[发明专利]一种基于水力学与水化学耦合的水源识别方法

说明书

本发明提供一种基于水力学与水化学耦合的水源识别方法，通过突水力学模型及贝叶斯识别模型耦合进行待判水样的水源识别；根据突水点确定潜在水害类型，通过潜在水害类型的所述突水力学模型计算突水临界防隔水煤岩柱厚度Lsubgt;v/subgt;，根据所述潜在水害类型确定实际有效防隔水煤岩柱厚度Lsubgt;e/subgt;；通过所述突水临界防隔水煤岩柱厚度Lsubgt;v/subgt;和实际有效防隔水煤岩柱厚度Lsubgt;e/subgt;的关系，对所述先验概率进行调整；将调整后的所述先验概率代入所述贝叶斯识别模型进行待判水样的水源识别。本发明提供的水源识别方法，引入水力学特征，根据现场分析确定潜在水害类型，从而调整水力学与水化学耦合的水源识别算法，以及构建动态样品库，有效提高了矿井突水水源识别精度。

技术领域

本发明属于煤矿突水灾害防治技术领域，具体涉及一种基于水力学与水化学耦合的水源识别方法。

背景技术

我国煤矿床水文地质条件复杂多样，矿井水害事故频繁，一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一。尤其是随着开采深度、开采强度、开采规模的增加和扩大，来自底部承压水的危害日趋加剧。特别是我国华北型石灰-二叠系煤田底部多为奥陶纪石灰岩，岩溶发育，且又往往与断层、裂隙等相连通，富含承压水，突水事故频繁发生，严重的威胁煤矿的安全生产，并已造成巨大的经济损失。

矿井突水主要来自封闭不良钻孔突水、断层突水、陷落柱突水、老空区突水和底板突水等水源。矿井突水是逐步发展的过程，在矿井水害发生前一般均有滴、淋水等出水现象，据不完全统计，各种水害类型的突水事故中，90％以上水害发生前均出现出水现象。有此现象后短的3-5个小时后突水，长则达数月后发生突水。因此，当有出水现象发生时，可以检测出水点水质，并根据各含水层水质的差异特征识别出水水源类型；从而为水害的防治及井下人员的及时撤离提供依据，并对减少人员伤亡及财产损失有重大意义。

目前，应用水化学特征分析比较进行矿井突水水源判别是常用的方法。对于各种水源的水化学物性质差异比较显著，利用数学模型对矿井水化学数据进行处理并判别水源，该方法具有快速、准确、经济的特点。在矿井水源识别中，构建基础数据库至关重要，其直接决定矿井水源识别的准确率，而传统的构建方法是将现有的已知水源的水样全部放入标准水源样品库中，一个矿井只建立一个标准水源样品库，由于矿井水水质受控多种因素如含水层岩性、地质构造、所处径流区域、采掘活动等，即使同一含水层的水质由于采集地点、地质条件、开采情况的不同，其水质变化很大，不但造成标准样品库中同种水源水质发散不集中，而且经常造成不同水源水质出现交叉的现象，这样再利用未知水源水样与标准库中水样对比，判断其水源常常造成误判，识别准确率不高、识别准确率低、可识别性差；矿井突水水源识别精度低。同时，传统水源识别方法只是考虑矿井水源的水化学特征，没有有效的将突水力学行为耦合起来，严重影响水源识别效果及准确性。

发明内容

为了至少解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案是提供一种基于水力学与水化学耦合的水源识别方法，通过突水力学模型及贝叶斯识别模型耦合进行待判水样的水源识别；所述贝叶斯识别模型中包含先验概率；根据突水点确定潜在水害类型，根据所述潜在水害类型确定所述突水力学模型，通过所述突水力学模型计算突水临界防隔水煤岩柱厚度L_v，根据所述潜在水害类型确定实际有效防隔水煤岩柱厚度L_e；通过所述突水临界防隔水煤岩柱厚度L_v和实际有效防隔水煤岩柱厚度L_e的关系，对所述先验概率进行调整；将调整后的所述先验概率代入所述贝叶斯识别模型进行待判水样的水源识别。

进一步地，所述贝叶斯识别模型基于动态样水源品库中进行待判水样的水源识别；所述动态样水源品库的构建过程为：在所述突水点进行所述待判水样的采集，获取所述待判水样；提取所述待判水样的判别指标，并输入至多水源水化学基础数据库中；在所述多水源水化学基础数据库中，选择所述待判水样的空间位置和地质条件相近的水样点，将所选中的水样的所有信息导出，组建所述动态样水源品库。