动态权-集对分析模型在矿井突水水源识别中的应用

矿井突水是煤矿生产的主要威胁之一,准确判定矿井突水水源是突水灾害防控的重要环节。为进行矿井突水水源识别,基于动态权和集对分析理论,针对葫芦素井田5种不同含水层中所提取的53组水样,选取K~++Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO■及HCO■六项水化学指标作为识别因子,确立了其水源识别区间,构建了矿井突水水源识别的数学模型。然后利用10组已知矿井水样验证水源识别模型,最后使用该模型对2015-04-26葫芦素井田21102工作面突水进行水源识别。结果表明:动态权重综合考虑主客观权重,既削弱了人为因素的影响,又考虑了识别指标的实际情况,权重赋值合理。利用动态权计算的6项识别因子中,SO■,Cl~-,K~++Na~+的权重值分别为0.38,0.25及0.20,远大于其他3项指标且其权重之和占总权重的83%,在突水水源识别中起决定性作用。利用10组已知矿井水样验证动态权-集对分析水源识别模型,9组识别结果与实际情况完全吻合,仅有1组第四系水样识别结果与实际不符,为建模时第四系样本数据少,待测水样超出识别区间所致。使用已建模型识别葫芦素井田21102工作面突水水源,判别结果与实际完全一致,因21102工作面突水几乎均来自直罗组与白垩系,而直罗组与白垩系建模样本量大,所建识别区间合适。大量的水质数据及准确的识别区间是动态权-集对分析模型进行准确突水水源识别的基础与保障。     

基于模糊概率法的矿井突水水源识别模型探讨

小浪底水库蓄水,使得淹没区范围内的新安煤矿矿井水文地质条件发生显著变化,矿井突水的危险性增大。及时准确地判断突水水源是矿井防治水工作中的关键环节。采用水质指标判断结合模糊概率模型识别矿井突水水源的方法,建立基于模糊概率法的矿井突水水源识别模型,通过监测校验,试验水样识别准确率达到90%以上。研究成果对于矿井突水水源的现场识别及后续针对性防治工作具有一定指导意义。     

基于模糊综合判别的煤层气井采排水水质评价

本文引入模糊综合评判方法,建立了水质评价的模糊综合评判法模型。结合柳林地区采排水水质分析数据,对该区煤层气井采排水水质进行了评价,研究表明,该区煤层气井采排水水质为Ⅴ类水,其中氨氮和氯离子含量为水质划分主要的影响因子,建议进行处理后再排放。     

基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法研究

解决当前水源识别仅考虑矿井水化学特性及水位观测等少量因素,缺乏矿井突水力学支撑相关问题,以林西煤矿1021中回采工作面为例,提出了一种基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法。该方法首先根据封闭不良钻孔、断层、老空区、底板等矿井突水力学模型,求解涌(突)水点不同水源或通道突水的临界防隔水煤岩柱厚度Lv|其次对比Lv和实际隔水煤岩柱厚度Le之间定量关系,判定不同水源突水的先验概率|然后以先验概率为纽带,利用贝叶斯判别分析,建立基于水力学与水化学耦合的矿井突水水源识别模型|最后利用该模型对1021中回采工作面涌水点水源进行验证识别。研究结果表明：由于第Ⅲ含水层、第Ⅳ含水层水化学特征相似,建立单一的水化学识别模型,会将涌(突)水点水源误判为第Ⅲ含水层水。而基于水力学与水化学耦合的水源识别模型可精确识别出该涌(突)水点水源属于第Ⅳ含水层水,判识结果与工程实际情况一致,有效提高了矿井涌(突)水水源识别精度。     

基于ELM的矿井突水水源识别方法

针对矿井突水事故的预测问题,提出一种基于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的矿井突水水源识别新方法。该方法是一种单隐含层前馈神经网络学习算法,在训练过程中无需调整初始连接权值和阈值,只需要设置隐含层神经元个数即可获得最优解。以梧桐庄煤矿水质为例,通过MATLAB仿真证实,该方法不仅克服了常规BP神经网络受初始权值和阈值影响的缺陷,而且识别精度更高;在突水预测方面有很好的应用前景。     

