KAT 7-2023 煤矿水化学分析方法

ICS73.020CCSD14中华人民共和国矿山安全行业标准KAT7—2023代替MT/T672—1997煤矿水化学分析方法Methodsforhydrochemistryanalysisofcoalminewater2023-10-26发布2024-01-31实施国家矿山安全监察局发布目次前言Ⅱ…………………………………………………………………………………………………………1范围1………………………………………………………………………………………………………2规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3术语和定义1………………………………………………………………………………………………4水化学检测指标2…………………………………………………………………………………………5水样的采集、处理和保存2…………………………………………………………………………………6检测方法3…………………………………………………………………………………………………7检测结果整理和校核4……………………………………………………………………………………8检测报告6…………………………………………………………………………………………………附录A(资料性)煤矿水化学分析报告单7…………………………………………………………………参考文献8………………………………………………………………………………………………………ⅠKA/T7—2023前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替MT/T672—1997《煤矿水害防治水化学分析方法》,与MT/T672—1997相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:a)更改标准名称(见封面,1997年版的封面);b)更改了本文件范围(见第1章,1997年版的第1章);c)增加了规范性引用文件(见第2章,1997年版的第2章);d)增加了术语和定义(见第3章);e)规定了应检测指标,增加了Fe3+的检测,去掉了Al3+的检测(见4.1,1997年版的3.2);f)增加了同位素分析取样量及拟检测指标的保存时间(见5.2.2);g)将“检测方法”更改调整为第6章,增加检测方法(见第6章,1997年版的4.3);h)增加了第7章“检测结果的整理和校核”(见第7章);i)将原标准中浓度单位进行了修改(见7.1,1997年版的3.3.2);j)将原标准中阴阳离子平衡作了量化规定,并提出检测报告校核方法和标准(见7.2,1997年版的3.3.2);k)将1997年版第6章更改为第8章“检测报告”,对内容进行更改(见第8章,1997年版的第6章);l)删除1997年版的第5章和附录B,对煤矿水化学分析报告单进行了更改,增加了氢氧根和水源类型(见附录A,1997年版的附录A)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国煤炭工业协会提出。本文件由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。本文件起草单位:中煤科工西安研究院(集团)有限公司、中国矿业大学、陕西煤业化工技术研究院有限责任公司。本文件主要起草人:刘峰、胡扬、朱开鹏、张芸瑄、代振华。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:———1997年首次发布为MT/T672-1997;———本次为第一次修订。ⅡKA/T7—2023煤矿水化学分析方法1范围本文件规定了煤矿水害防治水化学检测指标、水样采集处理、检测方法、检测结果的整理和校核、检测报告编写要求。本文件适用于煤矿水害防治水化学检测分析。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T3101有关量、单位和符号的一般原则GB/T3102(所有部分)量和单位GB8538—2016食品安全国家标准饮用天然矿泉水检验方法GB/T14848—2017地下水质量标准MT/T201—2008煤矿水中氯离子的测定方法MT/T202—2008煤矿水中钙离子和镁离子的测定MT/T204—2011煤矿水碱度的测定方法MT/T205—2011煤矿水中硫酸根离子的测定方法MT/T251—2000煤矿水中亚硝酸根离子的测定方法MT/T252—2000煤矿水中钾离子和钠离子的测定方法MT/T253—2000煤矿水中硝酸根离子的测定方法MT/T254—2000煤矿水中铵离子的测定方法MT/T255—2000煤矿水中可溶性二氧化硅的测定方法MT/T256—2000煤矿水pH值的测定方法MT/T366—2007煤矿水中可溶性固体的测定方法MT/T368—2005煤矿水中铁离子的测定方法MT/T894煤矿水水质分析的一般规定HJ84水质无机阴离子(F-、Cl-、NO-2、Br-、NO-3、PO3-4、SO2-3、SO2-4)的测定离子色谱法HJ812水质可溶性阳离子(Li+、Na+、NH+4、K+、Ca2+、Mg2+)的测定离子色谱法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1水化学hydrochemistry研究天然水化学成分的形成、分布和演变的学科。3.2矿化度degreeofmineralization指水中含有钙、镁、铁、铝、锰等金属的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐以及各种钠盐等的1KA/T7—2023总含量。注:一般用1L水中含有各种盐分的总量来表示,单位为毫克每升(mg/L)或克每升(g/L)。4水化学检测指标4.1应检测的基本指标———阴离子:Cl-、SO2-4、HCO-3、CO2-3、NO-3、NO-2。———阳离子:Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Fe3+、NH+4。———其他:pH值、可溶性固体、总硬度、可溶性SiO2等。