煤礦水害防治水化學(xué)分析方法

1、煤礦水害防治水化學(xué)分析方法MTT 6721997中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部19971230批準(zhǔn) 19980601實(shí)施 前言 本標(biāo)準(zhǔn)以煤礦水害防治為目的，為提高水源判別及水害預(yù)測(cè)的可靠性，選擇出有效的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢測(cè)成果的應(yīng)用方法。提出了我國(guó)煤礦水害防治水化學(xué)成分檢測(cè)方法范圍和分析途徑。本標(biāo)準(zhǔn)適用于我國(guó)煤礦和相類似的礦床。本標(biāo)準(zhǔn)不是水質(zhì)具體項(xiàng)目檢測(cè)方法的標(biāo)準(zhǔn)。 附錄A是標(biāo)準(zhǔn)的附錄。附錄B是提示的附錄。 本標(biāo)準(zhǔn)由煤炭工業(yè)部科教司提出。 本標(biāo)準(zhǔn)由煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。 本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：煤炭科學(xué)研究總院西安分院。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：倪平哲。 本標(biāo)準(zhǔn)委托煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)水害防治及設(shè)

2、備分會(huì)負(fù)責(zé)解釋。  1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦水化學(xué)成分的檢測(cè)。是制定礦區(qū)水化學(xué)成分檢測(cè)規(guī)劃、編制設(shè)計(jì)、檢測(cè)報(bào)告的依據(jù)。 2 引用標(biāo)準(zhǔn) 下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。 GBT 85381995 飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法 MTT 2011995 煤礦水中氯離子的測(cè)定方法 MTT 2021995 煤礦水中鈣離子的測(cè)定方法 MTT 2031995 煤礦水中鈣離子和鎂離子的測(cè)定方法 MTT 2041995 煤礦水堿度的測(cè)定方法 MTT 20

3、51995 煤礦水中硫酸根離子的測(cè)定方法 MTT 2061995 煤礦水硬度的測(cè)定方法 3 水化學(xué)檢測(cè)項(xiàng)目及資料整理要求31 確定檢測(cè)項(xiàng)目的根據(jù) 按GBT 85381995標(biāo)準(zhǔn)，從水害防治角度出發(fā)，水化學(xué)分析檢測(cè)內(nèi)容可選擇常量離子分析；微量元素分析；放射性元素分析；同位素分析。32 水化學(xué)檢測(cè)項(xiàng)目321 主要離子分析項(xiàng)目： 陰離子：Cl、SO42、HCO3、CO32、NO3、NO2； 陽(yáng)離子：Ca2十、Mg2十、Na十、K十、Fe2十、Al3十、NH4十。322 其他化學(xué)組分：pH、酸度、堿度、各類硬度、SiO2、耗氧量(COD)、溶解氧、H2S、干涸殘余物、CO2等；323 部分微

4、量元素：F、Br、I、B、P等；324 同位素：D(氘)、18O、3H、34S、14C、U、Ra、Th、Rn等。33 資料整理要求331 應(yīng)將水樣編號(hào)、分析編號(hào)、采集地點(diǎn)、時(shí)間、含水層、標(biāo)高、出水形式、涌水量、水溫、分析要求、采樣人及備注等，記錄在附錄A表A1中。332 主要陰陽(yáng)離子分析結(jié)果用mgL、meqL和meq/L表示。K(陽(yáng)離子meq總量)和A(陰離子meq總量)分析結(jié)果應(yīng)接近平衡。333 主要離子meq大于25參加評(píng)定水質(zhì)類型；介于2025的成分作為參考成分，并用括號(hào)區(qū)別，如： HCO3Ca·Mg，HCO3·SO4Ca·(Mg)等。334 對(duì)同一礦區(qū)各種

