矿井充水含水层水质的预测方法和预测装置

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，具体而言，涉及一种矿井充水含水层水质的预测方法、预测装置、计算机可读存储介质、处理器和电子设备。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，采煤活动改变了矿井充水含水层的水化学和水动力条件。随着开采深度和强度的增加，采煤和抽排水等人类活动不同程度破坏矿井充水含水层的地下水赋存状态，导致地下水水质恶化。矿井水通过不同地层岩体及煤矿地下水库垮落岩体时发生水岩反应，导致矿井水水质发生变化。

现有的矿井水质预测方法，仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，没有考虑到充水含水层的水与岩石的反应对对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低，并且仅能确定平衡后充水含水层的水质，无法确定平衡之前充水含水层的水质的变化情况。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种矿井充水含水层水质的预测方法、矿井充水含水层水质的预测装置、计算机可读存储介质、处理器和电子设备，以至少解决现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种矿井充水含水层水质的预测方法，所述方法包括：在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序，所述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，所述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、水的ORP值，所述第二数据包括各所述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，所述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，所述第一顺序为垂直方向上各所述第一充水含水层的分布顺序，所述第一充水含水层为所述第一矿井的充水含水层；将所述第一数据、所述第二数据和所述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据，所述第三数据为在所有的所述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的所述第一充水含水层的水的所述第一特征参数，所述水岩反应动力学模型用于按照所述充水含水层的分布顺序确定不同的所述充水含水层的水发生反应后，和/或，所述充水含水层的水与所述充水含水层的岩石发生反应后所有的所述充水含水层的水的所述第一特征参数。

可选地，在获取第一数据、第二数据和第一顺序之前，所述方法还包括：构建所述水岩反应动力学模型；构建所述水岩反应动力学模型，包括：在至少一个第二充水含水层的水质未达到平衡的情况下，获取第四数据、第五数据和第二顺序，所述第二充水含水层为第二矿井的充水含水层，所述第四数据包括所有的所述第二充水含水层的水的所述第一特征参数，所述第五数据包括所有的所述第二充水含水层的岩石的所述第二特征参数，所述第二顺序为垂直方向上各所述第二充水含水层的分布顺序；获取第六数据，所述第六数据包括多种第一混合水在连续多个时间节点的所述第一特征参数，一种所述第一混合水为将任意两个的所述第二充水含水层的水反应得到的；获取第七数据，所述第七数据包括多种第二混合水在连续多个时间节点的所述第一特征参数，一种第二混合水为将一所述第二充水含水层的水与一种类型的岩石反应得到的；获取第八数据，所述第八数据为包括多种第三混合水在连续多个时间节点的所述第一特征参数，一种第三混合水为将一所述第二充水含水层的水依次与多种类型的岩石反应得到的；基于所述第四数据、所述第五数据、所述第六数据、所述第七数据、所述第八数据和所述第二顺序，采用反应动力学方程构建所述水岩反应动力模型，所述反应动力学方程可以为以下任意一个：准一级反应动力学方程、Elovicoh方程、抛物线扩散方程、准二级动力学方程。

可选地，在获取第一数据、第二数据和第一顺序，包括：获取所述第一充水含水层的水中的各矿物质的饱和指数；在所述第一充水含水层的水中的至少一个矿物质的饱和指数不满足预设条件的情况下，确定所述第一充水含水层的水质未达到平衡，在所述第一充水含水层的水中的所有的矿物质的饱和指数均满足所述预设条件的情况下，确定所述第一充水含水层的水质达到平衡，所述预设条件为矿物质的饱和指数大于预设饱和指数；在至少一个所述第一充水含水层的水质未达到平衡的情况下，获取所述第一数据、所述第二数据和所述第一顺序。

可选地，将所述第一数据、所述第二数据和所述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据，包括：将所述第一数据、所述第二数据和所述第一顺序，输入所述水岩反应动力学模型，还得到第九数据，所述第九数据包括所有的所述第一充水含水层的水的第一特征参数的变化范围。

