NB∕T 10381-2019 煤矿充水水源氢氧稳定同位素示踪技术规范

ICS13.060.30D00/09中华人民共和国能源行业标准NB/T10381—2019煤矿充水水源氢氧稳定同位素示踪技术规范TechnicalSpecificationforHydrogenandOxygenStableIsotopeTracingWater-inrushSourcesofCoalMines2019-12-30发布2020-07-01实施国家能源局发布NB/T10381—2019目次if■•»«刖胃.....................................................................................imm...................................................................................2规范性引用文件.........................................................................3术语和定义.............................................................................4一M财...............................................................................5取样与测试.............................................................................5.1取样地点...........................................................................5.2取样与送样方法....................................................................5.3测定内容与方法....................................................................5.4测定精度...........................................................................6氢氧稳定同位素示踪分析................................................................6.1示踪原理与示踪技术................................................................6.2示踪过程及水源识别................................................................6.3示踪成果提交......................................................................附录A(资料性附录）氢氧稳定同位素示踪机理及影响因素.................................7附录B(资料性附录）我国部分城市大气降水线统计.......................................8NB/T10381—2019-A.f■钃刖目本标准依据GB/T1.1—2009给出的规定起草。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这些专利的责任。本标准由中国煤炭工业协会提出。本标准由中国煤炭工业协会归口。本标准主要起草单位:安徽晟北辰地质勘测设计有限公司、安徽兴皖能源交通安全工程有限公司、安徽省皖北煤电集团有限责任公司、广州市邦富软件有限公司、福州华虹智能科技股份有限公司、华北科技学院、合肥工业大学、合肥兴皖煤炭化工科技有限公司、合肥迈托机电设备科技有限公司、安徽国科检测科技有限公司等。本标准参与起草单位：中国科学技术大学、中国矿业大学、安徽双盈标准技术服务有限公司、安徽理工大学、淮南矿业(集团）有限责任公司等。本标准主要起草人:计承富、吴玉华、陈陆望、段中稳、张杰、牛彦、计恩良、王瑞丽、邵栋梁、殷晓犧、翟福勤、凌标灿、顾涛、周官群、李培根、许能清、鲁小春、陈玉桂、邓川、刘公君、冯中胜、吴小平、贾腾、程健维、岳明鑫、杨晓东、胡雄武、吴昭、徐浩、胡代明、陈博文、张翼高飞、高兰等。NB/T10381—2019煤矿充水水源氢氧稳定同位素示踪技术规范1范围本标准规定了我国煤矿充水水氢氧稳定同位素示踪分析。本标准适用于我国煤C2规范性引用文件下列文件对于文件。凡是不注曰GB/T12719HJ/T164-MT/T109]3术语和定义下列术语和31同位素isot具有相同原质几乎相同，但原表示是在该元素符萼3.2稳定同位素stable核素中不具有放射性33环境同位素environmental已存在于自然环境中的同位素，^5期的版本适用于本同一化学种原子之一，在元素周期占#同一位置，化学性量数+N.从而H.m沾性质、政和物质/所差异。同位素的注明EM数（如氧-般用来J示）。为产生，但现在它们在环境中的变化只受天然过程的制约，而不再受任何人为控制。3.4大气降水线meteoricwaterline全球或特定区域大气降水氢-氧同位素组成之间的线性相关线。蒸发线evaporationline大气降水在入渗过程中受蒸发作用的影响，孤)、俨0值表现出特定的线性相关性。NB/T10381—20193.6大气降水年平均值annualmeanvalueofmeteoricwater在5I318◦关系图中，大气降水线与蒸发线交点的S值。