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Construction of multi-factor identification model for real-time monitoring and early warning of mine water inrush 被引量:5
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作者 Xin Wang Zhimin Xu +3 位作者 Yajun Sun Jieming Zheng Chenghang Zhang Zhongwen Duan 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第5期853-866,共14页
As a new technical means that can detect abnormal signs of water inrush in advance and give an early warning,the automatic monitoring and early warning of water inrush in mines has been widely valued in recent years.D... As a new technical means that can detect abnormal signs of water inrush in advance and give an early warning,the automatic monitoring and early warning of water inrush in mines has been widely valued in recent years.Due to the many factors affecting water inrush and the complicated water inrush mechanism,many factors close to water inrush may have precursory abnormal changes.At present,the existing monitoring and early warning system mainly uses a few monitoring indicators such as groundwater level,water influx,and temperature,and performs water inrush early warning through the abnormal change of a single factor.However,there are relatively few multi-factor comprehensive early warning identification models.Based on the analysis of the abnormal changes of precursor factors in multiple water inrush cases,11 measurable and effective indicators including groundwater flow field,hydrochemical field and temperature field are proposed.Finally,taking Hengyuan coal mine as an example,6 indicators with long-term monitoring data sequences were selected to establish a single-index hierarchical early-warning recognition model,a multi-factor linear recognition model,and a comprehensive intelligent early-warning recognition model.The results show that the correct rate of early warning can reach 95.2%. 展开更多
关键词 mine water inrush Automatic monitoring Real-time warning Recognition model
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Identification of Mine Water Inrush Source Based on PCA-BP Neural Network 被引量:1
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作者 Mingcheng Ning Haifeng Lu 《International Journal of Geosciences》 2023年第8期710-718,共9页
It is of great significance to analyze the chemical indexes of mine water and develop a rapid identification system of water source, which can quickly and accurately distinguish the causes of water inrush and identify... It is of great significance to analyze the chemical indexes of mine water and develop a rapid identification system of water source, which can quickly and accurately distinguish the causes