矿井突水水源判别方法概述

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第五章矿井突水系统分析

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Ca( HCO3 ) 2 2 Na 2 NaHCO3 Ca 2
（五）第三系底部砾岩含水层
该含水层在河南省矿区发育不稳定，对采煤一般不会造成威
胁。但在永夏矿区和鹤壁矿区尤其是冷泉、八矿一带，砾岩沉积稳定、厚度大、分布广，孔隙裂隙发育。该砾岩水受淇河入渗补
给，富水性强，大部分直接覆盖于煤系地层之上，对矿井开采有
第五章矿井突水系统分析
第一节矿井突水水源判别
矿井生产过程中经常发生突然性的突水事故，突水后及
时准确判断突水水源是矿井防治突水工作中的关键所在。由于矿井水文地质信息缺乏，运用数学方法来分析水质化
验资料，从而判断突水水源，不失为一种行之有效的矿井
地质工作方法。河南省矿井充水含水层主要有 5 层，自下而上依次为中奥陶统(Q2)灰岩含水层、石炭系第二层灰岩含水层（L2）、石炭系第八层灰岩含水层（L8）、二叠系（P）砂岩含水层、晚第三系（N底部砾岩含水层。另外，还有煤矿开采时经常遇到的老窑水，它们都有可能成为矿井的突水水源。汪世花高级工程师自 1998 年开始对鹤壁矿区各充水含水层水化学特征、水化学环境进行细致深入的研究，井对多年来各含水层的水质分析结果进行了总结，从而揭开了河南省煤矿应用水质资料判断突水源研究的序幕。
（二）石炭系第二层灰岩含水层
该层灰岩是下夹煤的直接顶板，平均厚度约8m，以溶蚀裂隙为主。除了在西部山区接受上覆第三系松散含水层的潜水补给和大气降雨入渗补给外，还要通过断层接受奥灰强含水层的对接补给。其含富含的金属硫化物FeS2
在氧化环境中生成硫酸盐：
（Ca+Mg）型水时，该水样可能是砂岩水或老窑水。
2 .详细识别
Na+为对Ⅱ（砾岩水）的隶属函数为-Na型和HCO -SO -Ca+Mg型水样水质类型呈 HCO -Ca+Mg型、HCO 经过对同为 HCO -Ca+Mg型的奥灰水、砾岩水、八灰水水质指建立水质指标对两个水源类型的隶属函数，如 Na+对Ⅰ（奥数量多，采用模糊概率法和特征指标法识别；而其他类型的水样标对比，发现奥灰水和八灰水水质指标非常接近，砾岩水同奥灰灰水或八灰水）的隶属函数为数量少，如采用模糊概率法识别无法保证找到合理的隶属函数，水、八灰水的总硬度以及 xNa+、Cl-、SO 2-和固形物含量相差比较 0 所以只能选择若干水质指标作为识别的特征因子，用常规的方法 5 1.0 5 x 5 x 5 个水质指标作为识别水源类别的因子，组成因大。因此，选这 HCO -Ca+Mgx 15 (5 3) Ⅱ( x) 15 5 型水为例，说明识别过程。识别。以下以识别 x 10-、SO 2- ，固形物，总硬度｝，而取识别集 Ⅰ x) 5 x 15 (5 2) 素集 U=｛ (Na+、Cl x 15 1.0 10 老窑水固形物含量非常高，砂岩水 Na+含量高，Mg2+含量、 r V={Ⅰ，Ⅱ},Ⅰ代表奥灰水或八灰水，Ⅱ代表砾岩水。 x 15 根据下式计算各指标对于各水源类别的平均隶属度 2++Mg2+)（摩尔含量）低。首先应用剔除法将老窑水和砂岩水 0 （Ca 与奥灰水、砾岩水、八灰水区别开来。 b

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

第40卷第3期煤田地质与勘探Vol. 40 No.32012年6月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Jun . 2012收稿日期: 2011-10-30作者简介:杨海军(1986—), 男, 四川广安人, 硕士研究生, 从事水文地质研究.文章编号: 1001-1986(2012)03-0048-07煤矿突水水源判别与水量预测方法综述杨海军1,2，王广才1,2(1. 中国地质大学水资源与环境学院，北京 100083； 2. 生物地质与环境地质国家重点实验室，湖北武汉 430074)摘要: 突水严重制约着煤矿安全生产。

突水灾害的防治是涉及多学科多方法的系统工程。

矿井突水水源快速判别和矿井涌水量准确预测是突水灾害防控的重要环节。

从矿区地质环境精细探测、地下水循环交替特征和数学模型研究及应用等方面，总结了国内外煤矿突水预测的主要进展。

对判别突水水源和预测涌水量的各种方法进行探讨，概述了各种方法的原理、应用现状及其适用条件。

关键词：煤矿突水；预测；判别；涌水量；模型中图分类号：P641.4; TD74 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.012Summarization of methods of distinguishing sources and forecasting inflow ofwater inrush in coal minesYANG Haijun, WANG Guangcai(1. School of Water Resources and Environment , China University of Geosciences , Beijing 100083, China ;2. State Key Laboratory for Biogeology and Environmental Geology , Wuhan 430074, China )Abstract: Water inrush seriously restricts the safe production of coal mine. The prevention and control of water inrush disaster is a systematic engineering which involves many disciplines and methods. Distinguish-ing sources of water inrush quickly and forecasting water inflow accurately are important links for the pre-vention and control of mine water inrush. In terms of fine investigation of geology environment of mine, the research on the characteristics of circulation and alternation of groundwater, and the research and application of mathematical models, the paper summed up the main domestic and international progress in prediction of coal mine water inrush, and discussed various methods of distinguishing sources of water inrush and fore-casting water inflow, and summarized the theory, application status and application conditions of the methods. Key words: coal mine water inrush; forecasting; distinguishing; water inflow; model我国是煤矿水害多发的国家，突水造成的直接经济损失一直排在各类煤矿灾害之首，特别是华北石炭-二叠系煤田和南方晚二叠系煤田受岩溶水的威胁严重，突水事故频繁[1]，亟待解决。

矿井突水水源判别方法与应用

ＬＩＪｉａｎ・ｌｉｎ，ＺＡＮＭｉｎｇ－ｊｕｎ，ＨＡＮＬｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
ｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎ１６７ｏｒｉｇｉｎａｌｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓｏｆＨｅｂｉＭｉｎｅ，ａＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｔｏｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ
针对矿区的实际情况选择不同的判别方法只要应用得当大都可较好地进行突水水源预测2基于数学理论的分析法计算简单理论特基础清晰但都需要根据经验确定计算公式中各嫌评价因子的权重值具有一定的人为nnnbp人工神经网络法综合考虑不同含水层的水化学特征评价过程简单评价结果不受人为因素的影响
第３３卷第５期２０１４年１Ｏ月
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｓｏｎｒｃｅｓｏｆｍｉｎｅｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｗｅｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｒｅ・ｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｗａｔｅｒｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｏｔｈｅｒｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｂａｓｅｄｏｎａｃｅｒｔａｉｎｔｈｅｏｒｙ．Ｓｏｍｅｍｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｔｉｍａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｏｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆｍｉｎｅｗａｔｅｒｂｕｒｓｔｉｎｇ．Ｏｔｈｅｒｍｅｔｈｏｄｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｓｕｉｔａｂｌｅｉｎｔｅｒｖａｌｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅａｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｓｏｕｒｃｅ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ，ｉｆｍｏｒｅｗａ — ｔｅｒｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄ，ａｎｄｉｆｆｅｗｅｒｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅａｔｔａｉｎｅｄ，ＳＶＭ