3.7主要充水含水层mainwater*inrushaquifer我国煤矿采掘过程中可能导致水害事故的含水层，华北隐伏型煤田主要充水含水层一般包括第四系松散层底部含水层，煤系砂岩裂隙含水层与岩溶含水层等。3.8充水水源wateMnrushsource煤矿采掘过程中所揭露空间的涌水来自某一或多个含水层的地下水。3.9地下水补给端元groundwaterrechargeendmember地下水在发生混合前不同类型充水水源氢氧稳定同位素组成的初始背景值。4一般要求4.1目标矿井为生产或在建矿井。4.2通过获取充水期或水害预兆期氢氧稳定同位素水文地球化学信息的变化，示踪充水水源，必须就整个矿区而不是单一目标矿井开展水文地球化学场特征分析。4.3应符合GB/T12719—1991、HJ/T164—2004和MT/T1091—2008相关要求。5取样与测试5.1取样地点5-1.1目标矿井及其所在矿区其他矿井(具有统一的水文地质单元)井下涌水点、出水孔、地质与水文地质勘探孔，地下水位地面长期观测孔以及矿区地表水体(湖、河、塘以及采煤塌陷区）。5.1.2应符合HJ/T164—2004第3章。5.2取样与送样方法5.2.1取样方案取样方案应包括:取样目的、取样时间和路线、取样地点、取样数量、取样人员及分工、取样器材、需要现场监测项目、室内监测项目、取样质量保证等。5.2.2取样原则依据不同的水文地质条件和现场取样条件，结合矿井生产实际情况，力求以最低的取样频次取得最有代表性的样品，达到全面反映矿区地下水质状况和同位素组成特征的目的。5.2.3取样方法要求如下：a)取样前，先用待取水样点水冲洗聚乙烯或硬质玻璃取样瓶(250mL容量)3次以上。b)取样时应在水流中心处取样，水样必须注满取样瓶，上部不留空隙。c)在水样装入容器后不加任何保护试剂。d)采集水样后，立即将水样容器瓶盖紧、密封，贴好标签，标签设计可以根据各矿井具体情况而定，一般包括取样地点、取样日期和时间、水样所属含水层、取样人等。e)取样结束前，应核对取样方案、取样记录及水样，如有错误或漏取，应立即重取或补取。5.2.4地下水取样质量保证NB/T10381—2019要求如下:a)取样人员必须切实掌握地下水取样技术，熟知取样器具的使用和样品保存、运输条件。样容贡玻璃瓶硬户应避免日光照射，气温异常应采取适」送样单，标明送样单位.：:数n丨:、样品编号、分b)取样过程中取样人员不应有影响@品密封现场吸烟等。c)每次测试结束后，除必Pnrd)各矿井应配置样品.存放，不得混淆e)同一取样点应，如使用化妆品与在取样、样品分装时及样緊应及时界品应按取样地肩•水^测定项目，分类编号与分架以上进，取样护、安全\^止发生意外事故。5.2.5送样方法聚Y烯薄膜覆盖瓶口否$全部装人箱中。议1勿倒置”等明显令、Ik的人M进行看管，防止样品损坏和受污染与分析要求:中二—同位素要求如下：，a)水样装水样容器并用细塞与瓶颈系b)同一c)装箱曰标志。d)运输㈤e)样品尨f)送样时5.3测定内容与5.3.16值应按以下公式计r»—标样的同位素比值，如('bn^^(i8o/i6〇)心s样——以千分偏差（％。)表示样品的^7^!准比_偏离度。5.3.25D的测定用质谱仪测定，采用锌或铬反应法，测定结果以相对于V-SMOW标准的千分差表示；应符合HJ/T164—2004第5章相关规定。5.3.35180的测定用质谱仪测定，采用水-二氧化碳平衡法，测定结果以相对于V-SMOW标准的千分差表示;应符合HJ/T164—2004第5章相关规定。NB/T10381—2019-14-12-10-8-6-4-25180/(%〇,SMOW)5.4测定精度5.4.15D测置精度-满足（±0.2%〇〜±2.0%。）范围。5.4.2&80测量精度满足（±0.1%。〜士0•2%。）范围。6氢氧稳定同位素示踪分析6.1示踪原理与示踪技术6.1.1示踪机理与5值的影响因素见附录A。6-1.1.1补给来源类型基于矿区氢氧稳定同位素示踪机理与S值的影响因素，矿井充水补给来源类型可概化为大气降水直接人渗补给、大气降水滞留入渗补给与含水层遗留的古地下水。6.1.1.2补给程度分析分析如下：a)直接入渗补给:含水层水线（红线)斜率接近地区大气降水线(AB线)斜率(如图1所示）。b)滞留入渗补给:含水层水线(蓝线)斜率接近区域地表水蒸发线（CD线)斜率(如图1所示）。c)直接人渗和滞留入渗混合补给:含水层水线（绿线)斜率在地区大气降水线与区域地表水蒸发线斜率之间（如图1所示）。d)地下水样点SD与$8〇小于地区大气降水年平均值（图1中c点对应的与《T0)因素：大气降水直接人渗补给;古地下水的混合作用。e)地下水样点5D与俨〇大于地区大气降水年平均值因素：大气降水滞留入渗补给。CM1^)/S图1含水层水样点关系图-160-200-25-20-15-10-505lsO(%)图2地下水氢氧稳定同位素混合作用示意图b)氢氧稳定同位素混合比例计算。假定端元水样A在混合水中所占比例为私，端元水样B在混合水中所占比例为_R2，则端元水样C在混合水中所占比例为1一私，依据混合水中D和180质量守恒关系计算出端元水样A、B、C在混合水中所占比例。混合水中D和180质量守恒关系式如下：SD^XR,+SDbXR2+®cX(1-i?,-R2)=8Dm....................(2)SnOAXR1+SlsOBXR2+dlsOcXa-R,-Rz)=SnOM....................(3)式中：——端元水样A中D的含量；5Db——端元水样B中D的含量；——端元水样C中D的含量；妒8〇a——端元水样A中18O的含量；6.1.2矿区地下水补给端元确定6-1.2.1使用氢氧稳定同位素确定混合比例的前提条件要求如下：a)具有长时间监测获得的地区大气降水线以及区域地表水蒸发线，如暂时没有地区大气降水线，可在附录B中按纬度相近选取附近城市的大气降水线来代替，区域地表水蒸发线可用矿区地表水体线来代替。b)端元水样的氢氧稳定同位素组成存在明显差异，且氢氧稳定同位素组成未与岩