發(fā)布時(shí)間：2017-05-24 22:00

  本文關(guān)鍵詞：基于水化學(xué)特征的王莊煤礦突水水源判別模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：山西作為全國(guó)煤炭大省，突水事故時(shí)有發(fā)生，在突水防治方面研究較多，但利用水文地球化學(xué)方法結(jié)合數(shù)學(xué)模型防治水的研究卻幾乎沒(méi)有。礦井突水水害是嚴(yán)重制約礦井正常生產(chǎn)的常見(jiàn)災(zāi)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(jìn)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(guò)簡(jiǎn)單的物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和基本手段來(lái)決定，錯(cuò)誤率高且不準(zhǔn)確。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)模型結(jié)合水化學(xué)的手段越來(lái)越流行，原子吸收分光光度計(jì)可以檢測(cè)出百萬(wàn)分比濃度的數(shù)據(jù)，非常穩(wěn)定精確，之后通過(guò)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行數(shù)學(xué)模型處理分子化學(xué)的大數(shù)據(jù)，可以在宏觀上把握問(wèn)題的要點(diǎn)和本質(zhì)。這種微觀結(jié)合宏觀，再通過(guò)大數(shù)據(jù)分析問(wèn)題的方法非常適合安全要求越來(lái)越高的煤礦。 本文擬通過(guò)山西長(zhǎng)治王莊煤業(yè)有限責(zé)任公司2014年全年的水文地質(zhì)資料和2015年1月的涌水?dāng)?shù)據(jù)為研究對(duì)象。首先分析王莊煤礦的基礎(chǔ)水文報(bào)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(xué)特征、分布規(guī)律、特征離子，計(jì)算王莊煤礦沖水強(qiáng)度；再次通過(guò)采用數(shù)學(xué)模型（多組逐步貝葉斯和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理）分別在MATLAB和SPSS軟件里面建立突水水源的判別模型，對(duì)比分析一年的突水水源水化學(xué)數(shù)據(jù)，算出兩種方法的準(zhǔn)確率；最后對(duì)王莊煤礦1月的未分類的5組突水水源數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，預(yù)測(cè)突水水源的位置。幫助煤礦采取快速有效超前的預(yù)防突水水害的措施。本文取得的主要研究成果及結(jié)論有： （1）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、山西組砂巖裂隙含水層（簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)稱二灰及奧陶含水層）。 （2）利用MATLAB和SPSS軟件，結(jié)合數(shù)學(xué)模型多組逐步貝葉斯和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立王莊煤礦突水水源判別模型。 （3）對(duì)比分析一年前的突水水源數(shù)據(jù)，算出兩種方法的準(zhǔn)確率。并期的5組未分類數(shù)據(jù)進(jìn)行水源位置的判定。 （4）利用同位素示蹤法驗(yàn)證判別涌水水源位置的正確性。 （5）通過(guò)治理方案前后涌水量變化再次驗(yàn)證判別模型預(yù)測(cè)水源位置的正確性。 計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)模型結(jié)合分子化學(xué)的當(dāng)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(bǔ)給、徑流、排泄途徑的不同，貯存條件等的不同導(dǎo)致的。通過(guò)分析各個(gè)含水層的水化學(xué)特征，確定其水質(zhì)類型及標(biāo)志性元素或離子；根據(jù)每個(gè)含水層中典型陰陽(yáng)離子賦存情況，從而得出其分布規(guī)律；另外，隨著深度開(kāi)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(xué)為基礎(chǔ)，分析檢測(cè)突水水源水化學(xué)特征，之后在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行數(shù)學(xué)模型處理分子化學(xué)的大數(shù)據(jù)，首先對(duì)比歸類，之后分析預(yù)測(cè)。該項(xiàng)目的研究對(duì)于礦井內(nèi)突水情況有著預(yù)測(cè)和監(jiān)督兩方面的作用。預(yù)測(cè)作用是指：礦井突水前，水離子的濃度、水位、PH值等等指標(biāo)，，通過(guò)數(shù)學(xué)模型里面的判別函數(shù)計(jì)算，結(jié)合MATLAB和SPSS軟件可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)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，之后可以采取注漿或者充填的方法，及早將突水水害降到最低。監(jiān)督的作用是指：采取相應(yīng)的防治水害的措施后，繼續(xù)監(jiān)測(cè)水離子濃度、PH值等指標(biāo)，若這些指標(biāo)轉(zhuǎn)化的數(shù)值通過(guò)SPSS計(jì)算，不屬于任何一種突水水源，則說(shuō)明防治水工作令人滿意。
