基于CT扫描的重构土壤孔隙结构及其对水盐运移影响

煤矸石是煤矿沉陷区土地充填复垦的关键材料。但煤矸石质地较为粗糙,持水性较差,煤矸石重构土壤的孔隙结构和水盐运移都会与原状土壤产生一定差异。为研究煤矸石充填土壤孔隙结构变化以及对水盐运移的影响,利用CT扫描技术和图像分析方法,分析覆土、泥矸混合、矸石与原状土样品的孔隙结构差异,同时设计一种室内重构土壤水盐运移模拟装置,通过在实验装置不同深度布设传感器,连续记录重构土壤剖面水分与盐分的运移情况。结果表明,在原状土、覆土、泥矸混合与矸石4份样品中,矸石样品孔隙率高于其他样品,达到8.299%,导致其持水能力较差;泥矸混合样品小孔隙占比高,达到58.73%,孔隙连通性较差,缺乏水分运移通道,导致层间障碍带的形成;覆土样品与原状土样品孔隙结构非常接近。在土柱模拟实验中,土壤盐分含量随水分运移而变化,各土壤层含盐量均先升高后降低,入渗结束后,表层土壤完成脱盐,深层土壤呈现积盐状态。在注水6d内,土壤层含盐量均先降低后升高,50cm土壤层变化幅度最大,为38.34%。深层土壤盐分借助毛管力作用向上运移,表层土壤含盐量逐渐回升。由于层间障碍带的存在,矸石层水分与盐分均难以向上运移,其含量逐渐下降。研究结果可为沉陷区土地充填复垦和矿区生态修复提供参考。

基于PMF模型的矿区土壤重金属来源解析

通过在某矿区采集农田土壤和菠菜样品,分析其中重金属含量,基于相关性分析和PMF模型对该矿区农田土壤重金属来源进行解析。结果表明,研究区土壤中Cd、As、Zn、Cr和Cu元素明显富集,分别是当地土壤背景值的5.7倍、4.4倍、2.4倍、1.5倍和1.3倍;相关性分析结果显示,研究区内Cu、Zn、As、Cd元素存在一定的相关性,可能具有同一污染源;PMF模型结果说明,研究区土壤中重金属主要来源分别为工业污染源、自然母质源、交通污染源和农业污染源,其对当地土壤重金属污染贡献率分别为39.8%、22.8%、21.6%和15.8%。

抽水过程中潜水位变化的自然电位响应特征砂槽试验

设计加工扇形渗流槽模型,开展定流量单孔完整井抽水试验,结合自然电位(SP)实时动态监测,研究了潜水含水层抽水过程中水位变化及SP响应特征。结果表明:抽水时,潜水位和SP均快速下降并逐渐稳定,但潜水位降低至稳定时间较短,SP降低至稳定所需时间较长,具有滞后性。抽水流量越大,潜水位和SP降低幅度越大;距离抽水井壁越远,SP稳定所需时间越长。自然电位差ΔSP与水位降深sw之间满足线性函数关系,ΔSP和径向距离r之间满足指数函数关系,根据拟合公式计算得到模型中不同位置处水位降深值,与观测水位降深比较发现两者之间误差较小,表明利用该式可以对抽水过程中潜水位进行计算预测。

淮南阜东矿区二叠系砂岩高盐地下水低硫酸盐特征及成因机制

矿区地下水水文地球化学研究对矿井水防治和水资源综合利用具有重要意义。针对安徽淮南煤田阜东矿区二叠系砂岩水低硫酸盐问题,通过水样采集测试,采用多元统计方法,结合水文地质条件分析和硫氧同位素技术,研究砂岩水水化学特征、水-岩作用以及低硫酸盐成因。结果表明:研究区二叠系砂岩水呈弱碱性,TDS平均值为1842.35 mg/L,属于微咸水,水化学类型主要为Cl-Na型、HCO_(3)-Na型和Cl·HCO_(3)-Na型。SO_(4)^(2-)平均质量浓度为37.48 mg/L,明显低于淮南煤田东部潘谢矿区和淮北煤田二叠系砂岩水。主要水-岩作用为蒸发岩(氯盐岩和硫酸盐岩)和硅酸盐岩矿物溶解,存在阳离子交替吸附作用。由于边界阻水断层切割,二叠系砂岩含水层四周均为相对隔水边界,且埋藏较深,富水性弱,水动力条件较差,形成了一个封闭–半封闭的水文地质单元,具有较强的硫酸盐还原环境,有利于硫酸盐细菌还原,脱硫酸作用明显,导致δ^(34)S升高,砂岩水硫酸盐含量偏低。研究成果可为类似条件矿区涌突水水源识别提供依据。

