矿井突水水源判别方法

• 弯曲带上方的地表,一般会形成下沉盆地,盆地边缘出现张 裂隙,其深度约3m～5m,一般不超过10m,上宽下窄,直至 闭合消失。因此,弯曲带具有隔水保护层的作用。
• 需要指出,“三带”仅对层状岩层有意义,岩浆岩不存在 “三带”。“三带”发育是否完整取决于采深,采深较 小时(一般小于100m)“三带”发育不完整。
Hf
100M 11.2 2.4n 2.1
Hf
100M 5.1 3.3n 3.8
Hf
100M 5.1 5.1n 5.2
400～600
辉绿岩、石灰岩、硅 质石英岩、砾岩、砂 质页岩等
全部陷 落
Hf
100mh 8.4 4.1h 133
＜400
砂质页岩、泥质砂岩、 页岩、粘土岩、风化岩 石、第三系和第四系松 散层等
图9-8 断层位于导水裂隙带范围内
第十五页，编辑于星期一：十六点 十三分。
5）采煤方法及顶板管理
• 正确选择采煤方法和顶板管理方法是控制两带高度及覆岩沉降 的重要手段。
• 选择采煤方法时，应有利于限制导水裂隙带高度，使 上覆岩层形成均衡破坏。应控制工作面长度、采厚和 阶段垂高不宜过大，分层采厚应小些，分层间接续宜 采用间歇式回采等；对缓倾斜煤层宜采用单一长壁全 部垮落法和倾斜分层长壁下行垮落法采煤；对急倾斜 煤层宜采用走向推进的伪倾斜柔性掩护支架法（阶段 垂高30～35m）或水平分层人工假顶下行垮落法采煤。
的破坏会出现三带
第四页，编辑于星期一：十六点 十三分。
1．冒落带
• 煤层采出后,上覆岩层失去平衡,由直接顶岩层开始逐层向上冒落,直到开 采空间被冒落岩块充满为止。下部,岩层呈不规则的岩块杂乱堆积于采
空区内,称不规则冒落带；向上冒落岩块渐大,甚至过渡为似层状断 块，不连续地覆盖于不规则冒落带之上,称规则冒落带。 • 冒落带最高点至回采上边界的垂直高度称为冒落带高度。冒落带 内岩块之间空隙多,连通性强,是水体和泥砂溃入井下的通道。 • 冒落岩石由于碎胀,体积增大，增大的比率称为碎胀系数。煤层

煤矿突水类型
煤矿突水的类型可以分为几种，主要包括地下水涌、地表水涌和井下涝三种类型。

地下水涌：也叫倒灌水，是指煤矿井下地质构造中的自然地下水，由于水压、封隔性或者其他原因，突然涌入采煤空间或巷道中，形成大量的水流。

这种类型渗水的一般都是长年积存的地下水，水质清洁，but 如果进入矿山，由于受到煤层和停水角度的限制，加上采煤、通风和封闭效果，会迅速形成瞬间高涌，对矿工和矿井安全会造成极大的威胁。

地表水涌：是指因煤矿上地质构造的劳动破坏，导致地表水涌进采煤工作面。

地表水涌对井下安全危害较大，它的水涌量大，水流反应迅速，水质常常是浑浊的，受到泥沙和污染物的影响，同时地表水还含有有害微生物、放射性物质等物质。

井下涝：是指因采煤、支护等施工作业时水涌量过大，超过矿井水文地质条件和排水能力的水涝。

井下涝给采煤带来很大的危害，会导致煤矿工作面无法顺利开采，甚至会引发煤矿意外事故，对煤矿生产和
安全造成重大威胁。

煤矿突水是煤矿生产中的一种常见的安全事故，引起了广泛的关注和重视。

煤矿企业应该加强煤矿水文地质的钻探工作，进行充分的水文地质勘察，建立健全的水文地质监测网络和信息数据管理系统，提高煤矿管理水平，为煤矿的安全生产提供有效的技术支撑。

临涣矿区岩溶水水化学特征及其突水水源识别突水是制约煤矿安全可持续生产的常见灾害之一,在危害矿井安全生产的同时也威胁着工作人员的生命安全。

因此,快速、准确地识别矿井突水水源,对于矿井防治水工作与水害防治具有重要的实际意义。

本文以临涣矿区为研究对象,在矿区地质与水文地质资料的收集、整理与分析的基础上,分析了各含水层水样的水化学常规离子、TDS、PH等,研究了矿区岩溶水水化学特征,建立了矿区灰岩水突水的多种判别模式。

主要成果如下:（1）将K⁺+Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-、TDS 与灰岩埋藏深度进行分析,得出埋藏深度的增加,K⁺+Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Cl^-、TDS含量呈增大的趋势,HCO₃^-含量则减少。

（2）采用piper三线图对矿区各含水层K⁺+Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-等常规离子含量分析,得出各含水层的水质类型:第四含水层为Cl-Na型以及Cl·SO₄-Ca·Mg 型;煤系地层砂岩裂隙含水层为HCO₃-Na型以及Cl-Na型;太灰含水层为SO₄-Ca·Mg型和以及Cl-Na型;奥灰含水层SO₄-Ca·Mg型以及Cl·SO₄-Ca·Mg型。

判别模型是准确判别突水水源的另一个关键因素°宫凤 强等利用PCA和距离判别分析法建立突水模型,对淮南老 矿区谢一煤矿的不同含水层的历史样本数据进行验证+5,° Sun提出了运用系统聚类分析的方法识别矿井水源类型⑹； 周孟然等采用极限学习机算法，建立多元分类学习模型预测
收稿日期：2018-05-22,修订日期：2018-10-20 基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(013BAK06B01)和国家自然科学基金项目(1674133)资助 作者简介：杨 勇,1981年生,中国矿业大学资源与地球科学学院博士研究生 e-mail： yongyang@
1实验部分
11仪器 采用LIFS-405激光诱导荧光系统（广东标旗电子有限公
一主成分、第二主成分和第三主成分分别作为X, Y和Z轴
的值，如图2所示。PCA降维不能有效涵盖数据信息，四种 水源样本区分不是很明显，有必要建立基于全光谱的CNN
网络判别模型对于新集二矿水源进行判别预测。
区 A
ZK ZK
3
2 1 o
J
-2 -3 -4 -55
Evod
Fig. 2
图2主成分得分图 Principal component scores scatter plot (PC1XPC2XPC3)
基于LIF技术和卷积神经网络（CNN）+/,,提出了一种 新的矿井突水水源类型判别模型。首先，采用LIF技术获取 突水水源荧光光谱；其次，提出了改进的递推平均一阶滞后 平滑滤波方法！得到增强的二维自相关荧光光谱特征图；最 后,构建基于深度卷积神经网络（CNN）的突水水源类型判别 模型！针对光谱特征图判别突水水源类型。判别结果表明: 相比传统的递推平均滤波、一阶滞后滤波方法！该方法得到 的二维自相关荧光光谱特征图！有效地抑制了荧光噪声！增 强了不同水源类型的特征差异性;CNN判别模型对水源类 型正确的识别率达到了 98% ,是一种有效的矿井突水水源类 型判别方法。

