基于DNN的煤矿富水区探测反演方法研究

提出了一种基于DNN的煤矿富水区探测反演算法,该算法可以快速准确地实现煤矿富水区二维分布模型的重建。首先,利用时域有限差分方法(FDTD)获得不同分布模型的数值解;随后,依据数据样本搭建网络框架,网络的输入主要为电场分量,输出为相应的模型电导率参数。通过对神经网络进行训练,得到网络的最优系数,随后对富水区分布进行反演预测;结果表明:DNN算法在单个小目标异常体反演中,可以有效克服BP神经网络模型失效的问题,且对于多目标异常体的反演效果更加准确。另外,相同数据集下,DNN的训练耗时与预测耗时也少于BP神经网络。实验结果表明,该算法可以有效提高煤矿富水区探测效率。

富水区隧道涌水突泥预警及风险源控制技术研究

为减少富水区公路隧道施工中的涌水突泥灾害,本文依托古兜山隧道工程,提出了多种针对涌水突泥隧道地段的超前地质预报方法及风险源控制技术:(1)提出了分级管理的隧道超前地质预报方法,根据围岩等级选用地质调查、TSP、地质雷达、超前地质钻孔方法进行综合预报;(2)采用了大管棚、小导管及帷幕注浆超前支护方法,对古兜山隧道涌水突泥风险进行控制,有效避免了在富水区出现涌水突泥现象。

基于生态保护的强富水区山岭隧道地下水限排研究

山岭隧道穿过强富水区时,常因排水方法不当导致隧道上部及周边地层含水量大幅降低,对隧道周边生态环境造成不利影响。本文依托古兜山隧道工程,开展基于生态保护的堵水限排的技术研究,采用计算疏干漏斗体积的方式,依据裘布依模型、泰斯公式计算隧道的涌水量,同时对补水量进行估算,提出适用于富水区隧道地下水的允许排放量。

等值反磁通瞬变电磁法在地下浅层富水区应用——以新余市下村镇为例

岩溶、软弱土及富水区等不良地质体在我国分布较广,强降雨作用下地质不良区域容易产生塌陷等地质灾害。新余市渝水区下村镇靠近沪昆高速铁路的区域出现了严重的地质塌陷,塌陷基坑周围空间受限且地下管线等干扰源较多,传统瞬变电磁法早期信号受收发线圈互感效应影响,存在探测精度低、抗干扰能力差等问题,并且还有明显的浅层盲区。为了查明该区域不良地质体的发育位置,并为地质灾害防治提供治理建议,本研究应用了等值反磁通瞬变电磁法(opposing coils transient electromagnetic method, OCTEM),并且辅以钻探验证,结果表明:OCTEM法具有较高的精确性,研究区地球物理成果与钻探结果一致性较好;研究区低电阻带分布范围较广,经实地钻孔验证,低电阻异常均为地下水引起;地层从上至下依次为软可塑粉质黏土—硬可塑粉质黏土—软塑粉质黏土—中风化灰岩;塌陷区域地下微承压水上涌,逐步侵蚀区域周边软可塑粉质黏土层,塌陷基坑内静水位面标高为55.60 m,位于地表下约1.4 m处;塌陷区域下方存在地下水通道,灰岩层在水流长时间冲刷侵蚀作用下形成土洞;长期抽取地下水可能会引起地下渗流区扩张发育,主体责任单位必须及时封堵塌陷区地下水,防止其进一步侵蚀周边松散土层。

富水区隧道穿越断层破碎带施工应急预案研究

为降低富水区公路隧道穿越断层破碎带施工中涌水、塌方等突发事件的危害,保证施工人员的安全,该文依托古兜山隧道实体工程,建立富水区隧道施工中突发事件应急预案体系。对富水区公路隧道穿越断层破碎带施工过程中可能的突发事件进行分类,建立富水区隧道突发事件应急预案。研究表明,富水区隧道施工过程中发生涌水事故时,应及时疏通横通道,布设抽水泵将涌水抽出洞外,减少洞内水流量;出现坍塌事件时,应当及时处理伤亡人员,并及时运走废土;发生爆炸事故时,应迅速灭火及时疏散工作人员,救治伤员,清理现场,避免造成二次伤害;发生大型机械设备故障情况后,要及时处理伤亡人员,并尽快判断其位置和损伤范围,及时开展救援,转移机械设备,抢修故障机械。

