矿井涌水水源分析的多元矩阵模型及应用

及时准确地识别矿井涌水水源是防治矿井水害的前提。选择Mg~(2+)、Ca~(2+)、Na~++K~+、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-和TDS等常规水化学指标作为水源分析的判别因子,以新庄孜矿28组水样数据构建了水源识别的三元矩阵模型。为检验模型的可靠度,将其用于水文地质条件相近的许厂煤矿涌水水源的识别研究。     

孔家沟煤矿水文地球化学特征及水源识别研究

为了研究倾斜煤层矿井水水化学基本特征及水源,判断识别矿区补给水源及井下的排泄点,构建水源识别模型。结合孔家沟煤矿开拓开采及涌水实际,共布设了14个水样采集点,通过水样采集、检测及分析,并使用Piper三线图和Durov图,研究矿井开采区域的地下水水化学特征及与TDS、pH值之间的关系。通过对水样进行来源、分组判断,得出该区域地下水呈弱酸性,TDS、pH值相对较小,水化学特性以Ca-Mg-SO₄-HCO₃、Na-HCO₃-SO₄型为主。研究成果可为矿区的水源动态特征识别提供理论指导。     

基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法研究

解决当前水源识别仅考虑矿井水化学特性及水位观测等少量因素,缺乏矿井突水力学支撑相关问题,以林西煤矿1021中回采工作面为例,提出了一种基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法。该方法首先根据封闭不良钻孔、断层、老空区、底板等矿井突水力学模型,求解涌(突)水点不同水源或通道突水的临界防隔水煤岩柱厚度Lv|其次对比Lv和实际隔水煤岩柱厚度Le之间定量关系,判定不同水源突水的先验概率|然后以先验概率为纽带,利用贝叶斯判别分析,建立基于水力学与水化学耦合的矿井突水水源识别模型|最后利用该模型对1021中回采工作面涌水点水源进行验证识别。研究结果表明：由于第Ⅲ含水层、第Ⅳ含水层水化学特征相似,建立单一的水化学识别模型,会将涌(突)水点水源误判为第Ⅲ含水层水。而基于水力学与水化学耦合的水源识别模型可精确识别出该涌(突)水点水源属于第Ⅳ含水层水,判识结果与工程实际情况一致,有效提高了矿井涌(突)水水源识别精度。     

矿井涌水水源识别的Logistic回归分析方法研究

为了快速有效地判断识别文家坡煤矿涌水水源,利用Piper三线图和Logistic回归分析相结合的方法,在对所采集的水样水化学分析的基础上,构建了基于Logistic回归的矿井涌水水源判别模型。结果表明：通过Piper三线图能够得到待判水样的水化学特征与白垩系洛河组砂岩水和侏罗系延安组顶板砂岩水比较相似,Logistic回归模型能够排除干扰因素、准确识别待判水样1为侏罗系延安组顶板砂岩水,待判水样2为白垩系洛河组砂岩水,将两种方法相结合能够准确地识别矿井涌水水源。     

华丰煤矿前组煤充水含水层水化学特征与矿井涌水水源判别

根据华丰煤矿矿井水水样化验分析资料,研究了第三系砾岩水与 4煤顶板砂岩水的水化学特征,分析了所处的水化学环境,在此基础上提出了矿井涌水水源的水化学判别方法,为矿井涌水治理提供可靠的依据。     

华丰煤矿前组煤充水含水化学特征与矿井涌水水源判别

根据华丰煤矿矿井水水样化验分析资料,研究了第三系砾岩水与４煤顶板砂岩水的水化学特征,分析了所有的水化学环境,在此基础上提出了矿井涌水水源的水化学判别方法,为矿井涌水治理提供可靠的依据。     

黄玉川煤矿矿井充水水源水化学特征综合分析

通过黄玉川煤矿各主要含水层典型水样一般水化学特征和溶解性有机质含量、三维荧光光谱有机质特征综合分析,研究矿井充水水源特征和规律,了解掌握矿井各含水层水质成分差别。查明各含水层补给、径流、排泄条件,判别各含水层之间是否有水力联系,识别充水水源,对矿井水害防治和抢险救灾具有重要指导意义。     

动态权-集对分析模型在矿井突水水源识别中的应用

矿井突水是煤矿生产的主要威胁之一,准确判定矿井突水水源是突水灾害防控的重要环节。为进行矿井突水水源识别,基于动态权和集对分析理论,针对葫芦素井田5种不同含水层中所提取的53组水样,选取K~++Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO■及HCO■六项水化学指标作为识别因子,确立了其水源识别区间,构建了矿井突水水源识别的数学模型。然后利用10组已知矿井水样验证水源识别模型,最后使用该模型对2015-04-26葫芦素井田21102工作面突水进行水源识别。结果表明:动态权重综合考虑主客观权重,既削弱了人为因素的影响,又考虑了识别指标的实际情况,权重赋值合理。利用动态权计算的6项识别因子中,SO■,Cl~-,K~++Na~+的权重值分别为0.38,0.25及0.20,远大于其他3项指标且其权重之和占总权重的83%,在突水水源识别中起决定性作用。利用10组已知矿井水样验证动态权-集对分析水源识别模型,9组识别结果与实际情况完全吻合,仅有1组第四系水样识别结果与实际不符,为建模时第四系样本数据少,待测水样超出识别区间所致。使用已建模型识别葫芦素井田21102工作面突水水源,判别结果与实际完全一致,因21102工作面突水几乎均来自直罗组与白垩系,而直罗组与白垩系建模样本量大,所建识别区间合适。大量的水质数据及准确的识别区间是动态权-集对分析模型进行准确突水水源识别的基础与保障。     

水源判别标准集在矿井防治水中的应用

及时、准确地判断出矿井突水水源是减小矿井损失,指导矿井防治水工作的有效手段,而此前建立的水源判别标准集,是正确判别突水水源的重要基础.通过对邢台矿水化学特征的综合分析,以水中6大常量组分(Na++Ka+,Mg2+,Ca2+,Cl-,SO2-4,HCO-3)作为构建指标,同时采用Piper三线图、箱型图和聚类分析对矿井水样进行筛选,建立邢台矿水源判别标准集,并利用灰色关联度理论建立水源判别模型,对标准集进行校验.结果表明,标准集能够准确反映所属含水层的水化学特征,可作为矿井突水水源判别的背景值.     

