基于RS-MKSVM的顶板砂岩富水性预测

以谢桥矿8~#煤层顶板砂岩富水性为研究对象,引入支持向量机算法,以Sigmoid核与RBF核组合为混合核函数,建立了RS-MKSVM预测模型。在λ_1=0.05与λ_2=0.95时预测准确率达到100%,表明模型能够很好地实现对其富水性等级的预测。     

基于多属性决策的煤层顶板含水层富水性预测

针对田陈煤矿3下煤层顶板含水层富水性开展研究,选取了砂岩岩性系数、岩性结构指数、岩芯采取率、断层分维值、褶皱分维值等5个参数作为砂岩含水层富水性预测的评价指标,并利用AHP-PCA法对主控因素对富水性的影响进行了综合赋权,得到权重,在此基础上基于TOPSIS多属性建立了富水性指数预测模型,实现了煤层顶板含水层富水性预测...     

基于改进灰色可拓关联法的煤层顶板砂岩富水性评价

针对煤层顶板砂岩局部富水性强并影响矿井作业环境与生产安全的问题,在修正分辨系数ρ的基础上,改进了传统的灰色可拓关联法,选取含水层厚度、脆塑性厚度比、岩芯采取率和断层分维数4个指标作为评价因子,对孙疃矿区10煤层顶板富水性进行了分区评价。结果表明：采用方差法对关联度中分辨系数ρ进行改进,能够有效避免分辨系数ρ取值不同造成的干扰;基于可拓物元模型与改进的灰色关联度分析法,将研究区顶板砂岩富水性划分为弱、较弱、中等与强4个等级,其中弱、较弱富水性区比中等、强富水性区分布广且面积大,整体上南部比北部弱。分区结果与物探、抽水试验成果一致,说明采用本方法所建立的计算模型具有一定的实用性。     

回采巷道围岩稳定性预测模型及其成熟度

针对我国煤矿井下回采巷道围岩稳定性预测方法不够成熟、准确率较低的问题,引入支持向量机算法,将回采巷道围岩稳定性的评价指标作为输入向量,稳定性等级作为输出向量,利用粒子群算法不断调整惩罚因子c、核参数g与单核系数λ1和λ2,建立了基于PSO-MKSVM的回采巷道围岩稳定性预测模型。定义出衡量回采巷道围岩稳定性预测模型的精度度量P和非均等代价下的代价度量E,并以成熟度度量M作为评价模型性能的准则。结果表明有多组λ1和λ2使得回采巷道围岩稳定性预测模型的成熟度度量达到最大值M=1,性能较稳定。     

基于概率神经网络的煤层顶板砂岩含水层富水性预测

以谢桥矿为例,分析了8煤层开采最大导水裂隙带发育的高度,确定了顶板砂岩水预测的范围,研究了顶板富水性的影响因素,建立了评价指标体系,在此基础上利用概率神经网络预测了煤层顶板砂岩的富水性。     

CSAMT在大埋深煤层顶板富水性探测中的应用

针对大埋深首采区煤层顶板富水性难以确定的问题,采用可控源音频大地电磁法(CSAMT)对赤城煤矿首采区煤层顶板进行富水性探测。通过对5-2^#煤层顶板以上50、100、150、200 m处分别进行切片分析,结果表明:5-2^#煤层顶板以上50 m处(延安组)的电阻率值比煤层低,顶板砂岩低阻异常区7处;5-2^#煤层顶板以上100 m处的砂岩低阻异常区比顶板以上50 m处的低阻异常区范围减小,甚至完全收敛;5-2^#煤层顶板以上150、200 m处无低阻异常区富水性相对较小。研究成果为矿井首采区工作面的安全生产提供了参考。     

基于集对分析-可变模糊集耦合法的砂岩含水层富水性评价——以宁东矿区金家渠井田侏罗系直罗组含水层为例

我国西北地区的侏罗系煤炭资源开采过程中面临顶板水害威胁,其危害程度与煤层上覆地层的水文地质结构有关,对煤层顶板含水层富水性进行合理有效的预测评价,有利于对顶板水害防治做出科学的决策,从而实现安全开采。以宁东矿区金家渠煤矿为例,基于岩性,选取了砂岩等效厚度,砂岩岩性系数,砂泥互层数3个评价因素,建立了岩性影响指数评价指标;基于构造,针对断层、褶皱,选取了断层交端点密度、断层规模密度、煤层倾角变异系数3个指标作为主采煤层上覆直接充水含水层-直罗组砂岩含水层富水性的评价指标。在此基础上,引入集对分析-可变模糊集耦合评价方法,构建了基于集对分析-可变模糊集耦合评价法的直罗组含水层富水评价模型。利用"联系度"实现了富水评价指标与评价等级间的反映联系,利用"相对隶属度函数"实现了富水评价指标值之间的有机融合。在富水性相对分区的基础上,以研究区钻孔抽(放)水试验的单位涌水量为基准,综合确定了研究区富水性分区,结果表明,研究区整体富水性较弱,具有中等、弱2个等级分区,其中富水性中等区域主要位于研究区中北部,富水性弱区主要位于南部、东部及西部。     

