矿井涌水量混沌特征与预测

由于受到水文地质、矿井开采等因素的影响, 矿井地下水系统的演化不仅具有确定性也具有随机性, 采用单一的确定性方法或随机性方法都难以揭示矿井地下水系统演化的两面性.混沌理论将确定性分析方法和随机性分析方法两者实现了统一.矿井涌水量时间序列是地下水系统中各要素相互作用的结果, 它包含着该动力系统的信息.基于刘桥二矿水文地质背景分析, 采用混沌时间序列分析方法对该矿的矿井涌水量时间序列进行建模、分析, 得出了其Lyapunov指数为0.1427, 表明刘桥二矿涌水量具有混沌特征.利用建立的模型, 选择2004年4月至2005年2月间的矿井涌水量时间序列进行验证, 结果表明, 利用混沌时间序列分析方法预测矿井涌水量是可行的且具有较高的精度.      

矿井涌水量时间序列混沌特性的Kolmogorov熵判别

根据相空间重构理论和技术以及G-P算法,在嵌入维按等间隔m不断增加的情况下,在无标度区间内,作等斜率线性回归,利用最小二乘法得到6个典型矿区矿井涌水量时间序列的Kolmogorov熵。结果表明其具有混沌特性,从而可为确定矿区地下水系统特征、性质和矿井涌水量预测模式提供理论依据。     

矿井最大涌水量计算和参数确定──试论南方岩溶矿井的水均衡预测方法

我国南方岩溶管道流矿井涌水量计算问题较复杂。本文通过地下水动态过程曲线的均衡分析，以暗河排泄流量反求补给水量，并借河渠洪流估算理论预计矿井最大涌水量。由于对确定的数学模型，采用了集中参数系统和宏观求取参数的方法，使计算简便新颖。文中附有计算涌水量实例和矿井涌水量预测验证资料，表明方法的可靠性。     

矿区地下水系统特征参数——系统域值的水文地质意义及作用

在讨论了系统域值所具有的三个数学性质的基础上，从理论上分析了系统域值的水文地质意义。并通过对六个不同矿井涌水量时间序列的计算结果分析，提出了地下水系统域值随时间变化所具有的幂函数规律及增长性。由此证明，系统域值是能够描述矿区地下水系统整体特征的一个参数。     

红岩煤矿岩溶双重介质对降雨响应特征的研究

根据大量监测资料,研究了矿区岩溶管道和溶孔、溶隙流对降雨的不同响应特征,并概化出本区的岩溶地下水系统结构图。最后应用时间序列分析频谱方法研究了３１年来矿井涌水量对降雨量的响应关系,即全矿涌水量滞后于降雨６ｄ。     

红岩煤矿岩溶水对暴雨响应特征研究

岩溶地下水系统由于管道流和扩散流同时存在而非常复杂。岩溶区暴雨过程中矿井突水造成了生命与财产的重大损失，因此在这些地区掌握矿井突水对暴雨响应特征是极其关键的。本文在大量监测资料基础上研究了红岩煤矿岩溶地下水系统，利用时间序列频谱分析建立了突水与暴雨之间的响应模型，并利用该模型预测了矿井突水趋势。     

集贤煤矿预测涌水量与实际涌水量的差异及存在问题分析

集贤矿区地质勘探报告中预测的矿井涌水量是250m^3／h，但目前矿井实际涌水量达1700～2000m^3／h，通过对开采前后水文地质资料的分析对比与研究认为，对矿井开采后地下水动力条件的变化缺乏足够认识，采用的矿井涌水量预测模型与实际情况不符是导致预测的矿井涌水带与实际涌水量相筹很大的主要原因。     

矿井涌水量预测的几种常用方法对比——以宁夏宁东煤田鸳鸯湖矿区麦垛山煤矿11采区水文地质补勘为例

我国许多煤矿区,由于地下水频繁突入,造成淹井或因突水威胁使大量煤炭资源难以开发。因此,准确预测矿井涌水量,为矿井防治水提供依据,对煤矿床安全开采和长远发展至关重要。以宁东煤炭基地麦垛山煤矿为例,采用解析法、水文地质比拟法和三维渗流数值法等六种预测方法,对该煤矿11采区110203、110208工作面2#煤顶板直罗组底部砂岩含水层进行了涌水量预测。通过各种方法的分析比较,最后推荐采用最小二乘比拟法预算结果做最终矿井涌水量。     

矿井涌水量时间序列的长程相关性分析及分维数估算

根据矿井涌水量实测数据,探讨了矿井涌水量时间序列的两个重要特性,即:长程相关性和统计自相似特性。利用小波分析和分形理论在多尺度分析和自相似本质上的一致性,把小波分析和分形理论引入到矿井涌水量时间序列的分析中,得到矿井涌水量时间序列小波变换系数,在此基础上,提出了矿井涌水量时间序列分形维数的小波计算方法,并对巷道涌水量和回采工作面涌水量时间序列的分维值进行了计算,验证了小波分形维数估计法在提取矿井涌水量中所具有的分形特征信息是稳定的和可靠的。     