复合型植物源活化剂强化蜈蚣草修复砷污染土壤的效应研究

长期的人类活动导致砷(As)在土壤中大量积累,对生态环境和人体健康构成严重威胁,迫切需要修复。通过将谷氨酸二乙酸四钠(GLDA,10%)、蜈蚣草水提取物(10%)和茶皂素(4%)以不同比例混合形成复合型植物源活化剂作为试验材料,以As污染的尾矿区土壤作为研究对象,根据土壤模拟和盆栽试验,研究不同配比方案的复合型植物源活化剂对土壤中As的生物有效态含量、供试植物蜈蚣草(Pteris vittata)生物量和提取As的影响,筛选出复合型植物源活化剂最佳的配比方案。研究结果表明,在土壤模拟试验中,复合型植物源活化剂处理土壤中残渣态As的质量分数显著降低,而生物有效态As质量分数显著升高,将残渣态转化为生物有效态,在GST7(7꞉12꞉1)处理条件下,生物有效态As的质量分数达到最大,较对照组(CK)提高了40.80%。盆栽试验中,复合型植物源活化剂处理蜈蚣草生物量随GLDA比例升高和茶皂素比例降低,呈现先升高后降低的趋势,在GST6(6꞉12꞉2)处理时达到最大,为3.58 g·plant−1,较CK提高了45.21%。蜈蚣草中As的质量分数显著升高,且随GLDA比例升高和茶皂素比例降低逐渐升高,在GST7处理时蜈蚣草地上部和根部As的质量分数达到最大,为738.30 mg·kg^(-1)和281.20 mg·kg^(-1),较CK提高了40.17%和22.63%。蜈蚣草对As的提取量和去除率变化趋势与其生物量变化一致,呈现先升高后降低的趋势,在GST6处理时达到最大,其值为1795.10μg·plant−1和0.59%,是CK的1.85倍和1.90倍。综合表明复合型植物源活化剂的配比方案为GST6(6꞉12꞉2)时蜈蚣草的修复效果最佳,可作为一种新的As污染土壤的植物修复策略。

十溴二苯乙烷和豌豆肽对实验大鼠认知功能的影响

目的探讨十溴二苯乙烷对大鼠认知功能损伤及豌豆肽的干预作用。方法SPF级Wistar成年雄性大鼠40只,随机分为对照组、十溴二苯乙烷低剂量组、十溴二苯乙烷高剂量组、豌豆肽+十溴二苯乙烷高剂量组。十溴二苯乙烷经口染毒连续8周,同时经饮水给予豌豆肽干预,采用Morris水迷宫评价其空间学习记忆能力;制备大脑冰冻切片,分别采用免疫组织化学、尼氏染色、免疫荧光染色观察大脑胶质细胞的激活情况以及神经元的退行性变化及凋亡情况;采用Western blotting检测大脑皮层神经元突触蛋白synapsin-1和突触后密度蛋白95的蛋白表达水平。结果与对照组相比,十溴二苯乙烷低、高剂量组逃避潜伏期和游泳总路程明显增加,穿越平台次数显著降低(P<0.05);大脑神经元尼氏体染色变浅,细胞出现空泡样改变;免疫组织化学染色显示星形胶质细胞和小胶质细胞活化;免疫荧光染色显示大脑神经元发生凋亡,伴随突触蛋白synapsin-1和突触后密度蛋白95蛋白表达水平降低,且呈剂量依赖性变化(P<0.05)。大鼠染毒同时经饮水给予豌豆肽干预,神经行为学和大脑病理损伤均得到一定程度的改善(P<0.05)。结论十溴二苯乙烷暴露可导致大鼠大脑神经元和神经突触损伤、星形胶质细胞和小胶质细胞活化、神经元发生凋亡;豌豆肽能显著改善十溴二苯乙烷诱导的大鼠认知功能损伤。

