基于PSO-XGBoost的矿井突水水源快速判识模型

矿井突水是煤矿安全生产面临的主要威胁之一,快速分析突水成因和准确判别突水水源是矿井突水灾害治理的关键步骤。为有效防治矿井突水灾害,准确快速地判识矿井突水水源,提出一种基于粒子群优化算法(PSO)结合极限梯度提升回归树(XGBoost)的矿井突水水源识别模型(PSO-XGBoost),通过高效的参数全局搜索模式进一步提高突水水源识别效率与精度,并将该模型成功应用于辽宁抚顺煤田老虎台矿区以验证模型的实用性。基于老虎台矿40组水样光谱数据,首先利用多元散射校正、平滑去噪、标准化及主成分分析对原始光谱数据预处理,依据分层随机抽样按照7∶3比例进行训练集和测试集划分。其次,初始化粒子个体最优值和全局最优值,利用PSO对XGBoost算法的learning_rate、n_estimatiors、max_depth等7项参数进行迭代寻优,构建最优参数组合下的分类识别模型。为进一步研究该模型的优越性,选取平均判识准确率和对数损失值作为评价指标,对比PSO-XGBoost模型与PSO-SVM、PSO-RF模型的分类识别结果,同时通过100次重复交叉验证评价各模型的泛化能力。对比结果表明,XGBoost、PSO-SVM、PSO-RF和PSO-XGBoost模型对测试集数据的平均判识准确率分别为87.76%、87.56%、91.67%和91.67%。对于重复交叉验证,XGBoost、PSO-SVM、PSO-RF和PSO-XGBoost模型的平均准确度分别为87.76%、87.56%、90.63%和93.18%,相应的对数损失平均值分别为0.5453、0.5460、0.5623和0.4534。综合分析评价指标结果得出,PSO-XGBoost模型在矿井突水水源识别方面具有更高的判别精度和更好的泛化能力。

断层及滑动构造复合构造区煤层顶板含水层渗流特征及突水危险性分析

断层及褶皱的存在乃是导致煤矿突水的最重要的因素。为了研究均存在断层及滑动构造的华北型煤田的直接充水含水层的渗流特征,以平煤集团梨园矿宁庄矿井为例,应用有限差分软件MODFLOW,在空间离散、应力期确定、源汇项嵌入处理的基础上,对同时存在断层及滑动构造的内部边界进行了WALL的处理,建立煤层顶板砂岩含水层渗流场模型,并预测了第5,10年后的渗流场的变化规律。研究结果表明,认为在平煤宁庄矿井四7煤底板含水层的水位仍然保持较高的水平,尤其当WN方向开拓经过滑动构造时,突水的危险性仍然较大。

晋陕蒙能源基地矿区水环境评价系统的研究——以陕北地区为例

论述了应用 GIS技术、水质模型技术、水资源优化管理 (有限差分法 )理论的基本思路 ,探讨了研制水环境评价系统的关键技术 ,提出了水环境评价系统包括数据库模块、方法库及决策模块、图形库模块和知识库模块等内容 ,阐述了其实现方法 .实际应用表明 :该系统的评价结构与实际相吻合 ,具有很高的应用价值 .

榆神府矿区水环境评价模型

在介绍地下水质量评价方法优缺点的基础上，分析了建立可拓评价模型的一般方法．探讨了该模型在水环境评价中的应用．根据简单关联法的多前提性，提出层次分析法的可拓评价的改进方法．结合榆神府矿区的水环境的实际资料，对其1，2期进行了改进可拓评价．结果表明：大柳塔、神木县的水环境最差，接近5类水；榆林市的普惠和河口水库南部次之，为4类水；在大保当等地区的地下水为3～4类水之间；在解家堡等处的地下水为2类水；榆林市南部等地是水环境最好的地区．

临汾地裂缝灾害与地下水开采相关关系

山西临汾市地裂缝比较集中在５个区域发育，其灾害造成了巨大的经济损失，严重影响着临汾市的经济发展．阐述了地下水开采对地裂缝灾害的影响，并通过地面沉降的计算机的模拟，对地下水超采引起的地面沉降及临汾市地裂缝灾害的发生与发展的时空关系进行了详尽的探讨，为该市的城市规划部门提供了科学的依据．

析临汾地裂缝之地质成因

详细描述了 5个地裂缝区的展布特征 ,分析了临汾市的构造环境 ,并与地裂缝的力学性质和活动水平进行了对比 .结果表明 ,临汾市地裂缝灾害的成因不尽相同 ,新构造活动与地裂缝的形成和发展关系非常密切 ;NNE向的地裂缝是基底断裂右旋扭动作用的产物 ,龙祠地裂缝是基底断裂伸展作用的产物 ;构造活动是诱发和控制地裂缝形成和发展的第一大因子 .

