黄土梁峁地貌矿井水水质时空变异评估与关键控制因子水源识别

针对黄土梁峁地区砂岩−泥岩互层覆岩突水水源难以准确判别以及不同水源所占比例无法定量化问题,在系统采集了陕北朱家峁煤矿地表水、地下水水样基础上,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、常规水化学特征比值法,揭示了不同含水系统水化学演化规律和水源补给关系。通过分析水体稳定同位素组成演变特征,明确了不同环境背景下各类水源水质时空变异性。在此基础上,以常规、同位素特征比因子作为判别指标,构建了基于T-球型模糊聚集算子TOPSIS法(T-TOPSIS)、粗糙集理论(RST)、D-S证据理论(DSET)与单指标未知测度函数(SIUMF)的突水水源混合比例计算模型。结果表明,研究区地表水、地下水水化学类型虽均以Na-SO_(4)·Cl为主,但两者受控因素有着明显差别,即地表水水化学成分受硅酸盐岩风化和蒸发结晶共同控制;地下水成分则主要受控于蒸发结晶作用。此外,经历了强烈蒸发作用的地表水对地下水存在一定程度的补给作用。T-TOPSISRST-DSET-SIUMF突水水源混合比例判别模型表明,陕北朱家峁煤矿50%以上的突水水源为顶板砂岩水和地表沙空沟水。三维高密度电法探测结果验证了该模型的准确性。

基于两类时间序列模型预测矿井最大涌水量

针对同一个井田、相同开采工艺条件下,不同时期矿井最大涌水量具有不同数值,按照时间的先后次序排列而成数列,以贵州省青龙煤矿为研究对象,在不考虑季节性因素影响的条件下,采用时间序列分析模型ARIMA建立月最大涌水量和时间的函数关系。结果表明,模型拟合的函数形式可解释性不强,说明青龙煤矿月最大涌水量时间序列具有季节效应,因此,通过时间序列乘法分解模型对涌水量序列的趋势-循环因子、季节变动、不规则变动进行提取,基于移动平均、最小二乘、趋势外推、季节平均等原理对模型进行求解,进而对青龙煤矿月最大涌水量进行预测。

基于Matlab因子分析及距离判别模型的矿井突水水源识别

针对传统的矿井突水水源判别存在准确率较低的问题,选取K^++Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、SO_4^(2-)及HCO_3^-6种水化学成分指标作为矿井突水水源判别依据,基于SPSS因子分析建模,确定21组突水水样训练样本中与第一主因子密切相关的水质指标,依据距离判别模型,将得到的水质指标作为样本数据输入Matlab平台,采用SQRT、MAHAL函数确定突水水样训练样本总体间的马氏距离矩阵。结果表明:构建二者相结合的矿井突水水源判别模型,其回判准确率高达99%,对8个未知的测试样本进行突水水源的识别,实例验证在判别指标选择合适的情况下,因子分析及距离判别相耦合的突水水源判别方式能有效地消除判别指标间的相互影响,提高判别率,为矿井水害防治提供理论基础。

基于因子-聚类分析的矿井水源识别

针对传统的矿井突水水源判别存在准确率较低的问题,选取6种水化学成分作为矿井水源判另一3指标.应用因子分析和聚类分析相结合的方法建立矿井水源识别模型。选取32个含水层水样及4个出水点水样,采用piper三线图对水样的一般化学特征和水质类型进行综合分析,借助SPSS因子分析将6大指标综合为3大主因子参与数据建模,确定各含水层的突水贡献排名,并对矿区4个未知突水样本数据进行聚类分析。

