基于深度学习的LSTM-GRU复合模型矿井涌水量预测方法研究

为了解决矿井涌水预测问题,引入深度学习理论,将长短期记忆网络(LSTM)和门控循环单元(GRU)进行结合,选取矿井涌水量为研究对象,建立一种LSTM-GRU的矿井涌水预测模型。以陕西某矿的矿井涌水量为样本数据,采用7∶3的比例将数据集划分为训练集和测试集,选择模型训练效果较好的梯度下降算法确定网络模型参数和正则化参数,为了证明LSTM-GRU模型的预测精度,同时将结果分别与传统的ARIMA模型和LSTM模型预测矿井涌水所得到的预测结果进行对比。结果表明:LSTM-GRU复合模型的平均绝对百分比误差(RMSE)为70.51,均方根误差(MAE)为53.4,平均绝对误差(MAPE)为2.80%,可决系数(R^(2))为0.86,具有较高的预测精度和可靠性,预测效果优于传统的ARIMA模型和LSTM模型。

内蒙古母杜柴登煤矿3^(-1)煤充水条件及矿井涌水量预测

母杜柴登煤矿矿井涌水量大,且属于高矿化度水,面临着大量疏排矿井涌水和矿井水地面处理的压力。在分析矿区地质及水文地质条件的基础上,认为开采3^(-1)煤层时,矿井水来源于3^(-1)煤顶板─直罗组底界砂岩含水层,包括直罗组底部中、粗粒砂岩含水层和3^(-1)煤顶板延安组三段砂岩含水层。运用大井法和达西定律计算的30209工作面涌水量分别为931m^(3)/h、919m^(3)/h,与实际接近。研究可为工作面侧向注浆封堵(含水层改造)、帷幕截流减量的可行性和减量程度提供依据。

煤矿充水因素评价及涌水量预测

含水层、老窖水以及采空区积水等水源对煤矿安全生产带来威胁。以山西省某煤矿为例,分析充水因素,并对采用富水系数比拟法对涌水量进行预测,有利于煤矿防治水工作开展,对井下安全生产具有重要意义。

基于SSA-CG-Attention模型的多因素采煤工作面涌水量预测

矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作面涌水量预测模型。该模型在门控循环单元(GatedRecurrentUnit,GRU)提取时序特征的基础上,与卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNet-work,CNN)融合形成新的网络结构提取数据的有效非线性局部特征,并且加入注意力机制(Atten-tion),在预测过程中将注意力集中在输入元素上,提高模型的准确性。最后通过麻雀搜索算法(Spar-row Search Algorithm,SSA)优化模型参数,避免局部最优解的问题。将提出的模型分别与传统的BP神经网络、LSTM、GRU单因素涌水量预测模型以及MLP、SLP、SVR、LSTM、GRU、SSA-LSTM、SSA-GRU多因素涌水量预测模型的预测结果进行对比分析,结果表明:SSA算法以最少迭代次数快速寻优,避免了局部最优解的缺陷;SSA-CG-Attention多因素涌水量预测模型整体预测指标绝对误差(E_(MA))、均方根误差(E_(RMS))以及平均绝对百分比误差(E_(MAP))分别为5.24 m^(3)/h、7.25 m^(3)/h、6%,指标方差和为8.90。相较于其他预测模型预测精度更高,相较于单因素涌水量预测模型,多因素涌水量预测模型预测结果更加稳定。研究结果为矿井工作面涌水量预测提供了新的思路与方法,对矿井工作面涌水量预测及防控有着借鉴与指导作用,具有一定的理论价值和现实意义。

基于CEEMDAN和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测研究

为提高采煤工作面涌水量预测准确度,收集大量工作面涌水量观测数据进行整理、统计、分析,将涌水量稳定性、周期性和季节性特征考虑在内,提出1种基于数据驱动的完全自适应模态分解算法(CEEMDAN)和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测方法。该方法利用CEEMDAN处理涌水量数据,构建麻雀搜索算法(SSA)优化的长短期记忆网络(LSTM)和自回归移动平均模型(ARIMA)并行级联而成的混合时间序列模型对工作面涌水量进行预测。研究结果表明:该模型预测结果与真实数据相差更小,平均绝对误差为6.36 m 3/h,均方根误差为10.6 m 3/h,模型拟合系数为0.95,更适用于工作面涌水量预测。研究结果可为矿井工作面涌水量预测及防控提供参考。