有机-无机联合矿井突水水源判别方法杨建;刘基;靳德武;王强民【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2018(043)010【摘要】溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)在随地下水运移过程中,不同含水层水中DOM含量、类别、荧光强度等均存在较明显差异,因此结合无机水化学,开展了有机-无机联合的矿井突水水源判别方法研究,结果表明:地下水中无机组分浓度分布具有垂向分带性,利用pH、矿化度(TDS),HCO3,SO4等无机指标,可以判别浅部含水层和深部含水层水化学特征差异;DOM进入含水层后发生氧化还原反应强烈,其浓度(TOC含量和UV254)变化快、差异大,可以识别地表水与第四系水的水化学特征;第四系与白垩系含水层,以及覆岩破坏范围内的细分含水层,水中无机组分和有机组分含量非常接近,而荧光指纹技术灵敏度高,可以根据3DEEM光谱图分析DOM类型和荧光峰强度等差异,区分相邻含水层的水化学特征差异.陷落柱等地质异常体作为特殊的地质环境体,其内部水体中DOM相对丰富,其DOM含量和荧光指纹特征与奥灰水差异显著.将有机-无机联合开展不同含水层水化学特征分析,能够很好地区分不同水源,为矿井突水事故发生时快速判别水源提供科学依据.【总页数】9页(P2886-2894)【作者】杨建;刘基;靳德武;王强民【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710054;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710054;煤炭科学研究总院,北京100013;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710054;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710054;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD745【相关文献】1.矿井突水水源判别方法 [J], 姜子豪; 胡友彪; 琚棋定; 周露; 张淑莹2.矿井突水水源的判别方法 [J], 周雅茹;高颖;冯永兵;刘影;赵子義;宋淞3.矿井突水水源判别的多组逐步Bayes判别方法研究 [J], 陈红江;李夕兵;刘爱华4.基于主成分分析和随机配置网络的矿井突水水源判别方法研究 [J], 张靖苑5.贝叶斯判别和Fisher判别在矿井突水水源判别中的应用比较 [J], 于小鸽;裴富华;刘燚菲;衡培国;刘延;吕伟魁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

陕西蒲白矿业科技79基于水化学的矿井涌水水源判别方法研究陕西建新煤化有限责任公司刘飞摘要煤矿突水超前预测难度较大，影响因素和不确定性较多，一旦矿井生产过程中发生涌水或突水，如何及时准确地判断突水成因，查找突水水源，是解决和进一步防治矿井水害的关键问题。

在突水水源的判别中常用的技术手段是开展地下水水化学判别法，该方法具有判别精度高、方法简单易操作、节省时间、经济等特点。

通过采集、分析井田范围内不同水体和不同含水层的水样，建立本矿井的水化学资料库，在今后矿井遇到不明涌水或水害事故时，能够迅速判断突涌水水源，为正确的应对水害和防治水措施的制定提供技术指导。

关键词水害水化学水源识别水化学数据库1前言建新煤矿水文地质类型中等，矿井充水水源为煤层上覆三层砂岩含水层水和采空区积水。

近年来，随着矿井采掘活动的深入，采空区范围逐渐增大，矿井涌水量随之增大，各类水害也逐渐显现，如顶板水害、老空水害等。

水文地球化学特征分析作为矿井发生水害后，可准确快速判别出水水源的有效手段之一，现已在矿井成熟应用，且良好的效果。

建新煤矿目前处于生产阶段，在建井初期和生产期间逐步收集了矿井水文地质原始资料，结合相邻建庄煤矿的水文地质原始资料，综合建立了丰富的矿井水化学数据库，对矿井生产过程中的防治水工作有着巨大的帮助。

2水文地质概况井田位于黄陵矿区南部，地处陕北黄土高原南部的低山丘陵地带。

曹河为区内主要地表河流，其一般流量为0.21m3/s，最大洪峰值为10.84m3/s。

综合区域水文地质资料，在黄陵矿区范围内，地表水对地下水的补给强度以及地下水的排泄强度都不是很大。

本区属大陆性半干旱气侯，年降水量平均在610mm左右，降水多集中在6-9月；年平均蒸发量在1380mm左右。

区内发育多个含水层，其中：第四系松散层孔隙裂隙潜水含水层连续性差，富水性弱；白垩系下统华池砂岩裂隙含水层以粉砂岩与泥岩薄层为主，富水性弱；白垩系下统洛河组砂岩含水层为全区分布，80蒲白科技厚度在280-560m 之间，其富水性分布不均，由浅部至深部富水层段逐渐增多，为矿井主要含水层；侏罗系中统直罗组与延安组砂岩裂隙含水层为全区分布，该含水层富水性弱。

应用矿井主要含水层水质分析方法判别出水源王永法（河南煤化鹤煤六矿，河南鹤壁458000）摘要：通过掌握矿井各含水层充水水源及矿井水的水质特征，为矿井充水水源的正确判断，预计矿井涌水量及其动态变化，以及留设安全合理的防隔水煤岩柱提供可靠的参考，为矿井的安全生产、抗水灾救援提供了技术依据。

关键词：水质分析；矿区水文地质；水硬度中图分类号：P641．73文献标志码：B水质分析方法是分析判断矿井涌水、突水水源的一种较为有效而又简便的技术方法，在矿井水害防治实践中有着广泛的应用。

