皖北桃源矿深部含水层地下水地球化学数理统计分析

为查明皖北桃源煤矿煤系砂岩和灰岩含水层的水文地球化学特征及其主要控制因素,进而为深部水岩相互作用研究和水源识别提供信息,对22个水样品（10个煤系砂岩水、12个太灰水）的常规水化学组成进行了测试,并进行了包括因子、聚类和判别分析在内的多种数理统计以及离子相关性分析。结果表明：煤系砂岩和太灰水在离子含量上存在区别,前者水化学类型为SO4-Na型,而后者为SO4-Ca型。两个含水层的地下水样品化学组成与碳酸盐、硫酸盐及氯盐矿物的溶解以及硅酸盐矿物的风化有关。聚类分析结果表明,桃源矿煤系砂岩含水层部分样品在水化学特征上与太灰含水层相关,表明其可能受到了灰岩含水层的影响。此外,通过判别分析建立了识别煤系砂岩水和太灰水的判别方程,该方程不仅可以用于识别典型的煤系砂岩水和太灰水,也可以用于计算两者混合水的相对比例。     

青东矿水质变化规律及涌水水源判别模型

矿井水害是威胁矿井安全生产的一大隐患,为了快速有效地判别青东矿10煤层开采时可能出现的涌水水源,以便及时制定合理的治理措施,通过对青东矿实际的水化学数据资料进行统计整理、制作并分析Piper三线图、建立涌水水源的实用判别模型,得到了矿井重要含水层煤系砂岩含水层及太灰水的具体水化学特征信息,为合理采取防水措施及准确判断青东矿10煤开采时突水水源提供了科学依据。     

唐家会矿地下水化学特征及其在断层导水性识别中的应用

为了识别鄂尔多斯盆地北部唐家会矿DF₁断层导水性,预防采掘工作面突水事故的发生,通过采集唐家会矿二叠系砂岩水、奥陶系灰岩水(奥灰水)共36组水样,利用Piper图、离子比例法及饱和指数法研究矿井地下水化学特征及成因,并基于水化学特征分析断层导水性。结果表明,砂岩水化学类型为Cl·HCO₃-Na型和Cl-Na型,奥灰水化学类型为Cl-Na型。砂岩水和奥灰水中Na⁺主要来源于岩盐与硅酸盐岩的溶解;奥灰水中方解石处于平衡和过饱和状态,白云石处于未饱和状态,并发生了阳离子交换吸附。随着与DF₁断层距离的减小,61101工作面底板注浆孔涌水TDS增加;11-4~#孔涌水随着时间延长,Cl^-逐渐增加,表明钻孔涌水中奥灰水的混合比例越来越大,DF₁断层在该区段为导水断层。     

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。     

任楼煤矿地下水系统的水化学特征

通过对任楼煤矿水质测试成果资料的分析研究，总结出本矿四个可能成为矿井充水水源的含水层(四含、煤系、太灰、奥灰含水层)的水化学特征，它们之间在标型组份，少、微量元素含量上存在的一些差异。同时认为四含、太灰、奥灰三个含水层中的水向矿井渗入时，会由于与煤系水的混合作用而出现水质改变。在此基础上建立了四含来水、太灰来水、奥灰来水、煤系砂岩水为主的四种水质模型以及它们各自应具有的水质特点。     

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。     

基于同位素方法的矿井突水水源定量分析研究

在分析山西龙泉煤矿水文地质特征及工作面突水特征的的基础上,研究了矿区各类水体的水化学及环境同位素特征,确定了01工作面突水水源为太灰、奥灰混合水,利用同位素方法定量计算了太灰水占工作面突水来源的46%,而奥灰水占54%。研究结果表明：应用同位素方法能定量、准确判断出矿井突水的主要来源,可为制订有效的防治水措施提供科学依据。     

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。     

两淮矿区主要含水层水化学特征差异性研究

以两淮矿区(潘谢矿区和临涣矿区)为研究对象,分析了煤系砂岩水(以下简称砂岩水)、太灰水样离子的质量浓度组成及水化学类型,采用多元统计分析、因子分析和离子比例系数分析法对结果进行讨论。结果显示,两淮矿区水化学特征和离子来源在空间上均有一定差异性,尤其是砂岩水。两淮矿区太灰水主要发生了石灰岩和白云岩等岩石风化以及水岩相互反应产生的溶解作用,淮南地区SO42-普遍小于淮北地区,但淮北地区的砂岩水矿化度整体低于淮南地区砂岩水。淮南矿区砂岩水主要发生硅铝酸盐矿物、石灰岩和白云岩的盐岩溶解作用,淮北矿区砂岩水主要是硅酸盐岩的溶解释放和脱碳酸作用。     