不同种类蔬菜对芘的耐性和累积特性差异研究

多环芳烃会影响蔬菜的生长发育,导致其产量和品质降低,最终通过食物链危害人体健康。通过温室盆栽土培试验,测定不同质量分数(0、50、100、200、400 mg·kg^(-1))芘作用下小白菜(Brassica chinensis L.)、胡萝卜(Daucus carota L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)的生长指标(根长、株高、鲜质量)、叶绿素质量分数、品质指标(可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C)和蔬菜各部位芘质量分数等,对芘处理下不同种类蔬菜的耐性和累积特性进行了比较研究,筛选出高耐芘性和低富集能力的蔬菜品种。结果表明,1)芘处理降低了3种蔬菜的生长参数,抑制了蔬菜的光合作用,3种蔬菜耐芘能力大小顺序为:番茄>小白菜>胡萝卜。2)蔬菜品质方面,小白菜和胡萝卜可溶性蛋白随土壤芘质量分数的升高而降低,番茄可溶性蛋白表现为先增加后减少;小白菜、胡萝卜和番茄可溶性糖质量分数均降低且400 mg·kg^(-1)芘处理下分别降低了21.6%、36.2%和19.1%;芘处理刺激了蔬菜维生素C的生成,其中番茄维生素C质量分数增幅最大,3种蔬菜中番茄品质受芘影响最小。3)不同种类蔬菜各部位芘质量分数存在显著差异,但均以根系积累为主,积累量随芘质量分数的升高而增加;3种蔬菜可食部位芘富集系数表现为胡萝卜(0.162)>小白菜(0.0463)>番茄(1.32×10^(-3)),并且3种蔬菜中番茄芘转运系数最小。综合研究表明,3种蔬菜中番茄耐土壤芘污染的能力高,品质最好,可食部位富集芘能力低,芘从根部向地上各器官转运的能力最弱,与小白菜和胡萝卜相比更适合在芘污染的农田土壤上种植。研究结果可为污染土壤蔬菜种植提供参考。

淮南煤田张集矿山西组煤中锑含量和赋存状态及富集成因

以淮南煤田张集矿山西组煤为研究对象,刻槽采集煤样,采用电感耦合等离子体质谱仪、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、扫描电镜等手段,结合相关性分析和逐级化学提取实验,探讨了张集矿山西组煤中锑的含量分布、赋存状态及其富集成因。结果表明:张集矿山西组煤中锑含量范围为2.49μg/g~4.57μg/g,平均3.13μg/g,高于世界煤背景值,富集系数为3.4,属于轻度富集;同煤层中锑含量变化较大,在垂向上,顶部和底部煤样中锑含量高;张集矿山西组煤中锑主要赋存在硅铝酸盐矿物中,其中顶部和底部煤样中的锑还赋存于黄铁矿中;成煤盆地受陆源碎屑输入作用越强,淮南煤中锑含量越大,因此推断煤中锑的富集主要与物源区的陆源物质输入有关;此外,煤中锑元素的富集还受地下水活动和围岩作用影响。

杨家岭页岩微宏观下物理力学特征研究

杨家岭中采区北坡高程150 m处有滑坡,由此造成的破坏变形给安全生产带来极大影响。滑坡岩石为孤峰组页岩,为探究岩石宏微观破坏机制,利用X射线粉晶衍射、扫描电镜、MTS816型电液伺服控制试验机等对其进行研究。试验结果表明:研究区页岩主要由碎屑矿物石英和黏土矿物伊利石、少量绿泥石和高岭石组成,岩石具有一定吸水性;微观下,页岩内部整体为片状结构,含有直径约0.61~4.01μm的孔洞,长度约1.09~2.95μm的原生裂纹;单轴压缩下,岩石抗压强度与弹性模量随着加载速率的增大,而成指数关系增大,在低加载速率下,页岩有明显的屈服阶段,且破坏形式为脆性张拉破坏;三轴压缩下,页岩抗压强度平均下降了15.31%~20.40%、黏聚力下降了16.57%左右,围压能够提高饱水页岩的抗压强度,其主要发生脆性剪切破坏,且破坏倾角约为67.38°;岩石损伤强度和峰值应变受围压影响最为明显,其强度受围压敏感程度依次为损伤强度>峰值强度>起裂强度。研究结果表明:研究区页岩矿物成分和微观结构可能是诱发其宏观破坏的主要原因。

