedrocksection)ofthecoalseamroof.TheconcentrationofTDSintheQuaternaryandJurassicgroundwaterintheshallowburiedareaandthemediumdeepburiedareawaslowerthan1000mg/L.TheminewaterinthedeepburiedareacamefromtheaquiferwateroftheJurassicYananFormationandZhiluoFormationintheroofofthecoalseam.TheJurassicaquiferwasrelativelyclosedandstagnant.Thelong-termwa-terrockinteractionledtotheconcentrationofTDSingroundwaterupperthan1000mg/L,andthemainexceedingstand-ardcomponentswereNa+,Ca2+and.Thepollutioncomponentsinminewaterincludedtwocategories:onewasfromtheroofaquiferwater,andthelong-termwaterrockinteractionledtotheentryofioncomponentsintominewater.Theothercamefromtheundergroundproductionactivitiesofcoalmines.Thereleaseofcoalcuttings,dustandoilledtothedissolutionofsuspendedsolids,nitrogen,organicmatterandotherpollutionintominewater.TheconcentrationofTDSinminewaterintheshallowandmediumdeepburiedareaswaslowerthan1000mg/L,whichismainlyweaklyalkalineHCO3-Cawater,andthemaincationandanion(includingNa+,Ca2+,Cl,)basicallydidnotexceedthestandard.TheTDSconcentrationintheminewaterinthedeepburiedarea(includingtheXiaojihancoalmine)was1824.003684.00mg/L,whichwasslightlyhigherthanthatintheroofwater.TheincreaseofNa+andionconcentrationaccountedforthelargestproportion,whichwasmainlyduetothefurtherwaterrockinteractioninthegoaf.TheconcentrationofCODinminewaterofmostcoalminesexceededthestandard,buttheTOCconcentrationandUV254valuewerelow,itshowedthattheorganicmatterintheminewaterwasmainlysuspended.The3DEEMspectrumdetectionresultsshowedthatthedissolvedorganicmatterwasmainlynaturalaminoacidsandhumus,thefluorescenceintensityofallkindsoforganicmat-terwaslow,andtherewerefeworganicpollutantsinminewater.Key words:typicalpollutioncomponents；minewater；theborderareaofInnerMongoliaandShaanxi；groundwater；waterrockinteraction在我国的一次能源结构中，煤炭是长期的主体能源1-2。西部地区优异的煤炭资源禀赋，已成为煤炭生产的主产区，对于我国能源安全战略具有兜底保障作用。鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田(蒙陕接壤区)又是西部煤炭资源最好、开发强度最高的地区，高强度煤炭资源开采导致大量矿井水产生3-4，矿井水的年排放量超过 7.0 亿 m3；同时，鄂尔多斯盆地是我国重要的能源重化工基地，能源重化工的特点是耗水量大5-6，单个大型能源重化工项目年用水量高达数千万 m3；蒙陕接壤区属于干旱和半干旱区，既存在水资源短缺、生态环境脆弱问题，又面临矿井水资源无效浪费与能源化工巨大需水之间的突出矛盾。另外，矿井水中普遍含有高悬浮物、重金属、氟化物、有机污染物和病原体等污染物7-11，且由于煤炭赋存条件、含水层富水性、水文地球化学演化过程、煤炭开采工艺等差异，不同矿井产生的矿井水中，污染组分种类和浓度差异巨大，导致矿井水处理工艺不适用、处理效果欠佳，大大限制了矿井水资源的可持续利用，且存在矿井水无序排放与水环境污染之间的矛盾，特别是地下水污染12-13，具有隐蔽性、延时性和不可逆性，一旦受到污染将很难治理和修复。但是目前主要针对单个矿井开展了相关研究，缺少区域性的系统研究，难以为该地区矿井水资源保护和配置、生态回用等提供科学依据。为了弄清区域性矿井水中典型污染组分来源及特征，以黄河流域中段的鄂尔多斯盆地北部侏罗纪煤田的蒙陕接壤区为研究对象，从区域地质水文地质条件、水文地球化学特征、矿井水水质特征等方面开展了相关研究。1研究区概况蒙陕接壤区位于黄河流域中段的鄂尔多斯盆地北部(图 1)，属于毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带，研究区范围内以风沙地貌和黄土地貌为主14-15，其中风沙地貌区地势平坦，降雨入渗系数大，第四系风积沙和萨拉乌苏组共同构成了富水性较强的含水层系统16-17；黄土地貌区以黄土梁为主，坡面发育有细沟和1688煤炭学报2023年第48卷浅沟，降雨多以地表径流形式汇入地表河流，降雨入渗系数小，第四系含水层富水性较弱18。研究区属于黄河水系，主要发育窟野河(乌兰木伦河)、秃尾河、榆溪河和无定河；在神木市和伊金霍洛旗交界位置，由于降水增多，风蚀洼地形成内陆封闭湖盆(红碱淖)，围绕红碱淖发育的 7 条季节性河流构成了一个内陆水系。在中侏罗世延安组，研究区属于滨浅相环境，地势平坦湖沼广布，植物丛生，聚煤作用形成了大型的侏罗纪煤田。中生代后期，由于吕梁复背斜构造的大规模隆起褶皱，使研究区东部抬升，底层遭受剥蚀，造成由老到新，大致呈北北东走向的带状分布(图 2)，形成伊陕斜坡构造。在沉积和构造双重作用下，蒙陕接壤区内各个矿区的煤层埋深差异极大，其中神府矿区属于浅埋区，榆神矿区属于浅埋中深埋区，榆横北区属于中深埋深埋区，新街、呼吉尔特和纳林河矿区属于深埋区。0II2040 kmN新街台格庙呼吉尔特乌审旗纳林河榆横北榆横南榆林城市河流取样点矿区湖泊剖面榆神神木黄河神府红碱淖图1研究区位置示意Fig.1Schematicmapofresearcharealocation1 1301 030标高/m9308307306301 3301 230Q4K1lJ2aJ2zJ2y0510 kmNW3101 煤2 煤3 煤Q3l+N2b第四系直罗组离石和保德组洛河组煤层安定组延安组图2煤层覆岩地层剖面()Fig.2Stratigraphicprofileofcoalroof()2导水裂隙带发育规律煤炭开采过程中，煤层顶板覆岩破坏发育的导水裂隙带，沟通不同含水层，会导致矿井水水质特征出现显著差异。蒙陕接壤区侏罗系煤层顶板覆岩主要由中细砂岩和砂质泥岩组成，属于中硬岩层，工作面采取大跨度综采/综放开采条件下，根据导水裂隙带实测值/计算值可以看出，实测裂采比一般为第4期杨建等：蒙陕接壤区矿井水中典型污染组分特征及来源16892030 倍，且导水裂隙带发育高度随采高的增加而增大19。结合煤层顶板地层结构和厚度，浅埋区导水裂隙带可发育至第四系(甚至地表)，导致煤层顶板所有含水层水都进入井下(表 1 和图 3)；尽管中深埋区煤层顶板地层结构特征可分为 2 类(中深埋和中深埋)，导水裂隙带均主要发育至直罗组，中深埋区域局部可能沟通保德红土层，煤层顶板延安组、直罗组(分为完整基岩段和风化基岩段)含水层水可以进入井下；深埋区地层结构煤层顶板一定范围内地层结构与中深埋区相似，其导水裂隙带也主要发育至直罗组，导致煤层顶板延安组、直罗组含水层水进入井下。