基于PCA-RA的滨海矿井水源识别技术研究
来源期刊：煤炭科学技术2021年第2期
论文作者：陈绍杰 刘久潭 汪锋 周景奎 唐鹏飞 高宗军
文章页码：217 - 225
关键词：滨海煤矿区;主成分分析;残差分析;水源识别;梁家煤矿;
摘 要：煤炭开采过程中矿井水害的发生,严重威胁着煤矿的安全生产,确定水源数量和类型对于矿井水害的防治具有重要意义。为了明确滨海煤矿矿井水补给来源的数量和类型,以龙口梁家煤矿为例,对矿区内不同水体（矿井水、第四系水和地表塌陷区积水）分别进行取样,并基于水化学和主成分分析-残差分析（PCA-RA）进行矿井水源识别。结果表明:梁家煤矿区内第四系水、地表塌陷区积水和矿井水中的主要化学组分含量差别较大,且受到了海水入侵作用的影响。就均值而言,矿井水中的阳阴离子质量浓度分别存在着ρ（Na+）>ρ(Ca2+)>ρ(Mg2+)>ρ（K+）和ρ（HCO3-）>ρ（Cl-）>ρ(SO42-)>ρ（Cl-）的关系。不同水体中,Cl-和Na+均为优势阴、阳离子,水化学类型以Na-Cl型为主,并且3种水体之间存在着一定的水力联系。选取的水化学数据适合进行PCA,但仅根据特征值大于1或是累计方差贡献率大于85%来确定主成分的数量,并不能很好地表征原始数据的全部信息。基于水化学和PCA-RA方法,确定了梁家煤矿矿井水共有5个补给来源,即海水、富HCO3基岩水、塌陷区积水、混合水和第四系水。PCA-RA法能有效地处理和表征原始水质数据信息,可更加合理地确定矿井水的补给来源类型和数量。研究结果可为滨海煤矿区的水害防治提供科学依据。
陈绍杰1，刘久潭1，汪锋1，周景奎2，唐鹏飞2，高宗军3
1. 山东科技大学能源与矿业工程学院2. 山东能源龙口矿业集团梁家煤矿3. 山东科技大学地球科学与工程学院
摘 要：煤炭开采过程中矿井水害的发生,严重威胁着煤矿的安全生产,确定水源数量和类型对于矿井水害的防治具有重要意义。为了明确滨海煤矿矿井水补给来源的数量和类型,以龙口梁家煤矿为例,对矿区内不同水体（矿井水、第四系水和地表塌陷区积水）分别进行取样,并基于水化学和主成分分析-残差分析（PCA-RA）进行矿井水源识别。结果表明:梁家煤矿区内第四系水、地表塌陷区积水和矿井水中的主要化学组分含量差别较大,且受到了海水入侵作用的影响。就均值而言,矿井水中的阳阴离子质量浓度分别存在着ρ（Na+）>ρ(Ca2+)>ρ(Mg2+)>ρ（K+）和ρ（HCO3-）>ρ（Cl-）>ρ(SO42-)>ρ（Cl-）的关系。不同水体中,Cl-和Na+均为优势阴、阳离子,水化学类型以Na-Cl型为主,并且3种水体之间存在着一定的水力联系。选取的水化学数据适合进行PCA,但仅根据特征值大于1或是累计方差贡献率大于85%来确定主成分的数量,并不能很好地表征原始数据的全部信息。基于水化学和PCA-RA方法,确定了梁家煤矿矿井水共有5个补给来源,即海水、富HCO3基岩水、塌陷区积水、混合水和第四系水。PCA-RA法能有效地处理和表征原始水质数据信息,可更加合理地确定矿井水的补给来源类型和数量。研究结果可为滨海煤矿区的水害防治提供科学依据。
关键词：滨海煤矿区;主成分分析;残差分析;水源识别;梁家煤矿;