矿井涌(突)水源混合水识别模型研究

根据不同含水层在水化学特征上的差异,提出基于水化学原理判别矿井涌(突)水水源的混合水判识模型。以开滦荆各庄矿为例,通过绘制Piper三线图判断待识别水样来源,运用PHREEQC软件建立矿井水源混合模型,并以6大常规离子和pH值为识别因子,提出了根据欧氏距离计算结果判断矿井混合水突水水源的模型。结果表明,通过Piper三线图与欧氏距离结合的模型判别,涌水水源的水80%来自K6—12煤砂岩裂隙含水层(Ⅲ),20%来自9煤—7煤砂岩裂隙含水层(Ⅳ),经与实际化验结果对比,该结果符合实际。     

水化学综合识别模式在矿井水源判别中的应用

 随着煤炭资源开采逐步向下延伸,面临的矿井充水条件逐渐复杂。下组煤开采面临的突水水源有上部老空水、第四系松散层水、地表水、顶板砂岩裂隙水和深部奥灰水;在复杂构造条件的影响下,井下涌水出现异常,但目标充水水源水位监测数据未发生明显变化,此时准确判别井下涌水的主要充水水源对矿井防治水至关重要。通过应用实例的分析,证明以常规水化学聚类分析和环境同位素分析构成的水化学综合识别模式对复杂条件下矿井充水水源的判别成效明显,为预防矿井突水事故、保障安全生产提供重要依据。     

矿井突水水源识别的距离判别分析模型

应用距离判别分析理论,结合矿井含水层的水化学分析资料,选取 6 种离子组分的浓度作为突水水源识别的判别因子,建立矿井突水水源识别的距离判别分析模型;以 35 组采样的水源样品作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对 35 组实测数据用回代估计方法逐一进行检验,正确率为 9714%。 将建立的模型对待识别的 4 个样本进行测试,并与实测结果进行比较。 此外,利用本文方法对梧桐庄煤矿的突水水源进行了识别。 研究结果表明：距离判别分析模型分类性能良好,预测精度高,回代估计的误判率为 0028 6。     

基于多元统计分析的矿井突水水源Fisher识别及混合模型

综合运用多元统计分析技术、Fisher判别分析理论和混合计算理论,依据含水层地下水组分数据,分别建立河南焦作矿区突水水源的Fisher识别模型和混合模型,并分别对它们进行验证。结果表明：因子分析能有效建立识别模型训练水样;突水水源Fisher识别模型对混合程度较低地下水判别精度较高,利用回代估计法所得到的误判率小,具有较强的涌水水源判别能力;混合模型能有效确定地下水混合程度,δ18O的预测值与实测值偏差总体上低于10%,应用混合模型还能进行水文地球化学质量平衡模拟。     

基于蜻蜓算法和最小二乘支持向量机的矿井突水水源判别

对矿井突水水源的准确判别对于矿井安全生产有着重要的意义.本文提出采用基于蜻蜓算法和最小二乘支持向量机相结合的矿井突水水源预测方法,以Na++K+、Ca2+、M g2+、Cl-、SO42-、HCO3-等6种水中离子作为矿井突水水源模型的识别因素,利用收集的水样数据对最小二乘支持向量机进行训练和测试,研究结果表明基于蜻蜓算...     

基于PCA-RA的滨海矿井水源识别技术研究

煤炭开采过程中矿井水害的发生,严重威胁着煤矿的安全生产,确定水源数量和类型对于矿井水害的防治具有重要意义。为了明确滨海煤矿矿井水补给来源的数量和类型,以龙口梁家煤矿为例,对矿区内不同水体(矿井水、第四系水和地表塌陷区积水)分别进行取样,并基于水化学和主成分分析-残差分析(PCA-RA)进行矿井水源识别。结果表明:梁家煤矿区内第四系水、地表塌陷区积水和矿井水中的主要化学组分含量差别较大,且受到了海水入侵作用的影响。就均值而言,矿井水中的阳阴离子质量浓度分别存在着ρ(Na⁺)>ρ(Ca²⁺)>ρ(Mg²⁺)>ρ(K⁺)和ρ(HCO₃^-)>ρ(Cl-)>ρ(SO₄²)>ρ(Cl-)的关系。不同水体中,Cl-和Na+均为优势阴、阳离子,水化学类型以Na-Cl型为主,并且3种水体之间存在着一定的水力联系。选取的水化学数据适合进行PCA,但仅根据特征值大于1或是累计方差贡献率大于85%来确定主成分的数量,并不能很好地表征原始数据的全部信息。基于水化学和PCA-RA方法,确定了梁家煤矿矿井水共有5个补给来源,即海水、富HCO3基岩水、塌陷区积水、混合水和第四系水。PCA-RA法能有效地处理和表征原始水质数据信息,可更加合理地确定矿井水的补给来源类型和数量。研究结果可为滨海煤矿区的水害防治提供科学依据。