表 1 蒙陕接壤区各矿井导水裂隙带发育高度Table 1 Height of water conducting fracture zone in the contiguous area of Inner Mongolia and Shaanxi编号矿名埋深类型工作面埋深/m采高/m导高/m裂采比沟通层位No.1大柳塔浅埋22201894.076.1019.00第四系No.2郭家湾浅埋51103605.075.50*15.10第四系No.3锦界浅埋931041103.443.60*13.00第四系No.4凉水井浅埋3.569.60*20.00第四系No.5榆树湾中深埋201042645.0138.9027.80直罗组No.6曹家滩中深埋1221063006.0139.2023.20直罗组No.7金鸡滩中深埋12-2上1082605.5136.1024.70直罗组No.8小纪汗中深埋112033652.750.00*18.73直罗组No.9巴彦高勒深埋3111016205.7126.0022.00直罗组No.10门克庆深埋1131036804.4108.0024.80直罗组No.11石拉乌素深埋65010.0240.00*24.00直罗组注：*为导水裂隙带计算值。0100200300400500600700K1lJ2aJ2zJ2y导水断裂带位置Q3l+N2bQ4埋深/m中深埋浅埋中深埋深埋图3不同埋深导水裂隙带发育位置示意Fig.3Schematicdiagramofheightofwaterconductingfracturezonewithdifferentburieddepths3样品采集和检测分析基于地形地貌、煤层埋深、覆岩结构等条件，选择大柳塔、曹家滩、巴彦高勒等 11 个煤矿的矿井水为研究对象，结合各井田水文地质和水文地球化学特征，开展蒙陕接壤矿区矿井水中典型污染组分来源及特征研究(表 2)。11 个煤矿中，郭家湾、大柳塔、锦界、凉水井位于浅埋煤田区，煤炭开采过程中导水裂隙带可沟通第四系或直接发育至地表，导致第四系含水层水和侏罗系直罗组含水层水进入井下；榆树湾、曹家滩、金鸡滩位于中深埋煤田区，导水裂隙带可发育至风化基岩(侏罗系)，局部能够进入保德红土层下部，导致风化基岩含水层水和直罗组延安组完整基岩含水层水进入井下；小纪汗位于中深埋煤田区，但覆岩地质结构有一定差异，存在白垩系洛河组地层，且煤层埋深相对较大(300m)，导水裂隙带存在发育至白垩系洛河组的可能性；巴彦高勒、门克庆、石拉乌素位于深埋煤田区，导水裂隙带可发育至直罗组底部含水层(七里镇砂岩)，导致直罗组和延安组基岩含水层水进入井下。在收集研究区各矿井地质勘探阶段水化学数据基础上，利用各矿井水文补勘工程，采集各含水层水样，查清不同煤层埋深和覆岩地层结构条件下的矿井水文地球化学特征；在此基础上，采集各矿井中央水仓出水样品 11 组。根据 GB57492006生活饮用水卫生标准和GB/T148482017地下水质量标准11，检测水质指标共 35 项，依据 GB/T57502006生活饮用水卫生标准检验方法，委托陕西工程勘察研究院水土检测中心开展检测工作。另外，委托清华大学核能与新能源研究院检测了 TOC 质量浓度、UV254和三维荧光光谱(Threedimensionalexcitationemissionmatrixfluor-escencespectroscopy，3DEEM)。1690煤炭学报2023年第48卷4结果与讨论4.1研究区水文地球化学特征SO24尽管根据煤层埋深，将研究区范围内细分为浅埋区、中深埋区和深埋区，但是煤层顶板含水层水文地球化学特征主要分为 2 类(图 4)：浅埋区和中深埋区(除了小纪汗煤矿)的第四系含水层和侏罗系含水层地下水中 TDS 质量浓度均1000mg/L，而且绝大部分水样 TDS 质量浓度甚至500mg/L，主要阴阳离子(Na+、Ca2+、Cl、等)浓度也未出现超标(依据GB/T148482017地下水质量标准)，只有少部分侏罗系含水层水样出现了 F超标现象，浓度在1.02.4mg/L，为弱碱性的 HCO3-Ca 型水，属于水质良好的淡水资源。深埋区(包括小纪汗煤矿)由于构造运动形成的单斜构造，蒙陕接壤区向西煤层埋深逐渐增加，出现了白垩系含水层和安定组隔水层，该区域第四系含水层和白垩系含水层地下水中 TDS 质SO24量浓度均1000mg/L，主要超标组分为 Na+、Ca2+和，属于弱碱性 SO4-Na 型水。4.2矿井水水质特征4.2.1主要离子组分蒙陕接壤区各煤矿矿井水水质特征差异交大，但是部分指标与煤层埋深、覆岩结构有一定相关性，在此以图 3 中各煤矿顶板含水层地下水(简称顶板水)中 TDS 和主要离子浓度最大值与矿井水进行比较(图 5)，具体有如下特征：(1)浅埋区和中深埋区(除了小纪汗煤矿)各煤矿矿井水中 TDS 质量浓度均1000mg/L(图 5(a)，主要为弱碱性的 HCO3-Ca 型水，主要阴阳离子(Na+、表 2 蒙陕接壤区各矿井基本情况Table 2 Basic situation of each mine in the contiguous area of Inner Mongolia and