高潜水位采煤沉陷区人居环境与生态重构关键技术:以安徽淮北绿金湖为例

以两淮高潜水位矿区为代表的我国东部大量采煤沉陷积水区的形成,严重影响了煤炭资源型城市的可持续发展,特别是城中采煤沉陷区水土资源撂荒、生态系统紊乱、人居环境恶化已成为制约城市建设的三大瓶颈,严重阻碍了经济社会发展和生态文明建设。为解决煤炭资源型城市生态修复与可持续发展问题,通过分析高潜水位采煤沉陷区地表沉陷积水演化规律和生态损害特征,基于开采沉陷原理和“采复一体化”理论,提出了地表沉陷积水动态预测方法,构建了沉陷区地形改造分区重构数学模型;研发了沉陷区边采边复施工、水循环与水资源调控、建筑分区设计、水土流失控制与基质改良、水陆复合生态系统重构等关键技术;探索了城中采煤沉陷区人居环境与生态一体化治理新模式,并以淮北绿金湖沉陷区为工程背景,开展了工程实践。研究表明:①融合Knothe时间函数和水量平衡模型参数,可实现开采任意时刻地表沉陷积水深度、积水面积、积水体积和最大库容的精准预测,最大相对误差为9.7%;②依据土方量平衡条件,建立了采前地形重构数学模型,将沉陷治理区划分为以地表沉陷盆地中央为中心、两侧对称的中央挖深、边界垫浅4个特征区域,土地闲置时间由14个月缩短至8个月,为高潜水位采煤沉陷区“挖深垫浅”超前治理提供了理论依据;③研发了环保疏浚退水及人工湿地尾水处理系统、底泥一体化机械深度干化系统、高填筑围埝多级装配式退水系统等成套施工关键技术,退水效率提高了17%,节约排泥场面积5260 m^(2);④提出了“平整地建筑-斜坡地水土保持-浅水区水生植被-深水区生态渔业”沉陷区分区治理技术,实现了沉陷区水土资源的100%高效利用;⑤与引江济淮、生态走廊、绿金城市等重大民生工程相结合,探索了集市场运作、科学修复、可持续运营于一体的沉陷区综合治理新模式,为城中采煤沉陷区生态环境治理和可持续发展提供了理论依据和技术参考。

基于自然电位的充填裂隙溶质运移特征试验研究

为精细描述充填裂隙溶质运移过程及其特征,设计加工了充填裂隙溶质运移试验模型,开展了不同流速条件下溶质运移试验,研究了充填裂隙溶质运移特征,结合不同测点自然电位(SP)实时动态监测数据,研究充填裂隙内部溶质运移过程。结果表明:1)在试验流速0.0733~0.9630 mm/s范围内,充填裂隙渗透系数为1.85 mm/s,与充填多孔介质渗透系数1.79 mm/s较为接近,水流符合达西定律。2)试验过程中,水流实际平均流速为0.247、0.431、0.661 mm/s时,取样口处溶质峰值浓度分别为5.14、5.50、5.78 g/L,溶质初始到达和峰值到达时间均减少,其中初始到达时间分别为4640、2640、1560 s,峰值到达时间分别为5480、3360、2040 s。3)3种水流实际流速条件下,溶质运移过程中SP响应呈现出相似特征,沿水流方向从1^#到6^#测量电极处峰值SP绝对值逐渐减小,且峰值前SP响应曲线陡峭程度逐渐降低;此外,溶质弥散前锋与溶质弥散峰值浓度点随水流动均呈匀速运移状态,其中溶质弥散前锋相应的平均流速分别为0.214、0.396、0.685 mm/s,溶质弥散峰值相应的平均流速为0.189、0.347、0.571 mm/s。4)基于峰值SP计算的水流实际平均流速与采用溶质峰值浓度计算结果基本一致,但基于峰值SP计算结果更接近实际平均流速(流量计算结果),准确度提高1.5%;随着流速不断增加,采用峰值SP计算的宏观平均流速误差降低9.9%。5)试验发现,与峰值SP值相比,采用初始SP值计算的充填裂隙水流宏观平均流速更接近由流量数据计算的水流宏观平均流速。

