岩石物理力学参数与电阻率测井参数的相关性研究

以罗园井田煤系岩石物理力学参数和三侧向电阻率测井参数为研究对象,采用单因素相关分析法,对两者的相关性进行了研究。结果表明:三侧向电阻率测井参数与岩石物理参数的相关性较低;三侧向电阻率测井参数与岩石力学参数的相关性较显著。并采用两者的回归模型对副井检查孔岩石力学参数进行预测,通过预测值与实验值的对比分析结果表明,预测模型的实用性较强。     

煤系烃源岩有机碳含量测井响应特征与定量预测模型

煤系地层富含有机岩石,导致测井响应特征复杂。以实测TOC含量数据为基础,分析了煤系烃源岩中煤岩、炭质泥岩和泥岩有机碳含量的测井响应特征,发现电阻率、声波时差、自然伽马、密度和中子孔隙度等测井参数与有机碳含量相关性较高,并基于此建立了针对不同岩性煤系烃源岩有机碳含量计算模型,即多元回归模型和Δlog R模型。结合研究层段,分别建立了一元、二元、五元线性回归模型及重叠法模型,进行TOC含量计算并做了误差分析。结果表明：五元回归模型的计算误差最小,但在没有实测TOC含量数据层段计算误差较大;重叠法计算误差最大,但其整个层段的TOC含量预测值更符合岩性特征。煤系地层有机碳预测研究旨在为后续煤系烃源岩综合评价提供参考。     

利用地震资料预测大北地区岩石力学特性参数

地层岩石力学特性参数(岩石抗压强度、三轴强度、抗剪强度、抗拉强度、泊松比、弹性系数、内摩察角等)是钻井工程设计、钻头设计及优选的基础.通过分析对比地层岩石力学特性参数预测方法的基础上,探讨了岩石力学特性参数与地震资料的关系,开展了利用地震资料来预测岩石力学特性参数的研究,结果表明,利用地震资料来预测岩石力学特性参数进而开展钻井工程设计、钻头设计及优选的方法,可以克服室内实验法难以全面反映不均质地层岩石力学特性参数的变化的许多不足,以及受岩心资料的限制,在岩性变化大的区域测得的数据可能缺乏对比性,研究也表明用测井资料评价岩石力学特性,属于钻后分析,并不能指导当前井的钻进,尤其对新探区,更增加了钻井的盲目性、危险性,甚至会造成钻井事故和巨大的经济损失.     

最优组合预测在煤系地层含水量预测中的应用

利用电测深法能够获得半衰时St/2、衰减度D和视极化率ηs这些与煤系地层含水量相关的指标,通过分析,再引入含水层相对因子参数T"这一指标,选取以上4个物探观测指标作为预测煤系地层含水量的输入参数。通过实例,分别采用多元线性回归模型、人工神经网络模型和最优组合预测模型来预测煤系地层的含水量,研究各个模型的预测精度。结果表明:最优组合预测模型的预测精度最高,证明采用最优组合预测模型预测煤系地层含水量的准确性和实用性。     

基于测井参数的煤系烃源岩总有机碳含量预测模型

复杂沉积环境下,烃源岩物性差异较大。经相关性分析揭示了煤系烃源岩TOC含量与各测井参数间存在相关性差异较大、各测井参数间含有互相关关系的特点。采用平均影响值(MIV)方法对测井参数进行筛选,筛选后的测井参数进入最终的BP神经网络建模,从而有效地规避了测井信息间的非相互独立性导致的模型预测误差增大及建模时间增加。依据研究区实验分析的TOC含量数据,分别建立适用于煤系烃源岩的Δlog R,BP神经网络和遗传算法(GA)优化的BP神经网络TOC含量预测模型。对模型试算分析,结果表明:GA改进后的BP神经网络模型预测效果最好,稳定性强,受烃源岩非均质性影响程度小,可以精细地反映煤系烃源岩TOC含量的细微变化。     

冻融循环后岩石力学特性的数值预测方法

经历多次冻融循环后岩石力学特性预测对寒区岩体工程的设计与运营都有着重要意义,针对目前研究仅能直接获得岩石孔隙度等参数随冻融循环次数变化规律的不足,基于FLAC~(3D)软件提出了能够预测冻融循环后岩石力学特性的数值方法。首先基于应变软化模型进行了完整岩石的单轴压缩数值试验,其次利用随机分布函数建立不同孔隙度的岩石数值计算模型;最后利用该模型研究了岩石应力应变曲线、单轴抗压强度及弹性模量等随孔隙度变化的规律。结果表明岩石单轴抗压强度及弹性模量均随着孔隙度的增加即冻融循环次数的增加而降低。     