4.2选择性指标———微量元素:F、Br、I、B、P、Al、Mn、Sr、Li等。———同位素及放射性元素:D(氘)、18O、3H(氚)、34S、14C、13C、Rn等。———其他:耗氧量、电导率、ORP(氧化还原)电位、总酸度、溶解氧、CO2、H2S、TOC、UV254等。5水样的采集、处理和保存5.1水样采集5.1.1矿区地面的水样采集应选择有代表性抽水钻孔、供水孔、泉水、河流和湖泊等地点采集。对于临时为采样而抽水的钻孔,应抽放出相当于钻孔内贮水的2倍~3倍水量之后再采集水样。不抽水的钻孔不宜取样。5.1.2井下水样应采集钻孔水、突(涌)水点水、井筒或巷道淋水点水、采空区水等。5.1.3采样时应在现场测量水温,通过感官描述水的外观物理性质(色、嗅、味、肉眼可见物质等),并尽可能在现场测量pH值。5.1.4水样采集时,盛水容器应清洗干净,并用水样水涮洗3次以上,然后充满盛水容器并溢流后就地密封。5.1.5采样后及时将填好的标签贴在盛水容器上,并填好送样单,注明特殊要求,水样标签和水化学分析送样单见表1和表2。表1水样标签采样点编号水样编号采样点位置采样深度(标高)m水源类型涌水量m3/h出水形式采样层位透明度水温℃气温℃采样日期采样人化学处理方法分析要求备注2KA/T7—2023表2水化学分析送样单送样单位:取样日期:送样日期:分析编号水样编号采样点位置采取层位水源类型感官性指标分析项目备注收样日期:送样人:收样人:5.2水样的处理和保存5.2.1水样采集后应尽快检测分析,部分易变的元素和组分应加保护剂处理后方可送检。5.2.2分析pH值、HCO-3、CO2-3、Cl-、SO2-4、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NO-3、NO-2、Fe2+、Fe3+、NH+4、F-、Br-、I-、可溶性固体、总硬度以及环境同位素D(氘)、18O、3H(氚)等指标时,原水样可不加保护剂。取样量及保存要求如下:a)水化学分析必检指标的取样量为2000mL~3000mL,原样密封允许保存时间为10天;b)环境同位素D(氘)、18O、3H(氚)取样量为1000mL,密封可保存180天;c)若需精确测定NO-3、NO-2、NH+4含量,取样量1000mL,需用硫酸酸化使水样pH值小于等于2,密封,4℃冷藏,并于24h内测完;d)如要精确测定水中Fe2+、Fe3+时,需要另取水样250mL于容器中,加入2.5mL1︰1硫酸(GR级)和硫酸铵0.5g~1.0g,用石蜡密封瓶口,送实验室检测,允许保存时间不超过30天。5.2.3测定Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、Ni、Co、总Cr、Hg、Li、Be、Sr、Ba、Ag等多种微量金属离子的水样需现场酸化处理:使用容量1000mL的干净容器,用拟取水样冲洗后,加入5mL1︰1硝酸(GR级)溶液,转动容器使酸浸润内壁,再装满水样摇匀,使水样pH值不大于2,密封,允许保存时间为30天。5.2.4测定硫化物的水样需单独处理:在容量500mL硬质玻璃瓶中加入10mL20%醋酸锌溶液和1mol/L氢氧化钠溶液1mL,然后注满水样(近满)塞紧橡皮塞摇匀密封,在标签上注明外加试剂准确量,送实验室检测,允许保存时间为7天。5.2.5测定侵蚀性CO2的水样应现场单独处理,采样量为250mL,采取后应加2g经过纯制的大理石粉末(或碳酸钙粉末),瓶内应留有10mL~20mL容积的空间,密封送检,保存时间不超过35天。5.2.6以上未涉及的检测指标的处理与保存按GB/T14848—2017或实验室要求执行。6检测方法6.1基本指标检测方法应符合表3中的规定。3KA/T7—2023表3煤矿水化学检测方法序号检测指标检测依据常规检测多离子色谱检测1K+、Na+MT/T252—20002Ca2+、Mg2+MT/T202—20083NH+4MT/T254—2000HJ8124pHMT/T256—20005可溶性固体MT/T366—20076碱度MT/T204—20117SO2-4MT/T205—20118Cl-MT/T201—20089NO-3MT/T253—2000HJ8410NO-2MT/T251—200011Fe(Fe3+、Fe2+)MT/T368—200812可溶性SiO2MT/T255—20006.2选择性指标的检测方法按GB8538—2016和MT/T894的规定执行,未包含指标的检测方法按设计或实验室的规定执行。7检测结果整理和校核7.1检测结果的整理7.1.1煤矿水化学分析报告单宜按附录A的格式进行记录整理。7.1.2主要阴、阳离子分析结果用毫克每升(mg/L)、基本单元物质的量浓度c(1/n)和毫摩尔每升百分数(%)表示。7.1.3主要离子基本单元物质的量浓度在同类阴阳离子毫摩尔浓度总量占比大于等于25%参加水质类型命名;介于20%~25%的成分作为参考成分,并用括号区别;同类离子之间用“·”隔开,阴阳离子之间用“-”隔开。示例:HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Ca·(Mg)。7.1.4按照阴阳离子总量(mg/L)计算矿化度,碳酸盐硬度(暂时硬度)、非碳酸盐硬度(永久性硬度)和负硬度按照表4计算得出。表4碱度与硬度之关系碱度与硬度关系硬度非碳酸盐硬度碳酸盐硬度负硬度AHH-AA0A=H0H0AH0HA-H注:A为总碱度,H为总硬度。4KA/T7—20237.1.5按照每个水样中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、CO2-3、SO2-4、Cl-的毫摩尔浓度百分数,画出水样的水化学Piper图,如图1所示。图1水化学Piper图7.2水化学检测结果校核7.2.1校核方法包括阴阳离子平衡法、离子质量平衡法、pH值法。7.2.2阴阳离子平衡法:按公式(1)计算阴阳离子毫摩尔浓度偏差百分比S,S的计算结果应该接近0。S=∑C-∑A∑C+∑A×100%(1)………………………………式中:S———各种阴阳离子物质的量浓度之和偏差,用百分数表示(%);∑C———各种阳离子物质的量浓度之和,单位为毫摩尔/升(mmol/L);∑A———各种阴离子物质的量浓度之和,单位为毫