5、水樣的K+Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3、SO42、Cl的meq匯集于附錄A表A2中的水化學(xué)類型三線圖中，在圖上圈出不同水化學(xué)類型區(qū)間，可直觀的了解水化學(xué)演變趨勢(shì)。335 對(duì)重點(diǎn)取樣點(diǎn)，應(yīng)繪制出水化學(xué)動(dòng)態(tài)變化曲線圖，以了解地下水的動(dòng)態(tài)變化。336 穩(wěn)定同位素18O、D檢測(cè)值按18O、D(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平均海水的千分值)表示。并將礦區(qū)各水樣所測(cè)同位素標(biāo)入(D18O)坐標(biāo)系中，同時(shí)標(biāo)出全球大氣降水線D818O+10以作參照。337 根據(jù)試驗(yàn)礦區(qū)所測(cè)得水化學(xué)同位素資料的相關(guān)性，進(jìn)行系統(tǒng)化整理，從中找出規(guī)律性的分布和變化。反映水化學(xué)規(guī)律的水化學(xué)圖件是水化學(xué)研究的重要手段。這些圖件包括：礦區(qū)水化學(xué)類型分

6、區(qū)圖、各種離子等值線圖、相關(guān)離子比例等值線圖、特定離子對(duì)同位素值關(guān)系圖、放水試驗(yàn)中離子等值線圖、相關(guān)離子比例等值線圖、特定離子對(duì)同位素值關(guān)系圖、離子和同位素對(duì)時(shí)間關(guān)系圖等。 4 水樣采集處理和項(xiàng)目檢測(cè)41 水樣采集411 礦區(qū)地面的水樣采集應(yīng)選擇有代表性地點(diǎn)，如泉水、抽放水鉆孔、抽水機(jī)井和供水孔等。對(duì)于臨時(shí)為采樣而抽水的鉆孔，應(yīng)抽放出相當(dāng)于鉆孔內(nèi)貯水的23倍水量之后再采集水樣。不抽水的鉆孔不宜取樣。412 礦坑井下含水層水樣應(yīng)采集鉆孔涌水、放水孔出水、突水點(diǎn)水、井筒或巷道淋水點(diǎn)的淋水。413 采集時(shí)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量水溫，觀察和描述水的外觀物理性質(zhì)(色、嗅、味、肉眼可見物質(zhì)等)，并盡可能在

7、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量pH值。414 取樣后及時(shí)將填好的標(biāo)簽貼在水樣瓶上，并填好送樣單注明特殊要求。415 盛水樣容器應(yīng)清洗干凈，并用水樣水涮洗3次以上。416 水樣采集后應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)密封。42 水樣處理和保存 水樣采集后應(yīng)按要求盡快分析，部分易變的元素和組分必須預(yù)處理后方可送樣。421 原水樣：水樣不加任何保護(hù)試劑處理，可供測(cè)定的項(xiàng)目有pH值、游離CO2、HCO32、CO32、NO3、NO2、Cl、SO42、HPO42、F、Br、I、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、硬度、NH4+、HBO2、耗氧量、SiO2等。水樣量不少于2 000mL。422 酸化水樣：如果水樣因其他要求需進(jìn)行多種金屬離子分析，則需進(jìn)行

8、現(xiàn)場(chǎng)酸化處理。其方法是用容量1 000mL的干凈容器，用欲取水沖洗后，加入5mL 1：1硝酸溶液，轉(zhuǎn)動(dòng)容器使酸浸潤(rùn)內(nèi)壁再裝滿水樣搖勻，使水樣pH2，密封，此水樣可供測(cè)定Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、Ni、Co、總Cr、Hg、Li、Be、Sr、Ba、Ag、V等。如要精確測(cè)定水中Fe2+、Fe3+時(shí)需要另取水樣250mL于容器中，加入25mL 1：1硫酸搖勻、密封，供化學(xué)方法比色分析。423 測(cè)定硫化物的水樣需單獨(dú)處理：在容量500mL硬質(zhì)玻璃瓶中加入10mL20醋酸鋅溶液和1mL 1mol氫氧化鈉溶液，然后注滿水樣(近滿)塞緊橡皮塞搖勻密封，在標(biāo)簽上注明外加試劑準(zhǔn)確量。424 水樣的pH、