煤矿充水因素评价及涌水量预测

为真实掌握煤矿的涌水量和充水条件,在对煤矿水文地质分析的基础上,首先对充水条件和充水因素进行评价,得出煤矿的充水通道主要为导水裂隙带,基于层次分析得出通道条件的权重因子为0.2667最大,为该煤矿的充水的首要条件;在对煤矿历年涌水量观测结果分析的基础上,采用大井法对涌水量进行预测,综合分析最终得出该煤矿正常涌水量为462 m^(3)/h,最大涌水量为693 m^(3)/h。

贵州省红光坝铝土矿水文地质条件分析及涌水量预测

在对红光坝铝土矿水文地质分析基础上,通过对泉水和降雨的长期观察,基于频率分析法对矿区涌水量进行预测。首先,通过对铝土矿水文地质特征进行分析,总结了其特点和存在的问题。然后,利用相关数据和模型,对涌水量进行预测,并将其与实际情况进行对比。研究结果表明,水文地质分析结果可以为铝土矿的开采和管理提供重要依据,预测涌水量有助于减少事故风险和提高生产效率。研究成果可以为相关行业和领域提供指导和参考。

隧道涌水量预测计算方法综述

预测隧道涌水量对于保障隧道施工安全、进度、洞室稳定和人身安全问题至关重要。国内外学者已提出多种预测方法,但是存在不同适用条件,根据隧道的水文地质条件选取恰当的方法能有效提高预测精度。对解析公式法、经验公式法、数值法、随机性数学模型预测法等多种涌水量预测方法进行了系统梳理和分析,通过对这些方法的基本原理及适用条件进行综合分析,讨论了当前涌水量预测方法存在的不足之处,并提出改进方向。结果表明:解析公式法应用简单,但结果偏差较大;经验公式法源于工程案例总结,适用于相似条件下隧道涌水量预测;数值法通过数学模型模拟,可以解决复杂水文地质条件下的涌水量预测,但对勘察设计阶段获取的水文地质参数提出更高的要求;随机性数学模型方法需要大量数据来保证结果的准确性;其他方法主要依赖于地理信息系统(GIS)技术、同位素分析法等手段,通过科学分析来识别并判断地下水量及其流动通道的地质特征,需要充分的数据支持和详尽的地下勘探结果作为依据。研究成果可为实际工程中选择合适的涌水量预测方法提供参考。

广西河池某矿水文地质特征分析及涌水量预测

以广西河池某矿区为研究对象,通过对矿区相关的水文地质条件进行分析,并采用水文地质比拟法、大井法和修正后大井法公式对矿区涌水量进行预测对比。结果表明:含水岩组之间水力联系密切,断层破碎带裂隙水发育明显,岩溶破碎带对矿床开采影响较大。矿区北、东以及西部为隔水边界,南部为透水边界。地下水径流赋存运移于岩溶裂隙、断层破碎带及岩溶管道中,汇流集中于北东、北西径流带进行排泄。水文地质比拟法的矿区平水期、枯水期及丰水期涌水量分别为18364.72 m^(3)/d、15 893.31 m^(3)/d、79 794.11 m^(3)/d;大井法用裘布依公式预测结平水期、枯水期及丰水期涌水量分别为23 108.90 m^(3)/d、21 044.15 m^(3)/d、27 418.04 m^(3)/d;修正后的大井法平水期、枯水期及丰水期涌水量分别为16 028.25 m^(3)/d、15 421.58 m^(3)/d、23 485.05 m^(3)/d。研究表明水文地质比拟法和修正后大井法公式预测结果更准确合理,符合预期结果。

内蒙古某锰矿水文地质特征及涌水量预测研究

研究区大地构造属西伯利亚板块与华北板块大陆边缘增生和碰撞过渡区。矿区出露的地层主要为石炭系上统-二叠系下统格根敖包组和第四系,格根敖包组为一套沉积碎屑岩,含有不连续的裂隙水;第四系为全新统冲洪积黄褐色亚砂土,多为弱含水层或透水不含水层。矿区内无地表水体,地下水为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水,补给来源主要为大气降水,径流方向大致为由西向东。矿区含水层的分布、厚度及富水性受节理裂隙及断裂构造的控制,变化很大。矿坑涌水量的估算采用“大井法”计算所得,计算参数为抽水试验所得。“大井法”计算矿坑最大涌水量为322.53 m^(3)/d,可以作为矿山开采设计的依据。