岩石力学数值模拟方法用于采矿工程的技术经济探讨与教学实践

结合采矿工程特点以及岩石力学数值模拟方法的发展现状,分别从技术、经济与人才培养三个方面对数值模拟方法在采矿工程中的应用问题展开探讨。采矿工程在力学背景、工程稳定性要求及价值目标等方面均有别于其他岩石工程,这对其选择何种方法解决生产过程中遇到的岩石力学问题有显著影响,突出表现为成本的敏感性。由于模型误差、参数选择误差和监测数据反演误差等系统性误差的客观存在性,这导致数值模拟方法在预测岩石力学问题的精确度(可靠性)方面存在着发展的"上限"。而采矿工程中的岩石力学问题对计算及预测精确度的需求存在"下限",因此,只要保证数值模拟方法预测的精确度"上限"达到采矿工程需要的"下限"即是其成功的应用。岩石力学数值模拟方法预测的精确度与成本投入之间存在一定的正相关关系,机会成本及决策风险控制因素对矿山企业应用岩石力学数值模拟方法的效果有重要影响。此外,高等院校在采矿工程人才培养方面加强岩石力学教育,为矿山企业输送具有较高岩石力学素质的采矿工程师,将是引领矿业技术进步的重要组成部分。     

基于PCA-LM-BP神经网络的岩石可钻性预测研究

预测岩石的可钻性等级能够为钻探工程项目的开展提供有效帮助,根据岩石的可钻性等级选择合理的工艺、方法、技术为项目提供技术支撑。本文考虑岩石在地下空间中受复杂环境因素影响,从地球物理勘探数据、岩石的力学性质和物理性质中选择5种影响岩石可钻性的等级因素,用主成分分析法（PCA）解释每种影响因素之间的相关性及贡献率,消除5种影响因素之间的相关性,选择相关性低的3个主成分代替数据样本进行预测评价。编写LM-BP算法,合理设置预测模型参数值,以主成分分析后的数据样本作为基础,建立岩石可钻性等级预测模型,对预测结果与室内实验法的实测结果进行分析对比,经分析得知,PCA-LM-BP预测模型在岩石可钻性等级预测中,具有预测精准度高、预测时间短的特点,可被应用于钻探工程中的岩石可钻性分析。     

灰色突变理论及声发射在岩爆预测中的应用

根据声发射机理,将灰色理论和突变理论相结合,建立声发射参数的灰色尖点突变模型。在刚性试验机上,通过单轴受压岩石破坏全过程进行声发射试验,得到了岩石破坏全过程力学特征和声发射特征,研究岩石破坏规律。利用建立的模型和试验中的声发射参数,对某矿岩爆进行预测,并得到了巷道发生岩爆的声发射参数临界值。     

滇东威信煤系地层岩石力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤储层压裂改造效果很大程度上取决于煤、岩的力学性质。结合以往煤田地质勘探资料,基于岩石力学性质测试,揭示了煤系地层岩石的力学性质特征,分析了研究区煤系地层岩石力学性质差异,探讨了煤层和顶底板岩石力学性质差异对煤储层压裂效果的影响。结果表明,研究区煤层和顶底板岩层力学性质差异显著,煤系地层岩石力学性能按照煤、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩的顺序增强。该研究成果可为该地区煤储层的压裂施工设计提供一定借鉴。     

基于PSO-LSSVM的矿井冲击地压分级预测研究

为准确预测煤矿冲击地压灾害,提出一种基于粒子群算法(PSO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)预测方法,即冲击地压分级预测的PSO-LSSVM方法。该方法综合考虑煤矿开采深度、地质构造、煤的坚固性系数、最大主应力、煤层倾角变化、煤厚变化、顶板岩层厚度、开采工艺、顶板和底板岩石强度共10项指标因素,构建冲击地压预测指标体系。利用PSO搜索方法对LSSVM模型的核参数σ和惩罚因子f快速寻优,再将优化参数输入LSSVM模型中,构建基于PSO-LSSVM方法的冲击地压危险性分级预测方法,并进行工作面实例预测。研究结果表明:与其他预测方法相比,PSO-LSSVM方法具有计算效率高、准确性高、操作简便等特点,现场应用效果良好。     