基于熵权-模糊可变集理论的煤矿井突水水源识别

在阐述熵权法和模糊可变集理论的基础上,针对平顶山煤田首山一矿和十三矿4个充水水源中所提取的23个水样,构建了识别矿井突水水源的数学模型,并利用该模型对8个水样进行了来源识别。结果表明:各类充水水源中Ka~++Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-)和HCO_3~-等6项化学指标值在区间特定值附近出现的概率比较高,可用模糊可变集理论识别突水水源;熵权法计算的Ka~++Na~+和Ca~(2+)权重值分别为0.270 8和0.371 3,远高于其他指标的权重值,且其权重值之和占64.21%,说明两项指标在矿井突水水源识别中起主要作用;8组水样识别时,除水样8识别结果不符合实际外,其余均与实际类型相符,其准确率为87.5%;对于平顶山煤田来说,识别模型中的优化准则参数a选取2时,熵权-模糊可变集模型识别突水水源的准确性更高;应依据丰富的时空水质检测数据来建立模型并及时应用新的资料予以修正,以保证所建识别模型符合实际并与时俱进。     

用地下水水质特征模型判别姚桥矿井突水水源

结合姚桥矿井地下水水化学资料,介绍了用地下水水质特征模型判别矿井突水水源,并建立了姚桥煤矿矿井突水水质特征判别模型。     

基于博弈论变权TOPSIS模型的煤层底板突水风险评价

传统的煤层底板突水风险评价模型往往采用固定权重,无法反映主控因素指标内部差异性对评价结果的影响,容易导致评价结果失真。基于此问题,本文建立了博弈论变权TOPSIS评价模型,首先通过博弈论对AHP主观权重和熵权法客观权重进行优化组合得到最优常权,然后引入变权函数构建主控因素权重随指标值变化而调整的TOPSIS模型,最终将模型应用于工程实例中并与常权模型评价结果进行对比分析。结果表明:变权模型与常权模型评价结果差异率为22%,对于一些实际危险区域,变权模型评价结果更为准确合理;常权模型和变权模型在指标归一化值小于0.6时,评价结果接近,在指标归一化值大于0.6时,评价结果出现较大差异,变权模型能够提高劣化指标的权重并突出其对底板突水的影响。     

模糊概率法在识别矿井突水水源中的应用

鹤壁矿区主要充水层地下水水化学特征存在明显的差异,基于突水后水质分析资料,采用模糊概率法和特征指标法对矿井突水水源进行识别,识别正确率达到91．7％。这一方法为矿井突水后及时确定突水来源开辟了新的途径。     

煤矿开采区块综合评价与判识研究——以口孜东矿13-1煤层为例

为有效指导煤矿安全、高效开采，建立了矿井开采区块综合判识研究方法。以淮南煤田口孜东矿13-1煤层为例，选取构造、水害与瓦斯灾害作为一级评价指标，基于GIS平台分别建立了矿井地质构造复杂程度灰色模糊模型、顶板突水脆弱性指数模型、瓦斯突出变权TOPSIS模型及其相应数据库。以上述综合评价模型为基础，采用GIS重分类与图形层次叠加功能，将13-1煤层划分为了不利、威胁、可改造、较有利与有利开采区5个等级，其判识结果可为矿井煤炭开采规划与防灾减灾工作提供科学依据。     

基于层次分析法的矿井突水风险评价

为了对矿井突水事故风险进行科学合理的评价,对矿井的突水事故风险进行有效的识别,在分析和归纳矿井突水影响因素的基础之上,建立了矿井突水事故风险评价指标体系。运用层次分析法确立各项指标的权重,采用专家打分法对各项指标进行逐一打分,得到各项指标的均值,最后依据评分表计算出评价结果。通过案例进行验证,结果表明,该方法可以提高矿井突水风险评价的准确性和有效性,较为符合客观实际。     

西部生态脆弱矿区矿井突水溃沙危险性分区

以榆神府矿区为例,开展了以多因素融合为基础的突水溃沙评价研究。在突水溃沙机理分析的基础上讨论了突水溃沙灾害形成的影响因子,选取沙层厚度、含水层富水性、有效隔水层厚度和采动空间等作为研究榆神府矿区突水溃沙的关键因素,编制了无量纲图,采用熵权法确定了各因素的权重,在GIS平台下构建了基于多因素融合技术的榆神府矿区突水 溃沙评价模型,以此为基础对榆神府矿区突水溃沙危险性进行综合分区,经验证,评价结果较为合理,说明构建的评价模型适用于榆神府矿区突水溃沙危险性评价。     