由于不同含水层及老窑地下水的形成、赋存环境一般不同，且地下水的补给、径流、排泄、储存条件也存在较大的差异，这使得不同含水层及老窑地下水化学成分也各不相同，从而形成了不同水质类型的地下水。

通过分析矿井涌水里面的水化学成分，确定其水质类型，就可判定矿井涌水水源来自哪个含水层或老窑积水。

该方法在实际应用中必须事先知道可能成为矿井充水水源的各含水层及老窑地下水水质类型。

1、鹤壁矿区水文地质概括鹤壁矿区位于河南省北部鹤壁市境内，属太行山东麓煤田的一部分，矿区西依太行山，东临京广线，南北长30km，东西宽5km，面积约150km2，从南到北共有9对矿井。

矿区出露地层有：下奥陶冶里—亮甲山组白云岩；中奥陶峰峰—马家沟组泥晶、白云岩、角砾状灰岩；中石炭本溪组泥岩—砂岩；上石炭太原组含煤地层（下夹煤）；二叠系山西组含煤地层；上第三系砾岩—砂岩、泥岩、泥灰岩；第四系黄土、砾砂层。

本区影响煤矿开采生产的含水岩系和含水岩组可分为第三、四系含水岩系、石炭—二叠系含水岩系和奥陶系含水岩系。

其中奥陶含水岩系是本矿区最主要含水岩系，按各含水岩系富水性可分为中奥陶（O2），其次太原组薄层灰岩（L2，L8），山西组砂岩含水层（S9，S10）亦有较丰富的地下水，第三系砾岩含水层在矿区南部含水丰富，矿区北部和中部含水层富水性较弱，不构成矿井充水主要威胁。

另外煤矿开采遇到的老空水已成为矿井的主要出水水源，据统计，80％的水灾水害事故是由老空水引起的，其主要特点就是突发性，因为老空水不是一种赋存于地下介质含水层的水，它就是一个小的地表水体，所以一旦采掘工程触及它，它就会以溃入的方式突然涌入到井下。

表 ｌ中个别 水源有 多个 采样 点 。由于采样点 的 地理 位 置和其他 因素影 响 ， 致 各采 样 点 的指 标值 导
２ 各 含水 层 实测 数 据
龙 门煤矿 位于偃 龙煤 田西部 ，９６年 ８月建井 ， １６ １７ ９ ６年 １ ０月投 产 ， 原设 计 生产 能力 ３ ０万 ｔａ 后 经 ／，
论¨ 、 非线 形方 法 、 下水 化 学 特 征组 分 识 别 地
量 在 ７ ０～ ０ ｈ ２ ８ ０ｍ ／ 。矿 井正 常 涌水 主要 由煤层 顶
板 涌水 、 煤层底 板 以下 Ｌ 灰及 寒灰水 组成 。龙 门煤 矿 水质 实测原 始数据 见表 １ 。表 １中矿井 水 水样 取
煤 矿 总 涌 水 的 水 质 成 分 组 成 一 般 由 顶 板 含 水 层
截 至 目前 ， 出现 ３次较 大 的 突水 事 故 ：９ ０年 ６ 已 １７ 月 ８日， Ｆ 断层 导水 ， 太原组 灰岩 突水 ， 因 ， 遇 涌水量 达 １３ ０ ｍ ／ ；９ ４年 ８月 ４ 日， 在 同 一 区域 突 ０ ｈ １７ 又 水， 涌水量 达 １８ ０ｍ ／ ；９ ３年 １ ０ ｈ １９ ２月 １ １日遇小断 层 突水 ， 涌水 量 达 １ ２ ｈ ０ｍ ／ 。矿 井 目前正 常 涌水 ９
２ １ 年第 ２ ００ 期
中州 煤炭
总第 １０期 ７
龙 门 煤 矿 矿 井 涌 水 水 源 判 别 分 析
丁建础 ， 闰拴 亮 ， 黑 来 朱
（ 南煤 化 集 团 永 煤公 司 洛 阳龙 门煤 业 有 限 公 司 ， 南 偃 师 河 河 ４ １３ ） ７ ９ ５
摘 要 ： 着 矿 井 开 采 深度 的增 加 ， 井水 害 已成 为 龙 门煤 矿 安全 生产 的 主 要 隐 患。 每 个 煤 矿 有 一个 或 多个 含 随 矿 水 层 ， 含 水 层 的 水 质成 分 是 已知 的 ， 各 含 水 层 之 间 的水 质 存 在 一 定 的 差 异 ， 有 明显 的 分 类 性 。 结 合 洛 各 且 具 阳 龙 门煤 业 有 限公 司龙 门煤 矿 矿 井 涌水 各 含 水 层 水 源 的成 分 ， 聚 类 分 析 和元 素 守 恒 定 律 方 法对 龙 门 矿 井 用 正 常 涌水 水 源 构 成 进 行 了定 量 分析 ， 中 寻 找 出 一种 新 的方 法 和 途 径 。 从 关 键 词 ： 类分 析 ； 井 涌水 ； 别 分 析 ； 聚 矿 判 防治 水 ； 素 守 恒 元 中 图分 类 号 ： Ｄ ４ Ｔ７１ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章编 号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ２— ０ ４— ２ １０ ０ ０ （Ｏ ０ ０ ０ ２ ０ Ｊ

矿井建设和生产过程中，各种类型的水源进入采掘空间的过程称为矿井充水，进入到工作面及井巷内的水，称为矿井水。

矿井充水形式：渗入、滴入、淋入、流入、涌入和溃入等等。

当涌入溃入井巷的水量大、来势猛时，称为突水。

矿井透水：矿井周围含水层的水涌出，填满矿井，使矿井废掉。

当采掘工作面遇到河床、采空区等地质条件时会出现透水事故。

矿井突水：大量地下水突然集中涌入井巷的现象。

掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、老窑积水，地下水大量突然涌入矿山井巷的现象。

矿井涌水：矿体及围岩空隙中的地下水（孔隙水水源、裂隙水水源、岩溶水水源）、地表水水源，在压力作用下涌出，称为矿井涌水。

（在地下水面以下岩(土)体中采矿、开挖基坑或地下硐室时，地下水不断地流入场地的现象。

）
至于透水、突水、涌水的区别，从以上的定义来看，涌水只是矿井充水的一种形式，强调的是流出，不强调水压；突水强调的是承压水，压力大，突然涌入，通常指奥灰突水；透水主要指老窑水，地表水灌入井巷。

