针对沁水盆地煤层气开采对地下水环境的影响问题,基于统计学方法对采集的129件水样进行分析,系统评价了地下水与煤层气排采水之间的关系。Piper三线图对各含水层地下水和煤层气排采水水化学特征的分析表明,沁水盆地区域地下水常见离子以HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺为主,煤层气排采水水化学类型以HCO₃^-、Cl^-、Na⁺为主,与地下水水化学类型差异大。箱式图结果表明:煤层气排采水中F^-平均质量浓度远高于区域地下水中的,可选取F^-作为煤层气排采水的示踪剂;沁水盆地未出现地下水F^-质量浓度大范围升高现象,仅柿庄区块南部水样(1027-4、1027-5)和郑庄区块(1030-3)东南部水样地下水出现高F^-质量浓度。通过聚类分析评价地下水和煤层气排采水之间的F^-质量浓度关系,结果显示:柿庄区块南部煤层气排采水F^-质量浓度与Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺质量浓度相关性好,水样1027-4同时出现Na⁺、HCO₃^-、Fe³⁺偏高现象;郑庄区块东南部煤层气排采水F^-与NO₃^-质量浓度相关性好,但1030-3未出现NO₃^-质量浓度偏高现象。结果表明:沁水盆地煤层气开采未造成大范围地下水污染,但柿庄区块南部局部地区浅层地下水混入煤层气排采水。