模糊数学方法在矿井突水水源识别中的应用

快速准确的识别突水水源是治理矿井突水的关键因素和前提条件,而地下水化学成分具有的差异性是矿井水源判别的基础和前提条件。以地下水水化学组分的差异为基础,利用模糊数学方法,选取33个煤炭矿井突水含水层水样,以地下水化学组分Na⁺、+K⁺、Ca²⁺、Mg⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-为特性指标,构造判别水样的隶属函数,并计算各水样的隶属度,从而建立水源判别模型,对突水水源的判别效果进行探讨。模拟结果可知:该模型判别准确率较高33个水样总体的正确识别率为90.9%,识别效果较好。其中17个松散层砂层水样,正确识别16个,正确识别率为94.1%;8个砂岩裂隙水样,正确识别6个,正确识别率为75%;8个灰岩岩溶水样全部正确识别,正确识别率为100%。从总体识别效果来看,灰岩岩溶水>松散层砂层水>砂岩裂隙水。     

潞安矿区中部煤矿充水水源水化学特征及水源识别意义

采集了潞安矿区中部煤矿5类80份已知水源水样,利用PIPER三线图对不同来源水样水文地球化学特征进行了分析;利用聚类分析方法（Ward法）对三线图上存在重叠的砂岩水、太灰水与奥灰水进行分类,显示奥灰水与太灰水明显聚类,局部存在两者混合,砂岩水则与上述两者难以区分;最后利用Bayes模型建立了不同水源判别函数（自我检验准确率达91.5%）,对采集的19个矿井涌水水样进行了识别,识别出顶板砂岩水样12个,地表水、孔隙水样4个,太灰水样3个;对于后验概率不高的水样（低于80%）存在水源混合的可能性。     

水化学法在判断四矿猴车道出水水源中的应用

通过对鹤壁矿务局四矿猴车道出水的水化学特征其变化趋势的研究，判定出了无法直接观察到的煤层采空区内发生的突水水源，达到了查清出水水源点及确定治理方案的目的。     

基于氢氧同位素和水化学的废弃煤矿充水水源识别

峰峰矿区地处太行山东麓边缘,属华北地层区,矿区含水层可分为四大含水岩系,其中第四系孔隙含水层地下水和二叠系砂岩含水层地下水主要接受降水补给,石炭系薄层灰岩含水层地下水除接受沟谷河段渗漏补给外,在局部接受下伏奥陶系灰岩地下水的补给,奥陶系灰岩含水层地下水主要接受鼓山、九山及西北部灰岩裸露区降水补给。峰峰矿区有生产矿井13对,废弃矿井4对,本次研究对象为废弃的一矿和二矿。本文运用水化学成分和氢氧稳定同位素作为水循环过程的示踪剂,研究了峰峰矿区不同含水层地下水的水文地球化学特征,并在此基础上识别了废弃矿井主要充水来源。通过现场调查,系统采集了该区废弃矿井水、奥灰水、薄层灰岩水、砂岩水和松散岩类孔隙水水样,并采用离子色谱法、滴定法和高分辨率激光光谱法在实验室完成了水化学成分（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和Sr2+）和氢氧稳定同位素组分（D和 18O）测定。水化学分析结果显示,废弃矿井水、奥灰水的水化学类型主要为HCO3-SO4-Ca-Mg,属于低矿化度水;不同水体Sr2+含量存在一定的差异,废弃矿井水和奥灰水Sr2+平均值分别为0.67mg/L 和0.69mg/L,且二者Sr2+/Ca2+和Sr2+/Mg2+比值比较接近,可能说明二者存在密切的水力联系;不同水体水化学成分主要受到溶滤作用的影响。氢氧稳定同位素研究表明,砂岩水和孔隙水δD和 δ18O相对富集,废弃矿井水和奥灰水δD和 δ18O值比较接近。结合矿区奥灰含水层富水性强并与煤系地层存在密切水力联系的水文地质条件,说明奥灰水为废弃矿井水的主要充水水源。     

矿井水害水源的水文地球化学探测技术

水文地球化学探测技术在判断矿井突水水源方面具有快速、及时、经济方便等特点。结合典型实例,介绍了特征离子和离子比值法、水质分析结合同位素综合分析法、水化学示踪法、数学判别模型法探测技术及其在矿井水害水源判别中的应用,为矿井水水源探查提供了参考依据。     