基于AHP-模糊综合评价法的地质实习成绩评定方法构建

本研究通过层次分析法(AHP),从实习原始记录、实习表现、实习考试和实习报告四个方面入手,构建地质实习成绩评价体系,确定各指标权重,运用模糊运算实现实习成绩的综合客观评价。结果表明,利用AHP-模糊综合评价法得出的实习成绩,能够对学生的实习进行更加客观、科学、合理的评价,且对教师教学成果的检验和教学水平的提高有重要的保障作用。

临涣矿区地表水中氮的时间变化及同位素组成

临涣矿区作为我国重要的煤炭基地,长期的煤炭开采及农业生产活动对地表水环境产生严重影响。为探究临涣矿区地表水中氮营养盐的来源及年度变化特征,于不同时间段采集了研究区河水、沉陷积水区样本,测试分析其常规水化学指标、氮营养盐及氮同位素值;运用水化学、同位素及多元统计评价等分析方法探究研究区地表水中氮的时间变化及同位素组成特征。受农业径流和污水的排放及降雨季节变化的影响,2011至2019年间TN和NO 3-N含量均表现出先升高后降低的趋势,而NH 4-N含量变化较小。河水和沉陷区积水δ15 N值范围差异较大,氮来源异同。河水δ15 N值变化范围为0.92%~1.52%,河水中的氮主要来源于粪肥和生活污水。沉陷区积水δ15 N变化范围为-0.2%~0.78%,其来源主要受土壤氮硝化、含氮肥料的径流影响。研究结果为矿区氮污染源判别提供了一种准确的方法,完善了矿区水生生态系统中氮的生物地球化学信息,帮助制定相关措施减少水体氮污染。

安徽淮北临涣矿区地表水水化学及硫氢氧同位素组成特征

以淮北临涣矿区为研究对象,系统的采集了研究区河水、沉陷区积水和矿井排水等共23个水样,分析测试其常规水化学指标及氢氧硫同位素特征值。采用Piper三线图、Gibbs图与线性回归分析等方法,探讨了研究区不同类型地表水水化学组份特征及影响因素、SO_4^(2-)来源等问题。结果表明:研究区地表水TDS含量较高,属高矿化度水质类型,阳离子主要为Na^+和Ca^(2+),阴离子主要为HCO3-与SO_4^(2-),其中浍河河水水化学类型主要为Na^+-Ca^(2+)-HCO_3^-型,沉陷积水主要为Na^+-Cl^--SO_4^(2-)型;研究区河水和沉陷区积水SO_4^(2-)含量较高,平均值分别为412. 90 mg/L和490. 61 mg/L,河水中SO_4^(2-)主要来源于蒸发岩溶解、废水排放,沉陷区积水SO_4^(2-)来源于河水补给及矿井排水的影响;地表水的δD和δ^(18)O值变化范围为-55. 3‰～-29. 3‰和-7. 2‰～-2. 6‰,均落在大气降水线下方,表明其受到不同程度蒸发作用,河水、沉陷积水主要补给来源是大气降水; Gibbs图分析结果表明河水离子组成主要受岩石风化的控制,而沉陷区积水主要受蒸发作用影响。

厚松散层下多煤层重复开采地表移动规律

为了研究厚松散层下多煤层重复开采对地表移动的影响,结合淮南矿区地质采矿条件,在分析顾桥煤矿重复开采地表移动规律的基础上,运用FLAC^(3D)软件建立数值模拟模型,研究了重复开采地表变形规律,并建立了地表变形参数与采动次数之间的关系模型。研究表明:厚松散层下首次开采时地表下沉系数大于1,随着采动次数的增加,松散层逐渐被压实,地表下沉系数呈现线性增大的趋势,但3次开采后松散层已经压实,下沉系数趋于稳定,不再随采动次数增加而增大;达充分采动后,地表移动盆地范围不再增大,但受到采深增大的影响,主要影响角正切、边界角与采动次数之间均呈线性增大关系。该成果为研究厚松散层重复开采地表移动规律提供了理论依据和技术参考。

