Bayesian discriminant analysis for prediction of coal and gas outbursts and application

Based on the principle of Bayesian discriminant analysis, we established a model of Bayesian discriminant analysis for predicting coal and gas outbursts. We selected five major indices which affect outbursts, i.e., initial speed of methane diffusion, a consistent coal coefficient, gas pressure, destructive style of coal and mining depth, as discriminating factors of the model. In our model, we divided the type of coal and gas outbursts into four grades regarded as four normal populations. We then obtained the corresponding discriminant functions through training a set of data from engineering examples as learning samples and evaluated their criteria by a back substitution method to verify the optimal properties of the model. Finally, we applied the model to the pre-diction of coal and gas outbursts in the Yunnan Enhong Mine. Our results coincided completely with the actual situation. These results show that a model of Bayesian discriminant analysis has excellent recognition performance, high prediction accuracy and a low error rate and is an effective method to predict coal and gas outbursts.     

地震属性技术在煤田地震勘探中的应用研究

介绍了地震属性技术的特点和专业术语 ,阐述了同相轴属性和数据体属性参数的提取方法 .利用实例说明了该技术在识别断层及其它构造、解释煤层厚度变化、预测奥陶系灰岩岩溶裂隙等的具体应用情况 .认为在煤田地震勘探中 ,利用地震属性信息有助于解释人员了解地下构造、地层和岩性特征     

海孜煤矿构造变形及其对煤厚变化的控制作用

分析了海孜煤矿岩、煤层组合特征 ,总结了 7,8,9,1 0煤层的断层、层滑构造和煤厚变化情况 ,探讨了断层与层滑构造的形成机制以及构造变形对煤厚的控制作用 .结果表明 :7,8,9,1 0煤层等软弱层属于塑性层 ,而各煤层及顶底板岩层组合及构造变形又有较大区别 .在多期构造应力场作用下 ,7,8,9煤层以层滑构造发育为主 ,形成煤层急剧增厚变薄带 ,并见压剪和张剪性两种层间断层 ;1 0煤层以中小型剪切式断层为主 ,层滑构造发育程度次之 ,煤厚变化幅度较小 .断层和层滑构造又存在密不可分的组合关系     

高邮凹陷断层控油气作用的多样性

在探讨高邮凹陷断层发育时期和分布特点的基础上,结合油气分布特点,分析了断层在油气成藏中的作用类型,并探讨了其作用机理。依据断层在油气生成、运移、聚集和分布环节中的作用,把断层分为控源断层、供烃断层、改向断层、成圈断层和调整破坏断层。控源断层控制有效烃源岩展布和生烃时期的早晚,高邮凹陷控源断层下降盘为有效烃源岩分布区,而且西部地区早于东部地区生烃; 供烃断层控制油气主运移通道的走势,其陡断面和凸断面为高邮凹陷断裂带油气的主运移通道; 改向断层影响油气的富集层位和油气富集区的位置,其对高邮凹陷油气分布的影响存在“分散”和“富集”两种效应; 成圈断层控制圈闭的类型及分布; 调整破坏断层导致圈闭充满程度和原油物性的改变,高邮凹陷调整破坏断层为盐城期和三垛期活动断层。高邮凹陷断层的多期性和多样性导致断层体系中各断层封闭性在时空上的差异性和多变性,从而形成对油气控制的多面性和复杂性。     

安家岭露天煤矿端帮采煤方法研究

将井工开采的放顶煤采煤技术应用于平朔安家岭露天煤矿端帮煤开采,提出了“煤墙支撑简易放顶煤”采煤法。该法将煤层全厚分为上下两个采掘层,每个采掘层又分为上下两个分层,采掘下分层时用单体液压支架支护,采掘上分层时采用顶板放炮民落煤,采掘的煤层厚度可达10m以上,此种采煤方法具有安全可靠,资源回收率高、作业效率高等优点。     

