故障树和模糊贝叶斯网络在管廊运维风险评估中的应用研究

地下综合管廊是城市的生命线,一旦出现问题就会对人们生命财产安全造成巨大损害。为了系统地分析管廊运维风险,建立了基于模糊贝叶斯网络的风险评估框架。首先,通过分析管廊运维风险源与风险形成的原因以确定风险事件和风险类别;其次,建立管廊运维风险故障树来梳理风险因素之间的逻辑关系,将故障树映射为贝叶斯网络;最后,结合专家模糊评价,构建地下综合管廊运维风险评估模型。案例分析结果显示:中间事件“火灾、爆炸”与“危害气体浓度过高”的发生概率较高。敏感性分析结果显示:“运维人员操作和维护不当”是导致管廊运维风险发生的根本事件,因此需要制定严格管理措施及规范,加强对运维人员的素质培训,以降低管廊运维过程中各种风险的发生概率。

Response of underground pipeline through fault fracture zone to random ground motion

It is assumed that a pipeline is laid through a vertical fault fracture zone, and is excited by seismic ground motion modelled as stationary stochastic process. For horizontal incidence of waves, the cross-PSD （Power Spectral Density） function is developed using wave propagation theory, while for vertical incidence of waves the cross-PSD function is composed by auto-PSD model, coherence model and site response model. As the seismic input, the eross-PSD function is used to calculate the the axial and lateral seismic responses of underground pipeline through the fracture zone. The results show that the incident directions of seismic waves, width and soil property of the fracture zone have great influence on underground pipeline. It is suggested that the flexible joints with appropriate stiffness should be added into the pipeline near the interfaces between the fracture zone and the surrounded media.

过断层压气储能巷道围岩变形特征与支护优化

目的为解决断层附近储气巷道围岩变形不协调、在储气循环荷载作用下易发生损伤失稳的问题。方法采用FLAC3D建立数值模型,基于淮南潘一矿第一水平西翼轨道石门实际地质条件和原有支护方案,分别开展单一内压荷载作用和循环荷载作用下,储气巷道穿越Fe3正断层附近区域围岩变形破坏特征与支护方案优化模拟分析,针对该区域提出注浆加固方案,并通过数值模拟方法对注浆效果进行考察。结果随着内部储气上限压力的增大,储气库围岩变形加剧。尤其穿越破碎带区域,在循环荷载作用下,围岩累积损伤导致储气巷道极限承载能力大幅度降低,位移增加显著,成为潜在破坏区。注浆后巷道围岩顶底板及两帮位移量明显降低,对储气巷道围岩稳定性具有良好的控制作用。结论研究结果可指导破碎区域注浆加固提高储气巷道内压上限,为同类高压储气巷道的稳定性和安全性提供参考。

塔里木盆地塔河北部“过溶蚀残留型”断溶体发育特征及其成因

为了研究塔里木盆地塔河北部强剥蚀区海西早期古岩溶洞穴发育特征,用古地貌恢复、岩溶水系统分析、测井-岩心洞穴识别和地震属性刻画等方法进行了YQ5井区的洞穴类型样式识别、缝洞结构刻画和洞穴成因演化研究。研究结果表明:YQ5井区在塔河油田Ⅱ号和Ⅲ号古岩溶台地北部的地势平缓区,总体为多期次岩溶叠加改造后的残留地貌,主要发育幅差较小的溶峰洼地、溶丘洼地和溶丘平原,南部发育NE向展布的峰丛垄脊沟谷。与塔河油田主体区及斜坡区不同,YQ5井区地下和地表水系的流向与地貌趋势不一致,岩溶水系统遭受构造作用破坏,导致补给、径流和排泄的岩溶水循环过程不完整。YQ5井区主要发育暗河型洞穴和“过溶蚀残留型”断溶体。暗河型洞穴充填较为严重,洞穴的有效储集空间受到破坏,影响油气开发效果。岩溶台地的构造抬升造成区域侵蚀基准面的下降,顺走滑断裂的垂向侵蚀作用有利于“过溶蚀残留型”断溶体的持续发育和保存,油气开发效果好。“过溶蚀残留型”断溶体的发育主控因素为走滑断裂、地层剥蚀强度和负向地貌。与塔河古岩溶台地演化过程一致,YQ5井区的岩溶演化经历深切曲流期、岩溶改造期和下渗断溶期3个阶段。暗河型洞穴被持续改造破坏,断溶体则持续建造。

