基于PCA-RA 的濱海礦井水源識別技術研究

陳紹杰， 劉久潭，汪 鋒，周景奎，唐鵬飛，高宗軍

（1.山東科技大學 能源與礦業工程學院，山東 青島 266590； 2.山東能源龍口礦業集團 梁家煤礦，山東 龍口 265700；3.山東科技大學 地球科學與工程學院，山東 青島 266590）

0 引 言

我國煤礦水文地質條件復雜，煤炭開采過程中礦井水害時有發生，嚴重威脅著煤礦的安全生產，因此，開展礦井水水源識別研究意義重大［1-3］。 地下水在徑流過程中，與周圍巖土發生著復雜的水文地球化學反應，其水化學組分含量也會相應變化，形成了特有的物理化學特征，這些水化學特征承載著含水層的大量信息，可為礦井水水源判別提供重要依據［4-6］。

目前，水源識別的方法較多，主要包括水溫水位法［7］、水 化 學 分 析 法［8-9］和 數 理 統 計 分 析 法［10-11］等。 通常，在水文地質條件分析的基礎上，利用水化學進行水源識別簡單而有效［12］。 近年來，不少學者利用水化學數據，基于新技術和新的數學方法，建立了水源識別模型，為煤礦水害的防治工作做出了很大貢獻。 王亞等［13］利用激光誘導熒光技術獲取水樣的熒光光譜并提取特征信息后，基于極限學習機構建了水源的快速識別模型。 王心義等［12］在熵權法和模糊可變集理論的基礎上，建立了礦井突水水源識別模型。 楊中元等［10］結合主成分分析（PCA）和灰色關聯分析（GRA），建立了PCA-GRA 突水水源判別模型。 然而，不同礦區水文地質條件復雜程度不同，不同識別方法均存在一定的優勢和局限性［12，14］。

筆者以我國最大的濱海煤礦龍口梁家煤礦為例，利用礦井水的主要離子測試數據，基于水化學和主成分分析-殘差分析（PCA-RA）識別礦井水補給來源的數量和類型，為濱海煤礦區的水害防治提供科學參考?！?br>