9、CO2、Rn需取樣后盡快檢測(cè)，如果水樣中HCO3含量大于1 000mgL也需在取樣后立即測(cè)定。425 環(huán)境同位素D、18O、T水樣不作任何處理，要密封運(yùn)送，避免蒸發(fā)分餾。43 檢測(cè)方法 常量離子Ca2+、Mg2+、SO42、Cl、HCO3、CO32、總硬度按MT 201、MT 202、MT 203、MT 204、MT 205、MT 206標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。 其他項(xiàng)目按GBT 8538進(jìn)行。 5 判別水源基本方法 對(duì)礦井造成威脅的水源主要來(lái)自厚層灰?guī)r巖溶水、其他強(qiáng)富水含水層或地表水。不同水源存在環(huán)境和水交替強(qiáng)弱的信息在水化學(xué)特征上的表現(xiàn)不同，因此水化學(xué)特征的分析研究，是判別礦井突水來(lái)源的有效方

10、法。 對(duì)于可能發(fā)生井下突水的礦井，應(yīng)建立礦區(qū)各含水層水化學(xué)檔案，以便有準(zhǔn)備的應(yīng)付突水事故，做到快速準(zhǔn)確地判別水源。水源判別的技術(shù)要求如下：51 “按32”檢驗(yàn)項(xiàng)目和要求采集各含水層水樣，并按GBT 8538進(jìn)行檢測(cè)。52 “按33”系統(tǒng)地整理各項(xiàng)檢測(cè)資料，列出各主要含水層的典型水化學(xué)特征，并著重根據(jù)以下檢測(cè)資料判別水源。521 關(guān)于以主要離子的毫克當(dāng)量比值確定突水水源見附錄B(B1)。522 關(guān)于以水樣中NH4+、NO2、NO3、COD和部分微量元素Mn2+、Fe3+、Br、H2S等含量值確定地下水的地化環(huán)境和氧化還原條件見附錄B(B2)。523 關(guān)于以放射性元素的特征判別地下水水源見附錄B(

11、B3)。524 關(guān)于以同位素特征判別地下水水源見附錄B(B4)。53 結(jié)論的相互驗(yàn)證： 環(huán)境同位素研究結(jié)果與水化學(xué)各種組分分析結(jié)果以及氡的分布規(guī)律等結(jié)論必須相互一致，彼此驗(yàn)證，并畫出相應(yīng)的對(duì)比曲線進(jìn)行結(jié)果比較，使其結(jié)論更符合客觀實(shí)際。 6 煤礦水害防治水化學(xué)檢測(cè)研究報(bào)告 報(bào)告主要內(nèi)容應(yīng)包含： 反映通過(guò)上述工作過(guò)程和采用的技術(shù)方法； 建立礦區(qū)不同含水層資料檔案，指出不同水源的差別和聯(lián)系，提出判別主要指標(biāo)； 對(duì)井下突水中的混合水從水質(zhì)上進(jìn)行混合比例計(jì)算； 應(yīng)用水文地球化學(xué)理論研究和描述試驗(yàn)礦區(qū)地下水貯運(yùn)規(guī)律，掌握不同含水層水源現(xiàn)狀，并預(yù)測(cè)水源變化趨勢(shì)。 通過(guò)上述研究試驗(yàn)，不僅可以快速判別

12、礦井各突水點(diǎn)水體來(lái)源，而且對(duì)礦井突水發(fā)生和變化趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為礦井防治水提供依據(jù)。  附錄A（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）同一礦區(qū)各種水樣分析 水樣標(biāo)簽孔（泉）號(hào) 樣品編號(hào) 取樣地點(diǎn) 取樣深度（標(biāo)高） 水源種類 涌水量 出水形式 含水巖性 透明度 水溫 氣溫 取樣日期 取樣人 化學(xué)處理方法 分析要求 備注  水分析送樣單送樣單位 取樣日期 送樣日期分析編號(hào)取樣編號(hào)取樣地點(diǎn)采取層位標(biāo)高水源種類水樣物理性質(zhì)色味透

