基于坐标时间序列的地心运动分析与预测

地心运动会影响地球参考框架原点的准确性,是地球参考框架进行非线性维持必须考虑的因素之一,因此提出对地心运动进行多尺度的建模和预测,以实现毫米级地球参考框架的建立和维持。采用网平移法计算的地心运动、全球地球物理流体中心(global geophysical fluids center,GGFC)和国际GNSS服务(international gnss service,IGS)第三次重处理(IGSR03)提供的3组地心运动数据,首先对其一致性和差异进行了分析,然后分别利用谐波模型和Diff-LSTM模型对地心运动进行了长期和短期的建模与预测,结果显示,GGFC地心运动的预测精度优于1.5 mm,而Diff-LSTM模型的地心运动预测结果在短期内优于谐波模型,当预测步长为17时,GGFC和IGSR03的地心运动预测精度均能达到甚至优于1 mm。表明地心运动的预测精度能够满足基于地球质量中心(center of mass of the total earth system,CM)的瞬时地球参考框架的建立与维持。

GNSS垂向坐标时间序列周年项振幅的时变特征及成因分析

GNSS坐标时间序列中季节性信号的振幅表现出明显的时变特性.本文从全球范围内选取了468个GNSS测站的垂向坐标时间序列数据,对周年项振幅的时变特征和原因进行了深入探究.首先坐标时间序列数据在经过带通滤波后,进行分段最小二乘拟合,得到随时间变化的周年项振幅,并在此基础上,分析了振幅变化的量级大小和特点,发现全球测站周年振幅变化的平均幅度在1 mm左右,并且振幅的波动性具有明显的时空分布特征,忽略这种时变特性最大会造成2~3 mm的周年项残留.然后从环境负载和热膨胀效应入手分析了周年项振幅变化的原因及其对周年项振幅变化的贡献,发现环境负载和热膨胀位移与GNSS垂向坐标之间周年振幅变化的平均一致性在60%左右,而且经过两者改正分别有68%和76%的测站周年项振幅波动幅度出现了下降,由此提出环境负载和热膨胀效应是周年项振幅变化的重要原因.同时经过分析发现GNSS数据处理模型和策略也会引起周年项振幅的变化.

GNSS坐标时间序列周期项自动提取方法

针对目前对坐标时间序列周期项探测的方式受噪声和旁瓣的影响较大,且不利于大规模数据处理的问题,提出了一种基于显著性水平的周期项自动探测识别方法,并利用仿真数据验证了其性能。然后利用该方法对全球分布的1 082个测站的坐标时间序列进行了周期项提取。研究结果表明,该方法能够在噪声和旁瓣的影响下实现对潜在周期项的自动探测和提取,并且具有良好的性能。在仿真实验中,当信噪比为-10 dB时仍具有70%的准确率。而通过对N、E、U这3个方向的实测数据的周期项进行提取,发现在全球范围内具有共性的周期项除了周年项和半周年项,还有时间跨度为120、88、71、59、50和14 d左右的周期项。这与相关学者的研究结果一致,证明了该方法的实用价值。

基于局部加权回归及经验模态分解的地心运动降噪方法

针对目前地心运动序列包含复杂噪声、真实信号难以有效提取等问题,提出一种结合局部加权回归(locally weighted regression, LOESS)和经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)的降噪方法LOESS-EMD。该方法首先对地心运动序列进行局部加权回归拟合,得到拟合后的时间序列和残差序列;然后对残差序列进行经验模态分解,从中提取出低频信号;最后将拟合的时间序列和残差中的低频信号进行重构,得到降噪后的时间序列。在仿真实验中,相比于LOESS方法,LOESS-EMD方法降噪结果的均方根误差减小31%,信噪比和剩余能量百分比分别提高16%和0.16百分点。利用该方法对国际GNSS服务IGS第三次重处理(3rd reprocessing campaign, Repro3)提供的地心运动序列进行降噪分析,结果表明,LOESS-EMD方法能够有效减少地心运动序列的噪声。

综放工作面大宽度切眼施工支护技术

综放工作面切眼是安装综放支架、前部和后部刮板输送机、采煤机等设备的大跨度巷道,其施工工艺复杂,是矿井顶板控制的重点。大佛寺煤矿根据自身地质特点、施工设备、运输条件,形成了适应现场条件的施工工艺和支护技术,满足了切眼掘进期间安全、质量要求和工作面安装空间要求。

综放工作面大断面皮带机头硐室一次成巷技术

大佛寺矿井40110综放工作面是坚硬厚煤层综放工作面,其皮带机头硐室断面较大,以往采用二次成巷方式,施工难度高,成本较高。为了确保掘进施工安全、支护强度、质量要求和设备安装,根据皮带机头硐室设备尺寸及安全间隙要求,采用一次成巷技术。文章介绍了一次成巷技术的支护设计及其施工方法和工艺,并对其支护效果进行分析,肯定了一次成巷技术的可行性和合理性。

大佛寺煤矿大断面切眼复合支护技术研究

随着采煤机械化的不断提高,采煤技术已由原来的炮采过渡到综采、综采放顶煤技术,发展到了现在的厚煤层一次性采全高的大采高技术。但如何对大断面综采切眼进行合理有效地支护成了迫切需要解决的问题。就此问题,结合工作实际,进行初步探讨。

毫米级地球参考框架动态维持技术研究进展

毫米级地球参考框架的实现需要毫米级的动态维持技术。目前的动态维持技术主要有基于线性速度的线性维持技术、综合考虑基准站非线性运动和地心运动的非线性维持技术以及历元参考框架技术。首先简要总结了线性维持技术的发展现状,从影响机制和坐标时间序列两个角度,围绕坐标非线性变化的建模方法,重点梳理了非线性维持技术的研究进展;然后对历元参考框架的实现过程及其在参考框架维持中的应用进行了介绍;最后基于对现状的分析,提出了实现毫米级地球参考框架动态维持需要解决的几个关键问题。

GNSS坐标非线性变化的差分长短时记忆网络预测

为了改进GNSS坐标非线性变化的预测方法,获得更高的预测精度,该文提出了一种基于一阶差分和长短时记忆(LSTM)网络的坐标非线性变化预测方法。首先综合利用奇异值分解和最大互信息系数准则对坐标时间序列进行降噪处理得到真实的非线性变化,接着利用谐波模型对其中的周期项进行提取和预测,剩余的未模型化成分经过一阶差分后采用LSTM网络进行预测,然后将两个预测结果进行综合得到坐标非线性变化的高精度预测结果。实验结果显示,该方法在20 d的预测步长内的平均绝对误差达1 mm以内,相比谐波模型、ARIMA模型和未经一阶差分的LSTM模型的预测方法精度至少提升了78%、25%和22%,具有更高的预测精度。同时经过对比也证明了该方法具有更好的适用性。

高瓦斯易自燃厚煤层综放工作面回撤实践

大佛寺煤矿40106综放面回撤前期采用锚网索联合支护回撤通道;回撤期间,在消火通道内施工瓦斯抽放孔及灌注凝胶孔,制定灌注三相泡沫、黄泥浆、凝胶、架顶铺设风筒布、注氮、汽雾阻化等综合防灭火措施,采空区CO始终稳定在(20～40)×10-6之间,保证了综放面所有设备在10 d内顺利回撤,为高瓦斯易自燃综放面回撤工作积累了宝贵经验。