基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法

基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法一、概述矿井突水作为矿山生产过程中的一大安全隐患，其准确识别对于预防突水事故、保障矿山安全生产具有重要意义。

传统的矿井突水水源识别方法往往依赖于经验判断和单一的水质指标分析，这些方法不仅效率低下，而且识别准确率难以保证。

开发一种高效、准确的矿井突水水源识别方法成为当前矿山安全领域亟待解决的问题。

主成分分析（PCA）和Fisher判别分析法是两种常用的数据处理和模式识别方法，它们在不同的领域中都得到了广泛的应用。

PCA通过降维的方式将多个指标转化为少数几个综合指标，这些综合指标能够反映原来指标的大部分信息，且相互独立，避免了信息的重叠。

而Fisher判别分析法则是一种线性分类器，通过求解最优的权向量和阈值，将样本投影到一条直线上，然后选择一个阈值将两类分开。

这两种方法的结合，可以实现对矿井突水水源的高效、准确识别。

本文将详细介绍基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法。

通过PCA对矿井突水水源的多项指标进行降维处理，提取出主要的综合指标。

利用Fisher判别分析法对这些综合指标进行分类判别，从而实现对矿井突水水源的准确识别。

通过实例验证和对比分析，证明该方法的可行性和优越性，为矿山安全生产提供有力的技术支持。

1. 矿井突水问题的严重性及其对矿井安全生产的影响矿井突水问题一直是采矿行业面临的一项重大挑战，其严重性不容忽视。

突水事件往往伴随着大量的地下水涌入矿山坑道，使得施工条件变得极为复杂，采矿成本大幅上升。

更为严重的是，突水不仅影响正常的采矿生产，甚至可能导致淹井事故的发生，给矿山工程和人员安全带来严重威胁。

在突水事故发生时，大量水流的涌入使得井巷和矿山设备遭受淹没，进而造成人员伤亡和财产损失。

突水事件还会对采矿生产造成直接影响，导致产量减少，甚至使部分矿区因无法继续开采而报废，给矿山的经济效益和资源利用带来巨大损失。

矿井突水水源的判别方法

矿井突水水源的判别方法
1. 从水文地质学和水文地质地貌角度：可以根据该区域的古地貌形态、表层土壤、地下水等水文地质特征，推测突水水源的来源。

2. 从水分析测试的角度：可以对突水水源中的水质成分进行检测，然后比较与相近地区井内或井外水体的化学成分，以判定水是来自矿井突水还是其它来源。

3. 从水体涵养能力角度：判断水体的涵养能力，对矿井井水来源进行判断，矿井突水水源一般有较强的涵养能力，而其它水源涵养能力往往较弱。

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

杨海军，一，王广才，
（．中国地质大学水资源与环境学院，北京１０８；１００３２．生物地质与环境地质国家重点实验室，湖北武汉４０７）３０４
摘要：突水严重制约着煤矿安全生产突水灾害的防治是涉及多学科多方法的系统工程。矿井突
ｗａｅｎｒｈｉｏｌｍｉｓｔｒｉｕｓｎｃａｎｅ
ＹＡＮＧＨａｕ，ＮＧＧｕｎｃｉＯｎＷＡａｇａ
（．ｃｏｌｆＷｔＲｓｕｃｓｎｎｉｎｅｔＣｉａＵｉｒｉｅｓｉｃｓＢｉｎ００３Ｃｉａ１ＳｈｏａｅｅｏｒｅｄＥｖｒｍｎ，ｈｎｎｖｓｔｏｏｃｎｅ，ｅｉ１０８，ｈ；ｏｒａｏｅｙｆＧｅｊｇｎ２Ｓａｅｅａｏａｏｙｏｉｅｌｙａｄｎｉｎｅｔｌｅｌｇ，ｕａ３０４Ｃ／ａ．ｔｔＫｙＬｂｒｔｒｆｒｏｏｏＥｖｒｍｎａｏｏｙＷｈｎ４０７，ｈｎ）ＢｇｇｎｏＧ
ｗａｅｎｕｈｄｉａｔｒｉｙｔｍａｉｎｉｅｒｎｇｗｈｃｎｏｖｅｎｉｃｐｉｅｎｔｏｓＤｉｔｎｕｓ・ｔｒｉｒｓｓｓｅｓａｓｓｅｔｃｅｇｎｅｉｉｈｉｖｌｓｍａｙｄｓｉｌｓａｄｍｅｈｄ．ｓｉｇｉｈｎｉｇｓｕｃｓｏｔｒｉｒｈｑｉｋｌｎｏｅａｔｎｔｒｉｆｏａｃｒｔｌｒｍｐｒａｔｌｎｓｆｒｔｒ — ｎｏｒｅｆｗａｅｎｕｓｕｃｙａｄｆｒｃｓｉｇｗａｅｎｌｗｃｕａｅｙａｅｉｏｔｎｉｋｏｈｅｐｅｖｎｉｎａｄｃｎｒｌｏｎｔｒｉｒｓ．ｎｔｒｓｏｎｎｅｔｇｔｎｏｅｌｇｎｉｏｍｅｔｏｉｅｔｅｅｔｏｎｏｔｏｆｍｉｅｗａｅｎｕｈＩｅｍｆｆｅｉｖｓｉａｉｆｇｏｏｙｅｖｒｎｎｆｍｎ，ｉｏｈｒｓａｃｎｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｉｃｌｔｏｎｌｒａｉｎｏｒｕｄｔｒａｄｔｅｒｓａｃｎｐｉａｉｎｅｅｒｈｏｈｈｒｃｅｉｔｃｆｃｒｕａｉｎａｄａｔｎｔｏｆｇｏｎｗａｅ，ｎｈｅｅｒｈａｄａｐｌｔｏｅｃｏａｈｍａｉａｏｅｓｔｅｐｐｒｓｍｍｅｐｔｅｍａｎｄｍｅｔｃａｄｉｔｒａｉｎｌｒｇｅｓｉｒｄｃｉｎｏｆｍｔｅｔｃｌｍｄｌ，ｈａｅｕｄｕｈｉｏｓｉｎｎｅｎｔｏａｏｒｓｎｐｅｉｔｏｆｐｃａｉｅｗａｅｎｕｈ，ａｄｄｓｕｓｅａｉｕｔｏｓｏｉｔｇｉｈｎｏｒｅｆｗａｅｎｕｈａｄｆｒ — ｏｌｍｎｔｒｉｒｓｎｉｃｓｄｖｒｏｓｍｅｈｄｆｄｓｉｕｓｉｇｓｕｃｓｏｔｒｉｒｓｎｏｅｎｃｓｉｔｒｉｆｏａｄｓｍｍａｉｅｈｈｏｙａｐｉａｉｎｓａｕｎｐｉａｉｎｃｎｉｉｎｆｈｔｏｓａｔｎｇｗａｅｎｌｗ，ｎｕｒｚｄｔｅｔｅｒ，ｐｌｃｔｏｔｔｓａｄａｐｌｔｏｏｄｔｏｓｏｅｍｅｈｄ．ｃｔＫｅｒｓｃａｎｔｒｎｕｈｆｒｃｓｉｇｄｓｉｇｉｉｇｗａｅｆｏｍｏｅｙｗｏｄ：ｏｌｍｉｅｗａｅｒｓ；ｏｅａｔ；ｉｔｕｓｎ；ｔｒｎｌｗ；ｄｌｉｎｎｈｉ

