矿井涌水量时间序列ARIMA预测模型研究

基于云南某矿山矿井涌水量时序数据,运用时间序列分析软件EViews 8.0经过差分运算、模型定阶、模型识别、模型检验等步骤建立了合适的ARIMA模型ARIMA(0,1,2)。利用该模型对该矿井2017年7-11月的涌水量进行预测,得出了预测结果,并与实际数据进行了对比分析。研究结果表明:预测结果与实际数据最大相对误差为6.0%,最小相对误差为1.8%,平均相对误差2.5%,与实测数据有较好的拟合,预测效果较好,说明了ARIMA模型可以用于矿井涌水量预测,并可为矿井涌水量预报和水害防治工作提供依据。     

用多变量时间序列相关模型预测矿井涌水量

运用多变量时间序列分析方法，建立了南桐煤矿二井的涌水量与降雨量之间的相关模型，并将其用于矿井涌水量的预测，结果表明，南桐二井涌水量与降雨量呈滞后一个月、三个月和三年的关系，预测结果与实测值对比分析表明，本模型的预测结果精度较高。     

汪家寨矿涌水量非线性即时预报模型研究

汪家寨煤矿涌水量主要受控于大气降水,为了及时预报矿井涌水量,利用矿井涌水量序列和降水量序列,建立涌水量非线性即时预报模型。从涌 和降水量的互相关分析得知,涌水量滞后降水量约０～１个月。应用时间序列混合门限自回归模型建立了涌水量预测模型Ｔａｒｓｏ（２,（１,１）,（１,１））,利用率模型对１９９１年的涌水量进行了预测,主送率在１０％～２０％之间,满足生产需要。模型既考虑了涌水量序列的自相关性,又考虑     

王河煤矿矿井涌水量数值模拟及预测

针对岩溶充水矿井涌水量数值模拟中边界条件概化和非均质性刻画难题,采用分别建立区域模型和局部模型的方法解决边界概化问题,运用信息复合技术刻画岩溶介质的非均质性.以具有完整水文地质边界的荥巩矿区为计算区建立区域模型,以区域模型计算出的流量作为边界条件建立王河煤矿矿井涌水量模拟模型(局部模型).在充分分析钻孔、构造、突水、物探等资料的基础上,运用信息复合技术对煤矿充水含水层进行垂向和平面参数分区.在此基础上,利用GMS建立了精细的王河煤矿涌水量模拟模型.利用该模型预测了不同开采工作面的矿井正常涌水量和最大涌水量.结果表明,开采111070、113090、113110、113120工作面时,正常涌水量分别为490、350、560、590 m3/h,最大涌水量分别为690、490、790、830 m3/h.预测结果可为矿山设计部门确定开采方案、布置排水设备和制定防治水措施提供科学依据.      

基于ARIMA与ANN组合模型的需水量预测方法研究

需水量预测影响因素较多,具有线性和非线性特征。为提高预测精度,提出基于ARIMA与ANN组合模型的需水量预测方法,利用ARIMA模型良好的线性拟合能力和ANN模型强大的非线性关系映射能力,把需水量时间序列看成由线性自相关结构和非线性结构组成,采用ARIMA模型预测需水量序列的线性部分,用ANN模型对其非线性残差部分进行预测,再将二者预测值进行组合预测。通过实例研究,组合模型预测精度更高,是需水量预测的一种有效方法。     

基于GA-SVM的矿井涌水量预测

矿井涌水量的准确预测对预防矿山透水事故的发生至关重要,提出利用GA优化的SVM模型（GA-SVM）来实现矿井涌水量的短期准确预测。该方法利用GA的自动寻优功能寻找SVM的最佳参数,提高了预测的准确率。首先,利用微熵率法求矿井涌水量时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间,进行相空间重构。其次,采集义煤集团千秋煤矿2011—2015年实际涌水量的时间序列,利用GA-SVM模型对最后12组数据进行预测,其预测平均绝对百分比误差仅为0.92%,最大相对误差为2.62%。最后,与PSO-SVM和BP神经网络预测进行对比,结果表明GA-SVM优化模型适用于矿井涌水量的预测并且预测精度较高。      

ARIMA模型在LMT数据处理中的应用

为了解决LMT时间序列出现的缺失和强干扰现象,根据实测资料数据量大、非线性、非平稳性等特点,首次采用ARIMA模型进行预测和填补,基于平稳性检验和贝叶斯信息准则确定模型阶数,采用最小二乘原理确定模型参数,建立双向预测模型和线性合并方法进行预测,并对比ARIMA模型和AR模型预测数据的准确度。实例表明,ARIMA模型预测结果准确,精度比AR模型高,且误差不会累积,解决了原始资料的不连续性和强干扰的问题。     