of water inrush and identify the source of water inrush, so as to reduce casualties and economic losses and prevent and control water inrush disasters. Taking Ca<sup>2+</sup>, Mg<sup>2+</sup>, Na<sup>+</sup> + K<sup>+</sup>, , , Cl<sup>-</sup>, pH value and TDS as discriminant indexes, the principal component analysis method was used to reduce the dimension of data, and the identification model of mine water inrush source based on PCA-BP neural network was established. 96 sets of data of different aquifers in Panxie mining area were selected for prediction analysis, and 20 sets of randomly selected data were tested, with an accuracy rate of 95%. The model can effectively reduce data redundancy, has a high recognition rate, and can accurately and quickly identify the water source of mine water inrush. 展开更多
关键词 mine water inrush Analysis of Hydrochemical Characteristics Principal Component Analysis (PCA) Back Propagation Neural Networks water Source Identification
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Application of HEMS cooling technology in deep mine heat hazard control 被引量:48
3
作者 HE Man-chao 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2009年第3期269-275,共7页
This paper mainly deals with the present situation, characteristics, and countermeasures of cooling in deep mines.Given existing problems in coal mines, a HEMS cooling technology is proposed and has been successfully ... This paper mainly deals with the present situation, characteristics, and countermeasures of cooling in deep mines.Given existing problems in coal mines, a HEMS cooling technology is proposed and has been successfully applied in some mines.Because of long-term exploitation, shallow buried coal seams have become exhausted and most coal mines have had to exploit deep buried coal seams.With the increase in mining depth, the temperature of the surrounding rock also increases, resulting in ever increasing risks of heat hazard during mining operations.At present, coal mines in China can be divided into three groups, i.e., normal temperature mines, middle-to-high temperature mines and high temperature mines, based on our investigation into high temperature coal mines in four provinces and on in-situ studies of several typical mines.The principle of HEMS is to extract cold energy from mine water inrush.Based on the characteristics of strata temperature field and on differences in the amounts of mine water inrush in the Xuzhou mining area, we proposed three models for controlling heat hazard in deep mines:1) the Jiahe model with a moderate source of cold energy;2) the Sanhejian model with a shortage of source of cold energy and a geothermal