水化学分析法判别煤矿突水水源

水化学分析法判别煤矿突水水源作者：刘帅来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2015年第4期刘帅（冀中能源股份有限公司邢东矿）摘要院邢东煤矿底板钻孔发生突水，及时准确判别出水水源，成为了治理矿井突水的关键。

本文对矿井主要含水层进行水化学特征分析后，绘制出水样的PiPer 三线图，并通过出水点与背景值进行对比，从而判断出出水水源为奥灰岩溶水，为封堵井下突水奠定了基础。

关键词院水化学分析突水水源PiPer 三线图通过对地下水的化学特征、分布规律等进行研究分析，在一定程度上有助于对地下水的赋存、补给，以及径流和排泄条件等进行分析，这些分析对于查明煤矿井下突水水源，以及对井下突水进行有效防治具有重要的意义。

邢东矿在-980 集中运料巷进行正常底板超前钻孔时突水，通过与矿井多个含水层进行水化学分析，将该处出水点与背景值进行比对分析后，判断出出水水源为奥灰岩溶水，为治理井下突水奠定了基础。

1 矿井水文地质条件邢东矿井位于太行山中段东麓与华北平原西侧，地势西高东低。

本井田处于半封闭状态，奥灰岩溶水是井田地下水的主要补给来源，在各自含水层内自西向东缓慢运动，矿井汇集各含水层地下水，成为良好的排泄场所。

2 -980 钻孔出水点概况-980 集中运料巷属于向新区开拓，该巷道迎头前方为F23 前下断层，落差30m，施工的15 号底板钻孔穿过该断层。

该钻孔施工至206m 时，发现钻孔出水，初始水量为20m3/h，稳定水量为90m3/h。

根据矿井水文地质和巷道迎头实际揭露情况，15 号钻孔突水得出2 种可能：①野青灰岩水通过钻孔而突水；②奥灰水通过断层导水而突水。

其依据是：①根据钻孔剖面图，出水钻孔距野青灰岩很近，不能排除野青灰岩水的可能；②-980 集中运料巷迎头前方为F23、SF86 断层，导通含水层的可能性很大。

对于突水原因，尤其是突水水源等，难以通过分析水文地质条件进一步认清，在这种情况下，需要对出水水源进行判断，进一步组织开展矿井防治水工作。

对矿井突水水源的判别

对矿井突水水源的判别作者：汪鸿雁来源：《科学与财富》2018年第30期摘要：地下水的水化学特征可以反映地下水所处的水文地质环境，对矿井突水水源的正确、快速判别是矿井水害有效防治的前提条件，研究地下水的水化学特征有助于分析地下水的补给、径流、排泄条件，对查明井下突水水源和水害防治有明确的指导意义。

关键词：水化学地球特征；特征离子；突水水源一、矿井突水特征矿井突水是指掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿，大量地下水突然涌入矿山井巷的现象。

矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。

在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区，在构造破碎的地段，常易发生矿井突水。

当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。

但只要查明水文地质条件，采取措施，矿井突水是可以预防和治理的。

二、矿井突水水源判别2.1一般的预感通过观察物理现象，如煤层变潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水可由小变大；有时煤帮出现铁锈色水迹；当温度降低，出雾或硫化氢气味；有时可以听到水的嘶嘶声等识别矿井突水征兆。

2.2岩体力学等突水机理通过对突水机理角度来判别突水水源，主要从岩体力学，地下水渗流场理论等角度分析水害来源。

主要表现为工作面压力增大，底板鼓起，工作层产生裂纹并逐渐增加；沿裂缝或煤层渗水会逐渐增加，而水将增加。

2.3数据分析通过对地下水中所包含的水文地球化学信息进行数据分析，利用突水水质中所含有的水文地球化学信息来辨别突水水源。

从研究现状来看，以常规水化学识别法判断矿井突水水源较为普遍。

通过分析水样的水质类型、物化特征等，结合水质的水文地球化学分布、迁移、转化规律来分析突水的来源。

2.3.1 特征离子和特征离子比值判别方式为了快速判别矿井突水水源含水层，经常采用特征离子判别方式，即在掌握某些含水层独特的离子含量前提下，直接测定该种特征离子，以快速给出突水含水层判断。