《水质分析在矿井突水水源判别中的应用》篇一摘要：本文将详细阐述水质分析在矿井突水水源判别中的应用。

首先，我们将介绍矿井突水的基本概念和其危害性；其次，我们将探讨水质分析的原理和方法；最后，我们将通过实际案例分析，展示水质分析在矿井突水水源判别中的实际效果，为保障矿山安全、合理利用资源提供依据。

一、矿井突水的基本概念及其危害性矿井突水是指在矿山开采过程中，地下水或其他水源突然涌入矿井的现象。

这种突发性涌水往往会造成矿井内作业人员的生命安全威胁，同时也会对矿山的生产设备和资源造成严重破坏。

因此，准确判别矿井突水的水源，对于预防和控制矿井突水具有重要意义。

二、水质分析的原理和方法水质分析是通过化学、物理和生物等方法，对水体的物理性质、化学成分和生物指标进行检测和分析。

其主要原理是基于水体中各种离子、分子和微生物的特性和行为，通过相应的检测设备和试剂，对水样进行化验和分析。

水质分析的方法主要包括以下几种：1. 离子检测法：通过检测水体中的离子种类和浓度，分析水质的基本性质。

2. 光学分析法：利用光的物理性质，通过分光光度法等手段对水中的有机物和无机物进行定量和定性分析。

3. 生物指标法：通过检测水体中的微生物种类和数量，评估水体的自净能力和污染程度。

三、水质分析在矿井突水水源判别中的应用矿井突水水源的判别是矿山安全生产的重要环节。

通过水质分析，可以对不同水源的水质特征进行对比和分析，从而确定突水的来源。

具体应用如下：1. 水质指标对比：对突水前后的水质指标进行对比分析，如pH值、电导率、溶解氧等，初步判断突水的可能性及水源类型。

2. 离子成分分析：通过离子检测法，对水样中的离子成分及浓度进行检测，结合区域水文地质条件，分析可能的突水水源。

3. 生物指标辅助判别：利用生物指标法检测水体中的微生物种类和数量，辅助判断水源的污染程度和自净能力。

4. 综合分析：结合地质勘探资料、水文地质条件、矿井生产情况等因素，综合分析突水水源的判别结果。

可以证明该模型的取值范围 D 为凸集， 目标函 数 f（ X ） 为 D 上的凸函数， 则该模型的局部最优解一 定是整体最优解， 就可以采用逐步逼近的方法求得整 ［ 13 － 15 ］ ， x2 ， …， x L ） 每一分量的 确定出 X （ x1 ， 体最优解 值， 就可以判断某水源是否与出水点导通， 并且还可 以确定该水源出水量的大小。
812
煤
炭
学
报
2010 年第 35 卷
不能进一步揭示未知水源。 本文采用运筹学方法， 结合地下水化学成分分 建立矿井出水点多水源判别数学模型， 并利用简 析， 约梯度法对模型进行求解。 通过实例验证表明该方 法不仅适用于多水源出水的情况 ， 判别已知水源是否 与出水点导通， 计算各水源在出水中所占的比例， 而 且还能揭示是否存在未知水源， 从而为防、 治水以及 进一步进行水文地质勘探提供理论依据 。
2
多水源判别模型的求解算法来自1多水源判别模型的建立
求解非线性规划问题的方法很多 ， 大量的数值试 验表明， 可行方向法中的简约梯度法对于大规模线性 约束的非线性规划问题是最好的 ， 并且在大规模的非 线性约束的最优化问题的数值试验中也取得了成功 ， 是当前世界上很流行的约束最优化算法之一 。 简约 梯度法的每一次迭代都通过积极约束消去一部分变 从而降低最优化问题的维数， 每次迭代都沿可行 量， 他的求解过程实际上是产生一个可行 下降方向搜索， k k +1 k k 满足 f（ X ） < f（ X ） ， 使得｛ X ｝ 不断沿可 点列｛ X ｝ ， 行下降方向收敛于约束问题的极小点。 根据不同的 可行方向构造方法 （ 达到简约问题和保持可行的目 的） ， 有各种不同的简约梯度法， 它们基本上都是在 Wolfe 简约梯 度 法 的 基 础 上 推 广 而 来 的， 本文采用 Wolfe 简约梯度法对所建立的模型进行求解 。 为采用 Wolfe 简约梯度法对模型进行求解， 首先 x 0 ， （ 2 ） 的形式。 引入松弛变量 L + 1 ≥ 将模型转化为式 在转化后模型中的松弛变量 x L + 1 具有重要的现实意 如问题的最优解中 x L + 1 较大， 则意味着存在未知 义， 水源， 建议进行未知水源勘探。 min（ f（ X ） ） = ∑ [ ∑ （ x i ρ ik ） － Mρ k ] k =1 i =1 L s. t. x i + x L +1 = M ∑ i =1 xi ≥ 0 （ i = 1、 2、 …、 L、 L + 1）

矿井突水征兆矿井突水，这是因为井下采掘活动破坏岩体天然平衡，采掘工作面周围水体在静水压力和矿山压力作用下，通过断层、隔水层和矿层的薄弱处进入采掘工作面。

矿井突水现象的发生与发展是一个逐渐变化的过程，其显现的快慢与工作面具体位置、采场地质情况、水压力和矿山压力有关。

从开拓工作面及其附近显示出某些异常现象，这些异常统称突水征兆。

识别和掌握这些预兆，可以及时采取应急措施，撤离险区人员，防止伤人事故。

突水预兆有：1. 煤壁挂红：这是因为水中含有铁的氧化物，在通过煤层或岩层裂隙时，附着在裂隙表面的暗红色水锈。

一般认为巷道接近老空积水区。

2. 煤壁挂汗：当采掘工作面接近积水区时，水在自身压力下，通过煤岩裂隙而在煤壁、岩壁上聚成很多水珠，叫挂汗。

在遇到挂汗时，注意观察煤、岩的新鲜面是否潮湿，如果潮湿，则是透水征兆。

3. 空气变冷：工作面接近积水区时，气温骤然下降，煤壁发凉，人一进去有阴冷的感觉，时间越长就越感阴凉。

但有地热问题的矿井，地下水温高，当掘进工作面接近时，温度反而升高。

4. 发生雾气：当巷道内温度很高时，积水渗到煤壁后，引起蒸发而形成雾气。

5. 水叫声：若在煤壁、岩层内听到“嘶嘶”、“吱吱”、“哗哗”、“闷雷”等声音，这是由于井下高压积水向煤岩裂缝强烈挤压与两壁磨檫而发生的声响，说明离水体不远即将突水，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。