anomaly and 3) the Zhangshuanglou model with plenty of source of cold energy.The cooling process of HEMS applied in deep coal mine are as follows:1) extract cold energy from mine water inrush to cool working faces;2) use the heat extracted by HEMS to supply heat to buildings and bath water to replace the use of a boiler, a useful energy saving and environmental protection measure.HEMS has been applied in the Jiahe and Sanhejian coal mines in Xuzhou, which enabled the temperature and humidity at the working faces to be well controlled. 展开更多
关键词 deep mine heat hazard mine classification mine water inrush heat hazard control model
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Principles and technology for stepwise utilization of resources for mitigating deep mine heat hazards 被引量:18
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作者 HE Manchao CAO Xiuling +4 位作者 XIE Qiao YANG Jiahua QI Ping YANG Qing CHEN Xueqian 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2010年第1期20-27,共8页
As is well known, deep mines are hot. As mining depth increases, the temperature of the surrounding rock also increases. This seriously affects mine safety and production and has restricted the exploitation of deep co... As is well known, deep mines are hot. As mining depth increases, the temperature of the surrounding rock also increases. This seriously affects mine safety and production and has restricted the exploitation of deep coal resources. Therefore, reducing the working face temperature to improve working conditions by controlling these heat hazards is an urgent problem. Considering problems in cooling deep mines both domestically and abroad along with the actual conditions of the Zhangshuanglou coal mine, we propose a HEMS technology that uses heat resources from deep mines in a stepwise manner. HEMS means a high temperature ex-change machinery system. Mine inrush-water is used as a source of cooling. Twice the energy is extracted from the mine inrush water. Heat is used for building heating in the winter and cold water is used for cooling buildings in the summer. This opens a new technology for stepwise utilization of heat energy in deep mines. Energy conservation and reduced pollution, an improved environment and sustainable economic development are realized by this technique. The economic and social effects are obvious and illustrate a good prospect for the application and extension of the method. 展开更多
关键词 cooling system heat resources in deep mine heat hazard control mine water inrush stepwise utilization
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荣康煤业10102回采面带压开采水害治理技术
5
作者 马原 《江西煤炭科技》 2026年第1期131-134,143,共5页