矿井突水水源判别方法与应用

矿井突水水源判别方法与应用李建林;昝明军;韩乐【摘要】对目前广泛使用的矿井突水水源判别方法进行了综合评述.从整体而言,除了水化学分析方法外,其他方法都是以一定理论为基础,或构造最优函数,根据判别目标达到最优时的状态进行水源识别;或构造适当的区间,根据一定的法则使判别目标进入不同的区间,进行水源识别.样本较多时采用BP神经网络法,样本较少时采用SVM法会取得更好得预测效果.针对研究区实际状况,选择基于MATLAB的BP神经网络法进行突水预测,准确率达到91.67％,训练样本的选择和数量对预测结果影响较大.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)005【总页数】5页(P590-594)【关键词】矿井突水;水源预测;BP神经网络【作者】李建林;昝明军;韩乐【作者单位】河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD745+.21由于煤矿水文地质条件复杂，以及人为因素等原因，致使我国成为世界上煤矿水害最严重的国家之一.据统计，“十一五”期间全国煤矿发生10 人以上重特大水害事故26 起，共死亡506 人[1].而且随着煤层开采深度的增加，含水层发生突水的可能性也在增加.因此，为预防和减少突水事故的发生，开展突水预报工作显得尤为重要[2]；其中快速准确地识别矿井突水水源是矿井水害防治工作的基础之一.判别矿井突水水源，就要在分析矿区水文地质条件和构造条件的基础上，对水位、水温和水化学资料等进行综合处理；针对掌握资料的情况，选择与之相适应的方法进行判别[3].随着基础理论学科和计算机科技的不断发展，矿井突水水源识别的方法也在不断更新.从简单的水温、水位判别和水化学数据直接对比分析，逐步发展出同位素分析法、基于数学理论的分析法(多元统计学方法、灰色系统法、模糊数学法)和基于其他理论的判别法(BP神经网络法、GIS理论法、SVM法、可拓识别法)等多种方法[4-9].袁文华采用水温法对任楼煤矿突水水源进行判别，结果表明方法是可行的；葛中华运用水化学法对徐州东部矿区井田各含水层的水文地球化学特征进行分析，为判别矿井突水水源提供了依据；桂和荣等分别对皖北矿区和平禹矿区突水水样进行了放射性同位素分析，确定了矿区主要突水含水层的循环特征及其相互间的水力联系；王心义针对焦作矿区实测数据建立了煤矿突水水源预测的距离判别分析模型，该模型可以准确判断出两矿区水源的关联度情况；熊伟在焦作矿区建立了突水水源的Bayer判别模型，对比实测数据模型具有较高的准确性；郝彬彬采用灰色关联度方法对突水水样进行多变量关联分析与计算，判断出突水水源；在分析检测水样的离子含量等信息的基础上，樊京周利用模糊综合判别方法建立了模糊综合评判突水水源模型，应用实践且结果可信；魏永强等应用模糊聚类分析得到的含水层背景值，建立模糊综合评判模型，利用GIS可视化技术高效准确地对未知突水水样进行了水源判别；陈红江等利用Fisher 判别法等方法分别建立了焦作矿区、新庄孜矿井和朱仙庄煤矿突水水源的 Fisher 识别模型，通过验证模型具有较强的涌水水源判别能力；钱家忠针对潘三煤矿利用SVM法建立水源判别模型，结果表明该方法对于煤系突水水源的区分有更好的适用性和优越性[10-22].这些方法都有自己的优、缺点，可配合使用并互相补充验证[23-26](表1).从整体而言，除了水化学分析方法外，其他方法都是以一定理论为基础，或构造最优函数，根据判别目标达到最优时的状态进行水源识别；或构造适当的区间，根据一定的法则使判别目标进入不同的区间，进行水源识别.当样本(水化学资料)较少时，基于结构风险最小化原理的SVM法不仅预测精度高，而且其层次结构能很好地反映水源类型的层次关系.由于BP神经网络具有大规模并行处理和分布式信息存储能力，良好的自适应性、自组织性和很强的学习、联想、容错及抗干扰能力，当样本较多时，利用BP神经网络法进行突水水源判别，准确率往往高于其他方法. MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件具有高性能数值计算的高级算法，特别适合矩阵代数领域；有大量事先定义的数学函数和有很强的用户自定义能力[27].基于MATLAB程序建立矿区突水水源的BP神经网络模型，对训练好的网络进行仿真，其预测结果客观、合理且易于操作.2.1 研究区水文地质条件概述鹤壁矿区属于典型的华北型岩溶煤田，主要开采煤层为山西组二1煤层，煤厚6～8 m.区内构造复杂、断层发育，水文地质条件复杂(图1).研究区主要开采煤层顶底板发育有多层含水层，特别是位于煤层底板的石炭纪薄层灰岩和奥陶纪巨厚层岩溶含水层，富水性强，承压水头高，补给充沛，对采煤生产构成很大威胁，曾多次发生突水淹井事故.随着矿井向深部发展，突水危害越来越大，对矿山安全生产造成极大的威胁.主要含水层有：奥陶系灰岩含水层、石炭系太原组第二层灰岩含水层、第八层灰岩含水层、二1煤顶底板砂岩含水层和第三系砾岩含水层.突水的可能来源有6种：奥陶系灰岩水、第八层灰岩水、第二层灰岩水、砾岩水、砂岩水和老采空区水.矿区普查水样共147个，经过删选，选择96个有效样本进行训练和仿真.由于样本个数较多，适合利用BP神经网络方法进行矿区突水水源的识别.2.2 BP神经网络原理和算法BP神经网络的核心思想是调整权值使网络的总误差最小，其学习过程由正向传播和反向传播两部分构成.对于输入信息先向前传播到隐含层的节点上，经过激活函数的运算后，把隐层节点的输出信息传播到输出节点，给出输出结果；如果输出层不能得到期望输出，就将实际输出值与期望输出值之间的误差信号沿原来的连接通路返回，通过修改各层神经元的权值，逐次地向输入层传播进行计算，然后再经过正向传播过程，通过正向和反向这两个传播过程的反复运用，使得误差信号达到最小；当误差达到人们所希望的要求时，网络的学习过程结束[23].2.3 BP网络模型的建立以矿区地下水所含主要离子Ca2+,Mg2+,Na+,CO32-,HCO3-,CL-和SO42-的毫克当量数，主控离子的相对含量，即毫克当量百分数(包含4种离子)，以及固形物(TDS)作为评价指标，即输入层的节点数为12；由于矿区突水的来源可能有6种，所以输出层包含6个节点.根据Kolmogorov定理，一个3层BP网络即可在任意希望的精度上实现任意的连续函数.因此，采用3层BP神经网络模型，即只有1个隐层.依据经验，确定隐层的节点为16.网络的隐含层和输出层神经元的激励函数均采用采用tansig作为传递函数.神经网络结构图见图2.2.4 BP神经网络的训练和仿真(1)选样与样本归一化选择96个样本进行训练和仿真.其中60 个样本为训练样本，其余36个样本为测试样本，利用BP网络常用的训练函数tansig进行训练.利用MATLAB库函数premnmx，将数据归一化处理.(2)创建BP网络与参数设置利用MATLAB库函数newff ( )构造BP神经网络；参数设置如表2所示.(3)训练网络调用trainscg算法训练BP网络：[net,tr]=train(net,P_prac,T_aim).由图3可知，最终网络对训练样本的误差接近目标，经过6 000次的学习训练结束.(4)BP神经网络的仿真输入检验样本，调用sim函数对训练好的BP网络进行仿真：t=sim(net,P_test).输出结果，也是一系列1×6矩阵，6个元素中，距离1最近的元素所在列数代表该水样的含水层类型.其中1，2，3，4，5，6分别代表砂岩水、奥陶系灰岩水、砾岩水、第八层灰岩水、第二层灰岩水和老采空区水.(5)结果输出及数据分析各含水层水质样本来源识别统计结果如表3所示.可以看出：砂岩水、奥陶系灰岩水、第八层灰岩水与第二层灰岩水的识别结果非常理想，正确率达到了100%，砾岩水、老采空区水的识别效果较低，正确率为75%，平均为91.67%.整体而言，收到了较好的效果.(1)将目前普遍使用的判别矿井突水水源的方法进行整理，分为4大类，分别是水温水位法、水化学分析法、基于数学理论的分析法和基于其他理论的分析法.其中，基于数学理论的分析法包括多元统计法、灰色系统法和模糊数学法；基于其他理论的分析法包括BP神经网络法、GIS理论法、SVM法和可拓识别法.针对矿区的实际情况，选择不同的判别方法，只要应用得当，大都可较好地进行突水水源预测.(2)基于数学理论的分析法，计算简单，理论基础清晰，但都需要根据经验确定计算公式中各评价因子的权重值，具有一定的人为性和随意性.BP人工神经网络法，综合考虑不同含水层的水化学特征，评价过程简单，评价结果不受人为因素的影响；但其是以大量样本资料为基础，当样本资料较少或代表性较差时，训练出来的网络效果可能会较差.SVM法克服了BP神经网络法的缺点，针对小样本数据，将非线性问题转化为线性优化模型，预测精度高.所以，样本较多时采用BP神经网络法，样本较少时采用SVM法会取得更好的预测效果.(3)利用基于MATLAB的BP神经网络法判别研究区突水水源，整体识别正确率达到了91.67%.其中砾岩水和老采空区水的识别率较低的原因主要有：受取样的限制，样本总体较大而分布不均.砾岩水和老采空区水水源分别仅有10 个，其中6个作为训练样本，4个作为验证样本.样本数量偏少影响了最终的预测结果；训练样本的代表性对预测结果影响较大.网络定义复杂，经过6 000 次的学习训练，最终网络对训练样本的误差才接近目标.所以训练样本的选取也是一个重要的影响因素. (4)由于受到矿区安全生产等因素的限制，本研究只利用BP神经网络法对研究区突水水源进行了判别，因此无法进行对比分析，将在以后的研究中加以改进.E-mail：**************【相关文献】[1] 武强，崔芳鹏，赵苏启，等. 矿井水害类型划分及主要特征分析[J]. 煤炭学报, 2013，38(4):561-565.[2] 王心义，徐涛，黄丹. 距离判别法在相似矿区突水水源识别中的应用[J]. 煤炭学报, 2011, 36(8): 1354-1358.[3] 黄存捍，冯涛，王卫军，等. 基于分形和支持向量机矿井涌水量的预测[J]. 煤炭学报, 2010,35(5): 806-810.[4] 孙亚军，杨国勇，郑琳. 基于GIS的矿井突水水源判别系统研究[J]. 煤田地质与勘探, 2007,35(2): 34-37.[5] 杨永国，黄福臣. 非线性方法在矿井突水水源判别中的应用研究[J]. 中国矿业大学学报, 2007,36(3): 283-286.[6] 张瑞钢，钱家忠，马雷，等. 可拓识别方法在矿井突水水源判别中的应用[J]. 煤炭学报, 2009,34(1): 33-38.[7] 李燕，徐志敏，刘勇. 矿井突水水源判别方法概述[J]. 煤炭技术, 2010, 29(11): 87-89.[8] 张立新，李长洪，赵宇. 矿井突水预测研究现状及发展趋势[J]. 中国矿业, 2009, 18(1): 88-90, 108.[9] 杨海军，王广才. 煤矿突水水源判别与水量预测方法综述[J]. 煤田地质与勘探, 2012, 40(3): 48-54.[10] 袁文华，桂和荣.任楼煤矿地温特征及在水源判别中的应用[J].安徽理工大学学报:自然科学版，2005，25(4)：9- 11.[11] 胡伟伟，马致远，曹海东，等. 同位素与水文地球化学方法在矿井突水水源判别中的应用[J]. 地球科学与环境学报, 2010, 32(3): 268-271.[12] 刘杰刚，徐新启，时艳茹，等. 多元统计分析模型在矿井突水水源判别中的应用[J]. 中国煤炭, 2013, 39(2): 101-104.[13] 钱家忠，潘婧，赵卫东，等. 基于SVM的潘三矿B8组与C13组煤开采中突水水源判别模型[J]. 系统工程理论与实践, 2011, 31(12): 2425-2430.[14] 潘国营，王素娜，孙小岩，等. 同位素技术在判别矿井突水水源中的应用[J]. 矿业安全与环保, 2009, 36(1): 32-34.[15] 魏永强，王美均，任印国，等. 模糊综合评判方法及其在判别水源中的应用[J]. 河北理工大学学报：自然科学版, 2009, 31(3): 8-11.[16] 葛中华，沈文. 徐州某矿井奥陶系灰岩含水层上开采矿井突水的水文地质初步研究[J]. 江苏地质, 1994, 18(2): 91-96.[17] 桂和荣，陈陆望. 皖北矿区主要突水水源水文地质特征研究[J]. 煤炭学报, 2004, 29(3): 323-327.[18] 熊伟，崔光磊. 贝叶斯判别分析在矿井突水水源预测中的应用[J]. 中国煤炭, 2012, 38(11): 110-113.[19] 郝彬彬，李冲，王春红. 灰色关联度在矿井突水水源判别中的应用[J]. 中国煤炭, 2010, 36(6): 20-22.[20] 樊京周，李化玉. 模糊概率法在识别矿井突水水源中的应用[J]. 中州煤炭, 2000(6): 1-2.[21] 魏永强,梁化强,任印国,等. 神经网络在判别煤矿突水水源中的应用[J]. 江苏地质,2004,28(1):36-38.[22] 陈红江，李夕兵，刘爱华，等. 用Fisher判别法确定矿井突水水源[J]. 中南大学学报：自然科学版, 2009,40(4):1114-1120.[23] 窦贤明，杨永国，徐伟伟，等. 基于遗传算法和BP神经网络的矿井涌水量预测[J]. 中国煤炭地质,2009 21(10):37-38.[24] 鲁金涛，李夕兵，宫凤强，等. 基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(7): 109-115.[25] 刘鑫，陈陆望，林曼利，等. 采动影响下矿井突水水源Fisher判别与地下水补给关系反演[J]. 水文地质工程地质, 2013(4): 36-43.[26] 黄平华，陈建生. 基于多元统计分析的矿井突水水源Fisher识别及混合模型[J]. 煤炭学报, 2011, 36(s1): 131-136.[27] 潘婧. 基于Matlab的潘三矿地下水水化学场分析及突水水源判别模型[D]. 合肥：合肥工业大学, 2010.。

