基于水化学特征分析的矿井突水水源判别

为了能够准确并快速地判别煤矿突水水源位置,采用基于水化学特征的判别分析法,对矿井突水水源进行综合评判。即利用突水点的水化学分析指标离子的检测值与以往收集的各个主要含水层的水化学指标离子本底值,通过利用判别分析方法,建立各含水层的判别模型,再将突水点的水样离子浓度带入判别模型,判定突水水源。判别分析结果表明,采用这种方法判别突水水源,,判别精度较高、方法简单易操作、节省时间。     

常规水化学方法识别突水水源的应用

矿井水化学组分受控于多种因素,不同含水层由于所处空间的不同,造成了地下水化学组分的差异。对于矿井涌水量异常增大的情况,为了及时准确地辨识涌水来源,利用常规地下水水化学知识,结合煤矿已有的大量水化学数据,划分矿井水水质类型,并进行聚类分析。查明了东欢坨矿3086工作面异常涌水与上下含水层的水力联系,为矿山采取下一步防治水措施提供了依据。     

基于水化学特征分析的象山矿井突水水源判别

为能够快速的、准确的识别矿井突水水源,减少煤矿人员伤亡和经济损失,以象山煤矿为例,应用Piper三线图法对井田内3组基岩含水层(奥陶系灰岩含水层、石炭系砂岩/灰岩含水层、二叠系砂岩裂隙含水层)中水质类型进行划分,采用水质分析对比和系统聚类分析相结合的方法,通过对井田内3组基岩含水层中28个水样进行的分析,获得了不同基岩含水层水的化学特征,根据水化学特征,将突水点处的待定水样和3组基岩含水层中的水样对比来判别矿井突水水源,同时提出了利用模糊聚类方法进一步确定矿井突水水源。研究结果表明,石炭系砂岩(灰岩)水和奥陶系岩溶水的水化学特征都与待定水样比较相似,不能轻易识别;聚类分析法能够排除干扰因素并最终精确判别矿井突水水源,即象山煤矿280排矸石门突水的水源为奥灰岩溶水,预测结果与实际相符,表明该方法针对矿井突水的水源判别具有较好的准确性。     

象山矿井主采3~#煤层涌水规律及充水因素分析

为查清矿井的涌水机理,为矿井防治水提供依据,依据大量生产资料,采用相关分析及理论分析相结合的方法,总结了象山矿井及主采3#煤层采面涌水规律,分析了充水因素,开展了煤层顶板含水层充水危险性预测。结果表明,矿井涌水量随着开采条件的变化总体呈现增高的变化趋势,采面涌水量具有背斜区低,向斜区高,回采期间具有先小后大,再由大变小的规律;充水通道主要为采动产生的顶板导水裂隙,充水水源主要来自煤层顶板山西组底部(K4)砂岩含水层与下石盒子组底部砂岩含水层水,涌水量大小与采面所在构造部位、顶板上覆含水层的岩性厚度及煤产量大小有关。在考虑采煤工艺和开采强度相同、同一采区构造类型相同、充水含水层富水性平面差异不够明显及大气降水及地表径流补给不变的情况下,依据顶板导水裂隙带范围内上覆砂岩含水层的岩性与厚度大小对3#煤层顶板含水层充水危险性进行了预测。为避免回采过程顶板突然涌水,应在顶板含水层充水危险性严重区采取事先疏放水措施。     

煤矿地下水化学特征分析及涌水水源判别模型建立

在煤矿的开采过程中,矿井水害是常见的煤矿地质灾害之一,准确掌握地下水化学特征对指导煤矿防治水工作具有重要的实际意义。基于袁店二井煤矿各含水层水质化验资料(离子含量、pH值和矿化度),绘制出各含水层的Piper三线图、Durov图,得出了各含水层的水质类型以及各水化学参数的变化规律。对各离子进行谱系聚类分析,明确了各离子的来源。在上述研究基础上,建立了相应的涌水水源判别模型。研究结果表明:袁店二井煤矿地下水阴离子主要为HCO_3~-和Cl~-,阳离子主要为K~++Na~+,水化学类型以HCO_3~-·Cl--Na~++K~+型为主;其离子主要来源于可溶的钠钾盐以及难溶的碳酸盐岩。比对建立的水源判别模型,对1022工作面集中风巷处水样进行判别,得出1022工作面集中风巷涌水水源为煤系砂岩水。通过此项研究,为以后的矿井防治水工作提供一定的指导作用。     