有关矿井突水水源判别方法的探讨

判别矿井突水来源是矿井防治水工作中的关键环节,选择合适的判别方法是快速高效判别突水水源的关键。本文对近些年来判别矿井突水水源的各种方法进行深入探讨,指出在水源判别时注意的问题,为矿井防治水提供决策依据。     

河南省新密市豫鑫煤矿矿井水源分析和评价

采用大型抽水试验法分析评价了新密市豫鑫煤矿突水矿井的供水能力,揭示了矿井水来源和矿井水水质特征及变化趋势,评价结果可作为矿井水资源评价和开发利用的依据.     

双柳煤矿充水含水层水化学特征及涌水水源识别技术

运用灰色关联度理论,对双柳煤矿主采煤层主要充水水源水化学一般特征进行分析,确定各含水层的特征离子。采用piper三线图、离子含量柱状图,分析研究煤系地层砂岩水、太灰水、奥灰峰峰组、奥灰上马家沟组含水层的水化学特征,并利用piper三线图对本区各含水层水质类型进行初步分区,为矿井技术人员快速准确判别涌水水源类型提供了有效方法和依据。     

焦作矿区地下水水化学特征及涌水水源判别的FDA模型

运用统计学Fisher判别分析(FDA)理论,根据含水层涌水水样的水化学分析结果,建立焦作矿区涌水水源的数学识别模型,分析了矿区地下水水化学特征及形成机制,确定了含水层涌水的补给来源,并对它们进行判别分析及结果验证。结果表明：FDA模型预测涌水水源与常规水化学方法分析结果基本一致;矿区奥灰水补给太灰水特征明显,煤层顶板砂岩水与深部岩溶水联系较弱。FDA模型利用回代估计法所得到的误判率小,适用性强,简易方便,具有较强的涌水水源判别能力。     

基于Fisher判别分析和质心距评价法的矿井水源判别

矿井突水是影响煤矿安全生产的灾害之一,快速准确地判别突水水源对于水害治理至关重要。Fisher判别分析法在判别混合水时,只能将此确定为最相像的某一分组,从而发生误判,因此在Fisher判别分析理论的基础上引入了质心距评价法,剔除可能为混合水样的样本数据,可以提高判别结果的准确率。为此选取13种水化学离子作判别因子,30个有代表性的水样作为训练样本建立判别函数模型,应用判别函数模型及质心距辅助评价指标对6个取自特定含水层的单一水样和4个取自水仓的混合水样验证分析,引入质心距评价分析后判别准确率从60%提高到83.3%。研究结果表明,在Fisher判别分析后进行质心距评价分析可提高判别结果的准确度。     

边坡稳定性的聚类未确知综合识别方法及应用

影响岩石边坡稳定性的因素众多且关系复杂,且存在大量未确知信息,很难用简单的方法进行分析判断,借鉴工程类比的思想,采用聚类与未确知测度相结合的方法进行研究。针对边坡工程问题环境的复杂性,以大量的历史数据为训练样本,通过动态聚类分析,求得其分类中心。针对大量的未确知信息,利用未确知测度方法对其进行评价,提出一种分析边坡稳定问题的新方法。研究表明,该算法可以对边坡的稳定状态进行预测,正确率在90%以上,为比较合理快速地分析边坡稳定分析方法提供了一条新的途径。     

矿井涌水水源判别的GRA-SDA耦合模型

选取矿井涌水水源判别中常用的灰色关联分析和逐步判别分析作为基础模型,分析了两者的优缺点及单独使用中存在的问题,提出耦合判别思路,设计了GRA-SDA耦合式水源判别模型。利用某矿区实际样本数据,选取Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-共6组离子以及矿化度作为判别因子,对该模型进行实例验证。分析表明,该模型判别结果与实际情况吻合较好,与单独使用一种分析方法相比较,有效地提高了水源判别正确率。     