矿井主要含水层水质分析方法判别水源

矿井主要含水层水质分析方法判别水源水质分析是煤矿开采业一项重要的技术，它能够精确判断水源类型，对水质中各种离子的含量做出精确分析，对煤矿能否顺利建设起着关键性作用。

水质分析结果能够判断矿井水的水质特点和矿井水的来源水层，这一技术要点具有很重要的作用，能够判断水源来水方向，定量技术涌水量，正确预计水量的动态变化，为设置合理的防隔水煤岩柱提供可靠参考。

本文根据笔者实际工作经验，首先简要介绍了安阳矿区水文地质概括，其次重点对水害事故经过及水质进行分析，为矿井的安全生产、抗水灾救援提供了技术依据。

标签：水质分析；矿区水文地质；水硬度；矿化度引言判断矿井涌水、突水水源的方法有很多。

实践证明，水质分析方法是一种较为有效而又简便的技术方法，水质分析法在判定矿井涌水水源中的应用越来越广泛，尤其应用在矿井水害防治实践中，因为含水层的差异和老窑地下水化学成分的差異都是由不同的生成环境所致，进而所形成的地下水类型也不同，通常来说，主要差异有：赋存环境不同，地下水的补给、径流、排泄、储存条件差异。

水质分析方法是通过确定矿井涌水里面的水化学成分，分析矿井水的水质成分，从而对水源位置进行确定。

1 安阳矿区水文地质概括安阳矿区的地理位置是河南省北部安阳市，从它的形成来看属于太行山东麓煤田的一部分，矿区西部紧邻太行山脉，东面与京广线接近，从占地面积上看，它具有42km的南北长和3.6km的东西宽，具有151km2的面积，区域内有生产矿井5对。