可选地，在将所述第一数据、所述第二数据和所述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据之后，所述方法还包括：确定各所述第一充水含水层的岩石的各矿物质的转移量，所述转移量为所述第一充水含水层的岩石的矿物质溶解到水中的含量；在所有的所述第一充水含水层的岩石的各矿物质的转移量小于或者等于对应的含量的情况下，将所述第三数据发送至客户端。

可选地，将所述第三数据发送至客户端，所述方法包括：基于所述第三数据，生成多个矿井水质图，一所述矿井水质图与所述第一充水含水层的水的一所述第一特征参数对应，所述矿井水质图为所述第一充水含水层的水的一所述第一特征参数的空间分布图；将所述矿井水质图发送至客户端。

根据本申请的另一方面，提供了一种矿井充水含水层水质的预测装置，所述装置包括：获取单元，用于在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序，所述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，所述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、水的ORP值，所述第二数据包括各所述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，所述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，所述第一顺序为垂直方向上各所述第一充水含水层的分布顺序，所述第一充水含水层为所述第一矿井的充水含水层；处理单元，用于将所述第一数据、所述第二数据和所述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据，所述第三数据为在所有的所述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的所述第一充水含水层的水的所述第一特征参数，所述水岩反应动力学模型用于按照所述充水含水层的分布顺序确定不同的所述充水含水层的水发生反应后，和/或，所述充水含水层的水与所述充水含水层的岩石发生反应后所有的所述充水含水层的水的所述第一特征参数。

根据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的矿井充水含水层水质的预测方法。

根据本申请的又一方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的矿井充水含水层水质的预测方法。

根据本申请的另一方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的矿井充水含水层水质的预测方法。

应用本申请的技术方案，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，将第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数、第一矿井的充水含水层的岩石的第二特征参数以及充水含水层的分布顺序输入到水岩反应动力学模型，得到第一矿井的所有的充水含水层的水质均达到平衡时第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数，确定了矿井的充水含水层的水质的变化情况，由于水岩反应动力学模型同时考虑到了不同充水含水层的水的反应以及充水含水层的水和岩石的反应对充水含水层的水质的影响，因此，水岩反应动力学模型预测的充水含水层的水质准确度比较高，解决了现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

附图说明

图1示出了根据本申请的实施例中提供的一种执行矿井充水含水层水质的预测方法的移动终端的硬件结构框图；

图2示出了根据本申请的实施例提供的一种矿井充水含水层水质的预测方法的流程示意图；

图3示出了根据本申请的实施例提供的一种第一混合水的第一特征参数的示意图；

图4示出了根据本申请的实施例提供的另一种第一混合水的第一特征参数的示意图；

图5示出了根据本申请的实施例提供的一种第二混合水的第一特征参数的示意图；

图6示出了根据本申请的实施例提供的另一种第二混合水的第一特征参数的示意图；

图7示出了根据本申请的实施例提供的一种矿井水质图的示意图；

图8示出了根据本申请的实施例提供的另一种矿井水质图的示意图；

图9示出了根据本申请的实施例提供的一种矿井充水含水层水质的预测装置的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

102、处理器；104、存储器；106、传输设备；108、输入输出设备。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

TDS值(Total Dissolved Solids)：是指水中的总溶解固体含量，以毫克/升(mg/L)或以部分/百万(ppm)计量，TDS值是通过测量水中溶解的无机盐、有机物和其他溶解物质的总量来确定的，这些溶解物质可以是矿物质、盐类、金属离子、有机物质等；

PH值(Potential of Hydrogen)：用来表示溶液酸碱性强弱的指标，PH值的取值范围从0到14，其中7表示中性溶液，小于7表示酸性溶液，大于7表示碱性溶液，PH值越小，表示溶液越酸，PH值越大，表示溶液越碱；

ORP值(Oxidation-Reduction Potential)：是指氧化还原电位，是一种测量溶液中氧化还原能力的物理指标，ORP值越高，表示溶液中的氧化能力越强，反之则表示还原能力越强，ORP值常用于水处理、环境监测、食品加工等领域，用于评估溶液的抗氧化性能或杀菌能力。