Shaanxi编号矿名煤层埋深/m埋深类型覆岩结构主采煤层煤层厚度/m开采波及含水层No.1大柳塔150浅埋黄土+侏罗系基岩2-2、5-21.47.8第四系、侏罗系No.2郭家湾150浅埋黄土+侏罗系基岩5-15.46.1第四系、侏罗系No.3锦界108124浅埋松散层+侏罗系基岩3-11.53.6第四系、侏罗系No.4凉水井150浅埋松散层+侏罗系基岩4-20.34.6第四系、侏罗系No.5榆树湾284291中深埋松散层+黄土+红土+侏罗系基岩2-210.812.4侏罗系No.6曹家滩255300中深埋松散层+黄土+红土+侏罗系基岩2-28.0812.70侏罗系No.7金鸡滩230262中深埋松散层+黄土+红土+侏罗系基岩2-211.113.1侏罗系No.8小纪汗350420中深埋第四系+白垩系+侏罗系基岩2-21.63.0侏罗系No.9巴彦高勒610626深埋第四系+白垩系+侏罗系基岩3-13.15.8侏罗系No.10门克庆677707深埋第四系+白垩系+侏罗系基岩3-14.26.3侏罗系No.11石拉乌素660680深埋第四系+白垩系+侏罗系基岩2-2上4.86.3侏罗系05001 0001 5002 0002 5003 0003 500No.1-Q4No.1-J22No.2-J21No.3-Q42No.3-J22No.4-Q42No.4-J21No.5-J21No.6-Q41No.6-J21No.7-Q4No.7-J22No.8-Q42No.8-K12No.8-J22No.9-Q42No.9-K12No.9-J22No.10-K11No.10-J21No.11-Q41No.11-K11No.11-J21TDS 质量浓度/(mgL1)含水层水样点第四系白垩系侏罗系图4各矿井主要含水层 TDS 质量浓度特征Fig.4TDSconcentrationofmainaquifersofeachmine第4期杨建等：蒙陕接壤区矿井水中典型污染组分特征及来源1691SO24SO24Ca2+、Cl、等)基本不超标，只有中深埋区矿井水中 Na+出现了超标(289.0342.0mg/L，图 5(b)，而且矿井水中 TDS 及主要阴阳离子浓度基本上都高于顶板水，这是由于浅埋区和中深埋区矿井水尽管来源于不同顶板含水层，但是顶板含水层水进入采空区后，在采空区内与顶板垮落岩体将发生水岩相互作用，导致矿井水中 Na+、等离子质量浓度普遍高于顶板水中离子浓度(图 5(a)(c)。SO24(2)深埋区(包括小纪汗煤矿)矿井水中 TDS 质量浓度为 1824.003684.00mg/L，均略高于顶板水中 TDS 质量浓度，Na+和等离子质量浓度增加占比最大，进一步证明顶板水进入采空区后，发生的水岩相互作用是导致 TDS 及主要阴阳离子质量浓度升高的重要原因。(3)对比顶板水中 HCO3质量浓度为 84.79254.64mg/L，绝大部分煤矿矿井水中 HCO3质量浓度都出现了较明显增加(图 5(d)，特别是中深埋区 3 座煤矿(榆树湾、曹家滩、金鸡滩)的矿井水中增加了375.60579.40mg/L，这主要是由于煤炭开采后，原先处于封闭环境的地下水进入采空区，与空气中 CO2发生溶解反应20：CO2+H2O=H+HCO3 2H+CO23(1)HCO3CO23HCO3HCO3HCO3与之间是动态平衡关系，当 6.4pH3.0NTU，图 6)，其中 9 座煤矿矿井水 SS 浓度30.0NTU，表明煤矿生产过程中产生的大量煤粉、岩粉等，会通过降尘等进入矿井水中，导致矿井水浑浊度升高。0102030No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11SS/NTU矿井编号SS 浊度限值图6矿井水中 SS 浓度特征Fig.6SSconcentrationinminewaterNH+4NO2NO3NO3NO3(2)氮素。几乎所有煤矿矿井水中都出现了了氮素污染组分(图 7)，其中凉水井(No.4)等少数煤矿的矿井水中和出现了超标，大概超标 1.02.0 倍；尽管未出现超标的煤矿，但是郭家湾(No.2)和锦界(No.3)煤矿矿井水中质量浓度已经10.0mg/L，其中锦界(No.3)矿井水中浓度高达16.0mg/L，表明井下生产过程中人类活动释放的氮素污染组分会进入矿井水，而且在部分矿井(或部分时段)会出现氮含量较高的情况。(3)有机物。矿井水中有机成分包括颗粒态和溶解态，COD 是标志水体中含有可被氧化的“还原性物质”含量的一项指标，往往又是衡量水中有机物质总含量多少的指标，研究区大部分煤矿矿井水出现了超标(3.0mg/L，图 8(a)，最高超标将近 6.0 倍(金鸡滩，浓度 17.0mg/L)，表明在采掘活动影响下，矿井水中普遍存在有机污染物。