掘进工作面顶板富水区超前疏放治理技术

为解决吕梁山煤电有限公司3-3032综掘巷道顶板富水区对掘进安全及巷道支护的影响,保证安全掘进,采取物探手段明确低阻异常区域划分范围,利用定向钻机向异常区施工顶板疏放水钻孔,待孔口放水量稳定在5 m^(3)/h及以下时,对钻孔实施全段注浆封孔,充填导水裂隙,掘进期间通过注浆锚杆与螺纹钢锚杆对顶帮围岩补强加固,加固后的巷道顶板最大移近量为164 mm,未出现明显离层空顶现象。

隧道岩溶富水区帷幕注浆堵水技术分析

帷幕注浆堵水技术的原理主要是通过在地下岩溶富水区注入特定材料形成帷幕结构,从而有效封堵地下水通道,防止水浸对隧道结构的破坏。然而,隧道岩溶富水区的地质复杂性也为帷幕注浆堵水技术的应用带来了一定挑战,因此在实际工程中需要根据具体情况灵活运用,结合其他防水措施进行综合应用。本文首先阐述帷幕注浆施工技术优缺点,接着详细分析帷幕注浆施工技术要点,最后阐述帷幕注浆施工特殊情况处理方法。希望可以为相关人员提供参考意见。

浅埋强富水区下绿色高效保水开采技术

西部地区煤层资源丰富,开采强度大,传统开采方式容易导致含水层水资源流失,产生严重的缺水问题,因此,研究浅埋强富水区的保水开采技术,通过控制岩层移动保持含水层的稳定性,研发低成本、广适用的保水开采技术和材料,形成浅埋强富水区煤层的绿色高效保水开采体系,实现煤炭开采与水资源保护的双重目标,对保障水资源安全、维护生态平衡和促进经济发展具有重要意义。本文首先分析了保水开采现状与难题,从技术先进性和安全性等方面对现有技术进行了对比,从材料、设备和工艺等方面进行了深入研究,总结并分析了不同技术的适用条件。接着以锦界煤矿为例,依据保水采煤方案和导水裂隙带实测高度,对井田进行区域划分,提出“分区分类治理”的原则,并创新性地提出了采前第四系松散含水层底部隔水层再造技术,形成了有效隔离,实现了煤炭开采与水资源保护的协调发展,保护了自然地貌和地表植被。同时,针对现有综采架后膏体充填不高效,且支架无法做到充填非充填灵活转换的问题,设计提出了一种新型充填非充填两用支架,既可作为同一工作面分段充填、非充填支架两种模式交替使用,又可进行后部支架拆解,安装掩护梁侧护板,满足普通支架使用需求,提高了设备使用效率。最后对采后导水裂隙带裂隙顶部注浆修复改造技术和注浆效果评价进行了总结,以锦界煤矿的应用为例进行了说明,对鄂尔多斯盆地类似条件煤层开采具有广泛指导意义,为煤炭行业的绿色开采提供了重要支持。

基于探地雷达的小保当煤矿斜井井筒围岩富水区探测

斜井井筒是特殊的地下工程结构,直接连通地面和井下,承担着矿井运煤、运料、通风和行人的重要任务,是煤矿安全高效生产的一个重要环节。但斜井井筒围岩富水区分布一直是影响斜井稳定性的一个重要因素。基于此,为了探清小保当煤矿斜井井筒围岩富水区的分布情况,本文采用探地雷达探测的方法,分别对小保当一号煤矿和二号煤矿的主斜井井筒、副斜井井筒围岩富水区进行探测。首先,利用探地雷达稳定电流在不同介质下电流传播的差异性对斜井井筒进行探测。将探测到的雷达数据经过信号处理,得到细节较好且便于判断的剖面图。然后,通过剖面图大致圈定井壁后方围岩不良地质体的范围。随后与现场实测渗水区域进行对比分析,排除其他不良地质体(如地层交界处、围岩岩性变化交界处、壁后空区、断层和裂隙等地质构造),从而得到围岩潜在的富水区分布情况。实践表明,应用此方法判别井筒围岩富水区和实际钻孔勘探相比误差较小,能相对准确地得出富水区分布。本文研究可为煤矿井筒稳定性防护提供重要参考和有力支撑。

地面与井下瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

为查明安源煤矿4218工作面Ⅳ-2号煤层富水情况,避免水害发生,基于瞬变电磁法及井下瞬变电磁法基本原理,在整个工作面开展了地面与井下相结合的瞬变电磁探测工作。根据瞬变电磁法对低阻异常灵敏、施工方便、勘探深度大、可准确反映含水异常范围、井下瞬变电磁法施工效率高、体积效应小、对异常位置确定更为可靠的特点,利用地面瞬变电磁从平面上圈定水害分布范围,再利用井下瞬变电磁超前探测技术对巷道前方富水情况进行精确圈定;结合地质和钻孔资料,分析地面瞬变电磁法视电阻率断面图中各地层与电性层的对应关系,推断煤层顶、底板处的相对低阻区域很可能为砂岩裂隙富水所致,由此在全区圈定出1处中等富水区和6处较弱富水区;4218工作面辅运顺槽Q6点前49 m位置处井下瞬变探测结果显示,在迎头位置顶板30°、顺层、底板45°处有4处低阻异常区,与地面解释异常对比,有3处重合,重合率较高。结果表明:地面与井下瞬变电磁法综合探测可有效提升煤层富水区探测的准确性,为矿井水害防治提供了依据。