煤矿采空区积水水源的识别研究

为了能够准确判别采空区积水水源,以陕西黄陵二号煤矿为例,在各含水层水质分析的基础上,运用模糊综合评判法和水化学特征分析法准确判别出采空区积水的水源。研究认为,在每个含水层采集了3个水样,共计18个,并对各含水层水样的K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO~-_3、CO_3~(2-)、Fe~(3+)、Fe~(2+)各种阴阳离子进行了水质分析化验,在此基础上,选取各水样阴阳例子浓度指标作为分类因素进行模糊综合评判,依据最大隶属度原则来确定积水水源,其结果为采空区积水来自侏罗系延安组含水层。对各含水层水样进行水化学特征分析,并绘制水化学背景Piper三线图和水源判别Piper三线图,发现采空区积水水源以侏罗系直罗组和延安组含水层为主。再者,顶板导水裂隙带是采空区充水的主要途径,导水裂隙带绝大部分在延安组发育,少数区段发育至直罗组底部。立足模糊综合评判法和水化学特征分析法,结合导水裂隙带发育高度,得出采空区积水主要水源是侏罗系延安组含水层,次要水源是侏罗系直罗组含水层底部。     

淮南潘集矿区地下水水化学特征分析

为全面了解潘集矿区地下水水质的变化规律,根据现有的水质资料(主要是勘探阶段的资料),对各含水层的水化学特征进行分析对比,阐述了地下水水化学特征;其中上部含水层水中离子含量比例关系受矿化度的影响显著,且氯离子的含量随矿化度的增加而增大,呈极相关关系,水化学类型因受地下水的补、迳、排条件的控制和各种人为因素的影响而趋于复杂.     

潘二煤矿沿Ⅳ勘探线地下水化学成分空间分布特征研究

准确掌握煤矿地下水水化学成分,查明不同含水层地下水的水化学类型和离子空间分布特征,对矿井突水水源快速判别和水害有效防治具有重要意义。文章基于潘二矿的地下水水质资料并结合矿井水文地质条件,采用Piper三线图和直方图对其地下水水化学空间分布特征进行分析。结果表明,在垂向上灰岩含水中的K^＋＋Na^＋、HCO3^-浓度和煤系水中的Cl-浓度随深度增加先减后增,煤系含水层中的SO1^2《浓度随深度增加而增加;水化学类型由HCO3·C1-Na＋K渐变为C1Na＋K。根据水化学成分的变化规律,可以区分各层突水水源,为正确判别矿井突水水源提供可靠依据。     

近煤层灰岩含水层水化学特征研究

为弄清近煤层灰岩含水层地下水水化学分布规律,进而为水源判别等煤矿防治水工作提供一定依据,通过图示法对比分析同一含水层在不同矿区的水化学类型以及离子浓度特征,结果表明:不同矿区的同一含水层的水化学类型有异同,如超化矿奥灰水水化学类型为Ca-Mg-HCO_3,裴沟矿奥灰水水化学类型为Ca-Mg-HCO_3-SO_4,赵家寨矿奥灰水水化学类型为Ca-Na-MgSO_4-HCO_3、Ca-Mg-Na-SO_4-HCO_3、Na-Ca-HCO_3-SO_4;不同矿区的同一含水层离子浓度有差异,如超化矿、赵家寨矿、李梁店矿L_(7-8)含水层地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_(42-)浓度和硬度平均值依次增加,赵家寨、超化和裴沟矿区内奥灰水中Na~+浓度差异较大。     