基于ANN技术的济宁二号煤矿煤巷掘进前方小构造预测

济宁二号煤矿小构造发育,给煤矿生产及安全带来很大影响。针对煤巷掘进前方小构造预测难问题,根据地质理论和已掌握的地质构造规律,归纳出煤层的倾角、厚度、裂隙类型、瓦斯聚集量、涌水量、温度和破碎程度是影响小构造存在的主控因素,通过实测构造面和煤岩层中各影响因素在煤层正常区、影响区和破坏区的变化,初步建立了基于BP人工神经网络的小构造预测的非线性网络模型,并运用Matlab软件对模型进行训练和优化,得到了优化后的预测模型。并应用模型对十一采区的113下01、113下02和113下06工作面的小构造进行预测,结果表明该网络模型的预测结论与实测结果相符。     

基于灰色模型的煤矿涌水量预测研究

孟加拉巴拉普库利亚煤矿位于孟加拉国西北部,为一独立的半断陷冈瓦纳群含煤盆地。该矿主采的Ⅵ煤层为特厚煤层,煤层均厚36m。受矿井水文地质条件等因素影响,目前仅在南翼采区进行开采。根据煤矿Ⅵ煤一分层开采2000-2012年的涌水量实测资料,建立灰色理论模型并进行模型精度检验。在此基础上,利用灰色理论的预测方法,基于Matlab软件编程计算,对2013-2018年的矿井涌水量动态变化进行预测,并将模型预测值与实测资料进行对比。结果表明,所建立的灰色系统模型具有可靠性和适用性,涌水量预测成果可为矿井排水系统的设计提供依据。     

矿井涌水量混沌时间序列分析与预测

矿井地下水系统是个非线性系统,由于地下水系统的复杂性,很难完全确定影响矿井涌水量的因素,因此传统的矿井涌水预测表现出较大的局限性。而混沌时间序列分析能够利用单变量处理方法,分析矿井地下水系统中,由于多因素耦合作用所产生的矿井涌水量时间序列。通过对某矿区1985年9月至2005年2月矿井涌水量时间序列资料的分析,显示矿井涌水量时间序列具有混沌特征;通过对比预测值和实测值,表明预测精度高。因此,混沌时间序列分析方法用于矿井涌水量预测是可行的。     

灰色理论在矿井涌水量预测中的应用

运用灰色理论建立煤矿涌水量预测的GM (1,1)模型,在某矿井太原组工作面涌水量资料的基础上,通过增加观测频率和数据密度的方法对模型进行修正,使精度提高到96.26%。将模型预测值与实际数据比较,证明所建立模型较为可靠。结合其实际的水文地质条件及排水能力,设定该工作面的上灾变阈值为15 m3/min,得出工作面的涌水量大小、灾变时间和数值的预测值,为工作面安全开采和监管提供了数据支持。      

浅埋煤层回采中顶板含水层涌水量的时空动态预测技术

针对煤层回采工作面顶板涌水量超前预测精度低,预测结果的时间空间概念不清,对生产实际的指导性不强等问题,从煤层回采的时空变化和地下水流演化过程入手,从理论上分析了以大井法、廊道法为代表的解析法预测工作面顶板涌水量存在的主要问题,提出了浅埋煤层回采过程中顶板含水层充水水量由脉动式静储水量释放与渐增式动态补给水量共同组成,并给出了随矿井采掘过程进行的渐进式矿井涌水量时空动态预测方法,不仅计算了全矿井涌水量的大小,也给出了涌水量的时间变化过程和空间分布特征。大大提高了预测结果的精度,对生产有实际指导意义。结合一实际矿井的采掘规划与生产接续计划,引进了新增水量、干扰水量及残余水量的概念,计算预测了矿井2011年-2015年生产过程中矿井涌水量及其动态变化过程。      

蒙陕接壤区深埋煤层开发过程中矿井涌水量变化特征

蒙陕接壤区侏罗系深埋煤层开采过程中,掌握不同阶段矿井涌水量变化规律,是保障煤矿安全的关键。从含水层发育特征、巷道掘进进尺、采空区半径等方面开展了相关研究,结果表明:蒙陕接壤区煤层顶板导水裂缝带范围内的3层复合含水层,富水性差异较大,分别对巷道掘进阶段和工作面回采阶段涌水量影响较大。煤矿建井阶段,矿井涌水量随着巷道掘进进尺增加而增加,但单位进尺涌水量变化不大,平均涌水量为0.008 32 m3/（h·m）。工作面回采前将钻孔水量降至5.0 m3/h以下,水压降至1.0 MPa左右,实现了顶板含水层静储量充分疏放目标。首采面和接续面回采阶段,矿井涌水量呈"阶梯式"平稳增加,矿井涌水量与采空区半径呈线性正相关关系。通过对侏罗系深埋煤层开采过程中矿井涌水量变化规律和影响因素的研究,可以为其他矿井建设和工作面回采提供安全保障和科学依据。      

Prediction of inflow from overlying aquifers into coalmines: a case study in Jinggezhuang Coalmine,Kailuan, China