铜陵某富硫尾矿库周边土壤重金属污染特征及风险评价

铜陵某尾矿库堆积大量富硫尾矿,为研究其氧化状况及对周边土壤的污染情况,在尾矿库和周边采集尾矿及土壤样品,测试分析尾矿及土壤样品典型重金属(Hg、As、Cr、Cd、Pb、Zn)含量和赋存形态,并基于单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤污染状况进行了评价。结果表明:(1)尾矿中Fe2O3平均占比达到38.08%(质量分数,下同),S平均占比达到5.34%;(2)尾矿库周边土壤中Cd、As、Zn、Hg严重超标,分别为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)风险筛选值的6.3、3.7、1.8、1.5倍;(3)土壤中重金属主要以残渣态形式存在,但Cd、Hg、Zn的非残渣态平均占比均达到25%以上,生物有效性较高,对周边环境存在潜在危害;(4)两种污染指数法评价结果表明,尾矿库周边土壤以Cd、As、Zn污染为主,该富硫尾矿库已对周边环境造成重度污染。

基于PMF和PCA-APCS-MLR模型的煤矿区地下水多环芳烃分布特征及来源解析

为明确典型矿业活动区浅层地下水多环芳烃(PAHs)污染特征及来源,通过水样采集与测试分析,综合采用多元统计分析方法、正矩阵因子分解(PMF)和绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型,研究了某煤矿区地下水中PAHs的分布特征与影响因素、污染来源及贡献率。结果表明:研究区地下水中PAHs的总浓度为12.65~127.08 ng/L,平均值为70.99 ng/L。PAHs总体分布呈现中南部高四周低的特征,主要受矿业生产活动、地下水流向和径流强度影响。利用PMF和APCS-MLR两种模型均识别出4个污染源,每个潜在污染源的主要负荷种类相似。PMF中观测值与模型预测值之间的R^(2)为0.60~0.99,PCA-APCS-MLR中R^(2)为0.51~0.91。研究区地下水中PAHs主要来源为煤炭燃烧源、石油源/生物质燃烧源、炼焦排放源、交通排放源,前两者总贡献率超过60%。研究结果可为研究区地下水资源绿色开发与保护提供一定依据。

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。

淮南矿区道路环境大气颗粒物重金属污染特征及来源解析

为了解煤矿开采区道路环境中大气颗粒物重金属元素的污染特征及来源,于2016年12月(采暖期)和2017年5月(非采暖期)分别采集了淮南潘集矿区交通主干线周围大气颗粒物样品,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定了As、Cd、Hg、Mn、Pb、Cu、Zn、Ni、V等9种重金属元素以及参比元素Al的含量,并利用富集因子法和因子分析法解析了其来源。结果表明:(1)Zn、Mn、Pb含量较高,占所测重金属元素的82%(质量分数)以上;采暖期总悬浮颗粒物(TSP)、PM10和PM2.5中重金属含量总体上均高于非采暖期。(2)富集程度较高的元素有Pb、Cd、Hg,随着颗粒物粒径减小,各重金属元素的富集因子呈现增大趋势。(3)通过因子分析法得出,潘集矿区道路环境中重金属主要来源为交通排放、煤炭燃烧和扬尘等。

基于客观组合权-改进集对分析模型的矿井突水水源识别

矿井水害事故的发生对煤矿的安全开采带来很大的影响,快速准确地识别突水事件中所涉及的水源,是预防和解决矿井水害的关键手段之一。基于客观组合权和集对分析理论,针对矿井突水水源识别问题,以东滩矿4个含水层中的40个水样为识别样本,选取Na^(+)+K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和HCO_(3)^(-)共6项水化学指标作为识别因子,构建了矿井突水的水源识别模型,并利用该模型对10个检验样本进行水源识别。结果表明:客观组合权既避免了主观赋权法的主观随意性的缺点,又弥补了单一客观赋权法带来的片面性较强的不足,能合理地对识别指标进行权重赋值。Ca^(2+)和Mg^(2+)的权重明显高于其他离子,分别为0.28和0.25,二者的权重之和占比达53%,说明这2个指标在突水水源识别中起主要作用。利用客观组合权-改进集对分析模型对10个检验样本进行识别,准确率达到90%,说明该模型在矿井水源识别中具有一定的参考价值。模型出现误判的原因可能是误判水样取样钻孔位于断层附近,断层切割侏罗系红层水含水层与二叠系砂岩水含水层,是具有一定导水能力的天然通道,导致水样与砂岩水含水层存在一定的水力联系并发生了混合。建议在后续工作中应收集和监测各种含水层的水样数据,及时应用新的水样数据对模型进行修正,为提高模型的识别准确率奠定基础。