隔热内管对中深层地热井同轴换热器换热性能的影响

中深层地热井同轴换热器作为地下换热系统的重要组成部分,其性能优劣直接决定了地热能开发效率和取热效果。通过现场试验和数值模拟,研究了隔热内管与中深层地热井同轴换热器换热性能的关系并分析了内管隔热长度和隔热方案对同轴换热器出水温度和取热功率的影响。结果表明,将导热系数为0.06W/(m·K)的真空气凝胶隔热钢管作为内管时,同轴换热器短期取热功率为1506.83kW。对于3500m深的地热井,内管隔热性能要求随井深增加而降低,0~1400m段的隔热性能对整体换热效果影响较大,增大管内流量可减小内管有效隔热长度。

巷道掘进顶板突水危险性预测研究

煤层顶板水害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,近年来陕北浅埋煤层矿井巷道掘进时顶板突水事故常有发生,其主要原因是侏罗系风化基岩含水层相对松软,富水性较强,在煤层上覆相对隔水层厚度较薄区域,巷道掘进时围岩扰动沟通了风化基岩含水层,或直接揭露风化基岩含水层而引发掘进面突水,甚至突水溃沙(泥)。因此巷道掘进顶板突水危险区的预测十分必要。以红柳林井田4^(-2)煤开采为例,选择风化基岩含水层厚度、风化程度、岩性组合、砂岩层数及古地形标高等5个主控因素,采用随机森林(RF)算法对风化基岩含水层富水性进行了分区预测,编制了富水性分区预测图。同时分析了巷道围岩岩性特征,并结合松动圈厚度实测数据构建了松动圈厚度的多元线性与指数函数回归预测数学模型,得到了围岩松动圈厚度预测结果,以巷道顶板正常基岩厚度与松动圈厚度的差值为主要指标进行了巷道掘进顶板安全性分区预测,编制了巷道掘进顶板安全性分区预测图。在此基础上,利用GIS软件将风化基岩含水层富水性分区预测结果与巷道掘进顶板安全性分区预测结果进行了空间叠加分析,得到了巷道掘进顶板突水危险性分区预测图。结果表明:4^(-2)煤层巷道掘进顶板突水危险区及较大危险区主要位于北一盘区4^(-2)煤层剥蚀边界附近,与实际突水位置基本一致。因此,该预测方法及结果可作为红柳林煤矿矿井防治水的重要依据,也可为其他地质条件类似矿井提供参考。

基于KPCA-APSO-ELM的矿井涌水水源识别

矿井水害问题长期困扰着煤矿的安全生产,查明矿井涌水水源是矿井水害防治问题的前提。为提高矿井涌水水源的识别精度,提出了一种基于KPCA-APSO-ELM的矿井涌水水源判别模型。以袁二矿为例,在分析主要含水层地下水水化学特征的基础上,选取7种水化学离子作为判别指标。随后利用KPCA提取主要指标作为模型识别的判别因子,并通过APSO对ELM模型进行参数寻优。以63组样本数据中70%作为训练样本、30%作为预测样本进行仿真试验建立KPCA-APSO-ELM模型,并将识别结果与PCA-Logistic、KPCA-ELM和PSO-ELM模型进行比较。结果表明:KPCA算法可以有效消除指标间的冗余信息,基于KPCA-APSO-ELM模型的预测精度相对较高;与其他模型相比,该模型的均方误差和平均绝对百分比误差显著降低。

基于GIS的煤层顶板含水层富水性评价

为减少单一赋权法在评价含水层富水性方面的不足,以韩家湾煤矿为例,在综合分析矿井地质、水文地质条件的基础上,选取含水层的厚度、岩心采取率、砂岩粒度指数、砂地比以及砂泥交互层数作为影响富水性的主控因素,分别利用模糊层次分析法、CRITIC法获得各主控因素的主、客观权重,通过博弈集合理论得到综合权重,进而基于GIS平台对含水层的富水性进行分区评价。结合钻孔单位涌水量、矿井出水点的分布结果对含水层的富水性分区结果进行验证。结果表明:研究区富水性整体呈现由中部向两侧逐渐减弱的趋势,该模型的评价结果与实际情况相吻合。