正如背景技术中所介绍的，现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低，为解决现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题，本申请的实施例提供了一种矿井充水含水层水质的预测方法、预测装置、计算机可读存储介质、处理器和电子设备。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种矿井充水含水层水质的预测方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的设备信息的显示方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于移动终端、计算机终端或者类似的运算装置的矿井充水含水层水质的预测方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本申请实施例的矿井充水含水层水质的预测方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S201，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序；

其中，上述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，上述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、水的ORP值，上述第二数据包括各上述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，上述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，上述第一顺序为垂直方向上各上述第一充水含水层的分布顺序，上述第一充水含水层为上述第一矿井的充水含水层；

步骤S202，将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据；

其中，上述第三数据为在所有的上述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的上述第一充水含水层的水的上述第一特征参数，上述水岩反应动力学模型用于按照上述充水含水层的分布顺序确定不同的上述充水含水层的水发生反应后，和/或，上述充水含水层的水与上述充水含水层的岩石发生反应后所有的上述充水含水层的水的上述第一特征参数。

通过上述实施例，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，将第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数、第一矿井的充水含水层的岩石的第二特征参数以及充水含水层的分布顺序输入到水岩反应动力学模型，得到第一矿井的所有的充水含水层的水质均达到平衡时第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数，确定了矿井的充水含水层的水质的变化情况，由于水岩反应动力学模型同时考虑到了不同充水含水层的水的反应以及充水含水层的水和岩石的反应对充水含水层的水质的影响，因此，水岩反应动力学模型预测的充水含水层的水质准确度比较高，解决了现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

在一种可选的实施方式中，上述步骤S201可以实现为：

获取上述第一充水含水层的水中的各矿物质的饱和指数；

具体地，矿物质包括斜长石(Na[AlSi

在上述第一充水含水层的水中的至少一个矿物质的饱和指数不满足预设条件的情况下，确定上述第一充水含水层的水质未达到平衡，在上述第一充水含水层的水中的所有的矿物质的饱和指数均满足上述预设条件的情况下，确定上述第一充水含水层的水质达到平衡，上述预设条件为矿物质的饱和指数大于预设饱和指数；

在至少一个上述第一充水含水层的水质未达到平衡的情况下，获取上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序。

具体地，预设饱和指数为0，若第一充水含水层的所有矿物质的饱和指数均大于预设饱和指数，确定矿物质不会再溶解，第一充水含水层的水质达到平衡，第一充水含水层的至少一个矿物质的饱和指数小于或者等于预设饱和指数，确定矿物质会再溶解，第一充水含水层的水质未达到平衡，在至少一个第一充水含水层的水质未达到平衡的情况下，确定第一矿井的第一充水含水层的水质还会变化，需要重新预测所有的第一充水含水层的水质平衡后所有的第一充水含水层的水质，在所有的第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下，确定第一矿井的第一充水含水层的水质不会再变化，不需要重新预测所有的第一充水含水层的水质。

在一种可选的实施方式中，在上述步骤S201之前，上述方法还包括：

步骤S301，构建上述水岩反应动力学模型；

在一种可选的实施方式中，上述步骤S301可以实现为：

在至少一个第二充水含水层的水质未达到平衡的情况下，获取第四数据、第五数据和第二顺序，上述第二充水含水层为第二矿井的充水含水层，上述第四数据包括所有的上述第二充水含水层的水的上述第一特征参数，上述第五数据包括所有的上述第二充水含水层的岩石的上述第二特征参数，上述第二顺序为垂直方向上各上述第二充水含水层的分布顺序；

获取第六数据，上述第六数据包括多种第一混合水在连续多个时间节点的上述第一特征参数，一种上述第一混合水为将任意两个的上述第二充水含水层的水反应得到的；

具体地，在垂直方向(由高到低)上第二矿井的充水含水层的分布顺序为：志丹群含水层20-7、安定组下部-延安组上部含水层20-10、安定组下部-延安组上部含水层22-13、延安组中部含水层22-10、延安组中部含水层18-13、延安组下部含水层18-7和延安组下部含水层22-7，两个第二充水含水层的水的混合比例可以为1：1，1：2和1：3，在志丹群含水层20-7和安定组下部-延安组上部含水层22-13的混合比例为1：1的情况下，混合前志丹群含水层20的水的第一特征参数(K+、F-、NO2-、PH值、NO3-、ORP值、Ca2+、Mg2+、Cl-、Na+、SO4

