[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

说明书

本发明公开了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，方法包括：根据《水文地质学基础》，确定地下水化学成分形成作用类型；选取常规水化学离子；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；绘制主成分载荷图，分析每个主成分所代表的地下水化学成分形成作用；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；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；根据水样混合比例动态变化特征，确定突水来源。应用本发明实施例，实现了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。

技术领域

本发明涉及煤矿突水水源监测领域，具体涉及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。

背景技术

煤矿突水是威胁煤矿安全高效生产的重要因素之一，一旦煤矿生产过程发生突水，不但会造成重大经济损失，而且会威胁到工作人员的生命安全。目前，我国华北型煤矿区依据各类主要突水含水层地下水化学成分识别水源的方法很多，常见的如模糊综合评判法、人工神经网络、灰色关联分析法、支持向量机等。这类方法要求不同类别训练水样具有明显水化学分层特征，但是煤矿大规模的开采严重地影响了地下水赋存环境，并且随着开采逐渐向深部进行，地下水动力条件以及不同含水层之间的水力联系势必发生改变，含水层之间混合程度逐渐增加。因此，在实际工作中难以确定各类突水含水层水化学特征阈值，这将直接影响突水水源判别模型精度。同时，上述判别方法只是静态的研究每一个水样点的水化学特征，未能考虑突水点附近水样水化学特征动态变化规律。本发明针对上述问题提供一种操作简单，且可以根据突水点附近水样常规水化学特征变化规律计算地下水混合比例随时间变化特征，从而实现对煤矿突水水源动态监测的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何实现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。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

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，分析每个主成分所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。

可选的，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。

可选的，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^-作为常规水化学离子。