淮南张集矿水文地球化学特征及水源识别

为了研究淮南张集矿的地下水水化学特征及其水源,共收集45个样品的常规水化学资料(其中,第四系水12个、煤系水27个、灰岩水6个)。借助Piper图和Durov图划分了三个含水层的水质类型,并对主要组分的特征进行了分析。通过对比分析各含水层不同组分的箱线图,研究发现当[K++Na+]500mg/L、[Cl-]450mg/L、[TDS]1500mg/L时,能区分出煤系水;当[K++Na+]200mg/L、[HCO-3]250mg/L、[SO2-4]35mg/L、p H9时能区分出灰岩水,剩下的可能是第四系水。在此基础上建立的水源识别模型对第四系水、煤系水、灰岩水进行判别,正确率分别为:96.3%、100%、93.7%,有较好的水源识别效果。     

任楼煤矿水源判别模型的自动识别

在新区矿井样本少的条件下,多类判别的问题一直难以解决,特别是发生过突水淹井的煤矿,各含水层的地下水有了一定的混合,判别水源就更为困难。因此需要一种快速、有效、准确的判别方法,对水源逐对辨别,并按概率最高者归类。将这一方法应用于任楼煤矿,对某工作面凭经验难以判别的水源进行确定,收到了很好的效果,肯定了注浆效果,取消了防水闸门。这一结论已被生产验证。这种方法在水样少的条件下具有普遍的用途。     

岩溶区水库盈水水源识别及评价研究

提出了一种在岩溶区进行水库水源条件量化识别及盈水水源产水量计算的新方法。实例表明,该方法具有成果可靠、操作简便的优点。      

西部侏罗系矿区充水含水层水文地球化学特征及矿井水来源综合识别

本文以水文地球化学理论为指导,基于研究区水文地质条件及矿山水害研究基础,构建了不同充水含水层水化学和氢、氧同位素基础特征值,结合不同煤层埋深煤矿含隔水层组合特征和导水裂隙带发育高度,综合识别了浅埋、中深埋和深埋多个煤矿的矿井水来源.研究结果显示,受水岩作用和水动力条件等因素影响,煤层上覆不同充水含水层地下水水化学类型和...     

矿井突水水源的Bayes逐步判别分析研究

对Bayes逐步判别法在矿井突水水源判别中的应用进行研究分析。选用六大常规离子（ Ca2＋、Mg2＋、K＋＋Na＋、SO42-、Cl-、HCO3-）作为判别因子,建立Bayes逐步判别分析模型,以内蒙唐家汇矿区突水水源判别为例,在建立的判别模型回判检验准确率仅60%,分析原因可能与选定的特征判别因子对该矿区水样分类影响能力较弱有关。增加总硬度、碱度、PH值和矿化度作为判别因子,重新建立Bayes判别分析模型,使回判准确率提高至90%,证明适当增加特征判别因子对改善Bayes逐步判别模型的可靠性和稳定性有利。经对唐家会矿区的3个未知样本进行了判别分析,并与距离判别法和模糊综合评判法判别结果对比,结果表明Bayes逐步判别模型准确性较好,判别准确率与距离判别结果完全相同,而优于模糊综合评判方法。在合理选取特征判别因子的情况下,Bayes逐步判别法是目前矿井突水水源判别的有效方法。     

指标规范值的未确知测度模型用于地表水水质评价

为减少未确知测度函数的设计数目并使之规范化,提出在对地表水24项常用指标适当设定参照值和对指标值进行规范变换基础上,按地表水指标各级标准规范值的接近程度,将指标归为3类,同类指标设计为相同的测度函数。并将指标规范值的未确知测度模型应用于地表水水质评价。结果表明:与传统的未确知测度模型相比较,该模型不仅极大地减少了未确知测度函数的设计数目,使评价过程简单、实用,而且测度函数设计更加规范化。     

马氏距离判别模型在矿井突水水源判别中应用

根据某矿井水质资料,建立了该矿判别突水水源的数学模型,利用VB程序开发了马氏距离判别软件。选择了K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、HCO3-、SO42-、总硬度、碱度、pH、矿化度11项指标作为评价因子,选取20个典型水样作为距离判别方法的训练样本,获得了判别模型,并用样本数据的回判处理进行验证。应用该模型对6个待测水样进行判别,并与Fisher判别结果进行比较,结果表明：其结果与实际情况吻合较好。