TOC 是以碳的含量表示水中溶解性有机物的总量，检测结果发现，各矿矿井水中TOC 质量浓度较低(0.61.6mg/L，图 8(b)，而且大分子有机物以及含 C=C 双键和 C=O 双键的芳香族化合物含量也较低(UV254指标)，UV254普遍小于0.02cm1(图 8(c)，总体上反映出蒙陕接壤区煤矿矿井水中溶解性有机污染物含量较低。矿井水中有机物种类繁多，对其进行逐一分析和鉴定是不现实的，利用不同有机物结构中官能团的不同荧光特性，三维荧光光谱是表征水体中各类有机组分的有效手段21。分别选择浅埋区(No.1 大柳塔矿)、中深埋区(No.5 榆树湾矿)和深埋区(No.11 石拉乌素矿)的典型 3DEEM 光谱(图 9)进行分析，从图 9 可以看出，与矿井水中溶解性有机物浓度较低相一致，蒙陕接壤区各煤矿矿井水中有机物的 3DEEM 光谱强度也较弱，主要为氨基酸类(Region和Region)有机物，其次是腐植质类有机物(Region和Region)。地下水中溶解态氨基酸是天然有机物的重要组成成分，也是多种污染源的特征物质，蒙陕接壤区矿井水中氨基酸主要包括 2 类(图 10)：类酪氨酸(Re-0123NH4 质量浓度限值+No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11矿井编号+NH4 质量浓度/(mgL1)(a)NH4+NO2 质量浓度限值0123No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11矿井编号NO2 质量浓度/(mgL1)(b)NO201020NO3 质量浓度限值No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11矿井编号NO3 质量浓度/(mgL1)(c)NO3图7矿井水中氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐质量浓度Fig.7Concentrationofammonianitrogen,nitriteandnitrateinminewater第4期杨建等：蒙陕接壤区矿井水中典型污染组分特征及来源1693gion)和类色氨酸(Region)。类酪氨酸有机物位于 EX=225.0230.0nm、EM=302.0312.0nm 区域，荧光峰强度(FluorescenceIntensity，FI)为 124.8420.0，其中中深埋区的矿井水中类酪氨酸有机物 FI较高(300.0)；类色氨酸有机物位于 EX=230.0nm、EM=332.0340.0nm 区域，FI=124.8420.0，其中浅埋区矿井水中大部分未出现该类有机物的荧光峰(除了凉水井)，中深埋区和深埋区则普遍出现了该类有机物荧光峰。蒙陕接壤区矿井水中还存在腐植质类有机物，是一类大分子难降解有机物，主要包括：类富里酸(Region)和类腐植酸(Region)。类富里酸有机 物 位 于 EX=230.0 245.0 nm、EM=382.0 408.0nm 区域，FI=134.7398.7，主要出现在中深埋区和深埋区矿井水中；类腐植酸位于 EX=250.0280.0nm、EM=384.0408.0nm区域，FI=74.9218.9，主要出现在浅埋区矿井水中，所有矿井水中，类富里酸和类腐01020COD 质量浓度限值(a)CODNo.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11矿井编号COD 质量浓度/(mgL1)00.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.02000.51.01.52.0UV254/cm1TOCUV254(b)TOCNo.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11矿井编号TOC 质量浓度/(mgL1)图8矿井水中 COD、TOC 质量浓度和 UV254Fig.8ConcentrationofCODandTOC,valueofUV254inminewater250300350400450500200240280320360400EM/nmEX/nmEX/nm050100150200250300350400450500No.1-inf050100150200250300350400450500250300350400450500200240280320360400EM/nmEX/nmEX/nmNo.5-inf050100150200250300350400450500250300350400450500200240280320360400EM/nmEX/nmEX/nmNo.11-inf图9矿井水中溶解性有机物 3DEEM 光谱图Fig.93DEEMofdissolvedorganicmatterinminewater1694煤炭学报2023年第48卷植酸均未重合出现。