罗文骏 郭水涛 李文军

（1.河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454100；2.焦作煤业（集团）有限责任公司古汉山矿，河南 焦作 454002）

古汉山矿位于河南焦作境内太行山南麓的山前冲洪积扇前缘，均被第四系及新近系覆盖。北部边界以上（浅部）为吴村矿，其老空区积水沿煤层顶、底板砂岩裂隙以及灰岩裂隙向下渗透至古汉山井田内，使其水文地质条件等变得复杂。同时井田奥陶系灰岩承压水含水层为二1煤层开采的间接充水含水层，其含水层厚度大、富水性极强、水头压力高。为消除古汉山矿的浅部老空水害和奥灰水害，需要进行水源识别和水质评价。

本文在常用的水质评价方法中[1-4]选用主成分分析法评价分析古汉山矿矿井水样。

1 方法原理

主成分分析法是一种降维的多元统计分析方法，主要目的是用较少的主要几个水质指标变量去解释原始数据中的大部分信息。计算步骤如下[4]：

第一步：构建观测矩阵G。根据已有m个矿井水水样和n个水质监测指标，构成观测矩阵G：

第二步：归一化后的观测矩阵G′。由于各指标量纲及判定标准的不同而不具备关联性，为使各指标之间具备可比性，需要将各参数进行归一化处理，即：

式中：Xij为实际测量值；Uj、Sj分别为j指标样本均值和标准差。

第三步：计算相关系数矩阵R。根据归一化观测矩阵G′ 计算相关系数矩阵，即：

i，j=1，2，…，n；k=1，2，…m

式中：rij为第i指标和第j指标间的相关度大小。

2 水样及检测

2.1 水样提取

古汉山矿区存在浅部老空积水，二1煤层存在奥灰水的补给，这威胁着井下采煤的安全。……