(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211020282.2 (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 北京低碳清洁能源研究院 地址 100000 北京市昌平区振兴 路18号中 国石油大 学 (72)发明人 唐佳伟　郭强　刘兆峰　蒋斌斌　 李井峰　王霄　李杰　李雪佳　 曹志国　 (74)专利代理 机构 成都华辰智合知识产权代理 有限公司 513 02 专利代理师 秦华云 (51)Int.Cl. G06Q 50/06(2012.01) G06F 16/24(2019.01) G01N 33/18(2006.01)G01N 15/08(2006.01) (54)发明名称 矿区矿井水水质 评估方法、 装置、 电子设备 及存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种矿区矿井水水质评估方 法、 装置、 电子设备及存储介质， 其方法包 括： S1、 确定开采煤层所处的地层结构、 成分构成； S2、 以 物质元素构成构建特征因子数据库， 对开采煤层 从上至下依次分层测量水质参数由此得到初始 特征因子数据集； S3、 测量确定矿井水的来源及 比例δj； S4、 确定影响矿井水的修正系数； S5、 得 出矿井水水质数据。 本发明根据研究区地层结 构、 成分构成构建初始特征因子数据集， 通过水 ‑ 水混合试验、 水 ‑岩平衡试验分别得到影响矿井 水修正系数的低、 高值， 通过运算得到矿井水水 质数据， 建立了一整套能够实现矿井水追源关系 研究与持续水质评估， 有利于后续的采矿作业指 导和外排措施合理规划。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115393123 A 2022.11.25 CN 115393123 A 1.一种矿区矿井水 水质评估方法， 其特 征在于： 其方法包括： S1、 确定开采煤层所处的地层结构、 成分构成； 地层结构包括围岩、 顶板煤岩、 含水层及 其厚度， 成分构成包括水质参数， 水质参数包括物质元 素构成； S2、 以物质元素构成构建特征因子数据库， 特征因子数据库包括m个特征因子， 对开采 煤层从上至下依次分层测量水质参数由此得到初始特征 因子数据集， 开采煤层包括n层， 初 始特征因子数据集的表达式如下： Uj＝{Uj1,Uj2,Uji...Ujm}， 其中j表 示开采煤层的层编号， 1≤j ≤n， Uji表示开采煤层j层、 特征因子i的浓度测量 值； S3、 测量确定矿井水的来源及比例 δj， 矿井水的来源为开采煤层所对应的层， δj表示开 采煤层j层的占比； S4、 确定影响矿井水的修 正系数； S41、 收集步骤S3矿井水来源中含水层的地下水水样， 按照如下方法开展水 ‑水混合试 验： 按照矿井水的来源及比例、 矿井水的来源等比例两种方式分别配置混合液， 在T1时间 内每隔T10时间对两种 方式混合液进行特征因子浓度测试， 得到两种 方式下的特征因子数 据库A， 分别计 为Mc和Fc； 筛选两种方式下的特征因子数据库A中各个特征因子的最 大值构成 最大值数据库A， 最大值数据库A的表达式如下： MFmax＝{P1,P2,Pi...Pm}， MFmax表示最大值数据库A， Pi表示特征因子i的最大值； 将最大值数据库A与初始特征因子数据集进行如下比值运算得到第 一特征因子浓度比 值αj： αj＝{MFmax/Uj}＝{εj1, εj2, εji....... εjm.}， εji表示开采煤层j层、 特征因子i的浓度比 值； 对第一特征因子浓度比值αj中各个特征因子浓度比值求平均值得到第一低值数据库 αj均； 对第一特征因子浓度比值αj中各个特征因子浓度比值进行筛选， 当浓度比值均小于1 时， 则该特征因子浓度比值取值 为1， 否则取其中最大值， 得到第一高值数据库αj高； S42、 收集包含围岩、 顶板煤岩在内的煤岩样分别进行烘干处理， 以实际相对位置及深 度装填于淋洗柱， 按照矿井水 的来源及比例、 矿井水 的来源等比例 两种方式分别配置淋洗 浸泡液， 两种方式的固液体积比均为2:1， 采用两种淋洗浸泡液在T2时间内每隔T20时间分 别对淋洗柱进 行淋洗溶出平衡模拟作业， 分别得到两种方式下的特征 因子平衡浓度数据库 