[发明专利]一种矿井水典型离子浓度的预测方法、装置及计算机设备

说明书

本发明提供了一种矿井水典型离子浓度的预测方法、装置及计算机设备，该方法包括如下步骤：S10，分别确定采动工作面涌水量Q，采空区涌水量Q_空以及掘进巷道涌水量Q_掘；S20，分别确定采动工作面、采空区以及掘进巷道矿井水样中的主要离子并检测主要离子浓度；S30，根据S20中获取的主要离子及其浓度，分别确定采动工作面、采空区以及掘进巷道水样中的典型离子；S40，根据S10确定的采动工作面涌水量Q、采空区涌水量Q_空以及掘进巷道的涌水量Q_掘以及S30确定的各矿井水中的典型离子，计算未采煤层混合矿井水中典型离子的浓度。

技术领域

本发明属于矿井水防治与矿井水资源利用领域，具体涉及一种矿井水典型离子浓度的预测方法、装置及计算机设备。

背景技术

我国煤炭资源丰富，是短期内不可替代的稳定主体能源。但从分布区域看，我国煤炭资源与水资源呈逆向分布。西部地区煤炭资源禀赋优异，煤炭资源储量占全国总量的70％以上，但是西部矿区属于干旱和半干旱的缺水区，水资源量仅占全国的5.7％。高强度的采煤产生大量矿井水，每年产生矿井水量超过7.0亿m3。矿井水直接外排不仅浪费水资源，且破坏矿区周边生态环境。实现矿井水资源化利用，将矿井水处理后用于生产、生活及生态用水是解决煤炭区水资源短缺与矿井水资源浪费矛盾的主要工作。

西部矿区多位于干旱半干旱气候区，年蒸发量是降雨量的6倍左右，受蒸发浓缩作用的影响，地下水及矿井水矿化度普遍高于国家GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》限值和GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类限值1000mg/L。高矿化度矿井水味道苦涩，不宜直接饮用，未经处理灌溉，导致土壤盐碱化，高矿化度阻碍了矿井水的资源化利用。高矿化度矿井水主要与水中各种离子(包括K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg^2+、、SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-)含量较高有关。准确识别矿井水中的典型离子并精确预测其浓度对高矿化度矿井水的处理及资源化利用具有重要的意义。

目前关于矿井中典型离子浓度预测常用的方法包括神经网络学习预测法、数值模拟预测法两大类。人工神经网络虽具有自适应、自组织、自学习等优良特性，但是在预测过程中需要大量的水质数据样本进行学习训练；数值模拟预测主要侧重于离子污染范围的预测，且数值模拟预测理论性强，在建立模型过程中需要多个参数，技术门槛高。综上所述，以上方法均难以在现场快速推广应用。

在实际生产中，矿井水来源较多，主要来源包括采动工作面涌水、采空区涌水及掘进巷道涌水，不同来源矿井水的水量差别较大，且受自然因素与人为活动的双控控制，不同水源中典型离子的浓度不同，直接影响汇集后矿井水中典型离子的浓度。因此，研发一种耦合矿井水量与矿井水质的典型离子浓度预测方法，基于此开发出量质耦合预测系统，推广应用于至现场十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，本发明提供一种矿井水中典型离子浓度的预测方法，解决现有技术存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种矿井水中典型离子浓度的预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S10，分别确定采动工作面涌水量Q，采空区涌水量Q_空以及掘进巷道涌水量Q_掘；

S20，分别确定采动工作面、采空区以及掘进巷道矿井水样中的主要离子并检测主要离子浓度；

S30，根据S20中获取的主要离子及其浓度，分别确定采动工作面、采空区以及掘进巷道水样中的典型离子；