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创新点
针对葫芦素井田5种不同类型含水层，改进了集对分析理论，将原有的三元联系度细化增加为五元联系度； 分析了葫芦素井田不同含水层水化学特征，选取 6项水化学指标作为突水水源识别因子，确定水源识别区间，建立了动态权-集对分析突水水源识别模型； 利用已知来源水样验证了水源识别模型，并将已验证模型用于葫芦素井田 21102工作面突水预测，该模型为今后的矿井突水水源识别提供了新的思路与方法。
作 者
王甜甜1,2,3,靳德武2,3,刘 基2,3,杨 建2,3,王心义4,赵 伟4
作者单位
1. 煤炭科学研究总院；2. 中煤科工集团西安研究院有限公司；3. 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室；4. 河南理工大学 资源环境学院
研究背景
煤炭资源安全高效开采是关乎我国经济和发展 的大事,然而,我国煤矿水文地质条件复杂,煤层开采 时矿井水害频发。 据统计从2000年至2014 年,4500人死于矿井突水事故,造成了巨大的人员 伤亡与经济损失。 矿井一旦发生突水,快速准确 地判断突水水源,是治理水害的关键。
矿井突水水源识别通常使用地下水化学、同位素、水温、地下水位动态观测等方法,地下水化学因能反应地下水的本质特征,且能准确、快速、经济地进行水源识别,在矿井突水水源识别中得以广泛应用。
以往学者的研究方法提高了矿井突水水源的准确性,但是仍存在一定的缺陷,例如距离判别法将所有识别因子同等看待,扩大或缩小了不同识别因子对整体的影响,层次分析法权重计算一定程度受人为因素的影响,且需要一致性校验,计算过程复杂繁琐;GIS法依据模糊综合理论,其评价因子权重及最终隶属度难以确定,直接影响水源识别的准确性。
摘 要
矿井突水是煤矿生产的主要威胁之一,准确判定矿井突水水源是突水灾害防控的重要环节。为进行矿井突水水源识别,基于动态权和集对分析理论,针对葫芦素井田5种不同含水层中所提取的53组水样,选取K Na ,Ca2 ,Mg2 ,Cl-,SO2-4及HCO-3六项水化学指标作为识别因子,确立了其水源识别区间,构建了矿井突水水源识别的数学模型。
然后利用10组已知矿井水样验证水源识别模型,最后使用该模型对2015-04-26葫芦素井田21102工作面突水进行水源识别。
结果表明:动态权重综合考虑主客观权重,既削弱了人为因素的影响,又考虑了识别指标的实际情况,权重赋值合理。利用动态权计算的6项识别因子中,SO2-4,Cl-,K Na 的权重值分别为0.38,0.25及0.20,远大于其他3项指标且其权重之和占总权重的83%,在突水水源识别中起决定性作用。
利用10组已知矿井水样验证动态权-集对分析水源识别模型,9组识别结果与实际情况完全吻合,仅有1组第四系水样识别结果与实际不符,为建模时第四系样本数据少,待测水样超出识别区间所致。使用已建模型识别葫芦素井田21102工作面突水水源,判别结果与实际完全一致,因21102工作面突水几乎均来自直罗组与白垩系,而直罗组与白垩系建模样本量大,所建识别区间合适。
大量的水质数据及准确的识别区间是动态权-集对分析模型进行准确突水水源识别的基础与保障。
作者简介
王甜甜，女，1991年1月出生，河南漯河人，硕士毕业于河南理工，煤炭科学研究总院在读博士生。作为主要执行人参与国家重点研发计划1项，国家自然科学基金1项，发表（录用）核心以上学术论文15篇，其中SCI收录7篇，EI收录3篇。
研究方向
水文地质与环境地质
研究成果
开展了矿井水中溶解性有机质的迁移转化机理研究，分析了平顶山矿区矿井水中溶解性有机质的三维荧光特征，及溶解性有机质在不同因素影响下的迁移转化规律，为利用无机化学方法判别矿井突水水源奠定了理论基础；研究了蒙陕矿区矿井水水化学特征及形成作用，并对矿井水水质进行综合评价，提出了层次模糊可变集的水质评价方法；研究了东部草原矿区矿井水中典型污染物的迁移转化机理，为矿井水的净化储存提供了科学依据。
文中图片
改进集对分析分区解释
研究区地理位置
研究区主要含水层
6项识别指标的箱型
集对势比例柱状
来源：
王甜甜,靳德武,刘基,等. 动态权-集对分析模型在矿井突水水源识别中的应用[J]. 煤炭学报,2019,44(9):2840-2850.
WANG Tiantian,JIN Dewu,LIU Ji,et al. Application of dynamic weight-set pair analysis model in mine water inrush discrimination[J]. Journal of China Coal Society,2019,44(9):2840-2850.
责任编辑：常明然编辑整理：郭晓炜
审 核：常琛
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