瞬变电磁法和激光雷达扫描微动勘探联合探测煤层富水区的应用

地下水在岩石中流动时,会对岩石产生物理和化学作用,如溶蚀、侵蚀和搬运作用,这些作用会加剧岩石的裂隙化和断层的活动,导致煤层富水区勘探难度增加。而通过瞬变电磁法精确测量地下介质对电磁脉冲的响应,结合激光雷达高精度监测地表高程变化和微小震动,可以实现对深部和复杂地质条件下煤层富水区的精确识别与地表形变预测。以国能榆林能源郭家湾煤矿为例,研究瞬变电磁法和激光传感微动勘探联合探测煤层富水区的应用。根据岩层分布深度在地表搭建电磁信号发射装置,通过介质反射扩散原理来探测视电阻率变化,获取实时感应到的电阻率变化数据。利用激光雷达扫描的数据,得到补充的微动勘探短剖面。结合电阻率的变化和微动勘探短剖面,进行联合分析,以约束电阻率的特征与微动勘探短剖面的分析。根据分析结果,可以精确划定煤层顶板的富水区范围,实现煤层顶板富水区勘探。实验结果表明,这种联合方法能够很好地分析煤层顶板的富水性,对煤层顶板富水区分布勘探结果与实际结果完全一致,勘探精度达到100%。因此,联合勘探方法具有良好的应用效果,实际应用价值较高。

临湖富水区建筑深基坑帷幕注浆止水施工技术

为探究临湖富水区高层建筑深基坑帷幕注浆止水施工技术,本文以B市的一座临湖富水区高层建筑为例,设计帷幕注浆止水施工技术工艺。根据基坑形状和尺寸,确定钻孔位置和数量。钻孔内设置注浆管,采用压力注浆法将注浆浆液注入钻孔中。完成上述处理后,使用RPD多用途钻机进行取芯,将其外端连接注浆止水装置、闸阀。通过实验可得结果:使用注浆止水的方法进行帷幕施工,深基坑监测点上下测线的平均水平位移值变化规律及最终稳定值均符合预期。说明研究提出的临湖富水区高层建筑深基坑帷幕注浆止水施工技术能够有效应对水流冲击,在实际工程中可以广泛推广应用。

可控源音频电磁法(CSAMT)在建新煤矿43盘区含水层富水区探测中的研究应用

导水裂隙带是建新煤矿4主要的隐蔽致灾因素之一,直接威胁到井下的安全生产,开展43盘区顶板含水层富水区精细探测,对矿井的防治水工作和安全生产具有重要意义。可控源音频大地电磁法(CSAMT)具有抗干扰、测深大等优势,适用于建新井田埋深大的特点,该方法利用电场分量计算广域视电阻率,按照预处理、静态校正、反演等技术流程等形成视电阻率剖面图,最后根据统计学原理确定含水异常划分阈值,据此推测洛河组、直罗组相对富水区分布范围及其间水力联系,为矿井43盘区探放水工作的有效实施提供了参考依据。

富水区建筑深基坑帷幕注浆止水施工技术

城市化的快速发展导致高层建筑项目的不断增加,项目在施工过程中,常常面临地下水位较高和土质松软等复杂地质条件,这些因素会增加施工安全和质量控制的挑战。因此,深入研究和开发高效的深基坑帷幕注浆止水技术至关重要,直接关系到高层建筑工程能否安全、顺利进行。针对这一问题,本文选取B市一处典型的临湖富水区高层建筑项目作为研究对象,旨在设计并优化帷幕注浆止水施工技术。

岩溶富水区隧洞开挖不良地质处理技术措施研究

水工隧洞是水利工程重要建筑物之一,由于受不良地质条件影响,施工难度大,安全风险高,为降低施工风险,探求有效的施工措施,文章就岩溶富水区隧洞开挖过程中揭露不良地质处理技术措施进行了深入研究分析,并经过工程实践验证,成效显著。