矿井初采工作面水文地质条件分析及涌水量预测

为提高煤炭开采安全系数,降低井下涌水影响,结合已有地质条件及探测钻孔资料,对山西某煤矿3901综采工作面水文地质条件进行分析,并通过理论计算分析9号煤层开采后导水裂隙发育高度,与顶板含水层连通强开,预测回采期间正常涌水量及最大涌水量。将预测结果与采面回采期间实际涌水量进行比对分析发现,实际涌水量与预测最大涌水量较接近,以预测最大涌水量为依据配备排水设备、构建排水系统较为合理。

安徽省凤阳县江山-大王府金铅锌矿矿坑涌水量预测

本文以安徽省凤阳县江山-大王府金铅锌矿为例详细介绍了矿区概况、矿体特征、水文地质条件、并运用大井法、廊道法两种方法对矿坑涌水量进行预测计算,明确了方法的选择、适用条件等。通过两种方法预测计算对比,分析了误差原因。对以后实际工作中计算矿坑涌水量起到一定的参考作用。

某桥梁锚碇区地表水-地下水交互作用下涌水量预测

工程建设中地下水与地表水的交互作用对建设区域水位变化、水流情况、水质问题等水文地质条件与工程设施的建设及运行具有重要影响。本文以某桥梁锚碇区基础工程为研究对象,综合分析区域工程地质条件,基于水位监测结果揭示地表水与地下水交互作用,综合抽水试验确定的渗透系数,对基坑不同季节涌水量进行预测。结果显示:基坑平均总涌水量Q在高枯水位达到248643.03 m^(3)/d,常态枯水水位在232355.12 m^(3)/d,低位枯水为221667.78 m^(3)/d。雨季低位洪水基坑总涌水量为277195.44 m^(3)/d,常态洪水为287451.68 m^(3)/d,高位洪水位为368451.04 m^(3)/d;在地表水与地下水交互作用下,该锚碇基坑涌水量极大,实施单纯的降水方案不但风险大且无法保证长时间维持,难以保障锚碇基础安全施工,需根据实际工程情况设计合理施工方案。本研究对类似工程涌水量预测具有一定参考意义。

隧道涌水量预测方法比较及算法选择优化

隧道涌水是隧道建设及后期运营中最为常见的地质灾害,准确预测涌水量大小将为隧道设计及施工提供关键参数,因此隧道涌水量预测尤为重要。通过采用地下水动力学方法中的解析法(包括裘布依公式、古德曼公式等),结合数值模拟方法,以隧道导水断层为研究重点,对地处莲花山断裂带鸿图特长隧道典型段落(K91+634~K93+512)的最大涌水量和正常涌水量进行了预测。同时,利用已开挖段实测涌水量数值,将多种方法进行对比,分析研究各计算方法的适配性,并优化计算算法。研究表明,裘布依承压含水层公式预测与实际涌水量最为接近,鸿图特长隧道典型段落(K91+634~K93+512)的预测最大涌水量为119000 m 3/d,是极限情况下的涌水量预测,为设计施工开挖提供了可靠地水文地质参数。

矿井涌水量预测方法及对比分析-以新疆东沟煤矿为例

矿井涌水量的预测对煤矿的安全生产具有重要意义。水文地质参数的准确选择、计算方法的选择对矿井涌水量的准确预测影响巨大,同时考虑到矿井开采实际,涌水量不是从开采初期就稳定不变的,而是动态变化的。为提升涌水量预测的准确度,更好地为煤矿开采服务,在分析新疆东沟煤矿地质及水文地质条件,选取准确水文地质参数的基础上,选择了2种适用于东沟煤矿的涌水量预测方法进行了对比分析。计算结果表明:①非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量呈现动态变化特征,采掘强度稳定后,变化幅度变小,最后趋于稳定;②采用大井法、非稳定流释水-断面流法计算得到的预测涌水量分别为3396、599.87~612.9 m^(3)/d与实际涌水量480 m^(3)/d分别相差607.5%>24.97%~27.69%;③根据矿井实际开采产生的涌水量数据验证分析,采用非稳定流释水-断面流法计算得到的涌水量与实际开采产生的涌水量基本吻合,涌水量预测结果的准确度依次为非稳定流释水-断面流法>大井法;④在资料充足、参数准确的情况下,建议优先选择非稳定流释水-断面流法计算涌水量,在补水边界条件差且符合大井法要求的条件下建议首先选用大井法。本次计算结果一方面充分验证了非稳定流释水-断面流法的准确度,另一方面为煤矿矿井涌水量计算提供了借鉴,同时也为东沟煤矿的安全生产提供了数据支撑。