Aquifers overlying coal seams are common water sources in coalmines. The unexpected inflow of water can flood mines and threatens the mine safety. Mine flooding caused by the overlying aquifers has occurred more frequently in recent years in China. Proposed in this paper is a new method that involves three basic maps and two predictions to tackle this geo-hazard. This new approach is based on the water abundance in the overlying aquifer and risk analysis of the roof collapse. It couples groundwater flow models with rock mechanics analysis. The method was successfully applied to prediction of the water intrusion from the overlying aquifer at Jinggezhuang Coalmine in Kailuan, China. The areas with high risk of water intrusion were delineated. Visual Modflow (version 2.61) was used to simulate the inflows at two active working faces. The developed approach can predict the total inflow for a working face and the transient inflow as the working face advances.     

新集二矿1306工作面矿井涌水量研究与防治措施

根据新集二矿1306工作面地质与水文地质资料，以及邻近1307工作面开采的相关资料，开展了1306工作面煤层开采覆岩地质破坏特征与矿井涌水量预测的研究，获得了13-1煤层采动对顶板覆岩产生的变形及破坏状况，1306工作面开采时得预计涌水量。以此为依据，全面制定了1306工作面开采的综合防治水措施。     

基于不同开采方式的煤矿涌水量预测及其环境影响分析

煤矿开采不当会对水资源与水环境造成破坏,尤其在生态环境相对脆弱地区更是如此。针对目前矿井涌水量预测大多以单一工作面或煤矿为评价单元,对沟域内煤矿群同时长期开采的地下水环境影响重视不够。选择头道河则沟域为研究区,以地下水勘查、井田勘探资料为依据,构建了头道河则完整沟域的地下水三维非稳定流数值模型,根据地下水、地表水监测数据和煤矿群开采涌水量的长观资料进行模型的识别与验证,以9#煤矿为典型矿区,分析综采和条带充填2种不同开采方式下矿井涌水量及其对水环境的影响。研究结果表明：(1)综采状态下,矿井涌水量增加0.70×10⁴ m³/d,导致地下水溢出量减少0.20×10⁴ m³/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.21～17.92 m;条带充填开采状态下,矿井涌水量增加0.11×10⁴ m³/d,导致地下水溢出量减少0.04×10⁴ m³/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.01～0.44 m。(2)煤矿按综采方式开采,...     

改进的灰色系统理论预测矿井涌水量

基于我国东部许多大水矿区煤炭资源日渐枯竭,衰老矿井涌水量变化巨大的现状,以灰色系统理论为基础,提出了一种新的矿井涌水量预测组合模型——GM (1,1)–Markov–新陈代谢组合模型以及用于预测结果综合评价的指数Z。模型验证结果表明,该组合模型的预测结果优于其他模型,减小了序列数据波动性大、新旧信息更替差异所造成的误差,能够较好地解决时间跨度下采空区残留涌水、意外突水等不确定因素对衰老矿井涌水量预测精度和可靠性的影响。将该组合模型及其他模型应用于开滦集团荆各庄衰老矿井涌水量的预测,结果显示:GM (1,1)–Markov–新陈代谢组合模型的综合评价指数最高,达到0.475;荆各庄矿2011—2015年的矿井涌水量将分别为13.055 m3/min、12.730 m3/min、12.579 m3/min、12.493 m3/min和12.503 m3/min。      

导水裂缝带部分波及顶板含水层条件下涌水量预测

针对煤层顶板导水裂缝带部分波及含水层时涌水量预测不准确问题,通过对煤层回采后顶板水文地质条件变化、顶板含水层地下水渗流场变化进行分析,建立工作面水文地质概念模型,得出了基于达西定律和承压水Dupuit理论的顶部进水型涌水量预测模型。通过对数学模型的分析论证,并将此涌水量数学模型应用于实际生产,得出涌水量预测模型概化合理,符合煤层开采实际情况下水文地质条件,对于顶板导水裂缝带部分波及含水层情况下工作面涌水量预测有借鉴意义。      

基于ArcGIS的洛河组含水层富水性评价

含水层富水性评价是矿井涌水量预测与水害防治的重要基础。选取彬长文家坡煤矿41盘区4号煤层顶板白垩系洛河组含水层的厚度、孔隙度、含水率、上段视电阻率、下段视电阻率和冲洗液消耗量6个主控因素,利用层次分析法（AHP）确定各主控因素的权重。在ArcGIS数值可视化软件上对各影响因素的矢量图进行归一化处理和叠加分析,构建了基于多因素融合的含水层富水性评价模型,并对41盘区富水性进行了分区评价。利用钻孔单位涌水量和4101工作面涌水量变化数据对洛河组富水性评价结果进行了验证分析,结果表明该模型的分区评价结果与实际符合,为彬长矿区洛河组含水层富水性评价提供了重要依据。