基于ZOA CNN GRU模型的煤层底板突水等级预测

针对传统循环神经网络煤层底板突水等级预测模型存在预测精度低、模型参数过多造成模型训练速率下降和出现过拟合现象等问题,引入斑马优化算法对卷积神经网络和门控循环单元神经网络的组合模型进行优化,建立ZOA CNN GRU神经网络煤层底板突水等级预测模型。为验证模型的可行性,采用九龙矿区煤层底板突水数据对模型进行训练,并将所建模型和CNN GRU神经网络以及GRU神经网络进行对比分析。研究结果表明:与CNN GRU神经网络和GRU神经网络模型相比,ZOA CNN GRU神经网络模型预测准确率最高,达到98%,且ZOA CNN GRU神经网络模型稳定性、泛化能力均优于对比模型。

基于水化学及氢氧同位素的采空区积水水源识别:以巴彦高勒煤矿为例

针对煤矿采空区积水水源识别问题,以巴彦高勒煤矿为例,首先对研究区充水因素进行了分析,通过多种方法确定了导水裂隙带发育高度,初步判断侏罗系延安组与直罗组含水层为采空区直接充水含水层。其次,根据研究区含水层及采空区水样数据资料,分别对水样水化学特征和氢氧同位素特征进行详细分析,结果表明:研究区采空区积水无论是其高矿化度、弱碱性、硫酸钠型水的水化学特征,还是氢氧同位素组成特征都与侏罗系含水层水接近,与第四系及白垩系志丹群存在较大差异。最后,综合以上分析,确定了采空区积水水源主要为侏罗系延安组与直罗组含水层。研究成果可为类似煤矿采空区水害防治决策提供依据。

基于IAHP-EWM博弈论的煤层底板突水影响因素研究

为了研究影响底板突水的水文地质和管理因素,利用文献调研法确立了6个一级指标和20个二级指标的层次分析模型;收集8例突水事故指标数据,根据事故发生经过和事故原因分析,采用1~9标度体现人员管理因素指标对事故发生概率和后果的影响程度;利用区间层次分析法(IAHP)和熵权法(EWM)对所收集数据进行分析,利用博弈论对所确立指标进行组合赋权。研究结果表明,水文地质因素方面隔水层厚度和含水层水压权重最高,在管理因素方面地质基础资料不足是影响突水的关键因素,通过与其他类似研究对比,指标权重计算排序结果具有一定合理性,为研究底板突水提供方法参考,为煤层底板突水的精确防治和管理提供借鉴。

峰峰矿区突水特点及定向水平井封堵技术研究

煤矿底板突水常采用注浆封堵治理方法,而受开采历史技术条件的限制,遗留了很多传统方法无法封堵的突水点,时刻威胁矿井的安全生产。基于峰峰矿区的水文地质特征,对各突水点进行分类,分析突水的主要影响因素。通过数值分析和现场实践,研究了灰岩含水层浆液扩散规律,确定了适合峰峰矿区的堵水材料参数。研究表明,峰峰矿区突水事故由多种因素耦合作用引起,主要突水水源为大青灰岩水和奥陶系灰岩水,大型及特大型突水占比接近50%;突水通道以底板采动裂隙和正断层断裂带为主,采用定向水平井封堵时,水平段应距断层面小于30 m,充填骨料粒径范围宜为1~40 mm。提出的水平井“查—钻—注—检”快速封堵突水点方法应用于牛儿庄矿特大型突水点残余水量治理中,彻底有效封堵了突水通道,为我国大水矿区老突水点的高效封堵治理提供了技术手段。

GA-BP和PSO-BP预测模型在九龙矿煤层底板突水预测中的应用研究

目前,煤层开采环境复杂,随着开采深度、开采强度的增加,面临多变的突水因素和复杂的突水机理,且各因素间相互联系的不确定性,使底板突水预测的难度不断增加。对GA-BP与PSO-BP两种组合优化方法进行描述、对比。两种组合优化方法克服了神经网络容易收敛到局部最小值,以及收敛速度慢的缺点,对煤层底板突水都能实现较高精度,具有强大的泛化能力。通过对两种组合优化方法的预测模型做对比,发现GA-BP模型更优于PSO-BP模型,证明GA-BP组合优化方法更适合对底板突水危险性进行预测。

