基于CEEMDAN-BO-BiGRU的矿井涌水量预测研究

为提高矿井涌水量预测的准确度,基于涌水量数据的不稳定性及随机性,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)、贝叶斯优化(Bayesian optimization,BO)与双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)相结合的矿井涌水量预测模型CEEMDAN-BO-BiGRU。所提模型通过CEEMDAN将涌水量数据分解为多个较平稳的固有模态分量(intrinsic mode function,IMF)和残差分量(residual components,Res),过滤数据噪声,提取数据不同时间尺度波动特征,降低预测误差。利用贝叶斯优化对BiGRU模型多个超参数进行迭代寻优,进一步提高模型的预测精度。之后对各分量进行超前1~3步预测,最终将各分量预测结果加和得到涌水量多步预测结果。以小庄煤矿矿井涌水量数据进行试验,并将CEEMDAN-BO-BiGRU预测结果与其他多种预测模型结果进行对比分析。结果表明:采用CEEMDAN-BO-BiGRU组合网络模型对矿井涌水量预测结果更准确,该方法对涌水量的短时预测提供了一种新思路。

广西黔江水位抬升影响下盘龙铅锌矿涌突水风险评估

岩溶矿山突水是影响正常开采矿体的主要水文地质问题,但地表水位抬升对矿坑突水的影响却鲜有报道。本文在分析广西盘龙铅锌矿区水文地质条件的基础上,根据2012-2021年降水量、矿坑涌水量和黔江水位数据,运用时间序列分析和层次分析法,评估了三者的变化规律与响应关系,重点分析了黔江水位抬升对矿坑突水风险的影响。结果表明:(1)涌水量随黔江水位总体呈逐年上升趋势,年内涌水量滞后降水量和黔江水位1~2个月,并且受黔江水位的影响明显大于降水量的影响;(2)2019年6月后由于汛期强降雨和大藤峡水库蓄水,黔江水位显著抬升,导致涌水量的突变;(3)黔江水位为盘龙铅锌矿区突水的关键影响因子,黔江水位持续抬升会在一定程度上增加矿坑突水风险,但总体较为安全;(4)矿床开采过程中应密切监测黔江水位的波动,并采取措施减弱黔江河水到矿坑的水力联系,特别是定期评估东侧帷幕的堵水效果。

井筒涌水点观测资料在下组煤水文补勘中的应用

基于矿井的扩建、下组煤延深开采,完善的下组煤水文地质资料能够使受水害威胁的煤层得到安全开采。某矿太原组灰岩含水层具有富水性较弱,且埋深较大的特征,该矿通过利用已有的水文地质资料,结合井下长期涌水点的观测数据,对该矿下组煤水文地质补勘进行研究。

矿井涌水冷热利用深井降温系统

随着矿井开采深度加深,深部热害现象日趋严重,影响了深部矿井的安全生产。提出了一种新型矿井涌水冷热利用的深井降温系统。该系统由空气处理单元、再生空气单元、低温涌水系统及高温涌水系统构成。系统从矿井低温涌水中提取冷量用于空气处理单元的三级空气冷却器。系统从矿井高温涌水提取热量用于两级转轮除湿机的除湿再生,转轮除湿机实现对空气的深度除湿。再生热回收器回收了转轮除湿机的吸附热,进一步提高了高温涌水的温度。应用TRNSYS软件建立系统仿真模型,对系统进行热力学和能耗模拟,模拟获得系统的降温除湿性能和能耗性能。模拟结果表明:当矿井空气温度为30~40℃,相对温度为60%~90%,低温涌水温度为22℃时,系统可实现进出口温差大于10℃,进出口含湿量差大于15.0 g/kg,能满足不同深部矿井降温除湿的需要,系统热力性能系数大于1.60。该系统结构简单,不需制冷机组,能耗低,适用于有涌水充足的矿区对工作面进行降温。

水侵缝洞型碳酸盐岩底水油藏弹性驱动单元开采研究

塔河缝洞型碳酸盐岩油藏因缝洞单元多,压力系统多以及渗流单元多,使得油水关系复杂,水体能量分布不平衡。针对封闭底水单缝单洞油藏弹性驱动单元油井开展在见水前出现水侵过程研究。封闭底水单缝单洞单元存在相连的水体,流体在溶孔中发生弹性膨胀,随着开采时间进行,开采过程因油藏压力衰减导致水侵是不可避免的,某个时期开始有水侵发生,基于缝洞型油藏特征,将侵入水简化为底水处理,继续发生弹性水驱以补充地层能量的亏空。根据泊稷叶定律公式揭示油井见水前溶洞压力、溶孔中累产油增量速率随时间都呈指数递减关系,早期递减快后期递减缓慢规律,并结合油藏工程改进的物质平衡方法计算出见水前弹性驱动时期水侵量。通过分析TH12523井为例,在弹性开采阶段发生水侵,弹性与水体共同驱动,整体开采过程实测累产油量增量速率、溶洞压力随时间变化结果与油藏动态预测结果一致。