基于SSA-CG-Attention模型的多因素采煤工作面涌水量预测

矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作面涌水量预测模型。该模型在门控循环单元(GatedRecurrentUnit,GRU)提取时序特征的基础上,与卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNet-work,CNN)融合形成新的网络结构提取数据的有效非线性局部特征,并且加入注意力机制(Atten-tion),在预测过程中将注意力集中在输入元素上,提高模型的准确性。最后通过麻雀搜索算法(Spar-row Search Algorithm,SSA)优化模型参数,避免局部最优解的问题。将提出的模型分别与传统的BP神经网络、LSTM、GRU单因素涌水量预测模型以及MLP、SLP、SVR、LSTM、GRU、SSA-LSTM、SSA-GRU多因素涌水量预测模型的预测结果进行对比分析,结果表明:SSA算法以最少迭代次数快速寻优,避免了局部最优解的缺陷;SSA-CG-Attention多因素涌水量预测模型整体预测指标绝对误差(E_(MA))、均方根误差(E_(RMS))以及平均绝对百分比误差(E_(MAP))分别为5.24 m^(3)/h、7.25 m^(3)/h、6%,指标方差和为8.90。相较于其他预测模型预测精度更高,相较于单因素涌水量预测模型,多因素涌水量预测模型预测结果更加稳定。研究结果为矿井工作面涌水量预测提供了新的思路与方法,对矿井工作面涌水量预测及防控有着借鉴与指导作用,具有一定的理论价值和现实意义。

基于控制单元划分的大辽河流域污染物空间分布及来源解析

为明确大辽河流域污染物特征及污染物来源,建立“流域—控制单元—行政区”空间拓扑关系,对2019年大辽河流域国控断面水质情况、各控制单元内污染物入河量及空间分布特征进行分析。结果表明:1)大辽河流域28个水质监测断面中,逐月水质均能达到《水污染防治行动计划》中考核目标的占29%,超标污染物以COD、NH_(3)-N为主,超标断面中,COD、NH_(3)-N主要来源为城镇生活源、农村生活源和分散式畜禽养殖,TP主要来源于不同土地利用类型污染源和城镇生活源;2)2019年COD、NH_(3)-N、TN、TP污染物入河量分别为59195.5、3115.5、18229.7、538.3 t/a,从污染源贡献上看,总体呈现为城镇生活源>农村生活源>分散式畜禽养殖污染源>不同土地利用类型(含林地、草地、耕地、城镇用地)污染源>工业源>规模化畜禽养殖污染源;3)污染物入河量空间分布均呈现中部>西南部>东北部,其中控制单元C3、C6、C8、C11、C13、C15、C17是重点管控单元,以上重点管控单元中,COD、NH_(3)-N、TN、TP污染物入河量贡献率分别为68%、73%、77%、72%;4)污染物入河量估算结果与通量模拟值之间误差均小于20%,可用于研究区范围内污染负荷估算。

陕北侏罗系砂岩宏观−微观特征及其富水性响应机制

砂岩含水层富水性是矿井防治水的基础,随着陕北侏罗纪煤田煤炭资源逐步开发,侏罗系砂岩含水层富水性研究对保障矿井安全高效开采意义重大,但其非均质性如何影响富水性,即影响机制尚不明确。以大海则煤矿为研究区,通过沉积相划分与38块典型岩样铸体薄片图像分析、压汞、核磁共振等实验室测试,结合钻孔抽水试验成果,研究侏罗系直罗组、延安组沉积相、微观孔隙结构及其与富水性之间的关系,揭示了砂岩微观孔隙结构与富水性的响应机制。研究结果表明:大海则煤矿直罗组下段主要发育河流沉积体系河流砂坝和河漫滩沉积微相,延安组三段主要发育三角洲沉积体系分流河道和分流间湾沉积微相,河流沉积体系普遍较三角洲沉积体系含水层富水性强,以粗砂岩、中砂岩为主的河道砂坝富水性相较以中砂岩、细砂岩为主的河漫滩富水性强,砂岩厚度、砂地比较大的分流河道较砂岩厚度、砂地比较小的分流间湾富水性大;根据砂岩物性、孔隙分布、连通性等将侏罗系砂岩微观孔隙结构划分为大孔粗喉型(Ⅰ类)、中孔−中−细喉型(Ⅱ类)、小孔细喉型(Ⅲ类)、小−微孔−微细喉型(Ⅳ类)4种类型,孔隙结构由Ⅰ类到Ⅳ类依次变差,富水性依次变弱;砂岩宏观沉积相与微观孔隙结构共同表征含水层富水程度。研究结果为砂岩含水层特征研究及其富水性科学预测提供了一种新思路,为矿井防治水提供了理论依据。