鄂尔多斯盆地优质煤资源分布及有利区块

以鄂尔多斯盆地侏罗纪煤炭资源为研究对象,在系统分析煤基本性质的基础上,确定该盆地优质煤的定 义。根据近年鄂尔多斯盆地勘探及聚煤规律研究成果,依据定义确定优质煤主要分布在东胜、榆横、大保当、马家 滩、神北、灵武、彬长、华安、黄陵、汝箕沟10个煤矿区和鄂托克旗、杭锦旗、盐池、靖定、环县、庆阳、旬东7个预测区, 统计含煤面积达11.1×104km2,总资源量1.44×1012t。选择含煤面积、资源丰度、资源量指标对鄂尔多斯盆地优 质煤资源进行评价,划分出最有利、有利、较有利、一般区块,绘制了鄂尔多斯盆地优质煤资源评价分区图。     

省道S233线焦作方庄段危岩体特征、成因及其治理

通过调查研究省道S233线焦作方庄段内地质环境条件和所发育危岩体特征,共发现危岩体37处.根据危岩体形成的主控因素,研究区危岩体划分为3段:第一段主控因素为断层;第二段为重力卸荷和人类活动;第三段为两组节理的风化和人类活动.在此基础上,运用模糊综合判定的方法对研究区危岩进行了稳定性和危险性评价,并根据3段内危岩体各自的特征提出了相应的治理方案.     

基于GIS空间分析的三维巷道优化设计方法

传统的巷道设计大多采用基于平面的CAD方法,既不能考虑巷道所处的地质特征,也无法直观反映巷道之间的空间关系.借助GIS的空间分析思想,综合考虑巷道与煤层/断层、巷道与巷道之间的空间关系,对巷道进行空间距离分析,从而达到优化设计的目的.巷道三维建模过程中,将巷道设计分解为断面设计和轴线设计,通过拖拉和布尔运算方法生成三维巷道实体模型.在三维地质模型基础上,详细讨论了新建巷道与煤层/断层之间的空间距离的计算方法、新建巷道与既有巷道之间的空间最短距离的计算方法,并形成了巷道优化设计的技术流程.最后将该方法应用于安徽省某煤矿工程,能够清晰地揭示空间任一巷道与周边地质环境和其他巷道之间的空间关系.     

落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征

采用热红外（TIR）成像技术和落球撞击实验，对大理岩、花岗闪长岩、红色斑状花岗岩、辉长岩和砂岩等5类典型地壳岩石试件进行了热红外辐射观测．通过对靶元区域受撞击前后TIR辐射温度进行图像处理，对靶元红外辐射的时延特征进行了研究，得到了相应的辐射温度时延曲线，分析了影响时延曲线形态的相关因素，并对相同撞击条件下不同岩石以及不同湿度岩石的时延曲线特征进行了比较．结果表明：岩石撞击靶元TIR辐射温度的时延曲线形态与撞击速度有关；撞击前后红外辐射的升温幅度、时延曲线的离散性、局部波动性、单调性和斜率等5项特征指标受岩石热导率、比热和发射率等影响；干燥岩石撞击后的TIR升温幅度要稍大于潮湿岩石，干燥岩石的降温要快于潮湿岩石．     

Preparation of solid medium for use in separation with gas-solid fluidized beds

The highly-efficient dry separation technique using a gas-solid fluidized bed is very beneficial for increasing coal grade and optimizing the utilization of coal resources.The size distribution of the solid medium(e.g.,magnetite powder)used in this technique is one of key factors that influences fluidization and separation performance.It is,therefore,urgent to prepare medium in a way that operates at low cost and high efficiency.Grinding experiments were performed using a planetary ball mill equipped with a frequency convener.The effect of fed mass,rotation frequency of the mill,grinding time and the ball-size ratio on grinding performance was investigated.The grinding parameters were optimized by numerical calculations using Artificial Neural Network(ANN)in Matlab.A regression equation for predicting the yield of the desired product(i.e.,0.3～0.15 mm magnetite powder)is proposed.The maximum yield of 0.3～0.15 mm panicles was 47.24%.This lays a foundation for the industrial-scale production of the solid medium required for separation with a magnetite-powder fluidized bed.     

油藏Voronoi网格化的研究

Voronoi网格具有很强的灵活性和局部正交等特点,可以把局部细分网格与基本粗化网格有效地结合在一起,满足了油藏数值模拟技术对于大范围粗格化模拟、局部精细化描述的需要.对Voronoi网格的生成技术进行了分析和研究,提出了一种新的生成方法:把油藏区域按断层、井层、基层分层,针对不同层,采用不同的几何模型布点,最后采用间接法构造Voronoi网格.从计算几何的角度把层干扰归纳为点与点、点与线和线与线3类,并给出了相关的解决措施,重点对断层与垂直井、水平井的干扰进行处理.通过Voronoi网格化模型,验证了该算法的正确性和有效性.     