黄沙矿112124工作面突水原因分析及水害防治对策

针对黄沙矿112124工作面发生的特大突水事故,从充水水源、充水通道进行了分析,阐述了本次突水原因,并提出了预防类似水害事故的防治水对策。

峰峰矿区深部煤层开采水害问题及防治对策

为了解决峰峰矿区深部煤层开采奥灰突水问题,分析峰峰矿区深部煤层开采的地质和水文地质条件及面临的水害问题,指出深部煤层开采奥灰突水的途径和特点及目前防治水技术存在的不足之处;对深部煤层开采奥灰突水机理进行了研究;提出全面探查、区域治理、煤层底板注浆加固、分区隔离开采、增加矿井排水能力等深部煤层开采防治水技术途径。实践证明:煤层底板构造全面探查、区域治理是最有效的防治深部煤层开采奥灰突水的技术。

峰峰矿区特大突水灾害治理技术

以峰峰矿区地质、水文地质条件为背景,针对奥灰突水灾害治理的难点,提出了奥灰突水灾害治理的原则及技术路线,研究了奥灰突水通道和突水点探查和治理的方法,确定了奥灰特大突水灾害的快速治理关键技术。结果表明,研究提出的峰峰矿区奥灰特大突水快速治理技术对于华北型岩溶矿区水害治理具有一定的借鉴意义。

水平井技术在封堵矿井无效排水中的研究与应用

针对以往利用垂直钻孔封堵矿井突水点效果不佳、残余水量长期存在、矿井无效排水影响矿井经济效益和安全的现状,冀中能源峰峰集团在开展地面区域治理保证矿井防治水安全生产的同时,积极拓宽应用领域,把区域治理水平井(孔)技术引入到封堵矿井突水点(尤其是一些时间长、条件不清的突水点)领域并开展研究工作。本文详细叙述了利用水平孔技术封堵突水点时的水平钻孔布置方法、钻孔结构、注浆设备的选型、浆液配比和钻探施工技术要求等。

峰峰矿区奥灰突水灾害快速治理方法探讨

基于峰峰矿区矿井发生多起奥灰水突水事故后堵水成功的案例,详细叙述了矿井发生突水事故后,突水水源的快速判别、突水通道类型的判别、突水通道位置查找的方法。阐述了快速堵水治理的原则、堵水钻孔的布置方法和结构、骨料的选择和投放顺序、注浆方法和堵水成功的判定方法等。

华北型煤田底板岩溶水害区域治理关键技术研究进展

为了进一步提高底板岩溶水害区域治理技术的有效性,降低底板突水的危险性,解决区域治理过程中治理层位选择、治理模式和安全治理范围的确定等安全技术问题,基于冀中能源多年底板水害区域治理工程实践,通过深入分析邯邢矿区近年来区域治理后工作面出水案例,提出了奥灰区域治理层位选择的基本原则;针对多个复合含水层(段)条件,构建了地面顺层治理与井下穿层治理相结合的底板岩溶水害多层"三维立体"区域综合治理新模式;给出了在几种不同构造条件下工作面安全治理范围的计算方法。并在峰峰矿区梧桐庄矿水文地质条件极复杂182602工作面水害治理中进行应用实践,取得了良好的治理效果,对类似条件下底板岩溶水害区域治理工作具有很好的借鉴意义。

矿井水控制、处理、利用、回灌与生态环保五位一体优化结合研究

以梧桐庄煤矿的突水治理为例,以一种全新思维方式将矿井水控制、处理、利用、回灌与生态环保五位一体优化结合,统筹管理,较好地解决了矿井水害防控、水资源利用与生态环保相互之间的矛盾和冲突。

创新的煤矿绿色开采技术——矿井水地面管井深部回灌的技术方法与应用

从理论上探讨了综合解决煤矿区愈来愈严重的排供矛盾和生态环境问题的可能性 为类似地质和水文地质条件下的华北型煤矿发展指明了一个新的发展方向

峰峰矿区深部煤层开采安全评价方法研究

基于深部煤层的开采受底板水害的威胁愈加严重的情况,结合峰峰矿区深部煤层开采的情况,对安全评价方法进行了讨论,明确了掘进与回采工作面的评价方法及底板完整性的评价标准,对于深部煤层开采的安全评价具有十分重要的指导意义。

地质超前探测仪在地质构造探测中的应用

为了探测掘进巷道前方150 m范围内的断层、陷落柱,经过对各种方法的研究、筛选,最后采用地震勘探技术,通过对井下地震波传播规律的研究,使用DTC-150防爆地质超前探测仪,经过多次井下试验,不断优化观测系统。总结出了一套针对峰峰集团公司所属各矿煤岩巷进行超前探测的方法及参数,准确快速地给出掘进巷道前方150 m以内的构造情况,可有效避免因掘进前方存在导水断层和陷落柱而造成的水患的发生,为安全、优质、高产高效生产创造了条件。