大型露天矿区生态评价模型研究及应用

根据景观生态评价的理论与方法,并结合露天煤矿开采对环境破坏的特点,构造了基于景观的稳定性和宜人性指标的露天矿区生态评价模型．以胜利矿区为例,通过选用多样性、代表性、空气污染浓度、重金属污染、土壤侵蚀、地下水污染等6项指标建立了生态评价指标体系,运用层次分析法对生态评价因子进行等级化处理,确定评价指标的权重,计算出各生态评价因子的综合评价指数（CEI）为0．96,表明该矿、区的生态质量很好,能满足可持续发展的要求．     

基于广义线性理论的铀矿生态环境安全评价

为建立铀矿山生态环境安全评价模型,对我国铀矿山生态环境进行有效评价,选取了我国几个典型铀矿山的生态环境监测数据进行研究,综合分析影响铀矿山生态环境安全的大气、水、土壤、生态补偿等各项指标。应用广义线性理论和SAS统计分析方法,建立基于GLM的铀矿山生态环境安全评价模型。通过计算各项指标的对应等级的生态环境安全的影响权重ωij,得出整体铀矿山的生态环境安全度CEI。研究表明:该模型依据标准整理数据,操作性强,能较准确地得出铀矿山的生态安全度,为铀矿山生态环境安全评价和管理决策提供依据。     

基于测井资料的含水层富水性预测模型——以鄂尔多斯地区营盘壕井田为例

针对鄂尔多斯营盘壕井田的水文地质试验资料少,难以进行有效的富水性评价的问题,本文通过研究声波测井数据与有效孔隙度的相关关系,分析有效孔隙度在平面上的展布,依据地质情况选择含水层厚度和有效孔隙度两个指标构成评价体系,运用熵权法建立砂岩含水层富水性预测模型。通过抽水试验钻孔对砂岩富水性的验证,其结果与富水性的预测结果相符,且富水性预测结果符合水文地质试验数据的验证。结果说明该模型简单可靠,实用价值较高,有效地实现了研究区域砂岩含水层的富水性分区,为含水层富水性评价工作提供了新的方法。     

基于熵权-云模型的岩体质量分级研究

为对岩体质量进行评价,提出了采用熵权-云模型建立岩体质量评价体系。综合选择岩石单轴抗压强度、岩石质量指标、节理间距、节理条件、地下水条件和地应力等6个影响因子作为岩体质量评价的指标,建立了相应的评价指标体系;通过对各评价指标分级,确定云数字特征,在此基础上生成单指标评价云图,并计算指标确定度;采用信息熵理论确定各指标权重,通过计算综合确定度确定评价等级。将建立的熵权-云评价模型应用到某金矿矿区岩体质量分级工作中,并将分析结果与RMR法进行对比,结果显示两类方法的评价结果相符,说明熵权-云模型在岩体质量分级评价中具有一定的可靠性,为岩体质量分级评价提供了一条新思路。     

模糊评价法在潞安矿区水质评价中的应用

应用模糊数学法对潞安矿区矿井水水质进行了综合评价,评价结果与潞安矿区的实际监测数据吻合,模型选用合理,评价方法可行。此次评价为矿井水资源化开发利用提供了理论支撑和决策依据。     

基于层次分析法的煤矿可持续发展研究

基于层次分析法(AHP),构建煤矿可持续发展评价模型并计算各层级权重,旨在为煤矿的科学合理发展提供一种有效的科学方法。此外,在可持续发展评价指标体系的基础上,运用模糊综合评价法,对沈煤集团4个主要煤矿做了综合评价。     

基于多方法耦合的矿井突水水源识别模型研究

为快速准确地判别矿井突水水源,减少矿井突水事故带来的危害,以保德矿为例,选取Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-共6种水化学指标作为判别指标,通过分析各含水层水化学特征,确定了各含水层代表水样,以此为基础建立了耦合主成分分析-离群值检验-回归填补法-贝叶斯判别法的矿井突水水源判别模型,并将模型判别结果与PCA-Bayes模型判别结果做出对比。结果表明:保德矿采空区、二叠系砂岩含水层、石炭系砂岩含水层、奥灰含水层的水质类型分别为HCO₃-Ca·Na·Mg型、HCO₃-Na型、HCO₃-Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg型;保德矿水样主成分为Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