急斜煤层分段放顶煤开采合理段高选择研究

为确定急斜煤层水平分段综放开采条件下工作面段高的合理取值,将开采后裸露顶板岩层简化为三边固支的矩形薄板,采用薄板破断理论对受横向和纵向载荷作用下的斜置矩形薄岩板进行力学分析.研究表明:岩板走向长度、倾斜长度、岩层倾角、覆岩载荷及泊松比是影响段高取值的5个主要因素.应以在工作面上方采空区煤矸体沿着顶煤采出后形成的槽形采空区域下移前岩板不发生沿根部折断为极限段高的选择标准.工作面合理段高取值分为3类:第Ⅰ类煤层倾角45°～55°,取值在29 m范围内;第Ⅱ类55°～75°,取值在51 m范围内;第Ⅲ类75°～90°,该范围内开采工艺及设备选择对合理段高取值的影响更为重要.     

Development of ensemble learning models to evaluate the strength of coal-grout materials

In the loose and fractured coal seam with particularly low uniaxial compressive strength(UCS), driving a roadway is extremely difficult as roof falling and wall spalling occur frequently. To address this issue, the jet grouting(JG) technique(high-pressure grout mixed with coal particles) was first introduced in this study to improve the self-supporting ability of coal mass. To evaluate the strength of the jet-grouted coal-grout composite(JG composite), the UCS evolution patterns were analyzed by preparing 405 specimens combining the influential variables of grout types, curing time, and coal to grout(C/G) ratio.Furthermore, the relationships between UCS and these influencing variables were modeled using ensemble learning methods i.e. gradient boosted regression tree(GBRT) and random forest(RF) with their hyperparameters tuned by the particle swarm optimization(PSO). The results showed that the chemical grout composite has higher short-term strength, while the cement grout composite can achieve more stable strength in the long term. The PSO-GBRT and PSO-RF models can both achieve high prediction accuracy. Also, the variable importance analysis demonstrated that the grout type and curing time should be considered carefully. This study provides a robust intelligent model for predicting UCS of JG composites, which boosts JG design in the field.     

淮南潘集一矿11—2煤层层间滑动构造研究

潘集一矿11—2煤层间滑动构造发育,层滑构造特征表现为顶底板揉皱楔入煤层中使得煤层破碎,煤质变差,顶底板凹凸变化。煤层厚度变化大,稳定性差,薄煤带发育。矿区层滑构造主要分布于中西区浅及中深部位置,对煤层厚度影响较大。为了探明矿区层滑构造的成因机理,对矿区层滑构造特征及其类型进行了研究。结果表明：潘集一矿11—2煤层滑构造主要表现形式为断裂式层间滑动,说明矿区层滑构造主要是受矿区断层的牵引作用所致。将11—2煤层滑构造分为揉皱型、断滑型和断裂型,矿区西部层滑构造主要表现为断裂型和断滑型,中部主要表现为揉皱型和断裂型,东部未开采区主要表现为断滑型,为矿区生产部署提供了参考依据。     

古汉山井田煤层气赋存特征

以焦作煤田古汉山井田为研究区,通过定性分析与定量研究,探讨了煤层埋深、顶底板岩性、煤层埋深以及地质构造等因素对煤层含气性的控制;通过数理统计的方法,得出了埋深、有效埋藏深度以及煤厚与煤层含气量的回归方程,并对回归方程进行了显著性检验.研究结果表明,煤厚、断裂构造以及埋深是影响古汉山井田煤层气赋存特征的主要因素,并表现为:①随着煤厚的增加,含气量线形增大.②随着埋深和有效埋藏深度的增加,含气量先是急剧增大,到了一定阶段后,增大趋势变慢,之间具有对数正相关关系.③在断层尖灭端,含气量大,断裂带内含气量小;正断层的下降盘的含气量大于上升盘,同一正断层的上升盘附近,距离断层面越远,含气量越大.煤层的顶板岩性对含气量有一定的影响,但不是引起井田内煤层含气量变化的主控因素.     