13、明度分析項(xiàng)目備注        收樣日期 送樣人 收樣人 煤礦地下水化學(xué)分析報(bào)告單送樣編號(hào)_實(shí)驗(yàn)室編號(hào)_取樣地點(diǎn)_礦_孔，層位_標(biāo)高_(dá)m出水年代 鉆孔抽水： 井下突水 井下放水： 風(fēng)井供水： （打）涌水量_m3/min，水溫_，顏色_其他_取樣時(shí)間_年_月_日，分析時(shí)間_年_月_日送樣單位注明和要求離子Mg/LMeq/LMeq/L%Na+   K+   Ca2+   Mg2+   Fe2

14、+   Fe3+   NH4+   合計(jì)   Cl-   SO42-   HCO3-   CO32-   NO3-   NO2-   合計(jì)    項(xiàng)目CaCO3，mg/L項(xiàng)目CaCO3，mg/L總硬度 離子總量 總酸度 固形物&#

15、160;總硬度 礦化度 暫時(shí)硬度 COD 永久硬度 SiO2 負(fù)硬度 H2S PH耗氧量 溶解氧 游離CO2      備注  化驗(yàn)單位 審核 微量元素Mg/L微量元素Mg/LF Al Br Cn I Pb B Hg HPO42- Cd   As Li Cr 

16、Sr   Zn   Mn    同位素組分18O D 3HTn222RnBq   (水化學(xué)類型三線圖)水質(zhì)類型 化驗(yàn)員  附 錄 B(提示的附錄)用主要離子的毫克當(dāng)量比值確定突水水源 B1 以主要離子的毫克當(dāng)量比值確定突水水源： 對(duì)于礦化度較低的溶濾水，當(dāng)rNarCl>1，則多屬于砂巖裂隙水或第四系沖積層水，rNarCl1多屬于灰?guī)r水，當(dāng)?shù)谒南邓c奧灰水質(zhì)類型一致而難以分辨時(shí)，應(yīng)用該比值判別以上二種水源是一種有

17、效的指標(biāo)；(rNarCl)rSO4>1，rNarCl>1為砂巖水的特征，rNar(Cl+rMg)<1則可能有灰?guī)r水混入。 水樣SO42含量較高，rSO4rCL>5為煤礦薄層灰?guī)r水特征。但如礦化度較高，pH值較低，則有可能為老窯水。B2 以水樣中NH+、NO2、NO3、COD和部分微量元素Mn2+、Fe3+、Br、H2S等含量值確定地下水的地化環(huán)境和氧化還原環(huán)境： 地下水中含有NO2、Mn2+、Fe2+、H2S等組分，并且溶解氧很低甚至趨近于痕量，則認(rèn)為水源處于還原環(huán)境，其水交替遲緩，屬于封閉性水源，這類水多屬于煤系水、老窯水，一般補(bǔ)給量有限。對(duì)于逕流條件較好，補(bǔ)給量豐富的奧灰水一般不出現(xiàn)這類還原態(tài)的離子或組分。但在水源受污染時(shí)，則有可能出現(xiàn)NO2。 地下水中NH4NO2NO3含量較高，表示水源與地表污染水有聯(lián)系，如只出現(xiàn)NO2NO3，則屬于無(wú)機(jī)成因或水體雖受過(guò)污染，但已自凈。含有Br、B，反映水源處于特定的地化環(huán)境。B3 以放射性元素的特征判別地下水水源： 對(duì)于非放射性礦床并排除火成巖入侵影響的煤礦地下水，Rn含量背景值小于37BL(10emem)，其含量主要決定于巖石的射氣系數(shù)即松散程度，因此沖積層水中Rn含量比同一水質(zhì)類型的奧灰水高，使其成為判別兩種水源的