牛儿庄矿奥灰溃水治理中投注骨料工艺技术

牛儿庄矿淹井后,针对不同形式的溃水通道采用了铁链、石子、水渣等骨料,采用特殊的投注骨料工艺技术,为下一步快速注浆堵水创造了条件。

大采深矿井断层防隔水煤(岩)柱留设的探讨

峰峰矿区断裂构造发育,在深部开采的一些矿井,由于水压高,在高压水头和矿山压力联合作用下,断层上盘开采或掘进时,可能发生突水事故,须留设防隔水煤(岩)柱,但由于水压高,留设的防隔水煤(岩)柱尺寸较大,影响正常生产,也不利于断层的导(含)水性、断层带胶结程度及断层带附近煤岩层完整性精准探查。因此,在保证巷道掘进安全的前提下,重新探讨矿井深部断层防隔水煤(岩)柱的留设,通过分析计算巷道掘进期间底板安全隔水层厚度、超前距表格及公式等,决定Ts暂取0.10 MPa/m进行计算留设,既能满足巷道掘进期间底板安全隔水层厚度及超前距,又能为断层的导(含)水性、断层带胶结程度及断层带附近煤岩层完整性进行探查与治理创造条件。

深部底板奥灰薄灰突水机理及全时空防治技术

奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高度与奥灰导升带高度之和、突水系数将底板隔水层类型综合划分为极薄、薄、中、厚及巨厚5种类型,淡化突水系数在极薄、厚及巨厚隔水层中的应用。阐述了薄层灰岩在串连奥灰与煤层形成水害的独特作用,定义了深部底板奥灰及薄灰水害概念及突水模式,总结了其五维度特征,概括为充水水源的总源递进、充水通道的面状分散、充水强度的台阶增长、充水时间的滞后出水、充水水源水质的交换吸附,阐明了奥灰水渗透、扩容、压裂、导升经薄灰中转储运形成面状散流的突水机理,提出了相应的突水危险性评价公式P0>3σ3-σ1-Pp+Rm。针对巨厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全控制深部突水的现状,创新了全时域与全空域四维度奥灰及薄灰水害的“全时空”综合防治理念,空域上井上下相结合、奥灰及薄灰多层次区域治理与井下薄灰钻孔探治验相结合的全空间多层次立体网状防控布局,创建了全空域立体交叉网络探查、治理、验证、补充的“全空域”立体防治模式,形成了条件评估、探治验补、检验评价、监测保障的全时域“四位一体”技术质量控制流程,创立了“四位一体”立体网状全时空深部底板奥灰及薄灰水害防治方法。以邯邢矿区梧桐庄井田2603工作面为工程案例,确定奥灰顶面以下40~60 m和20~30 m、薄灰大青和山伏青灰岩为目标实施多层段地面超前区域治理及补充治理,配合野青和山伏青为目标井下补充治理和验证,形成立体网络治理;采用奥灰薄灰水文地质条件评估确定治理目标,用地面区域探查治理、补充探查治理以及传统井下查缺补漏验证前期治理效果,以治理效果检验、底板完整性评价、突水危险性评价、涌水量预测、排水能力评价等全面评估能否回采工作面,回采过程中采取水文监测、微震系统、矿压系统等综合监测手段紧盯薄层灰岩关键层,实现了工作面安全回采。

煤矿采区三维地震探采对比效果的分析与思考

通过介绍兖州、淮南等11个矿区20多个煤矿采区三维地震成果,对各矿探采对比情况进行统计与分析,总结出影响三维地震勘探成果精度的5个技术问题,并指出造成这些问题的3个主要原因,即:野外施工质量普遍下降;方法研究工作严重滞后;三维地震资料二维解释仍很普遍。为提高采区三维地震勘探成果精度提出了6点建议,即:推广高密度三维地震技术,解决精细探查问题;围绕共性关键问题,开展攻关研究与示范应用;发挥产学研结合优势,挖掘现有技术的潜力;加强地震行业自律,施行市场准入制度;集中优势技术力量,加强基础理论研究以及开展煤矿井下地震技术研发,提高地质保障水平。

峰峰矿区陷落柱的内循环形成机理

分析了峰峰矿区陷落柱主要分布于“工”字型水系两端的现象,提出了相对封闭地段陷落柱形成的地下水内部循环机理。认为火成岩体产生的地热异常使得奥灰水产生了内部对流循环,导致岩溶发育;论证了地热对CaCO3溶解的加速作用,封闭的环境对CO2分压的升高作用,及其对CaCO3的溶解度和饱和度的效应。得出这些因素的共同作用最终造成了溶洞发育和陷落柱形成的结论。