6. 顶板来压，产生裂缝，出现淋水。

如果水体在顶板之上，由于水体压力和矿山压力的共同作用，使顶板出现裂缝和淋水，而且淋水越来越大。

表明即将突水。

7. 底板鼓起，底鼓有两种原因：一种是底板承压含水体静水压力和矿山压力共同作用的结果，甚至有压力水喷射出来，这是突水征兆。

另一种是受矿山压力单方面作用而产生底鼓，一般不突水。

当发生底鼓时，要监视底鼓的发展变化，并报告矿调度室。

经技术人员调查核实确定底鼓原因。

若是前种原因，须采取紧急措施：先在底鼓地段铺设密集地梁，打木垛控制底鼓发展。

2.线状断裂(裂隙)带通道 断裂带是否能够成为充水通道主要取决于 断裂带性质和矿床开采时人为采矿活动方式与 强度。 3.窄条状隐伏露头通道 在我国大部分煤矿, 煤系薄层灰岩含水层和 中厚层砂岩裂隙含水层以及巨厚层的碳酸盐岩 溶含水层多呈窄条状的隐伏露头形式与上覆第 四系松散沉积物不整合接触.

3.围岩地下水水源 围岩地下水充水类型划分: ① 根据充水岩层性质不同可分为：砂砾石孔隙 充水矿床，坚硬岩层裂隙充水矿床，岩溶充水 矿床。 ②根据矿床与充水岩层接触关系不同可分为： 直接充水矿床，间接充水矿床。 ③ 根据矿床与充水岩层相对位置不同可分为： 顶板水充水矿床，底板水充水矿床，周边水充 水矿床。




（二） 工作面底板灰岩含水层突水预兆 （1）工作面压力增大，底板臌起，底臌量可 达500mm以上； （2）工作面底板产生裂隙，并逐渐增大； （3）沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙的增 大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度 时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊， 底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清； （4）底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并有 “嘶嘶” 或刺耳水声；（5）底板发生“底 爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈 黄色。


4.面状裂隙网络(局部面状隔水层变薄区) 根据含煤岩系和矿床水文地质沉积环境分析, 在华北煤田的北部一带, 煤系含水层组主要以 厚层状砂岩含水层组为主, 薄层灰岩沉积较少。 在厚层砂岩含水层组之间沉积了以细砂岩、粉 细砂岩和泥岩为主的隔水层组. 在地质历史的 多期构造应力作用下, 脆性的隔水岩层受力后 以破裂形式释放应力, 致使隔水岩层产生了不 同方向的较为密集的裂隙和节理, 形成了较为 发育的呈整体面状展布的裂隙网络。