针对荣康煤业10102工作面带压开采的安全问题,对工作面带压开采危险区域进行分析并制定了相关治理措施。分析得到回采过程中的主要水患为底板奥灰水,工作面共施工了4个定向钻孔,切眼侧施工了26个常规钻孔以及25个盲区钻孔进行区域注浆... 针对荣康煤业10102工作面带压开采的安全问题,对工作面带压开采危险区域进行分析并制定了相关治理措施。分析得到回采过程中的主要水患为底板奥灰水,工作面共施工了4个定向钻孔,切眼侧施工了26个常规钻孔以及25个盲区钻孔进行区域注浆治理。治理完成后,采用物探、钻探、突水系数法综合评价,表明注浆加固效果良好,满足工作面安全回采的条件。 展开更多
关键词 带压开采 突水 钻孔 注浆
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滇西北某铅锌矿区水文地质结构特征与水害分析
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作者 张云 李金秀 +2 位作者 李应武 杨勇超 艾兴洪 《价值工程》 2026年第1期16-19,共4页
滇西北地区是云南省重要的铅锌矿产地之一,拥有丰富的铅锌矿资源。然而,该区域地质构造复杂,区域性构造活动强烈,水文地质结构特征复杂,给矿山的安全高效开采带来了巨大挑战。本文以该地区某大型铅锌矿为例,在系统分析区域地形地貌、水... 滇西北地区是云南省重要的铅锌矿产地之一,拥有丰富的铅锌矿资源。然而,该区域地质构造复杂,区域性构造活动强烈,水文地质结构特征复杂,给矿山的安全高效开采带来了巨大挑战。本文以该地区某大型铅锌矿为例,在系统分析区域地形地貌、水系分布、地层岩性、地质构造的基础上,对矿区的地表水、含(隔)水层分布及其水文地质结构特征进行了总结分析,并对矿山开采过程中不同开采区域遇到的水文地质问题及水害特征进行了概述。研究结果对于我国滇西北地区铅锌矿产资源的安全高效开采和可持续开发提供了水文地质方面的参考和借鉴。 展开更多
关键词 金属矿山 水文地质结构 导水构造 岩溶裂隙 突涌水灾害
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Predicting the height of water-flow fractured zone during coal mining under the Xiaolangdi Reservoir 被引量:6
7
作者 XU Zhimin SUN Yajun +2 位作者 DONG Qinghong ZHANG Guowei LI Shi 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2010年第3期434-438,共5页
It is very important to determine the extent of the fractured zone through which water can flow before coal mining under the water bodies.This paper deals with methods to obtain information about overburden rock failu... It is very important to determine the extent of the fractured zone through which water can flow before coal mining under the water bodies.This paper deals with methods to obtain information about overburden rock failure and the development of the fractured zone while coal mining in Xin'an Coal Mine.The risk of water inrush in this mine is great because 40%of the mining area is under the Xiaolangdi reservoir.Numerical simulations combined with geophysical methods were used in this paper to obtain the development law of the fractured zone under different mining conditions.The comprehensive geophysical method described in this paper has been demonstrated to accurately predict the height of the water-flow fractured zone.Results from the new model, which created from the results of numerical simulations and field measurements,were successfully used for making decisions in the Xin'an Coal Mine when mining under the Xiaolangdi Reservoir.Industrial scale experiments at the number 11201,14141 and 14191 working faces were safely carried out.These achievements provide a successful background for the evaluation and application of coal mining under large reservoirs. 展开更多
关键词 coal mining under reservoir water-flow fractured zone development law water inrush of mine predicting model
