近年来,随着煤矿开采向深部延伸势必会破坏天然水化学环境,导致煤矿突水事故频繁发生、防治水工作越发严峻,地下水质逐年恶化。然而华北隐伏型煤田多类含水层地下水系统水文地球化学研究尚未从大尺度、时空角度分析采动影响下水化学演化机理,也就无法揭示水化学环境的本来面目及可能的演化趋势。本文以华北隐伏型煤田中的临涣矿区为研究示范,结合常规离子和微量元素进行主成分分析,揭示矿区地下水演化过程中的水-岩作用机制并对采动影响下临涣矿区的常规离子水化学时空演化机理进行探讨。同时,以华北型隐伏型煤田中的临涣矿区、宿县矿区和濉肖矿区为研究示范,分析充水含水层中稀土元素的基本水文地球化学特征和采动影响下稀土元素的水文地球化学演化规律,由此来判别三个矿区不同含水层间的水力联系。对临涣矿区常规离子和微量元素进行主成分分析的第1主成分代表的水-岩作用为溶滤溶解作用,第2主成分代表的水-岩作用为阳离子交替吸附作用。临涣矿区松散层类孔隙含水层水-岩作用以溶滤溶解作用为主,受采动影响,溶滤溶解作用逐渐减弱,阳离子交替吸附作用逐渐增强。煤系砂岩裂隙含水层以阳离子交替吸附作用为主,受采动影响,阳离子交替吸附作用和溶滤溶解作用都减弱。岩溶含水层以溶滤溶解作用为主,并伴随一定程度的阳离子交替吸附作用,受采动影响,两种作用都有所增强。通过对稀土元素的研究得到,涣矿区和宿县矿区松散层类孔隙含水层处于同一地下水流动系统,而濉肖矿区处于独立的地下水流动系统。三个矿区的煤系砂岩裂隙含水层和岩溶含水层处于同一地下水流动系统中或存在明显的水力联系。临涣矿区松散层类孔隙含水层受采动影响地下水系统逐渐开放,稀土元素溶解逐渐趋于平衡；煤系砂岩裂隙含水层水-岩作用更加强烈,导致∑REE含量增加且Eu异常更加明显；岩溶含水层受长期采动影响地下水系统逐渐开放,地下水动力增强。研究成果为华北隐伏型煤田突水预警和水资源保护与利用提供理论依据。