矿井突水水源判别方法与应用李建林;昝明军;韩乐【摘要】对目前广泛使用的矿井突水水源判别方法进行了综合评述.从整体而言,除了水化学分析方法外,其他方法都是以一定理论为基础,或构造最优函数,根据判别目标达到最优时的状态进行水源识别;或构造适当的区间,根据一定的法则使判别目标进入不同的区间,进行水源识别.样本较多时采用BP神经网络法,样本较少时采用SVM法会取得更好得预测效果.针对研究区实际状况,选择基于MATLAB的BP神经网络法进行突水预测,准确率达到91.67％,训练样本的选择和数量对预测结果影响较大.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)005【总页数】5页(P590-594)【关键词】矿井突水;水源预测;BP神经网络【作者】李建林;昝明军;韩乐【作者单位】河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD745+.21由于煤矿水文地质条件复杂，以及人为因素等原因，致使我国成为世界上煤矿水害最严重的国家之一.据统计，“十一五”期间全国煤矿发生10 人以上重特大水害事故26 起，共死亡506 人[1].而且随着煤层开采深度的增加，含水层发生突水的可能性也在增加.因此，为预防和减少突水事故的发生，开展突水预报工作显得尤为重要[2]；其中快速准确地识别矿井突水水源是矿井水害防治工作的基础之一.判别矿井突水水源，就要在分析矿区水文地质条件和构造条件的基础上，对水位、水温和水化学资料等进行综合处理；针对掌握资料的情况，选择与之相适应的方法进行判别[3].随着基础理论学科和计算机科技的不断发展，矿井突水水源识别的方法也在不断更新.从简单的水温、水位判别和水化学数据直接对比分析，逐步发展出同位素分析法、基于数学理论的分析法(多元统计学方法、灰色系统法、模糊数学法)和基于其他理论的判别法(BP神经网络法、GIS理论法、SVM法、可拓识别法)等多种方法[4-9].袁文华采用水温法对任楼煤矿突水水源进行判别，结果表明方法是可行的；葛中华运用水化学法对徐州东部矿区井田各含水层的水文地球化学特征进行分析，为判别矿井突水水源提供了依据；桂和荣等分别对皖北矿区和平禹矿区突水水样进行了放射性同位素分析，确定了矿区主要突水含水层的循环特征及其相互间的水力联系；王心义针对焦作矿区实测数据建立了煤矿突水水源预测的距离判别分析模型，该模型可以准确判断出两矿区水源的关联度情况；熊伟在焦作矿区建立了突水水源的Bayer判别模型，对比实测数据模型具有较高的准确性；郝彬彬采用灰色关联度方法对突水水样进行多变量关联分析与计算，判断出突水水源；在分析检测水样的离子含量等信息的基础上，樊京周利用模糊综合判别方法建立了模糊综合评判突水水源模型，应用实践且结果可信；魏永强等应用模糊聚类分析得到的含水层背景值，建立模糊综合评判模型，利用GIS可视化技术高效准确地对未知突水水样进行了水源判别；陈红江等利用Fisher 判别法等方法分别建立了焦作矿区、新庄孜矿井和朱仙庄煤矿突水水源的 Fisher 识别模型，通过验证模型具有较强的涌水水源判别能力；钱家忠针对潘三煤矿利用SVM法建立水源判别模型，结果表明该方法对于煤系突水水源的区分有更好的适用性和优越性[10-22].这些方法都有自己的优、缺点，可配合使用并互相补充验证[23-26](表1).从整体而言，除了水化学分析方法外，其他方法都是以一定理论为基础，或构造最优函数，根据判别目标达到最优时的状态进行水源识别；或构造适当的区间，根据一定的法则使判别目标进入不同的区间，进行水源识别.当样本(水化学资料)较少时，基于结构风险最小化原理的SVM法不仅预测精度高，而且其层次结构能很好地反映水源类型的层次关系.由于BP神经网络具有大规模并行处理和分布式信息存储能力，良好的自适应性、自组织性和很强的学习、联想、容错及抗干扰能力，当样本较多时，利用BP神经网络法进行突水水源判别，准确率往往高于其他方法. MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件具有高性能数值计算的高级算法，特别适合矩阵代数领域；有大量事先定义的数学函数和有很强的用户自定义能力[27].基于MATLAB程序建立矿区突水水源的BP神经网络模型，对训练好的网络进行仿真，其预测结果客观、合理且易于操作.2.1 研究区水文地质条件概述鹤壁矿区属于典型的华北型岩溶煤田，主要开采煤层为山西组二1煤层，煤厚6～8 m.区内构造复杂、断层发育，水文地质条件复杂(图1).研究区主要开采煤层顶底板发育有多层含水层，特别是位于煤层底板的石炭纪薄层灰岩和奥陶纪巨厚层岩溶含水层，富水性强，承压水头高，补给充沛，对采煤生产构成很大威胁，曾多次发生突水淹井事故.随着矿井向深部发展，突水危害越来越大，对矿山安全生产造成极大的威胁.主要含水层有：奥陶系灰岩含水层、石炭系太原组第二层灰岩含水层、第八层灰岩含水层、二1煤顶底板砂岩含水层和第三系砾岩含水层.突水的可能来源有6种：奥陶系灰岩水、第八层灰岩水、第二层灰岩水、砾岩水、砂岩水和老采空区水.矿区普查水样共147个，经过删选，选择96个有效样本进行训练和仿真.由于样本个数较多，适合利用BP神经网络方法进行矿区突水水源的识别.2.2 BP神经网络原理和算法BP神经网络的核心思想是调整权值使网络的总误差最小，其学习过程由正向传播和反向传播两部分构成.对于输入信息先向前传播到隐含层的节点上，经过激活函数的运算后，把隐层节点的输出信息传播到输出节点，给出输出结果；如果输出层不能得到期望输出，就将实际输出值与期望输出值之间的误差信号沿原来的连接通路返回，通过修改各层神经元的权值，逐次地向输入层传播进行计算，然后再经过正向传播过程，通过正向和反向这两个传播过程的反复运用，使得误差信号达到最小；当误差达到人们所希望的要求时，网络的学习过程结束[23].2.3 BP网络模型的建立以矿区地下水所含主要离子Ca2+,Mg2+,Na+,CO32-,HCO3-,CL-和SO42-的毫克当量数，主控离子的相对含量，即毫克当量百分数(包含4种离子)，以及固形物(TDS)作为评价指标，即输入层的节点数为12；由于矿区突水的来源可能有6种，所以输出层包含6个节点.根据Kolmogorov定理，一个3层BP网络即可在任意希望的精度上实现任意的连续函数.因此，采用3层BP神经网络模型，即只有1个隐层.依据经验，确定隐层的节点为16.网络的隐含层和输出层神经元的激励函数均采用采用tansig作为传递函数.神经网络结构图见图2.2.4 BP神经网络的训练和仿真(1)选样与样本归一化选择96个样本进行训练和仿真.其中60 个样本为训练样本，其余36个样本为测试样本，利用BP网络常用的训练函数tansig进行训练.利用MATLAB库函数premnmx，将数据归一化处理.(2)创建BP网络与参数设置利用MATLAB库函数newff ( )构造BP神经网络；参数设置如表2所示.(3)训练网络调用trainscg算法训练BP网络：[net,tr]=train(net,P_prac,T_aim).由图3可知，最终网络对训练样本的误差接近目标，经过6 000次的学习训练结束.(4)BP神经网络的仿真输入检验样本，调用sim函数对训练好的BP网络进行仿真：t=sim(net,P_test).输出结果，也是一系列1×6矩阵，6个元素中，距离1最近的元素所在列数代表该水样的含水层类型.其中1，2，3，4，5，6分别代表砂岩水、奥陶系灰岩水、砾岩水、第八层灰岩水、第二层灰岩水和老采空区水.(5)结果输出及数据分析各含水层水质样本来源识别统计结果如表3所示.可以看出：砂岩水、奥陶系灰岩水、第八层灰岩水与第二层灰岩水的识别结果非常理想，正确率达到了100%，砾岩水、老采空区水的识别效果较低，正确率为75%，平均为91.67%.整体而言，收到了较好的效果.(1)将目前普遍使用的判别矿井突水水源的方法进行整理，分为4大类，分别是水温水位法、水化学分析法、基于数学理论的分析法和基于其他理论的分析法.其中，基于数学理论的分析法包括多元统计法、灰色系统法和模糊数学法；基于其他理论的分析法包括BP神经网络法、GIS理论法、SVM法和可拓识别法.针对矿区的实际情况，选择不同的判别方法，只要应用得当，大都可较好地进行突水水源预测.(2)基于数学理论的分析法，计算简单，理论基础清晰，但都需要根据经验确定计算公式中各评价因子的权重值，具有一定的人为性和随意性.BP人工神经网络法，综合考虑不同含水层的水化学特征，评价过程简单，评价结果不受人为因素的影响；但其是以大量样本资料为基础，当样本资料较少或代表性较差时，训练出来的网络效果可能会较差.SVM法克服了BP神经网络法的缺点，针对小样本数据，将非线性问题转化为线性优化模型，预测精度高.所以，样本较多时采用BP神经网络法，样本较少时采用SVM法会取得更好的预测效果.(3)利用基于MATLAB的BP神经网络法判别研究区突水水源，整体识别正确率达到了91.67%.其中砾岩水和老采空区水的识别率较低的原因主要有：受取样的限制，样本总体较大而分布不均.砾岩水和老采空区水水源分别仅有10 个，其中6个作为训练样本，4个作为验证样本.样本数量偏少影响了最终的预测结果；训练样本的代表性对预测结果影响较大.网络定义复杂，经过6 000 次的学习训练，最终网络对训练样本的误差才接近目标.所以训练样本的选取也是一个重要的影响因素. (4)由于受到矿区安全生产等因素的限制，本研究只利用BP神经网络法对研究区突水水源进行了判别，因此无法进行对比分析，将在以后的研究中加以改进.E-mail：**************【相关文献】[1] 武强，崔芳鹏，赵苏启，等. 矿井水害类型划分及主要特征分析[J]. 煤炭学报, 2013，38(4):561-565.[2] 王心义，徐涛，黄丹. 距离判别法在相似矿区突水水源识别中的应用[J]. 煤炭学报, 2011, 36(8): 1354-1358.[3] 黄存捍，冯涛，王卫军，等. 基于分形和支持向量机矿井涌水量的预测[J]. 煤炭学报, 2010,35(5): 806-810.[4] 孙亚军，杨国勇，郑琳. 基于GIS的矿井突水水源判别系统研究[J]. 煤田地质与勘探, 2007,35(2): 34-37.[5] 杨永国，黄福臣. 非线性方法在矿井突水水源判别中的应用研究[J]. 中国矿业大学学报, 2007,36(3): 283-286.[6] 张瑞钢，钱家忠，马雷，等. 可拓识别方法在矿井突水水源判别中的应用[J]. 煤炭学报, 2009,34(1): 33-38.[7] 李燕，徐志敏，刘勇. 矿井突水水源判别方法概述[J]. 煤炭技术, 2010, 29(11): 87-89.[8] 张立新，李长洪，赵宇. 矿井突水预测研究现状及发展趋势[J]. 中国矿业, 2009, 18(1): 88-90, 108.[9] 杨海军，王广才. 煤矿突水水源判别与水量预测方法综述[J]. 煤田地质与勘探, 2012, 40(3): 48-54.[10] 袁文华，桂和荣.任楼煤矿地温特征及在水源判别中的应用[J].安徽理工大学学报:自然科学版，2005，25(4)：9- 11.[11] 胡伟伟，马致远，曹海东，等. 同位素与水文地球化学方法在矿井突水水源判别中的应用[J]. 地球科学与环境学报, 2010, 32(3): 268-271.[12] 刘杰刚，徐新启，时艳茹，等. 多元统计分析模型在矿井突水水源判别中的应用[J]. 中国煤炭, 2013, 39(2): 101-104.[13] 钱家忠，潘婧，赵卫东，等. 基于SVM的潘三矿B8组与C13组煤开采中突水水源判别模型[J]. 系统工程理论与实践, 2011, 31(12): 2425-2430.[14] 潘国营，王素娜，孙小岩，等. 同位素技术在判别矿井突水水源中的应用[J]. 矿业安全与环保, 2009, 36(1): 32-34.[15] 魏永强，王美均，任印国，等. 模糊综合评判方法及其在判别水源中的应用[J]. 河北理工大学学报：自然科学版, 2009, 31(3): 8-11.[16] 葛中华，沈文. 徐州某矿井奥陶系灰岩含水层上开采矿井突水的水文地质初步研究[J]. 江苏地质, 1994, 18(2): 91-96.[17] 桂和荣，陈陆望. 皖北矿区主要突水水源水文地质特征研究[J]. 煤炭学报, 2004, 29(3): 323-327.[18] 熊伟，崔光磊. 贝叶斯判别分析在矿井突水水源预测中的应用[J]. 中国煤炭, 2012, 38(11): 110-113.[19] 郝彬彬，李冲，王春红. 灰色关联度在矿井突水水源判别中的应用[J]. 中国煤炭, 2010, 36(6): 20-22.[20] 樊京周，李化玉. 模糊概率法在识别矿井突水水源中的应用[J]. 中州煤炭, 2000(6): 1-2.[21] 魏永强,梁化强,任印国,等. 神经网络在判别煤矿突水水源中的应用[J]. 江苏地质,2004,28(1):36-38.[22] 陈红江，李夕兵，刘爱华，等. 用Fisher判别法确定矿井突水水源[J]. 中南大学学报：自然科学版, 2009,40(4):1114-1120.[23] 窦贤明，杨永国，徐伟伟，等. 基于遗传算法和BP神经网络的矿井涌水量预测[J]. 中国煤炭地质,2009 21(10):37-38.[24] 鲁金涛，李夕兵，宫凤强，等. 基于主成分分析与Fisher判别分析法的矿井突水水源识别方法[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(7): 109-115.[25] 刘鑫，陈陆望，林曼利，等. 采动影响下矿井突水水源Fisher判别与地下水补给关系反演[J]. 水文地质工程地质, 2013(4): 36-43.[26] 黄平华，陈建生. 基于多元统计分析的矿井突水水源Fisher识别及混合模型[J]. 煤炭学报, 2011, 36(s1): 131-136.[27] 潘婧. 基于Matlab的潘三矿地下水水化学场分析及突水水源判别模型[D]. 合肥：合肥工业大学, 2010.。

２ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｆ ｏ ａｎ Ｌ ｄ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ， Ｘ ｉ ’ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第３ ７卷 第２ 期
２ ０ １ ７年 ０ ３月
西 安
科
技 大 学 学
报
Ｖｏ Ｉ ． ３ ７ Ｎｏ ．Ｕ Ｒ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ ＸＩ ’ ＡＮ Ｕ Ｎ Ｉ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ Ｏ Ｆ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣ Ｅ ＡＮ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯ Ｌ ＯＧ Ｙ
代革联 ， 薛小渊 ， 牛 超
（ １ ． 西安科技大学 地质与环境学院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ； ２ ． 国土资源部 煤炭资源勘查与综合利用重点实验室 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
摘 要 ： 为能 够快速 的 、 准确 的识 别矿 井 突水 水 源 ， 减 少煤 矿人 员伤 亡和 经 济损 失 ， 以 象 山煤矿 为
ａ ｑ ｕｉ ｆ ｅ ｒ ｗｈｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｅ Ｏｒ ｄｏ ｖ ｉ ｃ ｉ ａ ｎ ｌ ｉ ｍｅ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ａ ｑ ｕ ｉ ｆ ｅ ｒ ，Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｉ ｆ ｅ ｒ ｏ ｕ ｓ ｓ ａ ｎｄ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ／ｌ ｉ ｍｅ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ａ ｑ ｕ ｉ ｆ ｅ ｒ，Ｐ ｅ ｒ ｍｉ ａ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ａ ｑ ｕ ｉ ｆ ｅ ｒ， ｃ ｏ ｍｂｉ ｎｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ ｃ ｏ ｍｐａ ｉｓ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｌ ｕｓ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ａ ｎａ ｌ ｙ ２ ８ ｓ ａ ｍｐｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ａ ｑ ｕ ｉ ｆ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｎ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｖ ｅ ａ ｌ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｃ ｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ． Ｂｙ ｃ ｏ ｍｐａ ｉｎｇ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｔ ｙ ｐｅ ｏ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｗａ ・