基于粗集-支持向量机的采空区自然发火预测

将粗集和支持向量机两种算法有机结合起来,建立了基于粗集与支持向量机的采空区自然发火预测模型。通过粗集对采空区自然发火影响因子进行预处理,将约简属性作为输入向量,利用支持向量机进行分类处理,选择了支持向量机核函数,利用变步长搜索法对支持向量机参数进行了优化。在对粗集-支持向量机方法的实验中,通过与支持向量机方法和神经网络方法的比较,发现在样本有限的情况下,基于粗集-支持向量机的采空区自然发火预测方法预测精度更高,训练速度更快,为采空区自然发火预测提供了一种新的方法。     

多因素复合分析法对直罗组砂岩富水性研究

针对陕北侏罗系煤田顶板直罗组砂岩水害难以防治的问题,以柠条塔井田顶板突水为例,分析了砂岩含水层厚度、砂泥岩组合及风化砂岩层3个因素对直罗组砂岩含水层富水性的影响程度;基于多因素复合分析法,确定了直罗组岩性结构指数、砂泥比系数、砂岩风化率3个指标对砂岩含水层富水性的权重及直罗组砂岩富水性等级范围划分。研究结果表明,岩性结构指数能很好地反映砂岩含水层的孔隙度、渗透性及粒度对富水性的影响;应用多因素复合分析方法确定了3个影响因素的权重系数分别为0.3、0.3、0.4,并根据权重结果将其富水性分区划分为强、中、弱3个等级,其中综合指数为0~1.6为弱富水区、1.6~2.3为中等富水区、2.3~3.0为强富水区,强富水性区域主要位于井田南部、中西部及东北部的局部,富水性中等的区域主要分布于井田中部及北部的大部分区域,井田的南北翼各存在一个相对较弱的富水区。分区预测结果与矿井实际顶板突水区域具有较好的一致性,为陕北侏罗系煤田顶板水害防治提供了一种有效预测途径。     

巷道掘进顶板突水危险性预测研究

煤层顶板水害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,近年来陕北浅埋煤层矿井巷道掘进时顶板突水事故常有发生,其主要原因是侏罗系风化基岩含水层相对松软,富水性较强,在煤层上覆相对隔水层厚度较薄区域,巷道掘进时围岩扰动沟通了风化基岩含水层,或直接揭露风化基岩含水层而引发掘进面突水,甚至突水溃沙(泥)。因此巷道掘进顶板突水危险区的预测十分必要。以红柳林井田4^-2煤开采为例,选择风化基岩含水层厚度、风化程度、岩性组合、砂岩层数及古地形标高等5个主控因素,采用随机森林(RF)算法对风化基岩含水层富水性进行了分区预测,编制了富水性分区预测图。同时分析了巷道围岩岩性特征,并结合松动圈厚度实测数据构建了松动圈厚度的多元线性与指数函数回归预测数学模型,得到了围岩松动圈厚度预测结果,以巷道顶板正常基岩厚度与松动圈厚度的差值为主要指标进行了巷道掘进顶板安全性分区预测,编制了巷道掘进顶板安全性分区预测图。在此基础上,利用GIS软件将风化基岩含水层富水性分区预测结果与巷道掘进顶板安全性分区预测结果进行了空间叠加分析,得到了巷道掘进顶板突水危险性分区预测图。结果表明：4^-2煤层...     

潘三煤矿13号煤层地应力分布规律研究

利用空心包体应力计法在潘三煤矿二水平东翼13-1煤采区、西三C组中部采区共计6个测点进行了地应力测量工作,分析得出了潘三煤矿深部地应力分布规律:最大主应力接近水平,且明显大于垂直应力,地应力场中水平主应力占主导优势地位,水平主应力接近于南北向,采区巷道受水平主应力方向性影响显著。深部地应力场中最小主应力σ₃略小于垂直应力σ_v,中间主应力σ₂略大于垂直应力σ_v,地应力场呈现σ₁>σ₂>σ_v>σ₃的应力关系,测试结果可为潘三煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供科学依据。     