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。     

刘桥二矿Ⅱ6117工作面富水区水源分析

为了查明刘桥二矿Ⅱ6117工作面富水区水源类别,指导防治水措施的实施,基于矿井历年水化学资料,制作水化学阴阳离子含量三线图,在此基础上分析各个含水层的矿化度、硬度、离子含量的变化特征,建立水质模型;将该工作面富水区水样与之比对,确定水源种类;最后采用模糊聚类分析方法建立评判集,进一步确定水源种类的主次关系。判断结果表明：刘桥二矿Ⅱ6117工作面富水区水同时包含有六煤砂岩裂隙水、太灰水和奥灰水,其中以六煤砂岩裂隙水和太灰水含量为主,奥灰水含量次之。     

基于聚类分析方法的矿井水源识别

矿井水源的识别是矿井防治水工作中的重要环节,选择合适的识别方法是快速准确地识别水源的关键。对聚类分析的原理及步骤进行了简要介绍,并将其应用于矿井水源的识别。根据矿井水样的水化学数据,分析矿井水样的水化学特征,确定水源的识别指标,运用系统聚类分析法研究了矿井水源识别方法。最后,结合已有的矿井水样数据,通过MATLAB仿真实验,证明了研究的聚类分析方法识别矿井水源的效果。     

张双楼煤矿水害防治技术研究及综合治理对策

分析了矿井煤系砂岩裂隙及其涌水规律、4灰岩溶裂隙发育规律、矿井地下水的一般化学特征和同位素特征，阐述了该矿实施的排水系统改造、疏水降压工程、带压开采和顶水开采等水害防治及综合治理对策，其防治水技术及经验值得推广和借鉴。     

林南仓井田充水特征分析及防治水建议

林南仓井田水文地质特征主要表现为煤系地层上覆第四系冲积层孔隙强含水层,下伏奥陶系石灰岩岩溶强含水层,矿井涌水以煤系地层砂岩裂隙水为主,矿区软岩地层发育,岩性条件对矿井充水影响大,突水点常见于构造部位,涌水规律表现为集中小出水点较多,出水形式多为滴、淋水。针对这些情况,提出了强化水文地质基础工作、提高矿井防治水工作的针对性、突出构造部位突水防治、加强工程地质条件研究等防治水建议。     

基于贝叶斯理论的突水危险源识别方法

矿井突水严重威胁人员的生命财产安全，必须对突水危险源进行准确快速识别。以5种常规离子为指标，选取山东龙郓煤矿第四系水、煤系砂岩水、太灰水共计29个训练样本和5个已知突水样本，采用贝叶斯法得出各含水层的判别函数模型，并对突水样本进行验证，均为砂岩裂隙水，与实际结果一致。贝叶斯突水水源识别模型具有准确快速的特点，可以应用到矿井水害理论研究中。     

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。     

深部矿井大型边界断层导水性试验研究

以城郊煤矿F_(20)断层为例,通过放水试验过程中太灰含水层连通性和补给来源分析,结合太灰含水层水化学特征及其时空变化规律,研究了深部矿井大型边界断层的导水性。研究结果表明,城郊煤矿F_(20)断层附近太灰含水层导水性良好,且能够得到有效且快速的补给,补给来源为奥灰含水层,补给通道为F_(20)断层。太灰水在空间上表现为随着与F_(20)断层距离的减小,矿化度和Na~++K~+含量均降低,Ca~(2+)含量增加;在时间上表现为随着涌水时间的延长,水样矿化度和Na~++K~+含量降低,而Ca~(2+)+Mg~(2+)含量增加;水化学时空变化特征也表明奥灰水通过F_(20)断层补给太灰水。     

麻家梁井田常规水化学特征分析

通过对井田范围内各含水层采集水样,进行常规水化学指标分析,对常规离子与总溶解固体进行比对,得出各主要含水层水化学特征,可快速分析出井下涌水来源,对矿井防治水工作起到积极指导作用。     

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。