地质资料显示，矿区出露地层比较多，根据统计有：下奥陶冶里-亮甲山组白云岩；二叠系含煤层隶属山西组；上第三系砾岩：主要有各类砂岩、泥岩等；第四系黄土、砾砂层。

资料分析显示，第三、四系含水岩系、石炭-二叠系含水岩系和奥陶系含水岩系是影响本区煤矿开采生产的主要含水岩系和岩组。

其中，本矿区最主要含水岩系是奥陶含水岩系，根据富水性在各含水岩系中的差异将其分为中奥陶（O2），太原组薄层灰岩（L2，L8），山西组砂岩含水层（S9，S10）在地下水含量方面相对次之。

煤矿水害水源识别方法

前言为了进一步规范煤矿防治水工作，有效地防治煤矿水害，提高煤矿防治水工作的科学性、系统性和规范性。

多年来，山西省各大煤炭集团紧密结合煤矿防治水工作实际，依据国家相关规程规范，结合企业的具体情况制定了一系列有关煤矿防治水的管理文件及企业标准。

同时一些国内及省内的知名技术服务单位为了完成山西煤矿的技术服务业务与相关煤炭企业协同完成了一些技术管理成果。

为了更好地帮助省内煤矿防治水技术力量较薄弱的单位提升煤矿防治水工作水平和技术水平，推动煤矿企业查清水文地质条件、水害威胁现状以及水患严重程度，明确水害防范重点，提前采取针对性治理措施，以便更有效地保障煤矿安全生产。

山西省煤炭地质工程协会组织相关企业及专家依据山西省各大煤炭集团及相关企业有关煤矿防治水的一些管理文件、企业标准、经验总结，按照国家团体标准的编制要求，将一些针对性强、经过多数煤矿技术人员验证有可操作性、煤矿防治水普遍适用、工作方法可重复的一些管理文件、企业标准、经验总结，汇总编辑成为协会团体标准，便于推荐给相关单位参考使用。

本标准由山西省煤炭地质工程协会提出并归口。

本标准主编单位:本标准参编单位:木标准主要起草人员:本标准主要审查人员:本标准为首次制定。

煤矿水害水源识别方法1范围本标准规定了煤矿水害水源识别需要的基础资料、水害水源识别的几种方法，适用于相关单位在进行煤矿水害水源识别时参考。

2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

《煤矿安全规程》（国家安监总局令第87号）《煤矿地质工作规定》（安监总煤调〔2013〕135号）《煤矿防治水细则》（煤安监调查〔2018〕14号）GB／T 8538 饮用天然矿泉水检验方法MT／T 672 煤矿水害防治水化学分析方法MT／T 201 煤矿水中氯离子的测定方法MT／T 202 煤矿水中钙离子的测定方法MT／T 203 煤矿水中钙离子和镁离子的测定方法MT／T 204 煤矿水碱度的测定方法MT／T 205 煤矿水中硫酸根离子的测定方法MT／T 206 煤矿水硬度的测定方法3煤矿水害水源识别的基础资料3.1建立不同充水水源的水化学信息的数据库3.2查明不同充水水源的环境和水交替强弱的信息、在水化学特征上的表现，通过水化学特征的分析研究，判别矿井突水来源。

矿井突水事故应急预防措施及安全注意事项

矿井突水事故应急预防措施及安全注意事项一、发现突水预兆时的应急措施当井下出现突水征兆时，必须停止作业，撤出受水威胁地点的人员，并立即报告调度室，发出警报。

二、水源的判断方法1、老窑水的特点是积水时间长，水量补给较差，一般属于“死水”，鉴别时，有以下特征：①用手指搓动，有滑润的感觉;②用鼻闻有腐臭味，有时夹杂着臭鸡蛋气味;③用舌尝可感觉到水发腥，有臭味;④仔细观察，会发现水的透明度较低，水中有腐朽物悬浮或沉淀。

2、断层水一般通道较远，补给较充分，多属“活水”。

水无涩味而发甜，如果在岩巷中遇到断层水，水呈黄色，有时在岩缝中可见到淤泥。

3、含水层水一般都具有很高的压力，水量充足。

水中无涩臭味，水色发黄，有泥沙流出。

4、如是石灰岩溶洞中的积水涌出，水呈黄鱼或灰色，有时带有臭味。

5、地表水一旦涌人地下，其水量很大，破坏力极强。

水中混有大量的泥沙，有时还会夹带许多动植物或其他杂物。

在一般情况下，水中无其他异味。

三、发生突水事故时的应急措施1、自身安全防护井下发生突水事故时，在现场及附近地点的工作人员应首先做好自身安全防护：（1）在突水迅猛、水流急速的情况下，现场人员应立即避开出水口和泄水流，躲避到硐室内、拐弯巷道或其他安全地点。

如果情况紧急时，可抓牢顶梁、立柱或其他固定物体，防止被涌水扛倒或冲走。

（2）如是老空水涌出，使所在地点的有毒有害气体浓度增高时，现场职工应立即佩戴好隔离式自救器或压缩氧自救器在未确定所在地点的空气成分能否保证人员的生命安全时，禁止任何人随意摘掉自救器的口具和鼻夹。

2、迅速汇报突水事故发生后，现场及附近地点工作的人员，在脱离危险后，应在可能的情况下迅速观察和判断突水的地点，涌水的程度，现场被困人员的情况等，并立即向矿井调度室报告，同时，应尽可能利用电话通知其他可能受到威胁区域的人员发出警报，及时通知撤离。

3、积极妥善的组织现场抢救（1）突永初期，在保证自身安全的前提下，应在现场领导和老工人的组织带领下，利用现有的人力和物力，迅速进行抢救工作。

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述摘要：煤矿突水是一种危险的地质灾害，其可能带来的危害和损失是可怕的。

因此，对突水的水源判别与水量预测显得尤为重要。

本文梳理、综述了煤矿突水水源判别与水量预测的现有方法，总结出：1. 通过开采工程来发掘煤矿突水的水源；2. 通过流体力学和数值模拟方法来预测煤矿突水水量；3. 利用现场采样和分析等实测手段总结煤矿突水水量特征；4. 借助GIS及RS等信息处理技术来支持煤矿突水水源判别与水量预测。

关键词：煤矿突水；水源判别；水量预测；地质灾害正文：煤矿突水是一种危险的地质灾害，造成的损失可能是极其惨重的。

因此，对煤矿突水的水源判别与水量预测具有重要意义。

现有的煤矿突水水源判别与水量预测方法主要有：1、开采工程。

通过开采工程，可以揭示煤矿突水水源的本质。

例如，地质剖面主要包括胶结层分布特征、地下水流动状态、地下水渗流情况等，从而解读出煤矿突水水源的本质。

2、流体力学和数值模拟方法。

通过这些方法，可以预测煤矿突水的水量和水质特征。

3、现场采样和试验分析。

采集煤矿突水现场水样，进行相关性和微量元素分析，从而总结出煤矿突水水量特征。

4、GIS和RS技术。

利用GIS和RS技术，可以支持煤矿突水水源判别与水量预测，流域划分、水质模拟等工作。

综上所述，煤矿突水水源判别与水量预测是一项非常重要的工作，其中包括了各种不同的方法，如开采工程、流体力学和数值模拟方法、现场采样和分析等，以及GIS和RS技术的支持。