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长钻孔近断层注浆浆液劈裂偏转扩散诱导机理研究 被引量:1
8
作者 李连崇 李鑫睿 +2 位作者 牟文强 韩云春 张永树 《煤矿安全》 北大核心 2025年第5期159-171,共13页
受复杂水文地质条件影响,矿井生产面临严重的水害威胁,涌水、突水事故时有发生,超前区域注浆已经成为防治煤层底板承压水害的主要方法之一,但由于底板岩性的非均质性以及断层、裂隙等地质构造的复杂性,注浆过程中常出现跑浆、漏浆及局... 受复杂水文地质条件影响,矿井生产面临严重的水害威胁,涌水、突水事故时有发生,超前区域注浆已经成为防治煤层底板承压水害的主要方法之一,但由于底板岩性的非均质性以及断层、裂隙等地质构造的复杂性,注浆过程中常出现跑浆、漏浆及局部欠浆等问题,严重影响注浆效果和防水加固的可靠性。基于谢桥煤矿区域治理注浆工程资料,定义断层与注浆孔的垂直空间距离为断层距,对不同断层距条件下的浆液劈裂扩散机理进行了模拟分析,重点围绕浆液在断层附近的扩散路径、劈裂模式、应力场变化及微震监测响应偏差展开研究,揭示了不同断层距对浆液劈裂扩散特征的影响规律、起劈应力方向及微震监测响应偏差特征。结果表明:原位地应力-断层-浆液孔隙压的联合作用下,最大主应力的动态变化,对注浆劈裂扩散方向具有向一侧偏离的诱导作用,且该类型的影响范围存在极限值,受断层迹线长度、倾角、地应力等条件影响;在设计的注浆工程条件下,断层对注浆劈裂扩散的影响距离达到了40 m;在40 m内,断层的存在会使浆液发生偏向断层一侧的优势扩散,对其扩展路径和劈裂模式产生显著影响;断层会影响注浆前驱浆液劈裂I-II复合裂缝的应力强度因子KIC,使其注浆方向和劈裂压力发生改变。 展开更多
关键词 长钻孔注浆 矿井突水 断层诱导 浆液劈裂偏转 微震监测
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煤矿井下顶板突水征兆视频智能识别方法研究 被引量:1
9
作者 连会青 康佳 +4 位作者 尹尚先 徐斌 闫国成 夏向学 徐保同 《煤矿安全》 北大核心 2025年第4期166-173,共8页
煤矿井下突水事故是煤矿灾害组成部分之一,而顶板突水征兆识别是预防突水事故发生的重要环节。然而,煤矿井下环境复杂多变,且目前突水征兆主要靠人工判断发现,由于井下恶劣环境及人为主观因素的影响,导致很难及时发现异常,致使顶板突水... 煤矿井下突水事故是煤矿灾害组成部分之一,而顶板突水征兆识别是预防突水事故发生的重要环节。然而,煤矿井下环境复杂多变,且目前突水征兆主要靠人工判断发现,由于井下恶劣环境及人为主观因素的影响,导致很难及时发现异常,致使顶板突水征兆的有效识别存在困难。为了高效监测与准确识别突水征兆,基于图像识别处理技术,提出了1种基于SAMXMem的自监督煤矿顶板突水征兆识别方法,其利用像素点变化率构建突水征兆预警体系,对煤矿井下突水易发区域采集到图像进行自监督标记,并通过SAM模型分割突水征兆区域,结合XMem长视频分割框架实现对该区域的实时动态跟踪。试验结果表明:相较于传统OTSU算法,基于SAM-XMem的自监督识别算法在交并比(IoU)、精确率(P)、召回率(R)及F1分数上均表现出一定差异性,该算法各项评估指标均达90%以上,较传统算法识别率提升20%;通过零样本分割技术,可以克服煤矿井下数据集短缺问题,相较于传统方法,特征提取能力更强,在背景噪声多、灰度值差异小等复杂条件下效果更优,适用于煤矿井下环境,具有更高的识别精度和更强的泛化能力。 展开更多
关键词 矿井水害 顶板突水 突水征兆 SAM模型 图像分割技术
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基于图结构的深部矿井突水逃生路径规划系统设计与实现
10
作者 陈玉华 孙帮涛 +5 位作者 徐明飞 李东立 胡钰乾 徐超 崔云昊 袁世冲 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期126-136,共11页
深部矿井高承压水引发的突水灾害具有突发性强、致灾路径复杂等特点,现有基于二维平面静态拓扑的逃生模型存在水流动态响应滞后、空间属性耦合不足等突出问题。为提升深部高承压水引发的突水灾害防治的时效性,本文研究通过简化井下巷道... 深部矿井高承压水引发的突水灾害具有突发性强、致灾路径复杂等特点,现有基于二维平面静态拓扑的逃生模型存在水流动态响应滞后、空间属性耦合不足等突出问题。为提升深部高承压水引发的突水灾害防治的时效性,本文研究通过简化井下巷道,形成图结构模型,利用图算法快速实现逃生方案的自动生成,以提升矿工在突水灾害环境中的生存概率。利用巷道中线点云三维坐标数据,依托矿井巷道空间拓扑关系,建立巷道空间形态图G=(V,E),以描述井下巷道三维结构。为应对巷道实际计算需要,三维巷道结构中增加了工程属性数据,包括容积、截面等。为考虑水流因素对逃生过程的影响,增加了巷道图中边的权值,形成了新的图结构G=(V,E,W),该网络具有动态计算权重的能力,可以量化不同时空环境中的逃生速度。为利用新图结构,计算人员逃生能力,改进了Dijkstra算法的时间维度处理流程,提出基于时变加权网络的路径规划方法,解决了传统Dijkstra算法无法处理时变权重的问题。为实现巷道网络三维可视化与动态路径规划功能,本文构建了动态逃生路径规划系统,系统利用VTK渲染引擎开发了多层架构系统,通过赋值网络权重,快速生成最优逃生路线。结合云南彝良毛坪铅锌矿实际工程数据,利用该软件系统,验证了突水淹没过程及在巷道网络中的逃生路线的有效性。本文研究利用图理论快速生成了突水情景下的逃生路径,为矿山相关人员提供科学的安全保障工具,提升了我国深部矿业安全生产水平。 展开更多
关键词 矿井突水 图结构 逃生路径 三维模拟 软件开发
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基于水化学指标的淮南煤田潘谢矿区矿井水源识别研究
