[发明专利]基于常规水化学矿井异常导水构造探测方法

说明书

本发明属于地质、水文地质、异常导水构造、采煤活动和水文地球化学综合应用技术领域，尤其是基于常规水化学矿井异常导水构造探测方法，现提出如下方案，包括以下步骤：收集整理矿井突水含水层的水化学数据、含水层矿物成分资料、矿井断层分布图和水样位置资料；结合含水层矿物成分和水文地球化学理论，确定地下水化学成分形成作用类型；选取常规水化学离子，并对水样的常规水化学离子进行主成分分析。本发明常规水化学方法联合主成分分析、水文地球化学理论、克里金插值和地质背景对矿井空间上的水化学成分形成作用特点进行研究，根据水化学异常确定导水构造异常，从而实现对矿井异常导水构造的探测。

技术领域

本发明涉及地质、水文地质、异常导水构造、采煤活动和水文地球化学综合应用技术领域，尤其涉及基于常规水化学矿井异常导水构造探测方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，矿井开采改变了矿区多含水层地下水系统水文地质条件。华北地区煤炭资源丰富，水文地质条件复杂，随着煤炭资源开采逐步深入和开采规模的增大，矿井突水事故频发。由于矿井水文地质条件受地层、褶皱、断层、岩溶陷落柱等控制，导水构造难以查明，突水事故的防治难度加大，采煤过程中往往面临井下突涌水问题，对矿井安全生产和人员生命安全造成严重威胁。因此，对矿井异常导水构造的探测，对地下水资源的可持续管理与矿井涌突水的预测具有重要意义。目前，物探技术在矿井异常导水构造的探测中有广泛的应用，常见的如瞬变电磁法、电阻率法、地震法和电测深法等。以上物探方法虽方便快捷，但设备价格昂贵，并且随着矿井开采深度的增加，采用物探探查矿井异常导水构造很容易受到干扰，准确性不高。由于每个矿井均会定期做水化学测试，水化学资料的长期积累便于从时间维度上观察和比较矿井的水化学变化，而矿井的水化学数据的变化和更新，其演化信息能反映矿井含水层在采动诱导下导水构造的水力联系程度。再者，相比较于物探等其他方法，水文化探技术更灵活，经济便捷，水文化探技术可以与其他方法进行对比，为矿井异常导水构造的探测提供一种新思路。因此，水文化探技术在异常导水构造区探测应用中是一种比较经济可靠的方法。为此，本发明针对以上问题提供一种经济可靠的方法，其创造性在于将常规水化学方法联合主成分分析、水文地球化学理论、克里金插值和地质背景对矿井空间上的水化学成分形成作用特点进行研究，根据水化学异常确定导水构造异常，实现对矿井异常导水构造的探测。

发明内容

本发明提出的基于常规水化学矿井异常导水构造探测方法，针对目前对导水异常构造探测的物探技术价格昂贵，操作较为复杂，本发明的目的在于提供一直基于常规水化学矿井异常导水构造的水文化探方法，提升化探在异常导水构造上的应用，降低了物探或钻探成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于常规水化学矿井异常导水构造探测方法，包括以下步骤：

S1:收集整理矿井突水含水层的水化学数据、含水层矿物成分资料、矿井断层分布图和水样位置资料；

S2：结合含水层矿物成分和水文地球化学理论，确定地下水化学成分形成作用类型；

S3：选取常规水化学离子，并对水样的常规水化学离子进行主成分分析；

S4：绘制主成分载荷图，分析每个主成分所代表的地下水化学成分形成作用；

S5：计算每个水样的主成分荷载得分，并绘制水样的主成分荷载得分图；

S6：根据水样的主成分荷载得分，在矿井断层分布图上绘制矿井主成分荷载得分等值线；

S7：结合等值线的分布与矿井断层分布特点，分析矿井的水化学成分形成作用的空间变化特点，从而确定矿井的异常导水构造。