Modflow中关键参数取值对矿井涌水量预测的影响研究

针对鄂尔多斯地区矿井开采过程中的涌水问题,以核桃峪井田为研究对象,对区域水文地质条件进行梳理,确定合理的概念模型和边界范围,建立了Visual Modflow数值模型,应用模型的排水沟边界模块,预测响应工作面采掘进度的矿井涌水量变化。并对排水沟水力传导系数C与含水层渗透系数K两个影响因子进行了不确定性分析,确定C的取值对工作面涌水量预测的影响更显著。根据临近的雅店井田两个工作面实际涌水量对C值进行反演,确定研究区域C值范围并代入核桃峪井田工作面预测中。结果表明:工作面涌水量预测值会随着C值取值增大而增大,当C取值约6.5×10^(-5)时,雅店井田工作面涌水量接近实际涌水量。基于该值计算出核桃峪井田各工作面矿井涌水量情况,待5个工作面回采结束后,矿井涌水量总量达到2697.2 m^(3)/h。

基于GMS数值模拟的某矿床涌水量预测研究

某矿床在开采过程中遇到一定程度的涌水。为解决涌水问题,并为防治水方案提供依据,以该矿床为研究对象,通过分析矿床水文地质条件、含水层类型及特征、地下水补给径流和排泄条件、地质构造特征、水文地质试验资料和矿床开采设计资料等,对矿床水文地质条件进行了概化,对研究区水文地质单元进行了划定,采用GMS软件建立了地下水流数值模型,预测得到了-200 m以下中段的矿坑涌水量。

岩溶隧道对地下水环境影响分析及涌水量预测研究

在隧道的建设过程中,尤其是在岩溶地区,很多隧道均遭遇了地下水灾害,研究岩溶地下水系统在隧道工程干扰下的行为是十分必要的。以重庆主城区拟建的鹿角隧道为例,分析其隧址区内水文地质条件,并建立隧址区地下水渗流模型;在此基础上,模拟隧道工程对地下水环境的影响;并采用地下水径流模数法、数值模拟法对隧道进行最大涌水量预测。结果表明:隧道施工期,地下水影响范围随时间增加而变大,开挖两年后达到最大,地下水位在隧道运营十年后趋于稳定,但难以恢复到天然状态;隧道高程越低,隧道水力传导系数越大,对地下水环境影响越大。研究结果明确了突水风险段,对隧道施工安全及设计决策提供理论及技术支撑,为运营期环境治理提供可靠判据。

矿山涌水量预测方法对比分析

矿山涌水问题长期困扰着矿业安全与环保工作。为了有效应对,本文对比分析了数学模型、统计模型和智能预测模型在矿山涌水量预测中的应用。数学模型,如有限元法、有限差分法及连续介质机械原理等,理论基础明确,预测结果准确。然而,这些方法计算过程繁杂,对参数需求较高,实际应用中可能面临挑战。统计模型,如多元线性回归、指数平滑法及时间序列分析等,虽然预测过程相对简洁,但对样本数量和质量要求较高。在样本不足或质量不高的情况下,预测结果可能受到影响。通过分析模型的原理、优缺点对比应用效果,本文为工程实践中选择最适合涌水预测模型提供理论依据和实际参考。

微子镇煤业15101工作面充水因素分析及涌水量预测

对矿井工作面充水情况展开分析,在对顶板水害进行评价的基础上,开展了工作面涌水量预测,并对工作面排水系统性能进行了验证。结合矿井实际情况,分析了引发水害的原因并查明了充水途径,同时进行了矿区阻水性能分区,进而对矿坑涌水量进行预测,既能为矿井顺利排水提供可靠依据,又能较好地预防突水事故发生,指导矿井安全生产。