各种不同的煤矿突水水源判别与水量预测方法应根据具体地质状况而定。

例如，当没有明显的地下水膨胀断面或水文分析数据可用时，通过开采工程来发掘煤矿突水水源是最常用的方法。

通过对煤矿突水现场实测水样分析，估算水量特征也是一种行之有效的方法。

此外，GIS和RS技术目前也在煤矿突水水源判别与水量预测方面发挥着不可替代的作用。

借助这些方法，可以快速准确地判别出煤矿突水水源，并结合实测水量特征来精确预测水量。

矿井突水水源级次快速判别技术方法与设计方案

图片简介:本技术介绍了一种矿井突水水源级次快速判别技术方法，包括利用平时矿井生产工作中及时观测到并整理收集的各含水层以及影响矿区的地表水的水位数据、水温数据、水样的水化学数据和水样的谱线数据，利用关系型数据库(基于access、python等)构建水源标准数据库，为快速准确判别突水点提供基础资料；与此同时，技术将传统的水位判别法、水温判别法、基于水样水化学数据特征的判别法和基于水样谱线数据特征的判别法复合为一个矿井突水水源级次快速判别技术方法，使得复杂多样的矿山地质环境下的矿井突水水源判别方便快捷，增加矿井突水水源综合判别结果的可信度，降低矿井突水水源综合判别过程的出错率，从而得到更精确的矿井突水水源综合判别结果。

技术要求1.一种矿井突水水源分级快速判别技术方法，其特征在于，其识别步骤包括：根据矿区变化的水位数据、水温数据、水样水化学数据、水样谱线数据等资料，建立水源标准数据库；按级次判别，迅速高效的确定判别方法，从而快速精准的确定突水来源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的矿区资料，是指根据日常矿井生产工作中及时观测到的各含水层以及影响矿区的地表水的水位和水温的变化值,作为建立水源标准数据库的建库指标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的矿区水样水化学数据资料，是指取自地面水文长观孔、井下放水孔或者井下出水点和地表水的水样，并对水样进行常规水化学测试，获取pH值、水化学特征离子浓度含量(Na+K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、NH4+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO2-、NO3-)等，作为建立水源标准数据库的建库指标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的矿区水样谱线数据资料，是指取自地面水文长观孔、井下放水孔或者井下出水点和地表水的水样，使用分光光度计对水样进行吸光度测试，获取各水样对应的自定义波长范围的吸光度数据，作为建立水源标准数据库的建库指标。

基于灰色关联分析的矿井突水水源定量化判别方法

基于灰色关联分析的矿井突水水源定量化判别方法樊振丽【摘要】阐述了矿井突水水源的判别方法,针对水化学背景值特征相近的水源,提出了通过量化计算实现精确判别水源层的方法.以灰色关联分析方法为例,对袁店二矿F14断层突水水源进行了量化判别,并采用水化学玫瑰花图和水样柱状图的图形化分析方法对突水水源量化判别的准确性进行了辅助判别,综合分析认为煤层顶板砂岩裂隙水通过断层带进入了采掘空间.定量化地学方法和图形化分析方法有效解决了矿井突水水源判别的准确性.%The discrimination method of water source in mine water inrush was stated, to water resources that with similarly water chemical background, then accurately water source discrimination method was realized according to quantify calculation.It taking grey relational analysis as an example, water inrush source of F14 fault in Yuandian the second mine was discriminated quantify, and auxiliary method that water chemical rose diagram and diagram analysis method of water sample histogram also were used, sandstone fracture water in coal roof entranced into mining space through fault zone.Water source discriminated by qualify chemical method and diagram analysis method effectively.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2017(022)002【总页数】5页(P10-14)【关键词】灰色关联分析;矿井突水;水源判别方法;图形化判别【作者】樊振丽【作者单位】天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD742.2矿井生产过程中常出现顶板淋水、底板涌水和断层带出水等涌(突)水现象，当涌水达到一定量能时，易形成灾难性的水害事故。

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矿井突水水源判别方法概述收稿日期:2010-03-05;修订日期:2010-08-02基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）（2007CB209401）资助;中国矿业大学青年科研基金项目（2007A025）资助。

作者简介:李燕（1984-），女，黑龙江逊克人，中国矿业大学水文学与水资源专业硕士研究生，主要从事矿井水害防治技术、水文地质工程地质、水资源评价等方面的研究。

E-mail ：liyanxw@ 。

李燕，徐志敏，刘勇(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)摘要:矿井突水灾害造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重阻碍着我国煤炭行业的发展。

一旦发生突水，及时准确地查明突水水源是解决和进一步预防突水灾害的前提，因此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探讨，概述各种方法的原理、应用现状及其适用条件，为保障矿井安全生产的防治水工作提供决策依据。

关键词:突水水源；判别方法；水化学；防治水中图分类号:TD74文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）11-0087-03Summary on Methods of DistinguishingSources of Mine Water-invasionLI Yan,XU Zhi-min,LIU Yong（School of Resources and Earth Science ，China University of Mining &Technology ，Xuzhou 221116,China ）Abstract:Mine water bursting causes serious economic loss and casualties ，preventing the development of coal industry to a great extent.Once water bursted,timely and accurately discriminating the sources of mine water bursting is the precondition of solving and preventing water inrush disaster,so,how to select the appropriate method is the key to fast and high efficient discriminating the sources of water -invasion.This paper sketches the principle,application status and applicable conditions for various methods of identifying sources of water-rush,which can provide the decision to adopt effective method for the prevention of the water inrush and the safety production of coal mine.Key words:source of mine water bursting;method of discrimination;hydrochemistry;water control0前言矿井突水是煤矿生产过程最具威胁的灾害之一，人员伤亡大，经济损失列于煤矿三大事故的榜首。

一旦矿井发生突水,如何及时准确地判断突水成因,查找突水水源,是解决和进一步预防突水灾害的关键问题[1]。

判别矿井突水水源，要充分考虑矿区的水文地质条件和构造条件，结合相应的水位、水温、水化学资料予以综合分析判断。

其中，水化学数据是地下水最本质的特征,用水质资料判别水源具有快速、准确、经济的特点。

依据水化学数据判别矿井突水水源的方法，从以往的简单水质类型对比分析、特征组分判别、同位素分析法等，逐渐发展到今天的多元统计学方法（聚类分析、判别分析）和非线性分析方法（灰色系统理论、模糊数学、人工神经网络、GIS 、M M H 支持向量机法、可拓识别法等）多种方法相互补充验证，水源判别方法理论日趋成熟。

