母杜柴登煤矿位于内蒙古东胜煤田呼吉尔特矿区,矿井正常涌水量达到1400m~3/h～1480m~3/h,上覆延安组承压含水层为矿井主要直接充水水源,其地下水矿化度最高在1.6g/L,p H值最高达到了11.7,而且氟离子浓度超标。基于上述水文地质背景,本文开展了地表盐碱湖水化学特征及成因机制、地下水动力条件及水化学特征规律研究,并通过现场取样、抽水试验、室内实验,进行了地表水水质测试以及含水岩组水文地质参数、主要矿物成分测试。最后,通过剖面流场模拟以及反向水文地球化学模拟,综合分析了研究区高矿化度、强碱性、高氟离子含量的地下水水化学特征的成因。本文的主要研究成果包括:(1)对研究区内的7个地表天然盐碱湖进行实地调查以及水化学分析,研究区内大部分地表湖泊同样具有高矿化度、强碱性、高氟离子含量的水化学特征,并通过氢氧同位素分析,确认了地表盐碱湖与浅层地下水间存在水力联系。(2)通过野外调查、取样和室内实验分析获取了研究区内主要含水层的水文地质参数和水化学成分,利用聚类分析和相关性分析手段对地下水的水化学特征进行了分析。并综合钻探资料、抽水试验资料、以及研究区内地表水及地下水水质树谱关系图,证明了区内由于缺乏稳定的隔水层,地表水(盐碱湖)与地下水之间存在水力联系,也成为地下水强碱性的成因之一。(3)通过GMS模拟软件,建立了二维地下水稳定流数值模型,揭示了研究区剖面及平面上的流场演化过程;并基于地下水动力场,研究分析了地下水水化学场垂直方向和水平方向的演化过程。(4)通过地下水的R因子分析和含水岩组的岩样采集分析,选取了模拟路径上发生水文地球化学反应的“可能矿物相”。在此基础上,对研究区水平方向及垂直方向的水岩作用进行了地球化学模拟,进一步对强碱性、高矿化度地下水的形成过程进行了分析、研究。