基于深度学习神经网络超参数优化的入库径流预测方法研究——以云南省暮底河水库为例

准确的入库日径流预测在水库优化调度中发挥着重要作用.为提高日径流预测精度,提出了基于小波包变换(WPT)并结合了白鲨优化(WSO)算法的门限循环控制单元(GRU)、长短期记忆神经网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)日径流时间序列预测模型,以云南省暮底河水库2018—2020年入库日径流时间序列预测为例对各模型进行检验.首先利用WPT将日径流时序数据分解为若干子序列分量;其次引入WSO对GRU、LSTM、CNN超参数进行调优,建立WPT-WSO-GRU、WPT-WSO-LSTM、WPT-WSO-CNN模型;最后利用所建立的模型对各子序列分量进行预测及加和重构,并构建WPT-GRU、WPT-LSTM、WPT-CNN及基于BP神经网络的WPT-WSO-BP、WPT-BP作对比分析模型.结果表明:WPT-WSO-GRU、WPT-WSO-LSTM、WPT-WSO-CNN模型对实例日径流预测的平均绝对百分比误差EMAP分别为3.67%、5.52%、8.98%,平均绝对误差EMA分别为0.120、0.155、0.329 m^(3)/s,确定性系数DC分别为0.996 2、0.995 7、0.974 0 s,预报合格率RQ分别为98.1%、96.4%、89.6%,预测效果优于对应未经WSO调优的WPT-GRU、WPT-LSTM、WPT-CNN模型及WPT-WSO-BP、WPT-BP模型,其中WPT-WSO-GRU模型具有更高的预测精度和更好的泛化能力,WPT-WSO-LSTM模型次之.WSO能有效调优GRU、LSTM、CNN超参数,提高GRU、LSTM、CNN预测性能.WPT-WSO-GRU、WPT-WSO-LSTM模型在入库日径流时间序列预测研究中具有较好的应用前景.

基于平原河网模型的控制单元污染物允许排放量分配研究

以浙江省台州市黄岩区4处控制断面所在河道为例,建立了该区域水环境数学模型,并对模型进行率定验证。通过率定验证得到水位相对误差在10%以内,氨氮和总磷降解系数相对误差分别在18.2%与18.6%以内,模型计算值和实测值吻合较好。以黄岩区永宁江为例,基于已建立的模型对研究区域的规划年最大允许入河量进行计算并分配至各控制单元,从而指导区域水环境整治。

煤矿底板突水评价突水系数–单位涌水量法

在突水系数Ts基础上,引入反映充水含水层富水性的指标——单位涌水量q,并在大量突水实例统计分析基础上,对突水危险性与突水系数、充水含水层富水性之间的关系进行深入研究,得到一些规律性的认识;提出评价底板突水危险性的新方法:突水系数–单位涌水量法,作为突水系数法的补充,可为含水层富水性较弱而突水系数较大的深部开采底板突水安全评价提供参考依据。

透水桩坝前冲刷坑深度影响因素探讨

通过模型试验对透水桩坝前冲刷坑深度的影响因素进行研究。受透水桩坝前螺旋环流淘刷,坝前冲刷坑形状为一近乎平行于桩坝的长条状冲坑,与透水桩坝连线方向一致。在来流含沙量及床沙组成不变的情况下,最大冲刷坑深度一般出现在主流顶冲段或稍偏下游部位。透水桩坝的坝前最大冲刷坑深度主要与来流单宽流量、入流角、桩坝透水率等因素有关,其中单宽流量对冲刷坑深度的影响最大。通过试验实测资料进行回归分析,得到最大冲刷坑深度与来流条件之间的无量纲表达式。

水文电测井参数预测单井涌水量试验研究

地下含水层含水量主要是指含水层的可开采能力,其表征参量为单孔单位涌水量。单位涌水量是表征地下含水层出水能力大小的重要指标,常规求取方法为抽水试验法。本文提出了一种利用水文测井数据预测单井涌水量的技术方法,并构建了相应的软件系统,实现精度误差低于30%的单井涌水量预测,预测精度稳定可靠。该技术成果在水文地质调查中与少量钻孔抽水试验相结合,可节约大量人力物力成本,是一种新型的地下水资源评价技术手段,可少在水文与水资源调查中推广使用。