总体上，蒙陕接壤区中深埋区矿井水中有机物荧光峰强度偏高，可能与该地区为风沙地貌区、侏罗系含水层与浅部地下水水力联系密切等因素有关。0100200300400500FI/a.u.水样点编号RegionRegion Region Region No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10No.11图10矿井水中溶解性有机物荧光强度Fig.10FIofdisslovedorganicmatterinminewater5结论SO24(1)蒙陕接壤区的浅埋区矿井水来源为煤层顶板所有含水层水，中深埋区矿井水来源为煤层顶板延安组、直罗组(分为完整基岩段和风化基岩段)含水层水，深埋区矿井水来源于煤层顶板延安组、直罗组含水层水，其中深埋区(包括小纪汗煤矿)侏罗系地层比较封闭环境下的长期水岩相互作用，导致地下水中 TDS 质量浓度1000mg/L，主要超标组分为 Na+、Ca2+和。(2)矿井水中污染组分包括 2 类：一类来自顶板含水层水，长期水岩相互作用导致离子组分进入水体中；另一类来自煤矿井下生产活动，煤岩屑、粉尘、机油等释放，导致悬浮物、氮、有机物等污染溶入水体中。SO24SO24(3)浅埋区和中深埋区(除了小纪汗煤矿)矿井水中 TDS 质量浓度均低于 1000mg/L，主要为弱碱性HCO3-Ca 型水，主要阴阳离子(Na+、Ca2+、Cl、等)基本不超标；深埋区(包括小纪汗煤矿)矿井水中TDS 质量浓度为 1824.003684.00mg/L，均略高于顶板水中 TDS 质量浓度，Na+和质量浓度增加占比最大，主要是由于地下水进入采空区，进一步发生水岩相互作用。(4)研究区大部分煤矿矿井水出现了超标，但是TOC 质量浓度和 UV254均较低，表明矿井水中有机物以悬浮态为主；3DEEM 光谱检测结果发现溶解态有机物主要为天然的氨基酸类和腐植质类，各类有机物荧光强度偏低，表明矿井水中有机污染物较少。参考文献(References)：谢和平，任世华，谢亚辰，等.碳中和目标下煤炭行业发展机遇J.煤炭学报，2021，46(7)：21972211.XIEHeping,RENShihua,XIEYachen,etal.Developmentoppor-tunitiesofthecoalindustrytowardsthegoalofcarbonneutralityJ.JournalofChinaCoalSociety，2021，46(7)：21972211.1陈浮，于昊辰，卞正富，等.碳中和愿景下煤炭行业发展的危机与应对J.煤炭学报，2021，46(6)：18081820.CHENFu,YUHaochen,BIANZhengfu,etal.Howtohandlesthecrisis of coal industry in China under the vision of carbon neu-tralityJ.JournalofChinaCoalSociety，2021，46(6)：18081820.2顾大钊，李井峰，曹志国，等.我国煤矿矿井水保护利用发展战略与工程科技J.煤炭学报，2021，46(10)：30793089.GUDazhao,LIJingfeng,CAOZhiguo,etal.Technologyandengin-eering development strategy of water protection and utilization ofcoalmineinChinaJ.JournalofChinaCoalSociety，2021，46(10)：30793089.3杨建，王皓，梁向阳，等.鄂尔多斯盆地北部深埋煤层工作面涌水量预测方法J.煤田地质与勘探，2021，49(4)：185191.YANGJian,WANGHao,LIANGXiangyang,etal.Waterinflowforecasting method of deep buried coal working face in northernOrdos Basin,ChinaJ.Coal 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