[发明专利]基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法

权利要求书

1.基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：根据《水文地质学基础》第五章，确定地下水化学成分形成作用类型；

步骤B：收集煤矿主要突水含水层水质分析资料，选取常规水化学离子；

步骤C：对常规水化学离子进行主成分分析，并对主成分进行筛选和处理；

步骤D：绘制主成分载荷图，分析所选主成分代表的地下水化学成分形成作用；

步骤E：建立主成分得分与各常规水化学离子之间的线性关系，计算各水样主成分得分；

步骤F：绘制水样主成分得分散点图，依据水样分布特征确定围限三角形，根据地下水化学成分形成作用分析三个端元补给来源，建立地下水混合比例计算模型；

步骤G：利用计算模型分别计算不同时间下的突水点附近水样在不同补给端元中的混合比例，获取水样混合比例动态变化特征，确定突水来源。

2.根据权利要求1所述的基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法，其特征在于，所述地下水化学成分形成作用类型包括：

溶滤作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用。

3.根据权利要求1所述的基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1：收集煤矿主要突水含水层水样信息，包括常规水化学离子浓度、取样时间、取样层位。

B2：综合考虑各离子在煤矿地下水化学成分形成作用的中的差异性和有效性，选取Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-6种离子作为常规水化学离子。

4.根据权利要求1所述的基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1：对水样常规水化学离子数据进行标准化处理，利用标准化后的数据求得各离子之间的相关系数矩阵，然后计算特征值与相应标准正交特征向量，随后计算主成分贡献率及累积贡献率。

C2：依据主成分特征值的大小和累积贡献率的大小选取主成分。

C3：对主成分轴采用方差最大旋转法进行旋转，使每个主成分具有最高荷载的变量数最少。

5.根据权利要求4所述的基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法，其特征在于，所述依据主成分的特征值的大小和累积贡献率的大小选取主成分，包括：

选取特征值大于1的前m个主成分，若m≥2，则在m中选取贡献率最高的前2个主成分；或者，

选取特征值大于1的前m个主成分，若m＝1，则选取最高特征值的前2个主成分；或者，

选取累积贡献率大于80％的前m个主成分，若m≥2，则在m中选取累积贡献率最高的前2个主成分；或者，

选取累积贡献率大于80％的前m个主成分，若m＜2，则选取累积贡献率最高的前2个主成分。

6.根据权利要求1所述的基于常规水化学的煤矿突水水源混合比例计算及动态监测方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1：将常规水化学离子在各主成分轴上的载荷值绘于平面直角坐标系中。

D2：分析煤矿主要突水含水层赋存条件确定各常规组分在不同主成分轴上所代表的水化学形成作用，其中，赋存条件包括岩性条件、矿物成分。