许疃矿32块段出水水源Fisher识别分析

鉴于许疃矿32块段3222切眼持续突水,为了快速有效地判别出该矿出水点的水源类型,为该矿防治水措施的制定提供科学依据,通过利用所收集的许疃矿32块段不同含水层常规水化学数据和与其具有相同水质单元的任楼矿部分水化学数据,依据各含水层地下水化学组分情况,最终选取了7种能够区分各含水层类型的水化学指标,并借助SPSS软件建立了许疃矿突水水源的Fisher识别模型。训练水样的判别结果经回估后发现,该模型在许疃矿水源类型的判别中正确率高,表明此模型在许疃矿水源判别中效率较好,可作为许疃矿矿井突水时快速判别水源类型的一种依据,对该煤矿日后安全生产具有一定的实际意义。最后对许疃矿出水点待判水样进行科学判别,判别结果为:所有待判水样均为砂岩水。另外,论文中许疃矿水源判别模型建立时未考虑各含水层混合后的情况,因此该模型还可作进一步研究。     

福建煤矿突水水源水化学特征的实验研究

为了快速准确识别煤矿突水来源,以福建省煤矿为研究对象,采集典型煤矿突水水源水样,进行水化学特征实验研究,检测了7大离子含量和pH值指标,利用Piper三线图法分析了各水源的水质类型特征,对比分析了各种突水水源之间总离子浓度的差别,利用箱形图法分析了各个离子在不同水源中的分布特征,实验结论可作为突水水源快速判别的依据。     

鄂尔多斯盆地北部中侏罗统沉积相特征及其对中深部矿井涌水量的影响

为了准确预测鄂尔多斯盆地北部中深部矿井涌水量及涌水量变化规律，为矿井排水系统的升级改造和防治水工作提供依据，以典型矿井为例，通过系统研究中侏罗统延安组三段及直罗组沉积相特征和“七里镇砂岩”空间展布规律，结合充水含水层分析、工作面顶板探放水情况及采后涌水量变化规律等，探究沉积相特征对中深部矿井涌水量的影响。研究表明，直罗组一段底部的“七里镇砂岩”对矿井涌水量的影响起主导作用；辫状河河道砂坝沉积是形成厚层“七里镇砂岩”的根本原因；辫状河、曲流河及三角洲平原沉积特征的差异性是造成矿井南北两翼工作面涌水量不同的重要原因。     

皖北海孜矿10煤顶底板砂岩水化学特征及成因

二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层,是矿井直接充水含水层。以皖北矿区海孜矿10煤层顶底板砂岩含水层为研究对象,通过对其地质特征的研究和17个水样品(8个底板砂岩水、7个顶板砂岩水)的常规水化学组成进行分析,利用主成分分析并结合水-岩相互作用关系来探讨其特征差异及成因。结果表明:海孜矿10煤层底板岩性为浅灰色细砂岩与深灰色灰黑色泥岩、粉砂岩互层,顶板为浅灰色中细粒长石石英砂岩;顶底板砂岩水的离子含量差异明显,底板煤系砂岩水化学类型主要为Ca-Mg-SO4,其次有HCO3-Cl、HCO3-Cl-SO4;顶板煤系砂岩水化学类型主要为HCO3-Cl,其次有SO4-HCO3-Cl;与第四含水层、太原组灰岩水、老塘水相比,10煤层底板含水层中Ca2+、Mg2+、SO2-4与顶板含水层中Cl-、HCO-3所占比例区分明显。主成分分析结果表明10煤底板受到"脱硫酸"作用、硅酸盐矿物的溶解及于地下水径流作用有关,顶板则主要是钠盐矿物(如芒硝)、苦盐矿物(如苦盐)、硅酸矿物以及石膏的溶解所致。     

依兰煤田矿区充水因素分析

本文阐述了各含水层的水文地质特征、补、排条件,分析了矿井充水因素及充水特征.     