获取第七数据，上述第七数据包括多种第二混合水在连续多个时间节点的上述第一特征参数，一种第二混合水为将一上述第二充水含水层的水与一种类型的岩石反应得到的；

具体地，延安组中部含水层18-13的水与志丹群细粒砂岩反应得到的第二混合水的第一特征参数(Na

获取第八数据，上述第八数据为包括多种第三混合水在连续多个时间节点的上述第一特征参数，一种第三混合水为将一上述第二充水含水层的水依次与多种类型的岩石反应得到的；

基于上述第四数据、上述第五数据、上述第六数据、上述第七数据、上述第八数据和上述第二顺序，采用反应动力学方程构建上述水岩反应动力模型，上述反应动力学方程可以为以下任意一个：准一级反应动力学方程、Elovicoh方程、抛物线扩散方程、准二级动力学方程。

具体地，准一级反应动力学方程主要用于描述扩散机制控制的动力学过程，可以量化反应达到平衡的快慢，并得出平衡后溶液可能达到的浓度，准一级反应动力学方程如下：M

在一种可选的实施方式中，上述步骤S202可以实现为：

将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入上述水岩反应动力学模型，还得到第九数据，上述第九数据包括所有的上述第一充水含水层的水的第一特征参数的变化范围。

具体地，现有的矿井水质预测方法仅能确定平衡后充水含水层的水质，无法确定平衡之前充水含水层的水质的变化情况，本申请的水岩反应动力学模型能够确定充水含水层的水质达到平衡前充水含水层的水质的变化情况，确定充水含水层的第一特征参数的变化范围。

在一种可选的实施方式中，在上述步骤S202之后，上述方法还包括：

步骤S401，确定各上述第一充水含水层的岩石的各矿物质的转移量，上述转移量为上述第一充水含水层的岩石的矿物质溶解到水中的含量；

步骤S402，在所有的上述第一充水含水层的岩石的各矿物质的转移量小于或者等于对应的含量的情况下，将上述第三数据发送至客户端。

具体地，充水含水层的岩石的某一矿物质溶解到水中的含量不可能大于岩石中的这一矿物质的含量，若所有的充水含水层的岩石的矿物质的溶解到水中的含量小于或者等于对应的矿物质的含量，表示水岩反应动力学模型预测的充水含水层的第一特征参数准确，将充水含水层的第一特征参数发送至客户端。

在一种可选的实施方式中，在上述步骤S401之后，上述方法还包括：

在所有的上述第一充水含水层的岩石的至少一种矿物质的转移量大于对应的含量的情况下，将告警信息发送至上述客户端，上述告警信息表示上述第三数据有误。

在一种可选的实施方式中，上述步骤S402可以实现为：

基于上述第三数据，生成多个矿井水质图，一上述矿井水质图与上述第一充水含水层的水的一上述第一特征参数对应，上述矿井水质图为上述第一充水含水层的水的一上述第一特征参数的空间分布图；

将上述矿井水质图发送至客户端。

具体地，基于第三数据生成各充水含水层的水的第一特征参数的空间分布图，使各充水含水层的水质情况直观形象，志丹群含水层20-7的K+的矿井水质图如图7所示，颜色越深的区域表示K+浓度越高，志丹群含水层20-7的SO42-的矿井水质图如图8所示，颜色越深的区域表示SO

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请实施例还提供了一种矿井充水含水层水质的预测装置，需要说明的是，本申请实施例的矿井充水含水层水质的预测装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于矿井充水含水层水质的预测方法。该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