基于空间分析的矿井涌水量计算方法

涌水量计算常用的方法主要为比拟法、解析法和数值法等,前两种方法简便,数值法比较复杂,计算精度较差。为了提高矿井涌水量预测精度,运用达西定律基本原理,采用空间分析平台,对矿井规划采区和井筒涌水量进行了预测,鱼卡三矿矿井筒涌水量预测值2831.69 m3/h,相对误差5.9%。表明该方法计算精度高于数值法,且能计算任意形状的"大井"的矿井静涌水量和动涌水量。

煤层底板带压开采危险性评价方法探讨

对于煤层在带压开采条件下的底板突水预测及危险程度评价,目前主要有突水系数法及斯列萨列夫公式。通过对突水系数的不同计算公式与斯列萨列夫公式的比较,指出了每个公式的适用条件及相关参数的确定方法。另外,介绍了考虑含水层富水性因素的Ts-q评价新方法。研究结论可为煤层底板带压开采危险性评价研究提供参考依据。

煤矿专门水文地质勘查规范GB/T 40130—2021解读

中华人民共和国国家标准《煤矿专门水文地质勘查规范》是由自然资源部提出,中国煤炭地质总局水文地质局等单位编制。通过实例分析研究了规范的适用范围和目的任务、矿井水文地质勘查类型和工作量的确定、评价方法、专项水文地质勘查的技术要求,为认识和理解规范提供了技术依据。

太行山北段岩溶裂隙水的富水性及其电性特征-以保定西部山区为例

为揭示太行山北段岩溶裂隙水富水性分布规律,采用电阻率、极化率、半衰时和偏离度分析不同含水层介质结构、不同含水岩组和不同地下水系统岩溶裂隙水与电性参数的关系,探讨研究区岩溶裂隙水富水性的影响因素及其电性响应特征。结果表明:含水层介质结构按照溶蚀孔洞型→断层型→褶皱型→岩体阻水型的排列顺序,半衰时值分布范围依次降低,而偏离度值分布范围依次升高;四种电性参数对奥陶系含水岩组、蓟县系含水岩组具有较强的分辨能力;极化率、半衰时和偏离度难以识别拒马河、界河-唐河以及瀑河-漕河三种岩溶裂隙地下水系统类型;奥陶系含水岩组的富水性优于蓟县系含水岩组;就含水层介质结构而言,溶蚀孔洞型富水性最佳,断层型和褶皱型次之,岩体阻水型富水性最差。

基于单位面积静涌水量双因子的煤层顶板突水危险性评价

在单位面积静涌水量单因子评价方法的基础上,引入充水强度(渗透系数、富水系数、单位涌水量等)第二因子,运用空间分析平台进行拓扑分析,提出了双因子煤层顶板突水危险性评价方法。鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司唐家会煤矿首采区主要充水含水层为第四系松散层孔隙含水层、白垩系碎屑岩孔隙-裂隙含水层、4煤顶板碎屑岩含水层、及6煤顶板碎屑岩含水层,采用本方法对该矿首采区6号煤进行了煤顶板突水危险评价,分为危险性小、中等、大三个区,并与传统方法进行对比分析。结果表明,该方法的评价结果与采用"三图双预测"方法评价结果基本一致,且采用本方法更为合理,不但进行了区划,还给出各区单位面积静涌水量。

复杂岩溶矿床延深水平涌水量的预测

随着岩溶矿床的延深开采,矿坑涌水量的计算成为防治水害首先要解决的难题。文章创造性地采用国外广泛采用的岩溶水衰减动态分析法,选择了我国南方复杂岩溶含水层中有代表性的重庆市红岩煤矿,将丛林采区茅口组岩溶水动力单元和该单元南大巷(标高+370 m)的茅口灰岩岩溶含水层的主要排水点-1号突水点作为研究对象,建立了该单元岩溶含水层的计算模型-衰减动态(流量和水位)方程,求出了岩溶水动力单元水均衡、地下水储量计算和矿坑涌水量预测的水文地质参数:a、T、K、S、μ、Ie,建立了该单元岩溶裂隙-管道水的水均衡方程, 根据连续观察一个水文年以上的丰富地下水动态资料,预测了红岩煤矿370 m标高以下的延伸开采水平(295- 370 m)矿坑涌水量。