时间序列模型在工作面涌水量预测中的应用

在矿山实际生产过程中，涌水量预测对于矿山防治水具有重要意义。以山东郓城煤矿1301工作面为研究对象，先不考虑季节性因素影响的条件下，采用时间序列分析模型ARIMA建立涌水量与时间的函数关系，迭代拟合结果精度低，表明郓城煤矿1301工作面涌水量时间序列受季节性因素影响；在此基础上，基于时间序列加法分解原理，分离提取涌水量时间序列中的长期趋势、季节指数、循环因子和随机变动参数，并应用熵权法确定各参数权重，建立工作面涌水量预测的非线性回归修正模型，并将模拟预测结果与忽略季节效应的ARIMA模型预测的涌水量进行对比，结果表明，建立的非线性时间序列模型计算的涌水量更为接近实测涌水量，验证了方法的准确性。研究成果将为矿井涌水量预测提供新思路。      

宁夏红柳煤矿水文地质特征及首采工作面涌水分析

红柳煤矿属宁夏东部大型国有煤矿,投产仅半年,矿井首采工作面就发生较大规模的涌水4次,最大涌水量达3000m3／h,造成了较大的经济损失。在分析矿区水文地质条件和涌水特征的基础上,对矿井水文地质条件进行了评价,总结了工作面涌水特征。研究发现,直罗组砂岩裂隙孔隙承压含水层地下水是井下突水的主要水源．顶板导水裂隙带是矿井的主要充水通道;工作面突水呈现周期性特征,并与老顶周期性垮塌步距基本一致;涌出水总量与工作面推进距离及开采面积呈正相关;随着工作面开采面积的增大,工作面稳定涌水量也随之增大;顶板的岩性及其组合特征为离层储水空间的形成提供了条件;离层水的形成是矿井涌水量较大的主要原因。研究成果对该矿乃至宁东地区煤矿安全生产和矿井防治水措施的确定具有一定的指导作用。     

煤炭坝矿区矿井涌水条件分析及防治水措施

湖南省煤炭坝是闻名全国的大水矿区,其矿井充水的特点是:矿井水主要由地下水集中径流带补给;涌水量大主要是因降落漏斗面积与深度扩大所致。防治水措施应主要采取帷幕截流,减少矿井涌水量;井下埋管控制大突水点,注浆堵塞小突水点;地面防塌堵漏,缩小降落漏斗范围。      

重新集铁矿矿坑涌水量预测研究

针对重新集铁矿水文地质条件深入研究,对其进行相应概化,利用解析法以及数值法(分不同开采方案)进行矿坑涌水量预测,得出结论:解析法在矿坑涌水量中局限较大,在矿坑预测过程中更为推荐使用数值法,其预测结果与实际结果更为符合。从具体预测结果来看,最大矿坑涌水量均出现在首采阶段,而在全开采期矿坑涌水量总体变化不大。选择优先开采-160 m水平矿体和-300 m水平矿体两种不同的开采方案时,方案二的最大涌水量较小,有益于井下最大排水规模的控制,同时发现涌水量变幅也相对较平稳,有益于矿山水资源综合利用方案制定和矿山水环境治理方案的设计,建议矿床开采方案选择方案二。     

夏桥矿井下蓄排水系统放水管数计算方法

针对夏桥矿(已报废)各水平涌水量较大,拟建立井下蓄排水系统,并利用峰谷时电价差价对矿井排水时段进行优化,以节约排水费用,提出了井下水闸墙上预留放水管数的计算方法,即:探放水管数计算法和水力学计算法2种方法,并对2种方法进行了比较分析。水力学计算法比较符合放水实际,但没有考虑安全余量;探放水管计算法只是粗略概算,但安全系数比较高。实际应用中,宜采用两种方法互相验证,并考虑经济因素综合选定。      

信湖矿水文地质条件分析及涌水量预测研究

基于信湖煤矿水文地质条件,利用数值法和地下水动力学方法分别进行矿坑涌水量预测,并就预测结果进行对比分析,结果显示:利用数值模拟法预测得到的信湖矿的矿坑涌水量为11 000~3 236 m^3/d,水动力学方法得到的信湖矿的涌水量为13 152 m^3/d,两种预测方法所测算出的结果偏差不大,总体认为数值法的计算结果比较可靠。同时可将水动力学法当做数值法计算矿坑涌水量预测的一种检验印证方法,两种计算方法结合起来会使矿坑涌水量的预测结果更加准确。     

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。      

“大井法”预测矿井涌水量问题探讨

矿井涌水量计算是矿床水文地质勘查中一项重要而复杂的工作,也是矿床水文地质勘查中的根本任务之一。由于矿床水文地质条件的复杂性,至今对它的研究仍处于近似计算的水平。“大井法”在预测矿井涌水量方面具有简单方便的特点,故一些勘查报告中经常用采用该方法。但是,通过理论分析及实践,认为该方法并不适用于大降深、不规则矿井的涌水量计算预测,建议矿坑涌水量计算时,尽量采用数值模拟,辅以其他类比外推方法。     

淮北煤田花沟井田水文地质特征及矿井涌水量预算

在分析井田水文地质特征的基础上,对矿井的充水因素进行了论述,认为矿区的主要充水水源为新生界松散层第四含水层砂层孔隙水、二叠系煤系地层砂岩裂隙水和石灰岩岩溶裂隙水,指出了灰岩与煤岩层对口部位是突水可能发生的主要地段,在以后煤矿开采时要加以重视和预防。采用了地下水动力学法、比拟法对矿井涌水量进行了预算,通过对两种计算方法的分析比较,建议采用比拟法预算结果作为矿井正常涌水量和最大涌水量。