本发明涉及煤矿开采中突水水源判别领域，具体涉及一种基于灰色关联模型的突水水源判别方法
背景技术：
矿井水害是影响煤矿安全生产的重要因素之一，是否能在矿井突水后快速判断突水水源决定了能否快速合理的制定矿井水害防治方法，对矿井突水水源的传统研究是研究分析水文地质条件且操作复杂，本发明在矿井实测水文资料的基础上，对已有突水点取样分析，根据水质分析结果采用灰色理论中的灰色关联模型方法对矿井突水水源进行快速判别，操作简单，可直接获得突水水源，其结果与实际情况吻合度较高。
技术实现要素：
1.本发明目的
鉴于此，本发明针对煤矿开采中判别突水水源问题，提供一种操作简单，准确高效的判别方法。
2.本发明的技术方案
为实现上述目的，本发明具体涉及一种基于灰色关联模型的突水水源判别方法，该方法包括：步骤a，收集目标区域各含水层实测水质资料及突水情况；步骤b，基于实测水质资料，建立灰色关联模型；步骤c，数据标准化处理；步骤d，计算关联系数；步骤e，关联度计算及确定关联序；步骤f，确定突水水源，与实际情况对比。
本发明基于灰色关联度理论，仅用各含水层的主要离子作为评价指标，分析其关联联系，建立模型进行判别，预测结果准确可靠，具有一定新颖性，且本发明操作简单，易于实际应用，为突水水源判别提供一种新思路与方法。
附图说明
此处用来说明的附图是为了对本发明的进一步解释和说明，为本申请的一部分，但并不能限定本发明。
图1为本发明基于灰色关联模型的突水水源判别方法流程图。
具体实施方案
下面结合附图及本发明所应用的实例，对本发明进行进一步说明。
图1为本发明基于灰色关联模型的突水水源判别方法流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤a，收集目标区域各含水层实测水质资料及突水情况；
步骤b，基于实测水质资料，建立灰色关联模型；
步骤c，数据标准化处理；
步骤d，计算关联系数；
步骤e，关联度计算及确定关联序。
步骤f，确定突水水源，与实际情况对比。
以下结合具体实例，对上述每一步骤进行解释说明。
步骤a，收集目标区域各含水层实测水质资料及突水情况。
本发明实例中，结合某矿生产实践进行说明。某矿于2013年发生突水事故。以下是突水点和各含水层水化学分析结果(见表1)。
表1某矿2012年各含水层水化学分析综合结果mg/l
步骤b，基于实测水质资料，建立灰色关联模型。
本发明实例中，基于a中实测资料，建立模型序列，具体如下：
表2某矿突水水源判别序列mg/l
步骤c，数据标准化处理。
为了分析比较不同的量，首先应将表2中水质原始数据进行单位化处理，即进行标准化无量纲处理：
x(k)为标准化序列，x(0)k为原始数据序列。得到标准化序列表3。
表3标准化序列表mg/l
步骤d，计算关联系数。
在对表2的数据进行标准化处理过程中，共产生6个标准化序列，设x0(k)为母序列，xj(k)为子序列，则得到序列x0(k)，……，xj(k)，其中k为比较因子，j为子序列个数，在上述6个序列中除去一个母序列外，共有5个子序列。
若记δmin＝min{min|x0(k)－xj(k)|}，δmax＝max{max|x0(k)－xj(k)|}，δj(k)＝|x0(k)－xj(k)|,则关联度计算公式为：εj(k)＝(δmin+ρδmax)/(δj(k)+ρδmax)式中，εj(k)为母序列x0与在第k点的关联系数；δj(k)＝|x0(k)－xj(k)|，为第k点x0与xj的绝对差；δmin＝min{min|x0(k)－xj(k)|}，括号内表示x0序列与xj序列对应各点的最小差，而δmin表示在各序列最小差的基础上，按j＝1，2，…，n，找出所有序列中的最小差，即两级最小差，δmax意义类似。ρ为分辨系数，一般取0.5。
步骤e，关联度计算及确定关联序。
将母序列x0(k)与子序列xj(k)的几个关联系数值进行均值化运算，记为rj，定义rj为子序列xj(k)与母序列x0(k)的关联度(见表4),其中:
将关联度rj(j＝1,2,...)按数值大小排列即得到子序列xj(k)对母序列x0(k)的关联序。
表4子序列与母序列关联度表
由表4可知，由子序列与母序列确定的关联序为r2＜r3＜r4＜r1＜r5。
步骤f，确定突水水源，与实际情况对比。
根据步骤e中关联序列可知，水样x0与水样x5的关联度最大，其值为0.9712，远大于其他水样的关联度，据此可推断水样x0与水样x5的紧密度较高，因此可推断水样x0亦应为8煤底板板砂岩水，此结果与实际相符。
本发明基于灰色关联度理论，仅用个含水层的主要离子作为评价指标，分析其关联联系，建立模型进行判别，预测结果准确可靠，具有一定新颖性，且本发明操作简单，易于实际应用，为突水水源判别提供一种新思路与方法。
以上所述具体实例，对本发明的目的，过程和效果进行详细说明，并不用于限定本发明的限定范围，凡在本发明的精神原则之内，所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。