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。

Water inrush evaluation of coal seam floor by integrating the water inrush coefficient and the information of water abundance

The method of singular coefficient of water inrush to achieve safety mining has limitation and one sidedness. Aiming at the problem above, large amounts of data about water inrush were collected. Then the data, including the maximum water inrush, water inrush coefficient and water abundance in aquifers of working face, were processed by the statistical analysis. The analysis results indicate that both water inrush coefficient and water abundance in aquifers should be taken into consideration when evaluating the danger of water inrush from coal seam floor. The prediction model of safe-mining evaluation grade was built by using the support vector machine, and the result shows that this model has high classification accuracy. A feasible classification system of water-inrush safety evaluation can be got by using the data visualization method which makes the implicit support vector machine models explicit.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

基于HMM的煤矿底板突水短时预测模型

为解决煤矿底板突水预测在实际应用中工作量大、数据不足等问题,结合突水系数法及其衍生方法,对其进行以突水系数阈值回归分析处理为主的方法改进,并基于隐马尔科夫模型分别构建以单位涌水量为观测对象的突水系数阈值预测模型和实际突水系数预测模型。结合两种模型,通过应用基于条件概率的相关算法,实现了基于单位涌水量的煤矿底板突水短时预测,该模型可用于煤矿底板突水预警工作中监测数据有限条件下的模糊预警。

叙毕铁路斑竹林隧道水文地质条件分析及涌水量预测

斑竹林隧道水文地质条件复杂,地下水以岩溶水及裂隙水为主,富水性中等-强。通过综合勘察及分析,获取了相关水文地质参数,分别采用简易水均衡法、地下水动力学法、经验公式法等对隧道涌水量进行预测。经综合分析,推荐隧道正常涌水量为13 175 m^3.d^-1,最大涌水量为38 241 m^3.d^-1;隧道涌水主要集中在可溶岩含水层及洞身浅埋段块石土孔隙水含水层,约占全隧道正常涌水量的77%;隧道在施工中有遇岩溶暗河、涌水、突泥的可能,应加强止水、抽排水措施,防止并减轻造成地表水漏失、地面塌陷等生态环境问题。

大方山隧道岩溶水分带综合分析

研究目的:岩溶发育的垂直分带性已得到普遍认同,目前多数研究主要集中在分带现象的描述及如何规避岩溶风险进行选线上,而针对实际工程项目如何进行分带,采用何种方法进行分带的研究则较少。本文通过对大方山岩溶隧道采用工程地质及水文地质调绘、物理勘探、钻探等综合勘察方法,对隧道所在位置地下含水的强弱,泉点、暗河、岩溶洼地之间地下水相互关系,岩溶地下水的补给、径流、排泄条件,雨季、旱季岩溶洼地及隧道洞身地下水位测量等进行综合分析,以确定隧道所处分带。研究结论:(1)岩溶地下水分带应根据岩溶发育情况采用综合手段开展,遵循遥感、地质测绘、物探、钻探、监测、测试等各项工作的程序,循序渐进,相互配合;(2)大方山隧道岩溶段落地下水可划分为季节交替带和水平循环带;(3)根据地下水分带结果结合水文地质单元及选用相应的计算方法预测隧道涌水量,对施工时涌水、突泥风险进行预判;(4)本研究成果可对岩溶地区隧道所处地下水分带、涌水量计算方法的选定以及水量预测提供指导作用。

宁东煤田鸳鸯湖矿区煤层顶板水害防控技术与应用

为了避免宁东煤田鸳鸯湖矿区矿井发生顶板水害事故,对浅部煤层顶板含水层进行了富水性评价、涌水量预测和顶板水疏放效果评价和系统研究。提出了基于地质钻孔水文信息的含水层富水性分区方法,选取影响直罗组下段含水层富水性的6个评价指标,分析各评价指标与钻孔单位涌水量之间的相关关系,借助语气算子比较法确定各指标的权重,利用三角形隶属度函数构建了模糊评判矩阵,采用模糊综合评判法对直罗组下段含水层富水性进行了分区。充分考虑了顶板砂岩含水层的水文地质特征,提出了静储量结合动态补给量的工作面涌水量预测方法;根据矿井涌水量组成和变化特点,提出了基于时空分区的矿井涌水量动态预测方法;利用顶板水疏放的水量观测值,结合工作面静储量和动态补给量预测值,提出了工作面疏放水效果“双指标四因素”定量化评价方法。结果表明:基于地质钻孔水文信息的含水层富水性分区方法、静储量结合动态补给量的工作面涌水量预测方法,基于时空分区的矿井涌水量预测方法和顶板水疏放效果定量化评价方法可以对顶板水害起到有效的防控作用。

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。