本文主要对上述方法做适当的分析和简述。

1水位、水温判别法在水文地质条件简单的地区，水位和水温可以作为初步判断突水水源的依据。

目前的用于判别矿井突水水源的“QLT ”法即为水质、水位和水温的简称。

受低温梯度的影响，不同含水层的水温会有一定的差距，因此，可以依据突水点的水温与突水危险的含水层水温对比，来初步预测矿井突水水源。

袁文华[2]等人在任楼煤矿突水水源判别中采用了此方法，结果表明依靠含水层水温来判别矿井突水水源的方法是可行的。

当矿井发生突水时，相应含水层的水量变化必然导致水位发生变化，如河南某矿综采工作面突然发生突水事故，根据水位监测资料发现煤层下伏四灰水位急剧下降，下部奥灰含水层水位保持不变，因此可初步判断此次突水水源是四灰含水层，且奥灰含水层没有补给四灰含水层。

说明两者没有发生水力联系。

2简易水化学分析2.1突水水源特点矿井突水水源按其来源可以分为大气降水、地表水体、地下水体和老空水。

大气降水一般为矿化度较小、硬度较低的软水。

地表水一般均带泥沙悬浮物而有浑浊度。

此外，大气第29卷第11期2010年11期煤炭技术Coal TechnologyVol.29,No.11November,2010降水及地表水中含有大量的有机物和细菌，可作为判断其存在的重要依据。

地下水的水化学成分十分复杂，作为矿井突水水源应采用其它方法综合判断。

老空水多表现为强酸性，突水瞬时水量大、破坏性强，但一般与其它水源无联系，突水后急剧减弱.可作为常规判定老空水的重要依据[4]。

2.2特征组分判别在这里，特征组分是指某水源所特有的水化学组分，在其它水源中不含或仅有痕迹量存在。

开滦范各庄矿1984年发生了有史以来最大的突水事故，最大瞬时涌水量高达2 053m3/min，涌水中NO3-含量较高，而井田内奥灰水中NO3-含量也很高，其它含水层中基本没有或仅有痕迹量存在，初步判断突水水源是煤层下伏奥灰水。

经后期验证，此指标可信度高、效果显著。

应注意的是特征组分的选择是在长期的水化学观测和分析对比的基础上得到的，必须具有易检、显著、稳定的特点。

2.3同位素分析法同位素常具有化学性质稳定，不易沉淀与吸附的特点，同位素技术为分析矿区地下水补给来源、各含水层之间的联系等方面提供重要依据。

应用同位素的示踪试验也作为判断矿井突水水源的重要途径之一。

潘国营[5]等人在河南义马煤业集团采用了同位素技术判别矿井突水水源，研究结果表明：应用此项技术能准确、快速地确定矿区地下水的同位素特征,并判断出矿井突水的主要来源，为制订有效的防治水措施提供科学依据。

2.4水质类型对比分析水质类型对比是一种传统的水化学分析方法，它通过传统的离子比例系数、舒卡列夫、阿廖金及皮伯图示等分类方法划分水质类型，通过对比分析来确定突水来源。

王玉民[6]等人在对大同煤矿集团的煤峪口矿采用矿井水质的“时空”研究方法对矿井涌水水源进行了论述，确定3#层采空区积水为此次矿井突水的水源，并以此为依据采取了合适的排水技术，恢复了矿井正常生产。

目前此方法常用于确定水源特征等基础分析。

2.5涌水量构成法通过同位素和离子守恒等方法可以对矿井涌水量的构成予以定量分析研究，确定各个突水含水层的水在矿井水的比例，结合矿区的实际水文地质资料，判断矿井突水水源。

如河南某矿，首次采用离子守恒法分析矿井涌水构成，得出矿区矿井涌水量中约有70%来自L7灰含水层，24%来自寒灰含水层，与矿区实际观测资料比较接近。

由此可知是由于采动底板扰动破坏带波及到L7灰含水层致使水涌入矿井，且L7灰含水层与下部的寒灰含水层不存在水力联系，少部分寒灰水是以往突水的剩余水量，进而判定突水来源是L7灰水。

说明某些特定条件下通过研究矿井涌水量构成亦可判断矿井突水来源，为采取相应的防治手段提供依据。

3多元统计学方法3.1聚类分析聚类分析在水源判别中的应用，是将水样看作P维（P 个指标）空间的一个点，然后选择相似性统计量研究点与点之间的疏密关系，把关系密切的点归为一类。

修中标[7]等人在判别张集矿突水水源时采用了聚类分析的方法，结果准确可靠。

应注意，不同矿井因水文地质条件不同,有的指标对评价结果贡献小，有的指标对评价结果贡献很大，因此可将数个指标做相关性分析，选择相关性系数较大的指标，更能反映出不同含水层水样的差异，也称为主成分分析法。

3.2判别分析判别分析是判别样品所属类型的一种统计方法，其主要任务就是选择含水层中各种离子的含量及温度等各项标示指标为变量,在某一“准则”下构造出判别函数Yg（X），从而建立反映各个含水层标示特征的函数。

常用的判别分析方法有逐步判别、序贯判别；距离判别、贝叶斯判别（Bayes）等。

张许良[8]等人在对焦作矿区突水水源判别中采用了数量化理论的判别分析方法，对新的突水水样进行了水源判别，并对已知的4个突水点进行验证，验证结果表明此方法效果较好，为该矿区判别新的突水水源提供了较为方便的工具。

4非线性分析方法4.1模糊数学法进行矿井突水水源判别时,各含水层水质特征界限往往不明显,需综合多个因素的综合效果进行判别，因此，模糊数学法在判别矿井突水水源中得到了广泛的应用。

早在1995-1996年，李明山[9-10]分别采用了模糊相似比和最大贴近度的方法对姚桥矿矿井突水水源进行了判别，而如今常用的模糊数学方法主要是模糊综合评判，其原理可用下式描述：E*R=B式中：E为“输入”,它是由参加评价因子的权重经归一化处理得到的一个权重模糊矩阵;R是由各变量对各评判等级的隶属度r ij组成的一m×n阶模糊关系矩阵；B为“输出”,为最终模糊综合评判结果。

在模糊综合评判中，最关键的就是代表因素权重和隶属度函数的确定，计算权重的方法很多，常用的为超标加权法和偏标加权法。

超标加权法是对于大于平均值较多的数值分配的权重大,而对于小于平均值较多的数值分配的权重小,这在水源判别中不是很合理。

偏标比较超标而言有明显的准确性,但是当所测实际数据中某一因素较其它因素接近于平均值时,该因素所占的比重明显变小,因也可能出现检测不准的情况。

近年来由顾士玲[11]提出的逐差加权法在水源判别中得到了更好的应用，利用改进后的逐差加权法,准确率高于其它2种判别方法十几甚至是几十个百分点,效果明显。

同时近年来有人将熵权法引入水质模糊综合评判中，也取得了良好的效果。

矿井突水水源判别方法概述

第五章 矿井突水系统分析

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

矿井突水水源判别方法与应用

基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法

矿井突水水源的判别方法

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

水化学分析法判别煤矿突水水源

对矿井突水水源的判别

矿井突水水源判别方法与应用

矿井主要含水层水质分析方法判别水源

煤矿水害水源识别方法

矿井突水事故应急预防措施及安全注意事项

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

矿井突水水源级次快速判别技术方法与设计方案

基于灰色关联分析的矿井突水水源定量化判别方法

第五章矿井突水系统分析