依兰煤田矿区充水因素分析

本文阐述了各含水层的水文地质特征、补、排条件,分析了矿井充水因素及充水特征。     

赵家寨矿井充水水源的综合判别分析

本文以赵家寨矿井为研究对象,采集了奥灰岩水样7个,L1-4灰岩水样6个,L7-8灰岩水样25个,砂岩水样2个,第三系水样1个,第四系地下水样1个,老空水样1个。灰岩水样分析结果表明,不同含水层水化学类型有一定差异,如以L7-8灰岩水HCO3-SO4型水为主。以六大离子作为判别因子,经灰色关联度分析、判别分析以及BP神经网络判别模型3种判别方法,对突水水源判别对比,综合选择出适当的水源判别方法。研究表明,该矿井以六大离子作为判别因子时选择BP神经网络分析法进行预测的结果更加可靠。     

淮北桃园煤矿北八采区太原组灰岩含水层放水试验水质监测成果分析

为了判断桃园煤矿北八采区太原组灰岩含水层富水性及其补给水源,在井下对太原组灰岩含水层实施了放水试验,采取不同放水阶段太原组灰岩水样,对其常规水化学指标进行了测试,并与井田各含水层水化学指标进行了分析对比。结果表明：北八采区太原组灰岩水与井田南部采区新生界松散层第四含水层水以及煤系砂岩水的水质差别较大,与南部采区太原组灰岩水的水化学指标也存在一定的差异,而与奥陶系灰岩水的水化学指标基本一致;并随放水时间的延长,水质更势同于奥陶系灰岩水;北八采区太原组灰岩水与奥陶系灰岩水存在水力联系,接受奥陶系灰岩水的补给。研究成果对该区太原组灰岩水的防治有重要的指导意义。     

东欢坨矿地下水化学动态及特征

研究开采影响下地下水动态特征是进行矿井水文地质条件实时研究、科学防治矿井水害及合理开采的重要基础。选取煤5顶板含水层为代表,分析1998~2009年以来24个水样的Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO3-、矿化度及 pH 值大小变化,结果表明含水层水化学特征稳定,动态不明显。因此,选取1950-2009年各时段内不同含水层水样113个,进行水化学特征聚类分析,得出4组典型分类：第四系冲积层孔隙承压水及煤5顶板(A 段、B 段)水;煤5-煤7、煤12-1顶底板水;煤12-2、煤14、K3及G层水;奥陶系石灰岩岩溶水;分类与含水层水文地质循环特征相符。研究结果对整个东欢坨矿区的防治水工作具有一定意义。     

矿井充水水源判别系统的Web网站设计与实现

以实现在线快速、高效地查明矿井充水水源类型为目的,基于网络的共享、云存储和云传输功能,以数理统计知识为理论基础,以Microsoft.NET Framework Version及ASP.NET Version作为开发环境,应用Mysql数据库及C#开发语言,建立了不同矿井不同含水层的水源样品数据库,设计、开发了矿井水源判别系统Web网站。结果表明:该网站实现了多用户登录达到共享的功能,离子含量分布柱状图、Piper三线图、Zaporozec水质图、不同数据的库尔洛夫式汇总表的绘制,以及以判别分析、聚类分析、灰色关联度分析对样品水源快速判别和煤矿水化学资料的云存储等功能。解决了传统仅限于计算机单机操作,无法完成数据的云存储和云传输的功能。     

榆神矿区曹家滩井田首采工作面涌水量预测

陕北侏罗纪煤田榆神矿区内煤炭资源丰富,但区内矿井普遍受到顶板水害影响。为了准确预测榆神矿区内矿井工作面涌水量,以曹家滩井田122106首采工作面为例,首先分析其导水裂隙带发育高度,判断其2~(-2)号煤回采后上覆含水层的波及情况,而后确定工作面顶板的主要充水含水层,再采用5种方法进行涌水量预测,最后进行对比分析确定涌水量预测值。结果表明:采用裂采比27倍作为导水裂隙带发育高度计算参考,工作面2~(-2)号煤回采高度6 m,导水裂隙带发育高度为162 m,波及上覆主要含水层为侏罗系延安组含水层和直罗组含水层,部分区域波及的风化基岩含水层。采用的5种方法计算工作面正常涌水量分别为404、570、617、464、589 m~3/h;最大涌水量取正常涌水量的1.2倍系数进行计算。通过对比分析各方法的适用条件,确定比拟法的计算值最能够接近矿井生产实际,即曹家滩井田122106首采工作面正常涌水量为464 m~3/h,最大涌水量为557 m~3/h。