多模型融合评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性

在我国华北型石炭—二叠系煤田中,煤层底板灰岩岩溶突水现象尤为突出。为准确地评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性,防治煤矿水害事故,实现承压水体上煤层安全开采。基于未知测度-集对分析理论,选用含水层厚度、单位涌水量、充水含水层渗透性、水压、断层影响因子、含水层厚度、含水层岩性组合特征以及底板破坏深度8个指标评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性。采用有序二元比较量化法和区间数模糊决策矩阵EA-TOPSIS排序模型分别确定煤层底板灰岩岩溶突水主控因素权重。在此基础之上,基于冲突证据理论将二者进行耦合,得到煤层底板灰岩岩溶突水主控因素组合权重,保证了对动态模型指标相对重要性的有效评价。基于未知测度-集对分析理论,构建单指标直线型未知测度函数及非直线型未知测度函数,并以新汶煤田煤层开采为例,将30个监测点处实测的8个指标值代入,建立多指标综合测度矩阵。引入“置信度”评价准则判定样本数据 X i 所属的危险性等级。并通过集对分析,进一步表征新汶煤田煤层开采过程中煤层底板灰岩岩溶突水风险总体态势。研究表明,评价结果与矿山实际情况相吻合。在此基础之上,依据搜集的大量华北煤矿突水案例,以其中典型的15个为例,将建立的模型推广到整个华北煤田底板突水危险性的评价。通过与矿井实际突水情况对比可以发现,模型确定的矿井突水危险性等级与实际相吻合,表明该模型对于评价整个华北煤田底板灰岩岩溶突水危险性具有一定的适宜性。

小屯煤矿开采7煤充水因素分析及涌水量预测

针对小屯煤矿开采7煤层受到矿井突水威胁的现状,在计算导水裂缝带高度及底板突水系数的基础上,确定小屯煤矿开采7煤直接充水因素为顶板龙潭组灰岩含水层和砂岩含水层,间接充水因素为底板茅口灰岩含水层。在考虑开采7煤上覆含水层静态储量释放的基础上,采用大井法对顶板动态水量进行了计算,并建立了以断层为通道的底板断层突水量计算模型,预测了小屯煤矿开采7煤矿井正常涌水量和最大涌水量。

山东省昌邑水源地地下水水质演化趋势分析

针对地下水环境系统的复杂性,以山东省昌邑水源地为例,将因子分析、层次分析、最小二乘优化、GFScom模糊综合评判理论引入水质评价领域,建立昌邑水源地地下水水质评价模型。通过因子分析,从9个水质评价基础指标中筛选出4个作为水质评价的重要指标;在此基础之上,采用AHP层次分析主观赋权及因子分析客观赋权的综合评价方法,确定4项主控因素对研究区水质评价的量化影响程度,并通过最小二乘法对二者的确定结果进行优化。基于GFScom模糊综合评判理论确定昌邑水源地地下水水质所属类别,得到该流域地下水水质评价模型。实证结果表明:截至2018年,昌邑水源地地下水水质总体处于污染状态,证明了最小二乘优化的GFScom模糊综合评判模型的可行性,判别率较高。

基于关键控制因子的地下水补给源判别方法

为了在缺乏同位素数据时更简单准确地识别地下水补给源,使用因子分析法对水化学数据进行降维,利用层次分析法与熵值法加以辅佐确定关键控制因子,结合判别分析理论构建地下水补给源判别模型,提出一种地下水补给来源识别的新方法。结合日照市五莲地区地下水水化学数据,选取TDS、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO24-、HCO3-、NO3-为判别指标,确定了使该地区丰水期碎屑岩类孔隙裂隙水与基岩裂隙水水化学特征发生改变的外部补给水源为松散岩类孔隙水,对该地区的水资源开发利用具有指示意义。

导水裂缝带研究概述

通过概述国外矿井水害防治研究历史和现状,阐明国外学者很少涉及顶板水害防治的研究。在系统地阐述“上三带”理论、“上四带”理论形成的历史背景和应用条件基础上,重点论述了相关规程或规范中导水裂缝带高度预计方法的不足之处,总结了导水裂缝带高度最新理论研究成果和探测技术,指出了顶板水害防治理论体系需要在实践中不断地完善。同时提出了顶板水害防治理论有待解决的主要问题,得出了我国顶板水害防治的理论和技术处于世界领先地位的结论。

基于距离判别的昌邑水源地水质研究

为探讨山东省潍坊市昌邑水源地地下水质量,以大量潍坊市机井、民井、地表水枯水期和丰水期水质数据为评价对象,应用因子分析确定TDS、SO4^2-、Cl^-为具有代表性地下水环境的水质评价指标,建立水质评价指标体系,采用方差分析对各水质评价指标进行权重分析,结合距离判别分析,对研究区的地下水质进行综合评价。结果表明,20组训练样本的评价结果与实际情况相符。依据提出的距离判别分析模型,对研究区8个未知的测试样本进行训练预测,识别流域丰、枯水期水质,实现对地下水的合理开发利用。