Application of 3D Visual Techniques in Daliuta Coal Mine

3D visualization is one of major problems in ＂Digital Mine＂ theory and its technological research field. Through the observation of 3D geological models, spatial structural information, connected with the information of production management hidden in geological data, could be detected. In order to meet the requirement of more efficient coal exploration, a case study of geological characters of the Daliuta Coal Mine is presented in which 3D visual models of the ground surface and geologic bodies are established on the basis of data models and data structures of 3D geology modeling. The main conclusions of this study are as follows： （1） Through analysis and organization of spatial discrete data, the drillhole database is designed with the data of the Daliuta mine; the connections amomg drillhole data are realized and displayed in a 3D environment. （2） Combining real data of the Daliuta mine, drillhole visualization is realized in a 3D environment by using the CoalMiner system. （3） The ground surface modeling of the Daliuta coal mine adopted a surface-data model and a TIN data structure. （4） 3D models of coal seams and rock formations of the Daliuta mine are established, which provide a method for the simulation of complex surfaces of geologic bodies. In the end, the models are applied to the Daliuta coal mine and the result shows that better geological effects are obtained.     

煤基合成丙烯全过程模拟与废水利用

对5000 t/d煤气化经甲醇制备丙烯的工艺进行了废水资源化利用的研究,对该过程进行了全流程模拟,获得准确的工艺数据,如煤气化消耗用水量、甲醇及烯烃合成中排放的废水排放量、组成及pH等性质。提出将废水代替新鲜水作为汽化剂用于煤气化炉的用水策略并进行了模拟,研究了废水用作汽化剂对合成气组成和汽化温度的影响。结果表明,在煤气化条件下,废水中甲醇等有机物污染物基本可以完全转化为CO,H2,CH4及部分CO2和H2O,在合成气中的残留量低于10 ppb,且气化温度仍保持在1 500℃左右。实施改造方案可行后,可实现节水24万t/年。     

贵州晚二叠世含煤地层沉积格局及其构造控制

贵州省主要含煤地层是上二叠统龙潭组和长兴组，先前研究基本查明了其沉积环境和区域构造背景．在此基础上，结合近年来的勘探成果，进一步就区域构造对含煤地层沉积格局的控制作用进行了探讨．研究表明：晚二叠世期间发育的同沉积断裂对含煤地层沉积格局起着区域性控制作用，形成了“东西分带、南北分区”的沉积与聚煤格局．总体来看，以横贯中部的遵义-惠水NNE向断裂带为界，东部地区海相沉积较为发育且煤层发育极差，西部地区以海陆交互相沉积为主且煤层发育较好;以盎县-六盘水NNE向断裂带为界，西部主要表现陆源区，而东部为沉积区．在此构造背景上，六盘水-瓮安断裂带将贵州中、西部进一步划分为黔北隆起和黔南坳陷2个一级构造单元，2个单元的沉积作用和聚煤特征差异显著．不同断裂带在不同沉积阶段沉降活动的差异性，是导致龙潭早期、龙潭晚期、长兴期沉积格局和聚煤特征有所不同的重要原因．     

"围岩-煤体"系统失稳破坏及冲击地压预测的探讨

根据“围岩－煤体”系统在开采过程中力学结构和力学状况的运动变化特征,分析了顶板岩层对煤体缓慢加载和瞬间加载的两种作用方式,研究了瞬间加载时“围岩－煤体”系统从稳定状态到失去稳定的物理、力学过程,提出了冲击地压发生的判别准则,在现场取得了较为成功的应用。     

印度尼西亚苏拉威西地区新生代盆地烃源岩特征

利用钻井资料,在地层分析和沉积相研究基础上,结合油样、油苗、岩芯和露头样品的地球化学分析,对印度尼西亚苏拉威西地区新生代盆地烃源岩发育时代、地球化学特征、沉积环境进行了系统分析。结果表明:苏拉威西地区新生代盆地主力烃源岩发育层位是古新统—始新统,普遍含煤或碳质泥岩,有机质类型为偏腐殖型,有机质丰度中等—好,具备油气兼生的能力;古新统—始新统烃源岩沉积相带为河流—沼泽相和潮坪—潟湖相,主要残存于裂谷期断层控制的坳陷内,主体部位烃源岩热演化已进入成熟—过成熟阶段,具备为油气藏的形成提供充足烃类的能力。