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作者 朱昌淮 党保全 +1 位作者 陈聪 李浩 《陕西煤炭》 2025年第2期36-40,61,共6页
快速分析突水成因和准确判别突水水源是矿井突水灾害治理的关键,应用深度神经网络理论,结合矿井含水层的水化学分析资料,选取8种特征离子作为矿井突水水源识别的判别因子,构成深度神经网络的输入状态空间,选取水源类别作为分标签,构成... 快速分析突水成因和准确判别突水水源是矿井突水灾害治理的关键,应用深度神经网络理论,结合矿井含水层的水化学分析资料,选取8种特征离子作为矿井突水水源识别的判别因子,构成深度神经网络的输入状态空间,选取水源类别作为分标签,构成深度神经网络的输出状态空间,从而构建矿井突水水源识别的深度神经网络模型。以2734组采样的水源样品作为学习样本对该模型进行训练,在训练集上可达到95%以上的识别准确率。利用文中方法对淮南矿区的水源进行了识别,结果表明,深度神经网络模型分类性能良好,预测精度高。 展开更多
关键词 深度神经网络 水源识别 矿井突水 水化学
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突水系数60年:面临困境及发展方向 被引量:2
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作者 尹尚先 姚辉 +6 位作者 梁满玉 吴威 连会青 侯恩科 赵鹏 张义安 王雄 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期600-609,共10页
自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法... 自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法发展历史,认为突水系数法演变主要围绕“有效隔水层厚度”这一概念展开,临界突水系数无法确定限制了其他版本突水系数法的应用。从充水水源、强度、通道、时间、水质5个维度阐释了浅部与深部水害特征及异同,指出了深部开采条件下突水系数法局限所在;总结改良版本,指明深部条件下突水系数法改良方向:围绕针对性不强、隔水层厚度影响、考虑因素单一等进行改良。剖析学科概念,回归突水危险性评价命题本身,危险性评价应回答突水的可能性及突水的危害程度两部分内容;梳理突水危险性影响因素,指出突水系数法缺陷:对地质构造、含水层富水性等重要影响因素考虑不全面。展望未来,探讨了突水系数法发展方向,包括与其他理论及方法形成组合模型、选用大数据评价方法。随着信息化技术的进步及煤矿智能化建设进程的稳步推进,深度学习、机器学习以及配套方法等将成为主流评价方法,特别是物理机制约束下的大数据评价方法是未来攻关热点。 展开更多
关键词 带压开采 深部开采 突水危险性评价 突水系数法
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基于小样本数据机器学习的煤层底板突水预测 被引量:6
13
作者 李晨曦 鲁海峰 《煤矿安全》 北大核心 2025年第1期171-179,共9页
随着计算机技术的发展,机器学习方法已成为煤层底板突水预测的重要技术;算法预测精准度对样本的数量要求较高,制约着实际应用。运用最近邻算法(KNN)以及梯度提升决策树(GBDT)与逻辑回归(LR)结合运用的算法,基于以水压、采高、隔水层厚... 随着计算机技术的发展,机器学习方法已成为煤层底板突水预测的重要技术;算法预测精准度对样本的数量要求较高,制约着实际应用。运用最近邻算法(KNN)以及梯度提升决策树(GBDT)与逻辑回归(LR)结合运用的算法,基于以水压、采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角、断层距工作面距离等6项指标的样本数据建立了突水预测模型,讨论了样本数量对预测精度的影响规律,并与常用的粒子群、支持向量机、BP神经网络、随机森林以及卷积神经网络进行对比研究。研究结果表明:当样本数量达到18时,KNN和GBDT+LR预测精度保持稳定;KNN与GBDT+LR在小样本条件下的预测精度高于常规预测模型;模型预测结果与实际情况相符。 展开更多
关键词 底板突水 矿井水害 矿井涌水量 机器学习 突水预测
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基于微震监测的工作面过背斜段底板破坏特征研究 被引量:2
14
作者 李小二 杨波 +5 位作者 张亮亮 海笑云 卢钢 苗葳 周金艳 韩磊 《煤矿安全》 北大核心 2025年第2期137-145,共9页
为探究回采工作面过背斜段的底板破坏特征,以赵固一矿16091工作面为例,依据工作面实际地质条件和现场微震监测数据划分了过背斜段与正常开采段,对比分析了工作面过背斜段与正常开采段底板微震事件分布特征,揭示了微震角度下工作面过背... 为探究回采工作面过背斜段的底板破坏特征,以赵固一矿16091工作面为例,依据工作面实际地质条件和现场微震监测数据划分了过背斜段与正常开采段,对比分析了工作面过背斜段与正常开采段底板微震事件分布特征,揭示了微震角度下工作面过背斜段底板破坏特征;通过相似模拟试验揭示了工作面在背斜构造下采煤底板破坏规律。研究表明:在工作面过背斜段回采时,B1背斜轴部为高能量核密度区;工作面过背斜前期段、后期段的底板破坏深度分别为正常开采段的1.12、1.08倍,底板破坏边界均触及L8灰岩内部;在深部承压水体上采煤过程中,过背斜段构造应力对底板失稳破坏具有显著影响作用。 展开更多
关键词 背斜构造 微震监测 底板破坏 承压水 矿井水害 突水
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基于突水过程求解小纪汗煤矿侏罗系煤层含水层水文地质参数
15
作者 王长申 陈加更 +3 位作者 尹文斌 杨江锋 吕建华 张辉 《煤炭科技》 2025年第6期1-7,共7页