超临界CFB机组汽动给水泵油中进水分析

白马循环流化床示范电站600MW超临界CFB机组自投运以来,A、B汽动给水泵组经常出现润滑油质偏差现象,主要原因为油中含水过大造成。通过对给水泵相关系统进行全面的分析研究,指出了润滑油进水的原因是,给水泵轴承和密封水采用的呼吸器易堵塞造成回油室为较大负压状态。给水泵转速变化时,低压密封水室压力轻微波动,微正压的水进入微负压的回油室,造成油中微量带水。经过分析研究提出改进建议,运行后取得了较好效果,汽动给水泵组的油中含水量大幅降低,保证了机组安全稳定运行。

瞬变电磁法定量评估河流流域开采区富水性技术

为了查明河流下渗对露井联采采空区和回填区影响的范围及程度,采用瞬变电磁法对鄂尔多斯呼和乌素沟与乌兰木伦河附近井工开采采空区及露天开采回填区进行探测试验,根据距离河流的远近不同从"线、面、体"等角度全方位分析电性响应特征情况,并结合物探区域内钻探抽水试验结果,探讨瞬变电磁法定量探测富水性的可行性。结果表明:瞬变电磁法可精确勘查河流流域露井协采煤矿浅埋深地质异常体(埋深不超过150 m)富水范围及强度,河流附近不含水(或弱含水)采空区高阻特征明显,而河流附近含水回填区低阻特征明显;附近河流对回填区影响较大,横向可达500 m,回填区呈现明显的富水"漏斗",横向影响范围随深度增加缩小,富水强度随深度增加也减弱,基本与露天剥离回填空间范围相吻合,而附近河流对采空区及上部岩层影响较小,横向不超过80 m,纵向主要影响采空区上部含水层,对采空区补给较少,采空区基本不含水(或弱含水);尝试建立钻孔单位涌水量与视电阻率之间的关系式,并用瞬变电磁法定量探测区域单位涌水量从而确定富水性等级。

煤矿充水含水层Q—S曲线类型判别与对比

针对煤矿充水含水层抽水试验Q—S曲线类型判别方法、Q—S曲线类型与水文地质特征关联的规律性进行分析,以开滦林南仓矿和东欢坨矿典型充水含水层历史抽水试验数据为研究基础,对比分析了曲度法、作图法和Excel趋势线法3种常用判别方法在Q—S曲线类型判别中的适宜性,以及典型充水含水层中抽水试验Q—S曲线类型与10 m降深单位涌水量。研究结果表明:曲度法适宜性较差,作图法与Excel趋势线法适宜性较好,两者的判别结果具有高度的一致性。

白水峪水库入库洪水预报模型及应用

介绍了白水峪水库产流、汇流计算模型,计算采用汇流单位线的模糊综合决策方法,并对洪水预报误差进行了综合评判。

露天采坑烧变岩与古冲沟区域水文地质“双探三预测”技术

榆林市某露天矿首采区东端帮涌水区域位于烧变岩与古冲沟区域,水资源储量巨大,穿孔时涌水明显,给采坑剥离带来巨大安全隐患。为了保证采坑安全生产,对东端帮区域进行水文地质勘查工作,采用分区物探和钻探的“双探”技术进行水文地质条件勘探,结合钻孔抽水试验工作,进行渗透系数、单位涌水量及区域涌水量的“三预测”工作。结果表明:榆林市某露天矿首采区东端帮分区物探成果中古冲沟与烧变岩区域低阻异常范围最大,异常强度极强-强趋势,推断存在导水通道,将上部含水层和下部含水层连为一体,补给来源丰富,富水强度极强。对于烧变岩和古冲沟发育区域,烧变岩含水层呈现极高渗透系数高涌水量特征,表明下方烧变岩层连通性好,为强富水性等级;混合段呈现中渗透系数高涌水量特征,表明中间混合段岩层连通性一般,动水量较丰富,混合段也为强富水性等级。采用大井法以及集水廊道法对东端帮烧变岩区域和古冲沟发育区域206 m物探强富水区域涌水量进行预计,预计涌水量为6453.78 m^(3)/d。

基于ARMA模型对乡镇污水厂进水量的预测研究

乡镇污水的来源较多(包含工业污水、生活污水和自然降水量),其时间序列不平稳,受干扰严重,现有的预测模型对乡镇污水的进水量预测精确度不高。针对此问题,本文提出基于卡尔曼滤波的污水预测模型,通过滤波去除干扰,并结合自适应机制建立了ARMA模型的滚动预测,对进水量进行预测的方法。同时将本文提出的预测模型用于某市污水处理厂进水量的预测。通过工业案例分析,本预测模型的预测平均绝对误差小于5%,预测值与实测值基本一致,为进一步进行污水处理厂的曝气量优化控制提供了前提。