基于PCA RA的滨海矿井水源识别技术研究 论文

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（Ca 2+）>ρ（Mg 2+）>ρ（K +）和ρ（HCO -3）>ρ（Cl -）>ρ（SO 2-4）>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。