鄂尔多斯盆地榆横煤田小纪汗煤矿建井工程接近和初次揭露侏罗系上部2号煤层时,连续发生罕见的煤层突水,投产矿井被划分为煤层含水层为主要直接充水的水文地质类型中等矿井。针对这种特殊含水层及其水害的研究较少,为揭示此类特殊含水介... 鄂尔多斯盆地榆横煤田小纪汗煤矿建井工程接近和初次揭露侏罗系上部2号煤层时,连续发生罕见的煤层突水,投产矿井被划分为煤层含水层为主要直接充水的水文地质类型中等矿井。针对这种特殊含水层及其水害的研究较少,为揭示此类特殊含水介质的水文地质特性,基于小纪汗煤矿2号煤层刚被揭露诱发的一次突水过程,采用水动力分析与解析计算方法,研究煤层含水层水文地质参数特征。结果表明,此次突水过程可以被同时概化为围绕突水点的定降深非稳定流充水模型和以平均突水量为近似定流量的非稳定流水位漏斗扩展模型,求得2号煤层含水层渗透系数为0.49~0.90 m/d,弹性贮水系数为4.25×10^(-3)~8.03×10^(-3)。与勘查阶段单孔稳定流抽水试验相比,求得的煤层渗透系数约为抽水试验结果的10倍;井下突水以更真实的生产尺度和更大的突水量揭露了煤层含水层,所得渗透系数与矿井充水条件相匹配,结果更可靠;煤层突水主要为消耗煤层储存水量的非稳定水动力学过程,此时的弹性储水系数比单位涌水量更重要。研究成果弥补了煤层含水层储水参数的不足,为指导矿井生产阶段的水害防治以及研究特殊含水层的矿井充水类型和鄂尔多斯盆地特殊水害机理提供了重要的理论和技术支撑。 展开更多
关键词 小纪汗煤矿 煤层裂隙含水层 突水 解析法求参 弹性释水系数
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基于双层模态分解和Autoformer模型的矿井微震时序预测方法
16
作者 邰伟鹏 高旋 +3 位作者 王修君 王档良 马立强 李剑锋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S2期891-906,共16页
在煤矿深层开采中,微震事件常作为矿井突水预警的重要信号。有研究表明,煤岩体在突水通道形成过程中会发生破裂并伴随微震活动,微震事件的准确预测对矿井安全至关重要。然而,传统深度学习模型如长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,L... 在煤矿深层开采中,微震事件常作为矿井突水预警的重要信号。有研究表明,煤岩体在突水通道形成过程中会发生破裂并伴随微震活动,微震事件的准确预测对矿井安全至关重要。然而,传统深度学习模型如长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在处理微震数据的非平稳性和复杂动态特征时存在一定局限性。为提升预测精度与泛化能力,提出一种基于双层模态分解和自相关分解Transformer模型的微震时序预测方法。首先使用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解方法 (Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,ICEEMDAN)将原始微震数据分解成多个本征模态序列;然后,使用一致随机采样的方法对每个本征模态序列进行采样,计算其采样样本熵,并通过设置样本熵阈值将不同本征模态序列重构为高频、中频、低频3个序列;应用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)分别对这3个序列进行处理,并计算不同分解个数下的中心频率以确定最优分解个数,得到微震数据的多元特征时间序列;最后,采用滑动窗口机制构造输入-输出数据集,将一段时间内的多元特征时间序列作为输入,后一段时间内的微震数据作为输出,结合具有自相关分解的Transformer模型进行时序预测。基于张双楼煤矿某工作面的微震数据,对多种时序神经网络模型进行了对比研究。实验结果表明:所述模型在预测精度和模型稳定性方面具有显著优势。在单步预测中,模型能够准确预测微震能量强度的变化,测试集上的预测值与真实值拟合优度R2达到0.92,多步长预测中,模型能够较好地预测微震的演化趋势,在使用前24个步长预测未来12个步长时,真实值与预测值的拟合优度R2接近0.82。所提方法不仅提高了预测精度与稳定性,还为煤矿微震事件的科学管理与风险防控提供了新的技术支撑,为煤矿突水微震监测提供新思路,对智慧矿山建设具有重要意义。 展开更多
关键词 煤矿突水 微震监测 模态分解 时间序列 神经网络 TRANSFORMER Autoformer
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基于QPSO-BP神经网络的矿井突水水源判识模型研究 被引量:2
17
作者 李迎雪 郑禄林 +3 位作者 杨爱莲 曾艳 石鑫 冉浪 《贵州大学学报(自然科学版)》 2025年第1期114-124,共11页
为厘清矿井水化学成分与矿井突水水源之间的非线性关系,实现突水来源的快速、准确判别。本研究提出了一种基于量子粒子群算法(quantum particle swarm optimization,QPSO)优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的矿井突水水源判识... 为厘清矿井水化学成分与矿井突水水源之间的非线性关系,实现突水来源的快速、准确判别。本研究提出了一种基于量子粒子群算法(quantum particle swarm optimization,QPSO)优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的矿井突水水源判识模型,并将该判识模型运用于黔北煤田龙凤矿区以验证其实用性。通过与BP模型、遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的BP神经网络模型GA-BP、粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化的BP神经网络模型PSO-BP、量子粒子群算法优化的支持向量机(support vector machine,SVM)模型QPSO-SVM和量子粒子群算法优化的随机森林(random forests,RF)模型QPSO-RF判识结果进行对比,结果表明,QPSO算法有效优化了BP神经网络模型性能,提升了模型收敛速度和分类精度;QPSO-BP模型相较于以上5种模型分类性能更佳,对突水水源分类判识的准确率达到了93.75%。以上结果表明,QPSO-BP模型在矿井突水水源判识上有更好的优越性和应用前景。 展开更多