3.1水源的判别峰峰地区大型突水事故主要来自奥灰承压强含水层，由于奥陶系灰岩地区的含水构造的不连续性，在局部地区的水质、水量、水温等都具有不统一性。

例如一般认为含有MgHCO3、CaHCO3.的水是典型的奥灰水，但是2010年黄沙矿发生大型突水通过水位分析明显是奥灰水，可是水质类型为NaHCO3判别突水水源是否为奥灰水不能通过单方面的因素来确定，需要结合局部地区的具体特征综合考虑水质、水量、水温等因素来确定。

3.1.1水质的判别近几十年来，化探技术在矿井水文地质勘探中的应用取得了较大的进展，除许多矿区都开展了主要含水层的水化学特征研究外，微量元素分析、气体成分分析、溶解氧分析和放射性元素、环境同位素等都在不同矿区的矿井水文地质勘探中得到不同程度的应用。

(1)在大量试验和资料分析的基础上，对不同矿区主要含水层的水化学特征、类型及部分微量元素和水中氧气含量进行了研究，总结出了区分矿区不同含水层水化学基本特征的鉴别指标。

例如，鹤壁矿区、肥城矿区、开滦范各庄矿及淮南孔集矿等，分别以水质类型、溶解固形物、总硬度、氛含量、离子的特征比值、水质图像等来鉴别和区分矿区内的主含水层。

（2）应用水化学方法配合放水试验、联通试验等其它勘探手段，探查某些矿井水文地质问题。

例如，峰峰矿区根据一矿各有关钻孔水样溶解氧含量及其动态变化，判别大青灰岩水径流条件不如奥陶系灰岩水;土0水平大青灰岩水与奥陶系灰岩水有一定水力联系，但补给强度不大;而一170m水平大青水与奥陶系灰岩水无显著水力联系。

又如，根据氡含量，峰峰矿区圈定了喀斯特水径流带;淮南矿区分析了太原组灰岩水的赋存状况，湖南恩口煤矿判别了矿井充水水源，再如，淄博矿区根据不同含水层水中所含氨基化合物的种类不同，判别了.奥陶系灰岩、徐家庄灰岩和二叠系砂岩3个主要含水层，等等。

(3)示踪剂的多样化。

在矿井防治水工作中，地下水示踪是探查水源，查明不同含水层之间水力联系，了解大气降水或地表水与地下水的补给关系以及探查地下水的渗漏地段，探明某些断层的导水性及导水段，查明地下水的补给源及主要来水方向、主要径流通道和计算地下水流速等的一种重要手段。

矿井透水征兆相关知识一、矿井透（突）水征兆1、煤壁“挂汗”，多成尖形水珠。

2、煤壁“挂红”，呈铁锈色，这是老空积水的征兆。

3、空气变冷，煤壁发凉（水的导热系数比煤岩体大）。

4、采掘工作面出现雾气，当采掘工作面气温较高时，从煤岩壁渗出的积水就会被蒸发而形成雾气，这预示着煤岩壁前方或侧面不远处有含水体。

5、工作面煤岩壁发出水叫声，含水层或积水区内的高压水在向煤岩壁裂隙挤压时，与煤岩壁摩擦会发出“嘶嘶”的声响，有时能听到“哗哗”的空洞泄水声，这是突水的危险征兆。

6、工作面淋水加大，顶板来压，底板鼓起或产生裂隙并出现渗水现象。

7、工作面出现压力水流（或称水线），工作面出现呈一定压力的水流流出（或射出），这表明水源已经较近，应密切注意水流情况。

若出现水浑浊，说明水源很近，若出水清澈，则水源尚远。

8、工作面有害气体增加，有臭鸡蛋味，说明工作面附近有采空区积水。

9、煤层发潮、发暗，煤层变湿。

10、底板鼓起，产生裂隙，裂隙并逐渐增加，由于承压水作用，使巷道或采掘工作面底板出现鼓起现象。

11、煤壁片帮、溃水、水色发浑。

12、在探放水过程中煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大、钻孔喷水和顶钻。

13、底板涌水，水量由小变大。

上述透（突）水征兆，在具体透（突）水过程中并不一定全部表现出来，应当细心观察，认真分析、判断，做到有备无患。

二、不同水源的突水特点1、工作面底板灰岩水突水特点采掘工作面压力增大，发生片帮及底板鼓起（底鼓量有时可达500mm以上）。

工作面底板产生裂隙并逐渐增大，沿裂隙或煤帮向外渗水，随着裂隙增大，水量增加，当底板渗水量增大到一定程度时，煤帮渗水可能停止，此时水色时清时浊（底板活动时水变混浊，底板稳定时水色变清）。

有时出现顶底板破裂，沿裂缝有高压水喷出，并伴有“嘶嘶”声或刺耳水声，底板发生“底爆”，伴有巨响，水大量涌出，水色乳白或呈黄色。

2、顶板松散孔隙含水层突水特点突水部位开始出现发潮，滴水、淋水逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂，水色时清时混，总的趋势是水量、砂量逐渐增大，直至出现大量溃水、溃砂；如果隔离煤柱留设过小，工作面顶板冒落后，裂隙沟通松散孔隙含水层，涌水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时浊。