基于测井的煤及煤层顶底板力学性质分异预测研究

为评价煤层顶底板岩石对煤层水力压裂裂缝的影响,取煤及煤层顶底板岩芯开展岩石力学参数测试,获取煤和岩石抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比等力学参数。将测试的岩芯深度归位至常规测井深度,测井响应标准化处理后,标定岩芯纵波时差、电阻率、自然伽玛值。分析煤、岩石力学参数与声波时差、电阻率、自然伽玛值的拟合关系,构建了基于多测井响应的岩石力学参数预测模型。采用预测模型计算煤、岩石力学参数及比值,评价煤层与顶底板岩石力学性质差异。结果表明：研究区顶板岩石弹性模量一般是煤层的6倍以上,抗压强度一般是煤层的5倍以上|底板局部岩石弹性模量和抗压强度是煤层的5倍以上。煤层水力压裂裂缝容易控制在顶板之内,不易控制在底板之内,在研究区东南部,水力压裂裂缝容易窜至顶底板。     

煤巷围岩变形预测系统的构建及应用

根据煤巷围岩收敛变形的监测数据,运用非线性拟合技术,选择4种非线性函数建立了煤巷围岩变形预测模型,实现对巷道围岩变形监测数据的回归分析与预测,并基于VB编程方法构建了煤巷围岩变形预测系统,实时动态反映煤巷围岩的稳定状态。     

基于机器学习的煤巷围岩稳定性预测与应用

煤巷围岩稳定性分类对指导现场岩体工程设计、施工、管理具有重要的理论和工程实际意义。本文选取了影响煤巷围岩稳定性的7个关键指标,采用现场案例、调查问卷和文献计量等方法收集样本并建立了围岩稳定性分类数据库,基于6种机器学习方法分别建立了煤巷围岩稳定性分类预测模型。经模型计算得出,神经网络和改进的支持向量机模型具有较高的预测准确性。将模型应用于霍州矿区实际工程,结果表明,神经网络和改进的支持向量机方法预测精度高、可靠性好。     

基于粒子群优化BP神经网络的巷道位移反分析

以某煤矿资料为基础,确定出岩体物理力学参数水平,并设计正交试验表。根据巷道边界条件建立几何模型,通过有限元法计算得出的位移值建立起PSO-BP神经网络学习样本,从而得到矿山巷道位移反分析预测岩体物理力学参数模型。研究结果表明：实测位移量与由预测参数计算位移量间的最大误差为3.27%,通过实测位移值反分析求得的岩体物理力学参数值可信,PSO-BP神经网络应用于矿山巷道位移反分析是可行的。     

煤岩破裂产生的冲击破坏及其探测技术

根据煤岩破裂产生的冲击破坏机理,提出了煤岩冲击破坏的弹塑脆性模型,并利用该模型分析如何进行冲击矿压危险性预测;介绍了声发射以及电磁辐射技术的机理和监测原理。     

露天煤矿边坡稳定性预测的PSO-LSSVM模型

边坡工程是露天煤矿中的重点工程,边坡的稳定性关系着煤矿的安全生产。针对煤矿边坡工程稳定性预测的复杂性,将粒子群算法和最小二乘支持向量机结合,使用粒子群优化算法寻找最小二乘支持向量机的最优参数,选取煤矿边坡工程中岩石重度、粘聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙水压力和振动系数等七项因素为边坡稳定性的影响因素,建立了PSO-LSSVM的煤矿边坡稳定性预测模型。利用煤矿实测30组边坡稳定性数据进行学习训练,另用12组数据进行测试,同时与LSSVM测试数据进行比较,验证了PSO-LSSVM在煤矿边坡稳定性预测中有较高的准确度。     

煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的确定及应用

阐述了非接触电磁辐射法预测煤与瓦斯突出等动力灾害现象的原理,系统地分析了煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的影响因素．认为电磁辐射预测临界值的确定与煤岩地质情况、煤岩内应力分布、煤岩电性参数、煤中瓦斯状态和煤岩含水率等因素有关;临界值确定的具体方法是通过常规预测方法与电磁辐射方法同步测定的．     

不同倾角正断层附近应力分布规律数值模拟研究

查明不同倾角正断层附近应力分布规律对瓦斯分布规律预测、煤与瓦斯突出预测具有重要的参考价值。以鹤壁四矿31052采煤工作面内不同倾角正断层参数为基础,结合实验室岩石力学测试,构建了正断层地质模型;借助ANSYS有限元模拟软件对不同倾角(30、45、60°)正断层附近的应力分布进行模拟。结果表明:煤厚7.5 m、断层垂向高度50 m、断层倾角45°时,断层端部的应力集中程度最高,断层附近煤岩体破碎严重;工作面前方距断层40 m左右范围应力"释放区、集中区、正常区"三区界限较明显。断层长度、煤厚取值不同时,断层端部应力集中程度会发生变化。煤厚和工作面距断层距离对断层附近横向上应力变化有重要影响,断层垂向高度和断层倾角对断层附近纵向上应力变化有重要影响。