井下电力电缆故障定位研究

针对传统井下电力电缆故障定位方法依赖主观参数选择和抗噪性能较差,无法满足强噪声背景下井下电力电缆故障精确定位要求的问题,提出了一种基于樽海鞘群算法(SSA)优化变分模态分解(VMD)并结合改进型Teager能量算子(NTEO)的井下电力电缆故障定位方法。针对VMD在信号分解上存在的模态混叠、过分解和欠分解问题,采用SSA以模糊熵为适应度函数对VMD模态数K和惩罚因子α2个参数进行优化,得到更能反映故障特征信息的本征模态函数;采用NTEO对本征模态函数进行首波波头标定,得到首末两端的波头到达时刻,根据双端测距法得出故障位置。采用PSCAD/EMTDC进行井下电力电缆故障仿真,模拟具有强背景噪声的井下故障信号,结果表明:①在理想电流信号中加入9,12 dB噪声后,SSA-VMD的信噪比最低,皮尔逊相关系数最大,说明SSA-VMD在最大程度降噪的同时,能很好地保留信号的特征信息。②在不同过渡电阻下,SSA-VMD-NTEO的定位精度较高。③在不同故障相角下,SSA-VMD-NTEO在采样点上出现不同,但定位位置没有改变,依旧保持较高的定位精度。④在不同故障距离下,SSA-VMD-NTEO均能保证较高的定位精度。⑤在井下较大噪声和10 MHz采样频率下,SSA-VMD-NTEO较小波模极大值和VMD+NTEO 2种方法的定位精度具有明显优势。

基于故障树和贝叶斯网络的管廊运维风险评估

城市地下综合管廊在运维过程中事故时有发生,为了量化管廊运维风险并分析关键风险因素,提出一种基于故障树和模糊贝叶斯网络的城市地下综合管廊运维风险评估方法。在综合考虑管廊风险因素的基础上构建故障树模型,将其映射为贝叶斯网络。基于ALARP准则划分风险因素状态等级,根据模糊数和模糊子集计算底事件的发生概率,利用最大似然估计法求解中间事件的条件概率,构建管廊运维风险贝叶斯网络模型,精准评估城市地下综合管廊运维风险。结果表明:所评估的管廊运维过程风险等级为High的概率为28%,接近30%的风险阈值,因此需要及时对管廊风险进行管控。该方法能够科学、合理地评价风险水平并确定关键因素,可为管廊运维安全保障和管理提供参考。

基于小波包理论研究地下断层对爆破振动传播的影响

为了研究云南某金属地下矿山断层对爆破振动波传播的影响,选用含有断层区域3736北部中段区域、无断层区域3736南部中段区域布置测点。以云南某金属地下矿山真实采集爆破振动数据为研究对象,基于小波包变换、HHT算法、STFT算法开展爆破振动波衰减规律的研究。结果表明:云南某地下金属矿山振动波经过断层前瞬时能量幅值达到10×10^(-4)dB,经过断层后瞬时能量幅值达到1.5×10^(-4)dB,瞬时能量幅值衰减85%;断层在一定程度上会扰乱振动波能量分布情况,延缓振动能量迅速上升;振动波经过断层后低频能量衰减60%,高频能量衰减71%,总体能量功率衰减77%,无断层区域高频能量衰减18%,低频能量衰减17%,总体能量功率衰减15%;爆破振动波经过断层后,过滤大量高频能量,能量总体分布呈现向低频域方向发展的趋势。

基于3D打印和纳米黑卡技术提高缝洞型碳酸盐岩储层采收率

为有效改善塔河油田缝洞型油藏因注水注气开发而导致产量逐年降低的问题,通过3D打印技术制作3种等比例缩小的三维可视化缝洞储集体物理模型,包括风化壳、断控岩溶、暗河储集体模型。通过透射显微镜和原子力显微镜表征了片状纳米黑卡的微观结构,研究了纳米黑卡的油水界面吸附性、润湿反转性及在3种物理模型中的驱油效果,结合矿场实际情况选取两类典型结构单元井组开展井间驱替和单井替油矿场先导试验。结果表明,纳米黑卡的平均尺寸约为80×60×1.2(nm),比表面积大;具有良好的两亲性,可在油/水界面形成稳定的吸附层;具有良好的润湿反转性,可将石英片表面由油湿改变为水湿。在风化壳、暗河、断控岩溶三维模型中,纳米黑卡驱可在水驱基础上分别提高原油采收率11百分点、8百分点、7百分点,风化壳储集体受益效果最明显。15轮次矿场试验结果表明,纳米黑卡驱油不适用于3种岩溶储集空间的单井替油开采方式;风化壳暗河岩溶储集空间构成的井组具有良好的井间联通性和较高的受效程度,为最佳矿场应用选择区域。矿场受效率高达85.7%,且增油量显著,累计增油约5000吨。研究结果为塔河油田缝洞型油藏后续开展纳米黑卡驱油技术提供现场指导理论依据。

