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基于水化学特征的相似矿区突水水源识别研究

作　者: 黄丹
导　师: 王心义
学　校: 河南理工大学
专　业: 地质资源与地质工程
关键词: 水文地质条件 因子分析 距离判别分析 灰色理论 充水水源
分类号: P641.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 122次
引　用: 2次
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内容摘要


焦作矿区位于河南省西北部,矿井主采二1煤,主采煤层顶板二叠系砂砾岩是煤层顶板直接充水层,另外,石炭系薄层灰岩、奥陶系灰岩含水层也是矿井充水的主要水源。井下采掘过程中,遇到导水断层和裂隙水富集带,矿区的二灰水与奥陶系水进入矿井,便会造成突水灾害发生。新安矿区、八矿矿区与焦作矿区同属华北型石炭一二叠系含煤建造,底板石炭系含水层出水水量都比较小,对生产影响不大。作为煤层底板间接含水层的奥陶系与寒武系灰岩水,如遇断层与煤层直接接触,最容易引起突水事故。因此,三个矿区所面临的水害隐患有相似之处且比较严重,突水危险也比较大,为保证煤矿安全开采,避免水害的发生,需分析矿井水文地质条件、充水水源水质,识别矿井突水水源。本文以生产过程中积累的丰富水文地质资料为基础,并结合补充性的水文地质调查等手段,查明了三个矿区的煤系地层、含水层性质、构造与水文地质特征的规律,分析了各矿区充水水源及充水通道,总结了矿井突水水源特点。然后,利用水动力场法,定性分析了如何判断矿井充水水源;其次,利用水文地球化学法,通过对不同含水层水化学特征因素的因子分析,确定了影响矿井充水水源水质特征的六大常规离子为判别因子,采用距离判别分析的方法建立判别函数,确定不同含水层在判别函数中的中心值,定量的判别了矿井充水水源;最后,为了弥补判别分析检验自身的缺点,采用灰色关联度方法以焦作矿区为例检验了在因子分析基础上的距离判别分析的准确性,结果显示,该方法可行。综上所述,利用因子分析与距离判别分析对三个相似矿区不同含水层水质作的详细分析,可以为与三个选定矿区水文地质条件相似的矿区制定准确有效的识别突水水源方法提供可靠的依据。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 绪言  10-16
  1.1 选题的意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 因子分析研究现状  10-11
    1.2.2 距离判别分析研究现状  11
    1.2.3 灰色理论研究现状  11
    1.2.4 突水水源识别研究现状  11-13
  1.3 研究内容和技术路线  13-16
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 技术路线  13-16
2 突水水源识别方法  16-26
  2.1 水动力场法  16-17
  2.2 水文地球化学法  17-24
    2.2.1 因子分析法选取合适判别因子  17-19
    2.2.2 特征组分分析法选取典型水样  19-20
    2.2.3 距离判别分析法  20-22
    2.2.4 灰色关联分析法检验  22-24
  2.3 小结  24-26
3 焦作矿区突水水源识别模型  26-44
  3.1 矿区水文地质条件  26-29
    3.1.1 煤系地层与含水层  26-28
    3.1.2 构造与水文地质特征  28-29
  3.2 矿井突水特点  29-31
    3.2.1 矿区充水水源及通道分析  29-30
    3.2.2 小结  30-31
  3.3 因子分析选取判别因子  31-33
  3.4 特征组分分析选取典型水样  33-37
  3.5 建立模型  37-41
    3.5.1 数据准备  37
    3.5.2 突水水源距离判别模型  37-41
    3.5.3 模型应用  41
  3.6 模型检验  41-43
  3.7 小结  43-44
4 突水水源识别模型在新安矿区的应用  44-56
  4.1 矿区水文地质条件  44-45
    4.1.1 煤系地层与含、隔水层  44-45
    4.1.2 构造与水文地质特征  45
  4.2 矿井突水特点  45-47
    4.2.1 矿区充水水源及地下水运动特征  45-46
    4.2.2 小结  46-47
  4.3 因子分析法选取判别因子  47-49
  4.4 特征组分分析选取典型水样  49-50
  4.5 新安矿区识别模型  50-53
  4.6 模型检验  53-54
  4.7 小结  54-56
5 突水水源识别模型在平煤八矿矿区的应用  56-67
  5.1 矿区水文地质条件  56-60
    5.1.1 煤系地层与含水层  56-58
    5.1.2 构造与水文地质特征  58-60
  5.2 矿区突水特点  60-61
  5.3 因子分析法选取判别因子  61-63
  5.4 特征组分分析选取典型水样  63-64
  5.5 八矿矿区识别模型  64-66
  5.6 小结  66-67
6 结论及建议  67-68
  6.1 主要结论  67
  6.2 主要建议  67-68
参考文献  68-71
作者简历  71-72
学位论文数据集  72

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 水文地质学与工程地质学 > 水文地质学（地下水水文学） > 水文地球化学
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