2. 矿井水样的采集与现场测试

矿井水质指标能否真实反映井下各含水层的水化学特征,很大程度上取决于采样环节是否规范。井下环境特殊:巷道粉尘大、淋水点多、涌水点分散、水温与气温差异明显,样品从出水点取出到送达实验室,中间要经历暴露、装瓶、运输和存放等多个环节。任何一个环节处理不当,都可能使pH、电导率、溶解氧、碱度等易变指标失真,甚至让后续的水源判别结论偏离实际。因此,采样点布设、采样方法、样品保存运输与现场快速检测,构成了一条必须整体把控的质量链。

采样点布设:让每个样品都有明确的“身份”

矿井水样不是随便接一瓶水,而是要有针对性地回答“这水来自哪个含水层、经过哪条路径、是否混入其他水源”。布点前应先梳理矿井充水条件,明确主要含水层(如第四系松散层水、煤系砂岩裂隙水、太原组灰岩岩溶水、老空水)及主要充水通道(断层带、陷落柱、采空区、钻孔)。在此基础上,采样点通常按以下层次布设:

  • 含水层代表点:井下水文观测孔、专门施工的探放水钻孔、长期观测的出水点,用于获取某一含水层的本底水化学资料。
  • 涌水点:巷道顶板淋水、底板涌水、断层带出水点,应记录出露位置、层位、涌水量与出水时间。
  • 混合与对照点:水仓入口、中央泵房吸水井、主要大巷排水沟,用于判断混合水特征;同时应在同一水源的不同出露点重复布设,形成对照。

每个采样点应建立唯一编号,并在现场记录中写明:位置(巷道名称、里程或坐标)、出水层位、出水形式(淋水、涌水、钻孔出水)、水温、涌水量、周边是否有采掘扰动或注浆作业。对于新出现的出水点,应先采样再进行处理,避免注浆浆液、水泥或封孔材料污染样品。采样点一经确定,应保持相对固定,便于不同时期数据对比。

采样方法与现场操作

井下采样以“代表性”和“少扰动”为原则。对于钻孔出水,应待钻孔冲洗干净、出水稳定后再取样;对于巷道淋水,应选择水流集中、无泥沙飞溅的位置,用洁净容器接取,避免接取巷道壁面流淌水或积水坑表层水。采样前先用待采水样冲洗采样瓶和瓶盖2~3次,再缓慢注满。用于测定溶解氧、碱度等指标的水样应尽量充满瓶口、不留气泡,并尽快密封。

采样容器按指标分装:测定金属离子、常规阴阳离子的水样可用聚乙烯瓶;测定油类、有机物指标应使用玻璃瓶;测定pH、电导率等现场指标可在现场直接测定,不必单独装瓶。采样量一般每个样品不少于500 mL,若需多项分析或留样复测,可采集1~2 L。采样时应避免手直接接触瓶口内壁,瓶盖与瓶身对应,防止交叉污染。

现场记录是采样质量的重要组成部分。建议采用统一的采样记录表,至少包含:样品编号、采样点、采样日期与时间、水温、气温、pH、电导率、涌水量、出水层位、采样人、天气与井下作业情况、样品外观(颜色、浑浊度、气味、是否含悬浮物)。这些信息与实验室分析结果配套使用,才能支撑后续的水源判别。

样品保存与运输

水样从井下取出后,其化学组成会随时间变化:温度变化影响电导率与pH,微生物活动消耗溶解氧并改变碱度,悬浮物沉降导致金属含量偏低,CO₂逸出使pH升高。因此,样品保存的核心是“降温、避光、尽快送检、必要时加保存剂”。

一般做法是:样品装满后立即放入保温箱,加冰袋使温度维持在4 ℃左右,避免阳光直射和剧烈震荡;从采样到送达实验室的时间宜控制在24 h内,最长不超过48 h。对需要测定氨氮、总磷、重金属等指标的水样,可按实验室要求现场加入硫酸或硝酸酸化至pH<2;测定碱度、溶解氧的水样则不宜酸化,应单独采集并尽快测定。运输过程中样品瓶应直立放置、固定牢靠,防止破损和标签脱落。交接时应核对样品编号、数量、保存条件与记录表,形成采样—运输—接收的闭环。

现场快速检测指标的操作规范

现场快速检测的价值在于“当场判断、及时纠偏”。pH、电导率、温度是最基础的三项,通常使用便携式pH计和电导率仪完成。操作要点如下:

  • 温度:温度应与pH、电导率同步测定,因为电导率具有明显的温度效应,仪器通常自动补偿到25 ℃;若仪器无补偿功能,应记录实测温度并在报告中注明。
  • pH:使用前用标准缓冲液(如pH 4.00、6.86、9.18)两点校准,校准合格后再测样;电极浸入水样后轻轻搅动,待读数稳定后记录,测完用纯水冲洗电极并吸干。
  • 电导率:先用标准KCl溶液校准电极常数,水样应无气泡、无悬浮物明显干扰;读数稳定后记录,并同时记录水温。

现场检测应尽量在采样点附近完成,避免水样长时间暴露于空气中。若水样浑浊,应先静置或过滤后再测,但过滤会改变部分指标,需在记录中注明处理方式。现场测得的pH、电导率、温度应与实验室结果进行比对,若偏差明显,应检查电极状态、校准记录和样品保存条件。

现场快速检测的意义不仅是“多测几个数”,更在于为水源判别提供即时线索。例如,同一巷道内新出现出水点,若其电导率明显高于附近砂岩裂隙水、pH偏碱性,应警惕岩溶水或老空水的混入,及时加密采样并送实验室做全分析。
矿井水样采集与现场测试质量链 采样点布设 含水层观测孔 巷道涌水点 水仓/泵房混合点 唯一编号+现场记录 采样方法 冲洗瓶2~3次 缓慢注满、少留气泡 按指标分装容器 每样≥500 mL 现场快速检测 pH(两点校准) 电导率(KCl校准) 温度(同步记录) 浑浊水静置/过滤 保存与运输 4 ℃保温箱避光 24 h内送检 按需酸化保存 直立固定、核对交接 现场记录 + 实验室全分析数据汇合 样品编号、层位、涌水量、水温、pH、电导率、外观与作业情况 水源判别与异常复核 电导率偏高 + pH偏碱 → 警惕岩溶水/老空水混入 现场与实验室偏差大 → 检查电极、校准与保存条件 新出水点 → 加密采样、补充全分析

把上述环节串起来看,采样点布设决定了样品的“来源可信度”,采样方法决定了样品的“代表性”,保存运输决定了样品的“时间可信度”,现场快检则提供了即时判断和纠错机会。四者缺一不可。实际工作中,建议将采样记录表、现场检测原始记录与实验室报告一并归档,形成可追溯的样品档案;当同一出水点不同批次数据出现异常波动时,应优先复核采样与保存环节,而不是急于下结论。只有把采样质量链控制住,后续的水化学分析和水源判别才有可靠的基础。