矿井富水区陷落柱成像研究

针对目前矿井富水区超前探测瞬变电磁法常用的时域有限差分(FDTD)方法时间步长选取受限于Courant-Friedrich-Lewy稳定性条件的问题,同时为进一步提高电磁计算效率和富水区成像分辨率,提出将逆时偏移成像算法和Crank-Nicolson时域有限差分(CN-FDTD)方法应用于矿井富水区陷落柱成像研究。首先介绍了逆时偏移成像算法和CN-FDTD方法基本原理;然后建立了矿井富水区陷落柱三维空间模型,研究了激励源线圈频率和角度对成像分辨率的影响,并得出了矿井富水区陷落柱成像结果;最后分析了CN-FDTD方法的计算效率。试验结果表明:当激励源线圈峰值频率为65 MHz且激励源线圈平行于xoz平面时,富水区陷落柱成像分辨率较高;基于CN-FDTD逆时偏移成像算法的矿井富水区陷落柱成像与实际模型相符;CN-FDTD方法较传统FDTD方法计算效率高,内存占比小。

高水压富水区隧道限排衬砌注浆圈合理参数研究

海底隧道深埋于海水以下,处于高水压富水区,隧道结构设计时需要考虑外水压力,如果采用"堵水限排"的防排水设计原则,能够以较小的排水量显著降低作用在衬砌上的外水压力,从而使隧道结构设计更加经济。注浆圈合理参数的确定是"堵水限排"的核心问题。基于穿越高水压富水岩溶区的圆梁山隧道工程,通过理论计算和分析,得到了注浆圈参数变化对隧道涌水量和衬砌外水压力的影响规律;提出了隧道排水率的概念,分析了隧道排水率与衬砌外水压力之间的关系。在此基础上提出了确定注浆圈合理参数的方法和程序,给出了圆梁山隧道注浆圈的合理参数值,并在现场得以应用,取得了理想的效果,注浆后实测隧道涌水量与理论计算值基本一致。研究结果表明:衬砌外水压力折减系数取决于隧道排水率,只有当隧道排水系统能够将渗透到衬砌背后的地下水全部排出时,衬砌外水压力才能完全消除;注浆圈的作用不是分担衬砌外水压力,而是通过封堵地下水降低隧道涌水量,从而以较小的排水量可显著降低甚至消除衬砌的外水压力。研究成果对类似高水压富水区以及海底隧道防排水设计具有一定的参考价值和借鉴作用。

双巷并行三维电法探测煤层工作面底板富水区

在工作面双巷中分别布置电法观测系统,所有电极均布置在巷道底板位置,利用并行电法仪采集电法数据,将双巷各测站采集电法数据进行拼接,联合进行三维电阻率层析成像,得到工作面双巷间底板范围三维电阻率变化情况。根据富水区与正常岩层间的电性差异情况,分析富水区可能的电阻率表现形式,再结合已有地质资料、钻孔涌水及注浆资料,综合分析出工作面底板的富水区及分布范围。对安徽恒源煤电工作面的底板水探测及验证表明,该方法较准确地查明了工作面底板岩层内富水区的分布范围。

靖边气田马五_(1+2)气藏相对富水区成因及开发

靖边气田下古生界马五1+2气藏是靖边气田的主力气藏,但该气藏存在大小不等的相对富水区,大的上百平方公里,小的仅几平方公里,它们既不同于边水、也不同于底水,而是一种含水饱和度相对较高且可移动的成藏滞留水。特殊的地层水类型决定了其开发的特殊性。随着开发井网的完善,相对富水区数量也相应增加。文章通过分析相对富水区的成因、气水移动规律,研究了相对富水区开发技术,提出“内降外控、以排为主”的开发技术,大的富水区通过采取各种排液措施,降低水体内部地层压力,控制相对富水区外围纯气区的气井产量、保持相对富水区外围较高地层压力;孤立、透镜状小水体,通过强排,降低其地层压力,控制水体外侵,提高气藏采收率。

富水区深埋长隧洞工程中的主要水问题及对策

富水区深埋隧洞的地下水问题对隧洞修建的可行性及施工具有重大影响。简要地分析了高水位富水区隧洞建设中的主要水问题,结合锦屏二级水电站深埋长隧洞工程,对高水位富水区深埋隧洞工程中的主要水问题进行了较为系统的分析,以及关于水问题对隧洞建设的影响作出了初步评价。提出了锦屏工程深埋引水隧洞采用“以堵为主,堵排结合”的治水思路,通过对围岩高压固结灌浆、封堵地下水等措施,并利用灌浆圈围岩和隧洞衬砌支护的联合承载功能,确保围岩和衬砌支护结构的稳定、安全,使涌水量也得到有效控制。