突水水源的独立性权–模糊可变理论识别模型

在煤矿开采过程中,矿井水害事故频繁发生。为快速准确地找出矿井突水水源,降低矿井突水给煤矿生产带来的危害,以赵各庄矿为例,运用独立性权系数与模糊可变理论相结合的方法,选取了Na^+,Ca^2+,Mg^2+,Cl^–,SO4^2–和HCO3^– 6种水化学指标,对赵各庄矿的20组水样数据进行分析计算。结果表明:独立性权系数–模糊可变理论模型排除了水样中各指标间冗余信息的影响,克服了水样各变量间权重难以确定以及变量对水质影响不均匀的问题,可在一定程度上保证突水水源识别模型的准确度;Cl^–权重值远大于其他各项化学指标的权重值,即Cl^–对突水水源的识别结果影响较大;采用本文所建模型判别赵各庄矿的8组测试水样,判别准确率达87.5%,表明该模型在矿井突水水源识别中具有重要参考价值。

临汾地面沉降数值模拟及其与地裂缝灾害关系研究

临汾市区是继西安、大同等地区之后又一地裂缝灾害比较严重的地区 ,已经严重影响着临汾市经济的可持续性发展。经研究表明 ,地下水超采为影响该区地裂缝灾害的第二大因子 ,它是通过地面沉降来促使地裂缝的形成和发展。本文通过对临汾市区地面沉降进行数值模拟 ,总结出了地面沉降的变化规律。分析认为 ,地裂缝灾害的易出现部位为沉降梯度陡变带 ,即沉降梯度最大处。

基于GIS-BN技术的范各庄矿煤12底板突水态势评价

为了评价陷落柱型煤矿突水危险性,设计实施了基于GIS-BN技术的煤矿陷落柱型突水危险性评价方法,并在范各庄矿实际应用。在深入分析范各庄矿突水因素的基础上,应用K-Means算法确定并离散化了突水因素的数据,应用ARCGIS和BN结合的方法建立了针对12煤层底板突水危险性评价模型,通过BN参数学习和BN突水推理,对突水危险区域进行了区划,并对模型的模拟效果进行了分析。结果表明:突水危险区域位于矿区的西北部和东南部。西北部的高危区域属于典型的陷落柱突水区,高危区域基本上和西北部的陷落柱异常发育地带吻合;西北部广泛分布的塌陷坑在一定程度上加重了该区潜在突水的可能性;东南部危险地带,属于典型的断层突水地带,集中在F5-F8和F4-F10-F11-F12两大断层带周边地区。以上区域的突水可能性非常大,在开采时需要采取适当措施防止突水发生。评价结果的拟合率高达80%,说明GIS-BN方法对煤矿陷落柱型突水危险性评价是可行和准确的。

基于FLAC^(3D)的千米埋深的煤层底板影响深度模拟

在获取力学参数的基础上,基于FlAC3D建立了底板突水渗流-损伤耦合数值模型。确定了12煤层底板破坏深度范围,分析了水压、开拓进度(100m步距)对破坏深度的影响。研究成果认为,范各庄12煤的底板影响深度随着开采的步距的加大发生有规律的变化,在开采20a时,底板影响深度达到23m左右,这与范各庄矿的12煤底板的影响深度为18m的实际非常接近,为该矿的后续开采提供科学依据。

基于WOA-ELM算法的矿井突水水源快速判别模型

我国是世界上煤炭生产量和消耗量最大的国家,但由于水文地质条件复杂,在煤矿生产过程中煤层顶底板突水事故频发,常常造成严重的经济损失和人员伤亡,快速精准地判别水害来源是矿井突水水害防治的关键步骤。基于河北开滦赵各庄矿的67个水样实测数据,将Na^(+),Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^(-),SO_(4)^(2-),HCO3^(-)六种离子的物质的量浓度作为输入项,突水水源类型为其输出项,应用鲸鱼优化算法(WOA)改进极限学习机(ELM)形成WOA-ELM判别模型实现突水水源判别。研究结果表明:以往的单一极限学习机具有稳定性差的缺点,采用鲸鱼算法对其权值和阈值进行迭代寻优,通过环形包围、气幕袭击、随机搜索3种方式的鲸鱼优化算法对最优参数进行搜索,收敛速度快、全局搜索能力强。根据座头鲸捕食行为建立的数学模型,由于猎物(突水)位置不确定,WOA算法首先假设当前的最佳候选解是目标猎物位置或最靠近猎物的位置,然后通过随机产生向量A和概率p来决定鲸鱼更新位置的方式。当|A|>1时随机搜索猎物;当|A|<1时,以0.5为分界点,p<0.5选择环形包围模式,p>0.5则通过螺旋运动来更新位置。依据最低适应度值得到最优个体的位置,最终将输出的42个最优权值和阈值赋给ELM模型,对待测样本进行判别。通过对比,WOA-ELM判别模型在矿井突水水源识别中的准确率高达95%以上,与单一ELM模型相比,准确率提升了15%左右。与支持向量机模型(SVW)、粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)模型以及灰狼优化算法改进的极限学习机(GWO-ELM)模型等相比,该模型具有更快的收敛速度与更高的精度,稳定性和泛化能力也均得到提升。