关键词 矿井突水 水源识别 量子粒子群算法 BP神经网络 机器学习
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基于FAHP-TOPSIS模型的煤层底板突水危险性评价
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作者 任正瑞 连会青 +7 位作者 尹尚先 夏向学 李启兴 张庆 黄亚坤 康佳 张义安 耿阿康 《中国矿业》 北大核心 2025年第11期145-153,共9页
底板水害事故严重威胁着矿井的安全开采,随着采深不断增加,煤层底板突水危险性日益增大,传统突水危险性评价方法的评价指标大多仅考虑含水层性能、地质条件、隔水层性能及煤层条件,并未考虑煤层底板隔水层的阻水性能,评价指标不够全面,... 底板水害事故严重威胁着矿井的安全开采,随着采深不断增加,煤层底板突水危险性日益增大,传统突水危险性评价方法的评价指标大多仅考虑含水层性能、地质条件、隔水层性能及煤层条件,并未考虑煤层底板隔水层的阻水性能,评价指标不够全面,评价结果与实际情况存在出入。以内蒙古自治区鄂尔多斯东某矿为研究对象,将煤层底板隔水层阻水性能纳入评价指标,综合考虑10个评价指标作为决策层,建立适用于该矿的底板突水危险性评价指标体系。运用FAHP模型构建模糊矩阵,确定各项指标的主观权重值,再代入TOPSIS模型生成每个指标的正负理想解和相对贴近度,作为突水危险系数进行排序,确定安全区、较安全区、一般安全区、一般危险区、较危险区、危险区6个等级区间;利用GIS的空间和信息处理系统完成结果信息展示,将评价结果与实际生产情况对比,发现评价结果符合实际生产情况。本文研究证明该评价体系及模型有效,为同一地质背景其他矿区底板突水危险性评价提供新视野,将隔水层阻水性能纳入评价指标中为煤矿防治水工作者提供新思路。 展开更多
关键词 带压开采 底板突水 危险性评价 阻水性能 TOPSIS模型
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基于矩估计理论的滨海金矿涌水风险GRA-VIKOR评价模型 被引量:2
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作者 向韫 曹明 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第2期146-154,共9页
针对滨海金矿涌水风险具有随机性和模糊性的特点以及评价指标之间复杂的关联性问题,为使滨海金矿涌水风险评估更科学,建立了基于矩估计理论的滨海金矿涌水风险GRA-VIKOR评价模型。首先,从工程地质和水文地质2个方面,选取10个典型影响因... 针对滨海金矿涌水风险具有随机性和模糊性的特点以及评价指标之间复杂的关联性问题,为使滨海金矿涌水风险评估更科学,建立了基于矩估计理论的滨海金矿涌水风险GRA-VIKOR评价模型。首先,从工程地质和水文地质2个方面,选取10个典型影响因素,构建了评价指标体系;其次,采用区间层次分析法(IAHP)、序关系分析法(G1)、熵权法(EM)和改进相关性法(ICRITIC)4种单一赋权法计算指标主、客观权重,基于矩估计理论,改进主、客观权重集成优化方法;根据GRA-VIKOR原理,通过计算综合评价值,分析判定涌水风险状态;最后,将该模型应用到山东省某金矿9个中段涌水风险评估中,确定各中段涌水风险等级和排序。结果表明,该模型评价结果准确合理,符合实际,可为滨海金矿涌水风险评估工作提供参考。 展开更多
关键词 滨海金矿 涌水风险 矩估计理论 灰色关联法 多准则妥协解排序法
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带压开采“厚板分段导升”突水机理研究
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作者 孟浩鹏 侯恩科 +5 位作者 尹尚先 才向军 王玉国 徐斌 王浩瑞 邢斌 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期250-262,共13页
随着华北煤田东部矿井逐年向深部延伸,奥灰水压增大,尽管部分矿井煤层底板隔水层厚度达百米以上,有些矿井甚至进行了地面区域治理,但底板奥灰突水仍时有发生。针对厚隔水层带压开采,界定了底板厚隔水层内涵,提出“厚板分段导升”突水机... 随着华北煤田东部矿井逐年向深部延伸,奥灰水压增大,尽管部分矿井煤层底板隔水层厚度达百米以上,有些矿井甚至进行了地面区域治理,但底板奥灰突水仍时有发生。针对厚隔水层带压开采,界定了底板厚隔水层内涵,提出“厚板分段导升”突水机理、配套力学判据及评价方法。按照厚板“压裂导升—渗流扩容—管涌突水”整体机制,依据圆孔弹性力学模型,揭示了“下完整段抗水压裂,中完整段压裂导升,上破坏段自由导升”的完整厚底板突水机理,以及“下薄弱段重开、压裂导升,中完整段压裂导升,上破坏段自由导升”的含薄弱段厚底板突水机理;建立了与突水机理配套的考虑围岩应力、岩体力学性质、承压水水压的力学判据;提出了基于突水机理的底板突水危险性评价方法;明确了反映岩层阻水能力的阻水系数是受地应力、岩石抗拉强度以及采动影响的变化值,完善了以压裂导升为核心的底板岩层阻水系数计算公式,纠正了以往对于同一岩性岩层阻水系数为固定值或范围值的认识;解释了微震监测中底板微震事件聚集带延伸至承压含水层但未突水的现象;以林西矿深部高承压、厚底板受断层影响的工作面为例,运用数值计算方法,评价了工作面底板突水危险性,分析了底板完整和底板受断层影响的重开压力场变化规律以及受采动影响底板各岩层阻水性能变化规律。“厚板分段导升”完善了厚隔水层突水机理,为带压开采底板防治水工作奠定了理论基础,对区域治理、底板监测等均有借鉴意义。 展开更多
关键词 带压开采 突水机理 重开压力 阻水系数
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