近直下型断层的地铁车站结构地震响应

目前在近断层场地中地下地铁车站抗震性能水平认识方面相对匮乏,鉴于此,提出了一种考虑发震断层-地下结构全过程地震响应的IBE-FEM联合求解分析方法。首先,基于运动学有限断层模型,采用间接边界元方法(IBE)求解直下型走滑断层错动作用下上覆软土沉积层场地内的地震波场,并验证了有限元法(FEM)间接求解地震波场的可行性;在此基础上,通过建立土-地下连续墙-主体结构非线性静-动力耦合的二维整体时域有限元模型,初步探究了断层-软土场地耦合效应对地铁车站抗震性能的影响规律。结果表明:在近断层区域,地铁车站结构震害具有典型的断层上盘效应和震害集中效应,更容易进入塑性变形发展阶段;在远断层区域,由于断层-场地效应耦合作用,断层下盘场地内地震波场衰减较缓,其内车站结构整体震害略大于断层上盘。本文研究方法为近断层场地条件下地下结构地震响应分析开辟新思路,也可为相关场地区域内的地下结构抗震设计提供技术参考。

断层破碎带暗挖通道超前大管棚施工技术

地处断层破碎带的地下工程通常面临着复杂地质环境带来的安全威胁,给工程施工带来了严峻的挑战。基于济南市轨道交通4号线暗挖通道工程,沿通道纵向拱顶范围打设超前大管棚对进洞前地层进行加固,该技术在复杂地质条件下应用灵活,有效支护了隧道周围土体,降低了地表沉降风险。以实际工程为基础,详细阐述了超前大管棚施工技术的优越性,介绍了关键施工参数和方法。

煤矿井下水泵常见问题与维护保养措施

针对煤矿井下水泵在运行过程中经常出现的故障问题,以转子不对中、电磁干扰和叶轮磨损三类典型故障为基础,对造成上述故障的主要原因进行分析,并结合故障原因,提出了针对性的故障处理方案.从实际效果来看,这三类主要故障均得到了有效解决,因此此次的故障处理经验有助于为今后的相关工作提供一定的参考借鉴.

断裂带形成的暗河地段灌注桩施工技术研究

在断裂带形成的地下暗河地段施工灌注桩时,根据暗河与暗河周围的地质特征,可采取针对性的处置措施:全套管护壁成桩;采用掺入速凝剂的高标号水下混凝土;先采用低标号混凝土填充,再成孔、灌注桩体混凝土。以一项典型工程为例,对以上3种处置方案的应用进行了分析和研究。实践结果表明:处置措施针对性强,较好地节省了工程造价,缩短了工期,满足了“经济上合理、技术上可行”的基本要求。

槽波地震勘探技术在山西寿阳段王煤矿中的应用

为了解决山西寿阳段王煤业集团有限公司090606回采工作面内部陷落柱、断层等影响回采的地质构造数量多、规模大、影响工作面安全回采这一问题,利用井下槽波地震勘探技术对工作面内部陷落柱、断层等地质构造进行采前探测。通过前期室内勘探设计,中期现场数据采集,后期数据处理、成果分析等过程,精准圈定了090606工作面内部影响回采的地质构造(陷落柱、断层等)的位置及影响范围,并根据成果报告,提前对工作面的回采工作采取了有效措施,有效降低了工作面回采过程中由隐伏地质构造所造成的风险,收到了较好的经济技术效果。

煤矿井下掘进机机电故障诊断与维护

介绍了煤矿生产的重要性和机电故障会对其产生的影响,探讨了传统和现代故障诊断技术,特别关注的是基于传感器数据和机器学习的方法。详细阐述了电机过热、传动链条断裂等常见的故障案例,在此基础上,借助机器学习技术,提出了针对这些故障的诊断方法,包括特征工程、模型构建和训练等。最后,探讨了预防性维护和智能化维护策略,并对未来故障诊断与维护技术的发展进行了展望。研究旨在提高矿井生产的安全性和效率,为确保煤矿井下机电设备的可靠运行提供有力支持。

