基于水化學特征的王莊煤礦突水水源判別模型研究.pdf

1、山西作為全國煤炭大省，突水事故時有發(fā)生，在突水防治方面研究較多，但利用水文地球化學方法結(jié)合數(shù)學模型防治水的研究卻幾乎沒有。礦井突水水害是嚴重制約礦井正常生產(chǎn)的常見災害，如何能夠正確并且快速的判定煤礦的突水水源位置是有效進行水害防治的最關(guān)鍵技術(shù)。以往的突水水源的判定只是通過簡單的物理、化學、數(shù)學等基礎學科和基本手段來決定，錯誤率高且不準確。近年來，計算機技術(shù)和數(shù)學模型結(jié)合水化學的手段越來越流行，原子吸收分光光度計可以檢測出百萬分比濃度的數(shù)

2、據(jù)，非常穩(wěn)定精確，之后通過在計算機上運行數(shù)學模型處理分子化學的大數(shù)據(jù)，可以在宏觀上把握問題的要點和本質(zhì)。這種微觀結(jié)合宏觀，再通過大數(shù)據(jù)分析問題的方法非常適合安全要求越來越高的煤礦。
　　本文通過山西長治王莊煤業(yè)有限責任公司2014年全年的水文地質(zhì)資料和2015年1月的涌水數(shù)據(jù)為研究對象。首先分析王莊煤礦的基礎水文報告和地質(zhì)資料，包括區(qū)域含水層，區(qū)域隔水層，井田內(nèi)含水層，井田內(nèi)隔水層等;其次分析王莊煤礦礦井內(nèi)突水水源的水化學特征、分

3、布規(guī)律、特征離子，計算王莊煤礦沖水強度;再次通過采用數(shù)學模型（多組逐步貝葉斯和BP神經(jīng)網(wǎng)絡原理）分別在MATLAB和SPSS軟件里面建立突水水源的判別模型，對比分析一年的突水水源水化學數(shù)據(jù)，算出兩種方法的準確率;最后對王莊煤礦1月的未分類的5組突水水源數(shù)據(jù)進行判別，預測突水水源的位置。幫助煤礦采取快速有效超前的預防突水水害的措施。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴王莊煤礦的突水水源類型有四類:王莊煤礦二疊系下統(tǒng)下石盒子組、山西組砂巖裂隙

4、含水層（簡稱二疊系下統(tǒng)含水層）;王莊煤礦石炭系上統(tǒng)太原組砂巖裂隙及石灰?guī)r巖溶裂隙含水層由數(shù)層砂巖裂隙含水層（簡稱石炭系上統(tǒng)含水層）;采空區(qū)積水;二灰及奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（簡稱二灰及奧陶含水層）。⑵利用MATLAB和SPSS軟件，結(jié)合數(shù)學模型多組逐步貝葉斯和BP神經(jīng)網(wǎng)絡，建立王莊煤礦突水水源判別模型。⑶對比分析一年前的突水水源數(shù)據(jù)，算出兩種方法的準確率。并期的5組未分類數(shù)據(jù)進行水源位置的判定。⑷利用同位素示蹤法驗證判別涌水水源

5、位置的正確性。⑸通過治理方案前后涌水量變化再次驗證判別模型預測水源位置的正確性。計算機技術(shù)和數(shù)學模型結(jié)合分子化學的當下最流行的方法。地下水的水質(zhì)類型的形成主要是井田內(nèi)含水層隔水層的類型不同，補給、徑流、排泄途徑的不同，貯存條件等的不同導致的。通過分析各個含水層的水化學特征，確定其水質(zhì)類型及標志性元素或離子;根據(jù)每個含水層中典型陰陽離子賦存情況，從而得出其分布規(guī)律;另外，隨著深度開采，根據(jù)縱向上典型離子變化規(guī)律，得出各含水層及老窯積水可能

6、存在連通性，為以后的深度分析做鋪墊。新型礦井突水水源判別模型以分子化學為基礎，分析檢測突水水源水化學特征，之后在計算機上運行數(shù)學模型處理分子化學的大數(shù)據(jù)，首先對比歸類，之后分析預測。該項目的研究對于礦井內(nèi)突水情況有著預測和監(jiān)督兩方面的作用。預測作用是指:礦井突水前，水離子的濃度、水位、PH值等等指標，通過數(shù)學模型里面的判別函數(shù)計算，結(jié)合MATLAB和SPSS軟件可以準確預測出突水水源類型。結(jié)合水文地質(zhì)圖，可以分析出突水水源位置，之后可以