【關(guān)鍵詞】：水化學(xué)類型 特征水離子 突水水源 多組逐步貝葉斯 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD74
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-16
• 1.1 研究的背景與研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 技術(shù)路線和主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 2 研究區(qū)概況16-32
• 2.1 自然地理概況16-17
• 2.1.1 井田位置及交通16-17
• 2.1.2 水文、氣象17
• 2.2 礦井地質(zhì)條件17-20
• 2.2.1 地形地貌17-18
• 2.2.2 井田地層18
• 2.2.3 煤層情況18-19
• 2.2.4 構(gòu)造19-20
• 2.3 井田水文地質(zhì)20-25
• 2.3.1 區(qū)域地下水的范圍及邊界20
• 2.3.2 地表水體20-21
• 2.3.3 區(qū)域主要含、隔水巖組21-23
• 2.3.4 區(qū)域地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄條件23
• 2.3.5 礦區(qū)所處水文地質(zhì)單元的位置23-25
• 2.4 礦井水文地質(zhì)類型劃分的原則25-32
• 2.4.1 礦井水文地質(zhì)類型劃分的依據(jù)25
• 2.4.2 本礦井水文地質(zhì)類型劃分25-28
• 2.4.3 對(duì)礦井開(kāi)采中水害影響程度的評(píng)價(jià)28-32
• 3 王莊煤礦井田內(nèi)水化學(xué)特征及特征離子分析32-44
• 3.1 井田邊界及其水力性質(zhì)32
• 3.2 井田內(nèi)隔水層簡(jiǎn)介32-33
• 3.3 井田內(nèi)含水層水化學(xué)特征33-38
• 3.4 采空區(qū)水化學(xué)特征分析38-39
• 3.5 沖水強(qiáng)度分析39-42
• 3.5.1 礦井涌水量預(yù)計(jì)方法39-40
• 3.5.2 “大井”法40-41
• 3.5.3 礦井涌水量的評(píng)價(jià)與采用41-42
• 3.6 小結(jié)42-44
• 4 王莊煤礦礦井突水水源判別模型建立44-77
• 4.1 特征水離子的選定45-46
• 4.2 特征水離子的測(cè)定46-54
• 4.2.1 水離子測(cè)定的理論基礎(chǔ)----比爾-朗伯定律46-47
• 4.2.2 特征水離子的測(cè)定47-53
• 4.2.3 水離子結(jié)果統(tǒng)計(jì)53-54
• 4.3 基于多組逐步貝葉斯理論建立礦井突水判別模型54-67
• 4.3.1 多組逐步貝葉斯線性判別原理54-58
• 4.3.2 運(yùn)用 SPSS 建模多組逐步貝葉斯模型58-64
• 4.3.3 運(yùn)用 MATLAB 建模多組逐步貝葉斯模型64-67
• 4.4 基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立礦井突水判別模型67-73
• 4.4.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別原理67-69
• 4.4.2 運(yùn)用 SPSS 建模 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型69-70
• 4.4.3 運(yùn)用 MATLAB 建模 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型70-73
• 4.5 礦井突水判別模型對(duì)比分析73-77
• 5 突水水源判別應(yīng)用案例77-85
• 5.1 涌水點(diǎn)治理前水質(zhì)分析77-78
• 5.2 頂板涌水治理方案-注漿治理78-79
• 5.3 采空區(qū)涌水治理方案-黃泥（粉煤灰）充填79-80
• 5.4 涌水點(diǎn)治理后涌水量分析80-85
• 6 結(jié)論與展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-93
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于水化學(xué)特征的王莊煤礦突水水源判別模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：392061