以下对本申请实施例提供的矿井充水含水层水质的预测装置进行介绍。

图9是根据本申请实施例的矿井充水含水层水质的预测装置的结构框图。如图9所示，该装置包括：

获取单元10，用于在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序；

其中，上述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，上述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、水的ORP值，上述第二数据包括各上述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，上述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，上述第一顺序为垂直方向上各上述第一充水含水层的分布顺序，上述第一充水含水层为上述第一矿井的充水含水层；

处理单元20，用于将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据；

其中，上述第三数据为在所有的上述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的上述第一充水含水层的水的上述第一特征参数，上述水岩反应动力学模型用于按照上述充水含水层的分布顺序确定不同的上述充水含水层的水发生反应后，和/或，上述充水含水层的水与上述充水含水层的岩石发生反应后所有的上述充水含水层的水的上述第一特征参数。

通过上述实施例，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，将第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数、第一矿井的充水含水层的岩石的第二特征参数以及充水含水层的分布顺序输入到水岩反应动力学模型，得到第一矿井的所有的充水含水层的水质均达到平衡时第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数，确定了矿井的充水含水层的水质的变化情况，由于水岩反应动力学模型同时考虑到了不同充水含水层的水的反应以及充水含水层的水和岩石的反应对充水含水层的水质的影响，因此，水岩反应动力学模型预测的充水含水层的水质准确度比较高，解决了现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

在一种可选的实施方式中，上述获取单元包括：

第一获取模块，用于获取上述第一充水含水层的水中的各矿物质的饱和指数；

具体地，矿物质包括斜长石(Na[AlSi

确定模块，用于在上述第一充水含水层的水中的至少一个矿物质的饱和指数不满足预设条件的情况下，确定上述第一充水含水层的水质未达到平衡，在上述第一充水含水层的水中的所有的矿物质的饱和指数均满足上述预设条件的情况下，确定上述第一充水含水层的水质达到平衡，上述预设条件为矿物质的饱和指数大于预设饱和指数；

第二获取模块，用于在至少一个上述第一充水含水层的水质未达到平衡的情况下，获取上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序。

具体地，预设饱和指数为0，若第一充水含水层的所有矿物质的饱和指数均大于预设饱和指数，确定矿物质不会再溶解，第一充水含水层的水质达到平衡，第一充水含水层的至少一个矿物质的饱和指数小于或者等于预设饱和指数，确定矿物质会再溶解，第一充水含水层的水质未达到平衡，在至少一个第一充水含水层的水质未达到平衡的情况下，确定第一矿井的第一充水含水层的水质还会变化，需要重新预测所有的第一充水含水层的水质平衡后所有的第一充水含水层的水质，在所有的第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下，确定第一矿井的第一充水含水层的水质不会再变化，不需要重新预测所有的第一充水含水层的水质。

在一种可选的实施方式中，上述装置还包括：

构建单元，用于构建上述水岩反应动力学模型；

在一种可选的实施方式中，上述构建单元包括：

第三获取模块，用于在至少一个第二充水含水层的水质未达到平衡的情况下，获取第四数据、第五数据和第二顺序，上述第二充水含水层为第二矿井的充水含水层，上述第四数据包括所有的上述第二充水含水层的水的上述第一特征参数，上述第五数据包括所有的上述第二充水含水层的岩石的上述第二特征参数，上述第二顺序为垂直方向上各上述第二充水含水层的分布顺序；

第四获取模块，用于获取第六数据，上述第六数据包括多种第一混合水在连续多个时间节点的上述第一特征参数，一种上述第一混合水为将任意两个的上述第二充水含水层的水反应得到的；

具体地，在垂直方向(由高到低)上第二矿井的充水含水层的分布顺序为：志丹群含水层20-7、安定组下部-延安组上部含水层20-10、安定组下部-延安组上部含水层22-13、延安组中部含水层22-10、延安组中部含水层18-13、延安组下部含水层18-7和延安组下部含水层22-7，两个第二充水含水层的水的混合比例可以为1：1，1：2和1：3，在志丹群含水层20-7和安定组下部-延安组上部含水层22-13的混合比例为1：1的情况下，混合前志丹群含水层20的水的第一特征参数(K+、F-、NO2-、PH值、NO3-、ORP值、Ca2+、Mg2+、Cl-、Na+、SO4