Sb和Lb； S43、 将Sb与步骤S41中的Mc对应求比得到第二特征因子浓度比值βM， 将Lb与步骤S41中的 Fc对应求比得到第二特 征因子浓度比值βL， 对第二特征因子浓度比值βM、 第二特征因子浓度比值βL中各个特征因子浓度比值对应 求平均值得到第二低 值数据库β 均； 对第 二特征因子浓度比值βM、 βL中各个特征因子浓度比 值进行筛选， 当浓度比值均小于1时， 则该特征因子浓度比值取值为1， 否则取其中最大值， 得到第二高值数据库β 高； 第一低值数据库αj均、 第一高值数据库αj高、 第二低值数据库β均、 第二高值数据库β 高作为 影响矿井水的修 正系数； S5、 按照如下 方法得到矿井水 水质数据：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115393123 A 2按照如下公式得 出矿井水 水质数据的浓度范围最小值与最大值： Pmin＝{[∑( δj*Uj)]*αj均*β均}； 其中， Pmin表示矿井水 各特征因子的浓度范围最小值； Pmax＝{[∑( δj*Uj)]*αj高*β高}； 其中， Pmax表示矿井水 各特征因子的浓度范围最大值。 2.按照权利要求1所述的矿区矿井水水质评估方法， 其特征在于： 步骤S3 中矿井水的来 源及比例δj基于煤层结构、 隔/含水层空间分布、 顶板导水裂隙带发育情况， 结合水文地球 化学分析和同位素指标获取。 3.按照权利要求1所述的矿区矿井水水质评估方法， 其特征在于： 步骤S41中按照矿井 水的来源及比例配置混合液进行 特征因子浓度测试 得到特征因子数据库Mc表达式如下： Mc＝{Jc‑1,Jc‑2,Jc‑3…Jc‑m},Mc表示第c次测试 下所有特征因子浓度分布； 步骤S41中按照矿井水的来源等比例配置混合液进行特征因子浓度测试得到特征因子 数据库Fc表达式如下： Fc＝{Kc‑1,Kc‑2,Kc‑3…Kc‑m},Fc表示第c次测试 下所有特征因子浓度分布。 4.按照权利要求1所述的矿区矿井水水质评估方法， 其特征在于： 步骤S41中第一低值 数据库αj均计算公式如下： αj均＝{( ε11+ ε21+ εj1…εn1)/n,……( ε1i+ ε2i+ εji…εni)/n，……}； 步骤S41中第一高值数据库αj高表达式如下： αj＝{ εmax‑1εmax‑2， εmax‑i…， εmax‑m}； 当浓度比值中包含至少一个不小于1时， 则取其中最大值作为εmax， 当浓度比值均小于1 时， 则该特征因子浓度比值的εmax取值为1。 5.按照权利要求1所述的矿区矿井水水质评估方法， 其特征在于： 步骤S42中煤岩样在 烘干之前根据深度及其岩性类别粉碎处理至50目以上的细颗粒， 淋洗柱中每层煤岩样 颗粒 厚度根据实际岩芯钻孔厚度、 比例确定， 淋洗柱中模拟总高度与实际高度比例为1:10 00。 6.按照权利要求1所述的矿区矿井水水质评估方法， 其特征在于： 步骤S42中特征因子 平衡浓度数据库Sb表达式如下： Sb＝{Xb‑1,Xb‑2,Xb‑3…Xb‑m},Mc表示第b次测试 下所有特征因子浓度分布； 特征因子平衡浓度数据库Lb表达式如下： Lb＝{Yb‑1,Yb‑2,Yb‑3…Yb‑m},Lb表示第b次测试 下所有特征因子浓度分布。 7.按照权利要求1或6所述的矿区矿井水水质评估方法， 其特征在于： 步骤S43中第二特 征因子浓度比值βM计算公式如下： βM＝{Sb/Mn}＝{ θ1； θ2, θi，…θm}； θi表示特征因子i为浓度比值； 步骤S42中第二特 征因子浓度比值βL计算公式如下： βL＝{Lb/Fn}＝{ θ1’； θ2’, θi’，…θm’}； θi’表示特征因子i为浓度比值； 第二低值数据库β 均计算公式如下： β 均＝{( θ1+θ1’)/2,( θ2+θ2’)/2,( θi+θi’)/2，…( θm+θm’)/2}； 第二低值数据库β 高表达式如下： β 高＝{ θmax‑1， θmax‑2，…， θmax‑m}； 当浓度比值中包含至少一个不小于1时， 则取其中最大值作为θmax， 当浓度比值均小于1 时， 则该特征因子浓度比值的θmax取值为1。 8.一种矿区矿井水 水质评估 装置， 其特 征在于： 包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115393123 A 3