矿井瞬变电磁法在回采工作面富水异常区探查中的应用

通过矿井瞬变电磁法探测获得物探解释基础数据,借助Voxler软件绘制工作面顶板切片,对照地面瞬变电磁结果,初步确定5302工作面顶板方向K₈砂岩含水层及K₁₀砂岩含水层分布情况。借助三维成像技术直观显示视电阻率15Ω·m以下低阻等值体的几何分布形态,为钻探施工提供依据。经钻探验证:3号煤顶板40～45 m低阻异常为K₈砂岩含水层反映,上方60～80 m低阻异常为K₁₀砂岩含水层反映。经钻探验证,该区域分布有导水构造,水源为K₁₀砂岩含水层水。     

基于主控因素分析的A87区块S油层复杂油水层识别方法

A87区块S油层储层物性差异大、含泥含钙较重,油水层识别难度大。利用岩心分析和测井及试油数据,研究泥质含量、钙质含量和孔渗参数与电阻率之间的关系,并结合典型的低阻油层、高阻水层以及不同孔渗油气层的测井响应特征和岩性物性特征,得出泥质、钙质、物性是影响研究区电阻率测井响应的主要因素。依据电阻率幅值特征与侵入特征的响应机理以及典型油水层的测井响应特征,得出区分水层与油层或油水同层最佳参数为R_ILD/R_LLD、（R_ILM-R_ILD）/R_ILD,区分油层与油水同层的最佳参数是CNL、R_LLD×Φ²/1 000,建立了油水层识别图版。对深侧向电阻率进行泥质和钙质影响校正,建立了泥钙校正后的油水层识别图版。利用泥钙校正的敏感测井响应与参数,建立了油水层识别决策树模型和支持向量机模型。与校正前的敏感参数建立的油水层识别图版相比,泥钙校正后的敏感参数建立的油水层识别图版、决策树模型和支持向量机模型精度和解释符合率均有一定提高。应用研究区12口投产井进行验证,表明3种方法均能较好地判别研究区油水层,且决策树模型识别研究区油水层效果最好。     

煤层瓦斯突出危险区综合预测方法

常规的瓦斯突出预测技术,主要从单一角度出发,无法达到多因素影响下的瓦斯突出危险区域预测精度。以某研究区为例,利用基于遗传算法的支持向量机(SVM)网络,预测了瓦斯含量;将孔隙度作为构造煤的判别因子,并通过概率神经网络(PNN)反演方法,得到了构造煤分布情况;介绍了基于自然伽马曲线的拟密度反演方法,获得了煤层顶板岩性情况。综合瓦斯含量、构造煤分布及煤层顶板岩性3个方面特征,建立了一套瓦斯突出危险区域综合预测方法,为判断瓦斯突出危险区提供了理论基础。经过与实际突出位置做验证,预测结果吻合,说明了综合预测方法在此研究区具有较高的准确性。     

基于鲸鱼算法优化支持向量机的露天煤矿边坡稳定性预测

边坡的稳定性对露天矿山的安全影响重大,为了快速地对露天煤矿边坡稳定状态进行判断,提出了一种基于鲸鱼算法(WOA)优化支持向量机(SVM)的露天煤矿边坡稳定性预测模型,该方法使用WOA对SVM模型的惩罚系数及核函数参数的取值进行了优化,解决了SVM模型的初始参数值选取困难的缺点。利用WOA优化后的SVM模型对收集到的边坡数据进行预测,并与RF、BP、SVM模型的预测结果进行对比。结果表明,WOA优化后的SVM模型具有更高的预测精度,该模型对确定露天煤矿边坡稳定状态有一定的参考价值。     

模糊综合评判方法在含水层富水性分区中的应用

针对平朔井工三矿太原组9#煤层开采受顶板砂岩含水层水影响严重的问题,分析了影响煤层顶板砂岩富水性的主要因素;根据矿井9#煤层水文地质特征,结合单因素分析,采用模糊综合评判方法,以砂岩厚度、脆塑性岩厚度比值、构造复杂程度为评价指标,对9#煤层顶板的砂岩裂隙含水层富水性进行了分级分区。后续掘进工程表明,分区结果与生产实际情况有良好的吻合性。     

前伸式双叶片环保用泵的正交优化设计

为提高环保用污水泵效率,采用正交试验法设计了新型前伸式双叶片泵。选取双叶片环保泵叶轮进口直径D_j、叶轮出口直径D₂、叶片出口安放角β_2b以及叶片包角θ,按照L₉（3⁴）正交表设计出9组方案,分别对每组方案进行CFD分析,获得了不同设计方案在额定工况下的性能曲线。根据正交试验结果,分析了不同几何参数对泵扬程、效率的影响规律,得出对效率η的影响顺序为:D₂>β_2b>θ>D_j,对扬程H的影响顺序为:D₂>β_2b>D_j>θ,并提出了优化设计方案。优化后的样机试验结果为:额定流量点效率为76.53%,扬程为14.4 m,其扬程和效率均超过国家标准及国内同类产品。     

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。