第五获取模块，用于获取第七数据，上述第七数据包括多种第二混合水在连续多个时间节点的上述第一特征参数，一种第二混合水为将一上述第二充水含水层的水与一种类型的岩石反应得到的；

具体地，延安组中部含水层18-13的水与志丹群细粒砂岩反应得到的第二混合水的第一特征参数(Na

第六获取模块，用于获取第八数据，上述第八数据为包括多种第三混合水在连续多个时间节点的上述第一特征参数，一种第三混合水为将一上述第二充水含水层的水依次与多种类型的岩石反应得到的；

构建模块，用于基于上述第四数据、上述第五数据、上述第六数据、上述第七数据、上述第八数据和上述第二顺序，采用反应动力学方程构建上述水岩反应动力模型，上述反应动力学方程可以为以下任意一个：准一级反应动力学方程、Elovicoh方程、抛物线扩散方程、准二级动力学方程。

具体地，准一级反应动力学方程主要用于描述扩散机制控制的动力学过程，可以量化反应达到平衡的快慢，并得出平衡后溶液可能达到的浓度，准一级反应动力学方程如下：M

在一种可选的实施方式中，上述处理单元还用于：

将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入上述水岩反应动力学模型，还得到第九数据，上述第九数据包括所有的上述第一充水含水层的水的第一特征参数的变化范围。

具体地，现有的矿井水质预测方法仅能确定平衡后充水含水层的水质，无法确定平衡之前充水含水层的水质的变化情况，本申请的水岩反应动力学模型能够确定充水含水层的水质达到平衡前充水含水层的水质的变化情况，确定充水含水层的第一特征参数的变化范围。

在一种可选的实施方式中，上述装置包括：

确定单元，用于确定各上述第一充水含水层的岩石的各矿物质的转移量，上述转移量为上述第一充水含水层的岩石的矿物质溶解到水中的含量；

发送单元，用于在所有的上述第一充水含水层的岩石的各矿物质的转移量小于或者等于对应的含量的情况下，将上述第三数据发送至客户端。

具体地，充水含水层的岩石的某一矿物质溶解到水中的含量不可能大于岩石中的这一矿物质的含量，若所有的充水含水层的岩石的矿物质的溶解到水中的含量小于或者等于对应的矿物质的含量，表示水岩反应动力学模型预测的充水含水层的第一特征参数准确，将充水含水层的第一特征参数发送至客户端。

在一种可选的实施方式中，在上述步骤S401之后，上述方法还包括：

在所有的上述第一充水含水层的岩石的至少一种矿物质的转移量大于对应的含量的情况下，将告警信息发送至上述客户端，上述告警信息表示上述第三数据有误。

在一种可选的实施方式中，上述发送单元包括：

生成模块，用于基于上述第三数据，生成多个矿井水质图，一上述矿井水质图与上述第一充水含水层的水的一上述第一特征参数对应，上述矿井水质图为上述第一充水含水层的水的一上述第一特征参数的空间分布图；

发送模块，用于将上述矿井水质图发送至客户端。

具体地，基于第三数据生成各充水含水层的水的第一特征参数的空间分布图，使各充水含水层的水质情况直观形象，志丹群含水层20-7的K+的矿井水质图如图7所示，颜色越深的区域表示K+浓度越高，志丹群含水层20-7的SO42-的矿井水质图如图8所示，颜色越深的区域表示SO42-浓度越高。

上述矿井充水含水层水质的预测装置包括处理器和存储器，上述获取单元和处理单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述矿井充水含水层水质的预测方法。

具体地，矿井充水含水层水质的预测方法包括：

步骤S201，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序；

其中，上述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，上述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、ORP值，上述第二数据包括各上述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，上述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，上述第一顺序为垂直方向上各上述第一充水含水层的分布顺序，上述第一充水含水层为上述第一矿井的充水含水层；