地层条件与地裂缝之间的关系研究──以山西省临汾市区为例

在分析山西省临汾市地层条件的基础上，详尽地研究了地层条件与地裂缝灾害之间的相互关系。利用地理信息系统（GIS）技术和AHP自动确定权重系数技术，确定出地层对地裂缝灾害的影响为20．1％。结果表明地层条件对地裂缝灾害的影响是不可忽视。

林南仓东一采区覆岩变形破坏数值模拟分析

厚层冲积层下煤层的安全开采是林南仓矿东一采区遇到的最大问题之一。在分析东一采区开采具体情况和开采方式的基础上,构建了符合实际情况的工程地质模型和力学模型。应用目前最先进的FLAC3D软件对东一采区的煤11和煤12的覆岩变形破坏进行了模拟。模拟结果表明,煤11开采引起上覆岩层最大下沉值为2.75m,引起上覆岩层发生塑性屈服破坏的最大高度为31m,上覆岩层处于拉应力状态区域的最大高度为27m。煤12开采引起上覆岩层下沉,最大位移量为5.42m。煤12开采后上覆岩层发生塑性屈服破坏的最大高度为47m,上覆岩层处于拉应力状态区域的最大高度为43.3m。

山西临汾市地裂缝GIS预测的初步研究

本文应用ＧＩＳ软件ＩＤＲＩＳＩ，对山西临汾市区地裂缝的发展进行了合理的预测。该软件通过对影响山西省临汾市区地裂缝的七种物理因子的分析，分别给以不同的权重，建立起空间数据库，形成了临汾市区的地裂缝灾害分区，为临汾市的城市规划及土地利用提供了较为可靠的依据。

林南仓矿12#煤顶板突水危险性评价研究

通过对林南仓矿的水质、水压分析,确定了该矿-650水平的涌水水源为5煤层顶板(V)含水层水。应用地理信息系统和AHP技术绘制了12#煤顶板导水裂隙带高度专题图和冒落安全性分区图。并对煤层顶板充水含水层富水性进行了评价与分区,综合评价了煤层顶板充水含水层涌(突)水条件。结果表明,涌(突)水危险区主要集中在东北部地区和西北东区,危险性由南向北逐渐减小。

山西临汾市地下水动态预测模型灰色研究

本文提出了将非线性的维尔赫斯特（Ｖｅｒｈｕｌｓｔ）模型与线性的ＧＭ（１，１）残差分析模型结合起来的一种新的综合模型。该综合模型兼具有以上两种模型的优点。它将非线性与不断修正性有机结合起来。通过对山西临汾市地下水动态分析，发现运用综合模型具有较高的精确度。

工科院校地质工程专业GIS教学改革存在问题与对策

随着地理信息系统技术在各行各业得到广泛应用,工科院校的地质工程专业的GIS课程的重要性越来越明显。通过调查回访等技术手段,总结了工科院校GIS教学改革中存在的问题,深入分析了这些问题存在的原因,并根据自己十几年来的教学经验,给出了解决这些问题的对策和建议。

高校水文地质学基础教育探讨

本文阐述了目前高校水文地质学基础教育所遇到的问题,提出水文地质学基础教育教学改革设想。并结合长期教学体会,提出了水文地质学基础的研究型教育的方法。

大数据时代环境地质学多学科融合教学创新模式研究

为应对大数据时代下传统教学方式存在的不足,文章以环境地质学为例,探讨当前环境地质学教学存在的问题,指出大数据教育资源在教学改革中的作用,分析环境地质学课程体系改革的必要性,从教师教学意识、教学制度、教学方式、学科教学评价方面提出大数据时代下多学科融合式环境地质学改革对策,以期为环境地质学教学改革提供创新的教学模式和思路。

IBM系列笔记本电脑操作系统的汉化

本文介绍了如何在不具备现成的驱动程序的情况下,完成对西文操作系统的原装机(IBM笔记本电脑)的中文化,同时对其具体操作进行了详细的说明。