矿井构造复杂程度定量评价与涌（突）水耦合分析

多数矿井涌(突)水事故与矿井地质构造有着密切关系,准确评价矿井构造复杂程度对矿井水害防治具有重要意义。以徐庄煤矿为研究对象,选取断裂分维值、断层强度指数、褶皱平面变形系数作为影响矿井构造复杂程度的评价指标,采用独立性权系数法确定各评价指标所占权重,通过ArcGIS建立了矿井构造复杂程度定量评价模型,将研究区划分为复杂构造区、较复杂构造区、中等复杂构造区和简单构造区4个区域,并分析了矿井构造复杂程度与矿井涌(突)水的耦合关系。结果表明:研究区以复杂构造为主,构造复杂程度主要受控于大型断层和褶皱;断裂分维值、断层强度指数和褶皱平面变形系数越大,矿井构造复杂程度越大,涌(突)水点分布越密集,表明矿井构造对涌(突)水具有明显的控制作用。

基于随机森林模型判别矿井涌(突)水水源

快速准确判别矿井涌(突)水水源对保障矿井安全生产有重要意义。近年来人类的活动对不同含水层的影响与日俱增,为提高矿井涌(突)水水源判别的准确性,提出选取地下水中7种常见离子浓度,和能够充分反映人类活动痕迹的硝酸根离子浓度及化学需氧量作为水化学判别指标,采用随机森林模型进行矿井涌(突)水水源判别。为验证选取指标和判别方法的有效性,以大孤山铁矿为例,将数据输入随机森林模型进行100次交叉验证,并将验证结果与支持向量机模型和极限学习机模型进行比较。结果表明,随机森林模型预测结果稳定性较强,预测正确率不容易波动;随机森林在建模过程中参数拥有宽广的适应范围。树的棵数为50时,训练误差趋于稳定,改变树的棵数对预测结果没有实际影响,而其余二者对参数选取较为敏感;随机森林的参数可以通过袋外数据(OOB)错误率简单地得到,而其余二者参数调整时需要通过交叉验证的方式才可以取得;随机森林对训练样本进行验证,正确率可达100%,对测试样本进行验证,正确率可达97.38%,两项精度均优于支持向量机与极限学习机;随机森林模型拥有更高的预测精度和鲁棒性,在矿井涌(突)水水源判定方面有较好的应用前景。

基于多种解析法和数值法求解巨厚砂岩水文地质参数

在煤矿开采过程中,矿井涌(突)水等事故不仅会造成巨大的经济损失,还严重威胁工作人员的生命安全。水文地质参数在计算矿井涌水量过程中扮演着重要角色,因此,准确测定含水层的水文地质参数对于煤矿防治水等工作具有重要意义。为了获取更加贴近实际的矿区顶板巨厚洛河组砂岩含水层的水文地质参数,以新庄煤矿洛河组巨厚砂岩含水层上、下段的抽水试验资料为依托,采用传统的非稳定流的Theis公式法、Jacob直线图解法和水位恢复法等解析法,结合实际场地特征,计算出洛河组砂岩含水层上、下段的渗透系数分别为0.22~0.59和0.03~0.35 m/d;上段导水系数为128.74~373.67 m^(2)/d,下段为5.52~47.07 m^(2)/d;上段的贮水系数为2.22×10^(-4)~6.69×10^(-3),下段为6.53×10^(-5)~3.29×10^(-3)。并通过FEFLOW软件建立新庄矿区的地下水流数值模型,求解洛河组含水层的水文地质参数,得到洛河组上、下段渗透系数分别为0.55和0.45 m/d。通过多种方法对比分析表明,通过数值模拟法得到的水文地质参数结果与多种解析法计算的结果相近。在此基础上,根据各方法得出的水文地质参数计算矿井涌水量,并与实际涌水量进行对比,结果表明:在含水层上段,采用数值模拟法得到的水文地质参数计算的涌水量更加接近实际涌水量;而在洛河组下段,采用Jac-ob直线图解法得到的水文地质参数计算的涌水量更加接近实际涌水量。进一步提高了水文地质参数计算的准确度,为后期的含水层富水性研究、矿井涌水量预测以及类似矿区顶板巨厚洛河组砂岩含水层的矿井水防治工作提供依据。