步骤S202，将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据；

其中，上述第三数据为在所有的上述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的上述第一充水含水层的水的上述第一特征参数，上述水岩反应动力学模型用于按照上述充水含水层的分布顺序确定不同的上述充水含水层的水发生反应后，和/或，上述充水含水层的水与上述充水含水层的岩石发生反应后所有的上述充水含水层的水的上述第一特征参数。

本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述矿井充水含水层水质的预测方法。

具体地，矿井充水含水层水质的预测方法包括：

步骤S201，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序；

其中，上述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，上述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、ORP值，上述第二数据包括各上述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，上述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，上述第一顺序为垂直方向上各上述第一充水含水层的分布顺序，上述第一充水含水层为上述第一矿井的充水含水层；

步骤S202，将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据；

其中，上述第三数据为在所有的上述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的上述第一充水含水层的水的上述第一特征参数，上述水岩反应动力学模型用于按照上述充水含水层的分布顺序确定不同的上述充水含水层的水发生反应后，和/或，上述充水含水层的水与上述充水含水层的岩石发生反应后所有的上述充水含水层的水的上述第一特征参数。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤S201，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序；

其中，上述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，上述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、ORP值，上述第二数据包括各上述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，上述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，上述第一顺序为垂直方向上各上述第一充水含水层的分布顺序，上述第一充水含水层为上述第一矿井的充水含水层；

步骤S202，将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据；

其中，上述第三数据为在所有的上述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的上述第一充水含水层的水的上述第一特征参数，上述水岩反应动力学模型用于按照上述充水含水层的分布顺序确定不同的上述充水含水层的水发生反应后，和/或，上述充水含水层的水与上述充水含水层的岩石发生反应后所有的上述充水含水层的水的上述第一特征参数。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤S201，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，获取第一数据、第二数据和第一顺序；

其中，上述第一数据包括多个第一充水含水层的水的第一特征参数，上述第一特征参数包括：多种矿物质离子的浓度、水的TDS值、水的PH值、水的电导率、ORP值，上述第二数据包括各上述第一充水含水层的岩石的第二特征参数，上述第二特征参数包括：多种矿物质的含量，上述第一顺序为垂直方向上各上述第一充水含水层的分布顺序，上述第一充水含水层为上述第一矿井的充水含水层；

步骤S202，将上述第一数据、上述第二数据和上述第一顺序，输入水岩反应动力学模型，至少得到第三数据；

其中，上述第三数据为在所有的上述第一充水含水层的水质均达到平衡的情况下所有的上述第一充水含水层的水的上述第一特征参数，上述水岩反应动力学模型用于按照上述充水含水层的分布顺序确定不同的上述充水含水层的水发生反应后，和/或，上述充水含水层的水与上述充水含水层的岩石发生反应后所有的上述充水含水层的水的上述第一特征参数。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的矿井充水含水层水质的预测方法中，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，将第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数、第一矿井的充水含水层的岩石的第二特征参数以及充水含水层的分布顺序输入到水岩反应动力学模型，得到第一矿井的所有的充水含水层的水质均达到平衡时第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数，确定了矿井的充水含水层的水质的变化情况，由于水岩反应动力学模型同时考虑到了不同充水含水层的水的反应以及充水含水层的水和岩石的反应对充水含水层的水质的影响，因此，水岩反应动力学模型预测的充水含水层的水质准确度比较高，解决了现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

2)、本申请的矿井充水含水层水质的预测装置中，在第一矿井进行煤炭开采工作过程中，将第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数、第一矿井的充水含水层的岩石的第二特征参数以及充水含水层的分布顺序输入到水岩反应动力学模型，得到第一矿井的所有的充水含水层的水质均达到平衡时第一矿井的充水含水层的水的第一特征参数，确定了矿井的充水含水层的水质的变化情况，由于水岩反应动力学模型同时考虑到了不同充水含水层的水的反应以及充水含水层的水和岩石的反应对充水含水层的水质的影响，因此，水岩反应动力学模型预测的充水含水层的水质准确度比较高，解决了现有的矿井水质预测方法仅考虑了矿井不同充水含水层的水混合后对矿井水质的影响，导致预测的矿井水质平衡后矿井水质情况准确度较低的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。