ZDY25000LDK煤矿井下钻机故障树的建立及应用

针对煤矿井下钻机故障隐蔽性高、排查维修困难的问题,通过分析ZDY25000LDK钻机工作过程中常出现的故障形式,梳理其故障原因及故障元件,建立钻机液压系统、电控系统故障树模型进行钻机故障诊断。将故障树信息、钻机实时状态监测数据信息传输至上位机系统的故障诊断模块中,运用智能诊断技术对钻机进行故障诊断,在出现故障时钻机程序自动报警并给出应对措施,以此来快速排查故障,减少钻机维修时间,提高钻机使用效率,保证施工的连续性。

含断层金属矿地压显现规律研究与防控措施

断层是金属矿山采空区稳定性的薄弱环节,也是地压显现治理的难点。以金山店铁矿为背景,基于现场调研结果,借助微震监测与数值模拟相结合的方法,对含断层金属矿山的地压显现规律进行分析。结果表明,在构造应力和自重应力双重作用下,采空区附近断层对空区围岩稳定性有显著影响。断层位于采空区内部时,主要表现为穿过断层巷道的局部破坏,而对上下盘巷道影响较小;断层位于空区上盘时,随着空区面积增大或隔离矿柱宽度减小,会导致断层与空区间的矿柱应力集中区叠加,出现大范围屈服破坏。建议对过断层的巷道局部破坏部位采取二次支护的应对措施;对于断层与空区内的矿柱大范围屈服部位,则应尽量避开在应力集中区布设开拓和采准巷道。该研究结果可为治理含断层矿山地压显现提供参考。

隐蔽致灾因素特征及防治措施研究

基于济宁何岗煤矿勘探资料、采掘工程揭露资料及相关试验成果,采用实地调查、井下观测、统计分析等方法,对研究区采空区、冲击危险性、地下含水体等隐蔽致灾因素进行详细研究,查明了对矿井今后生产有影响的隐蔽致灾因素9项,可以排除的隐蔽致灾因素3项,结合各隐蔽致灾因素特征提出针对性防治措施。

地下变电站机械故障诊断与排除方法研究

在地下变电站的运行中,机械故障的诊断与排除是确保电力系统持续稳定运行的关键环节。随着科技的不断进步,机械故障诊断方法不断演进,涵盖了振动监测、红外热像法、电流电压波形分析等多种先进技术。以泰国孔提地下变电站项目为例,通过分析对地下变电站机械故障诊断与排除方法,并提出地下变电站机械优化策略,以提高维护效率,降低设备损耗,从而推动地下变电站机械系统的可靠性和可维护性达到新的高度。

苏北盆地刘庄储气库密封性评价研究

对储气库密闭性进行评价是其建设与运行的重要任务,苏北盆地刘庄储气库属于断层控制的断鼻构造边水储气库,通过岩石力学实验与理论分析相结合的方法,从盖层和断层2个方面综合评价刘庄储气库的密封性;从宏观、微观和力学方面评价盖层密封强度;从侧向和垂向评价断层密封能力。研究表明:阜宁组二段一砂组与阜宁组三段二砂组泥岩为研究区内的巨厚盖层,该盖层全区分布且区域分布稳定,岩性组合优越,其黏土矿物含量在30%以上,储气库盖层杨氏模量和脆性指数整体相对较低,杨氏模量普遍小于20 GPa,脆性指数普遍小于45%,黏土矿物组成以伊蒙混层矿物为主,遇水易膨胀,盖层具有良好的油气封堵性。刘①断层断距和倾角均较大,结合研究区内断层面正压力法和上覆地层埋深的经验得出控藏断层垂向密封;砂泥对接定性方法和泥岩涂抹因子定量方法均证明刘庄控藏断层具有较强的侧向封堵性。

考虑振动谐波的井下皮带机轴承不平衡故障检测

为了解决井下皮带机轴承不平衡故障检测受环境噪声影响大、检测精度低的问题,提出考虑振动谐波的井下皮带机轴承不平衡故障检测方法。首先,采集井下皮带机轴承振动信号并对其进行去噪处理;其次,通过谐波小波变换方法提取振动信号特征参量;最后,将振动信号特征参量输入到优化后的生成对抗神经网络模型中,完成井下皮带机轴承不平衡故障检测。测试结果表明,所提检测方法在噪声干扰下的检测精度达到97.5%以上,有利于井下皮带机的平稳运输。