多模型融合风化基岩富水性预测

为解决陕北浅埋煤层开采过程中侏罗系风化基岩含水层富水性预测问题,采用方差过滤和交叉递归特征消除算法研究风化基岩含水层富水性特征。使用主要特征训练极限梯度提升树(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)模型构造高级特征,基于Stacking方式叠加随机森林和SoftMax,构建多模型融合的风化基岩富水性预测模型。以红柳林矿区实测水文地质数据进行分析,经过5折交叉验证,结果表明模型预测准确率提升了27.8%和13.2%,micro-auc和macro-auc分别达到了0.94和0.93。可知基于机器学习算法的特征选择代替手工筛选特征可减少人为主观性对预测模型的影响,采用XGBoost构造的高级特征可更充分挖掘原始水文地质数据中存在的富水性规律,融合模型可发挥不同基模型的优势,缓解基模型存在过拟合现象,增加模型整体的预测准确率,为矿井防治水提供依据。

基于多属性决策的煤层顶板含水层富水性预测

针对田陈煤矿3;煤层顶板含水层富水性开展研究,选取了砂岩岩性系数、岩性结构指数、岩芯采取率、断层分维值、褶皱分维值等5个参数作为砂岩含水层富水性预测的评价指标,并利用AHP-PCA法对主控因素对富水性的影响进行了综合赋权,得到权重,在此基础上基于TOPSIS多属性建立了富水性指数预测模型,实现了煤层顶板含水层富水性预测分区,为煤层安全高效开采提供了依据。

基于三维地震煤层顶板富水性预测——以宁东煤田红柳煤矿为例

煤层顶板突水是我国煤矿开采最普遍水害之一。针对其特殊性及地震预测的难点,本文提出基于影响煤层顶板富水性主控因素的地震预测方法。以宁东红柳煤矿为例,预测砂泥比、顶板岩性、褶曲(以向斜为主)、裂隙发育程度(断层、地层曲率、应力场)等4项主控因素。针对不同的主控因素,选用地质统计学反演、地震等时切片技术、地震属性分析、应力场模拟等技术分别进行预测分析。预测结果通过已知工作面涌水量进行线性回归,确定出各项地震预测成果的权重系数,进行综合评价,实现了宁东红柳煤矿煤层顶板富水的综合预测,取得了较好的效果。

Surfer在煤层顶板富水性预测方面的应用

为提前预测鹰骏三号井田2煤层顶板岩层富水性情况,为顶板探疏放水提供依据,本文以2煤层顶板导水裂隙带范围内岩层富水性指数数据为基础,通过Surfer软件绘制出富水性等值线图。图形显示2煤层顶板东北方向和西南角富水性较强,是采掘活动中探疏放水工作的重点。

蒋庄煤矿3下煤顶板砂岩含水层富水性预测

为探究蒋庄煤矿北十采区3下煤层顶板砂岩含水层的富水性,选取砂岩厚度、砂岩含量与构造复杂程度作为富水性的主控因素,通过单因素分析与多因素复合评价方法对含水层富水性进行预测。结果表明:采用三个主控因素进行富水性综合评价,蒋庄煤矿富水性较强的区域主要分布在采区南部及中西部;富水性较弱的区域主要分布在采区中部偏东南部分;富水性中等区域为剩余部分。研究结果为蒋庄煤矿3下煤层的后续安全开采提供理论支持。

基于LBA-BP的矿井瞬变电磁法岩层富水性的定量预测研究

作为巷道超前探测主要方法的矿井瞬变电磁法,目前仅能通过视电阻率来定性评价掘进工作面前方岩层富水性相对强弱。为了实现岩层富水性的定量预测,依据阿尔奇公式建立掘进工作面前方岩层富水性不均匀的数学模型,通过全空间三维时域有限差分(FDTD)数值模拟结果提取预测所用特征,根据所选特征与岩层富水性相关的地质参数确定富水性预测神经网络的结构。采用具有Lévy飞行特征的蝙蝠算法优化BP神经网络(LBA-BP)进行了富水性预测的仿真测试和现场试验。在仿真测试中,为接近实际情况,在数值模拟结果中加入了不同程度的噪声,对比测试结果发现尽管预测误差随噪声的增大而明显波动,但岩层孔隙度和含水饱和度预测的均方误差均不超过1%,预测准确度处在一个较高的水平。在现场试验中,根据现场地质资料划分富水性评价分级标准,由预测结果和视电阻率解释结果可以看出,LBA-BP预测方法对巷道前方岩层富水性的预测准确度要明显优于常规视电阻率解释方法。研究结果表明:感应电动势、采样时间、视电阻率、探测距离和对数坐标下的感应电动势衰减速率可作为岩层富水性预测所用特征,LBA-BP方法结合相应特征可以实现岩层富水性定量预测,提高了矿井瞬变电磁法对岩层富水性的解释精度。

煤矿含水层富水性“双测”技术

从宏观矿区、采区角度采用多因素综合分析技术预测,整体进行总体富水分区,然后再从微观巷道、工作面角度采用矿井瞬变电磁法探测局部富水情况,形成宏观预测、微观探测的"双测技术"体系。以赵庄二号井作为研究对象,综合分析了含水层厚度、岩性结构指数和构造分形维数对含水层富水性的影响,对以上3个因素标准化后,通过多因素分析法将该矿砂岩含水层的富水性分为强富水区:W≥0.5,中富水区:0.35<W<0.5,弱富水区:W≤0.35。后在中富水区域对主采工作面进行了瞬变电磁法超前探测,探测结果发现2处构造富水区,富水性中等,且2处构造富水区位于多因素分析法的中富水区域,多因素综合分析法预测和瞬变电磁法探测的"双测"技术相互验证,效果良好。

拉巴铜钼多金属矿水文地质特征及矿坑涌水量预测

拉巴铜钼多金属矿位于云南省香格里拉县,矿区水文地质条件属于简单类型。通过水文地质勘查,查明了矿区的含隔水层及其富水性和地下水的补给、径流、排泄特征,并采用水均衡法对矿区涌水量做出初步预算评价和预测,为矿区设计与施工提供参考,并可为类似矿区矿坑涌水量预测提供借鉴意义。