矿井突水水源类型判别模型及其系统实现

系统介绍了矿井突水水源快速识别系统的组成,阐述了煤矿突水水源判别的3种数学模型及其适用条件,从应用的角度介绍了该软件的使用步骤。采用该系统软件可高效准确地完成未知样品的水源类型判别,为煤矿安全生产提供决策依据。     

马氏距离判别模型在矿井突水水源判别中应用

根据某矿井水质资料,建立了该矿判别突水水源的数学模型,利用VB程序开发了马氏距离判别软件。选择了K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、HCO3-、SO42-、总硬度、碱度、pH、矿化度11项指标作为评价因子,选取20个典型水样作为距离判别方法的训练样本,获得了判别模型,并用样本数据的回判处理进行验证。应用该模型对6个待测水样进行判别,并与Fisher判别结果进行比较,结果表明：其结果与实际情况吻合较好。     

临涣矿区突水水源标型微量元素及其判别模型

利用示踪不同含水层水文地球化学特征的标型微量元素捕捉突水预兆期内的水文地球化学信息,建立判别模型分析煤矿重大突水水源,具有重要的理论与实践意义。本课题利用任楼井田及所在临涣矿区其他生产矿井的长观孔、矿井出水点从上而下分别取第四系第四含水层、二叠系煤系砂岩含水层、石炭系太原组岩溶含水层及奥陶系岩溶含水层24个水样,测试了24种微量元素含量。通过分析4类主要突水含水层微量元素含量与聚类规律,得到了Be、Zn、Ga、Sr、U、Zr、Cs、Ba8种主要突水含水层的标型微量元素,建立了以标型微量元素作为解释变量的突水水源Bayes线性判别模型。以24个水样为训练样本,得到模型判别正确率达到了80%,并分析了区域水循环与水文地球化学演化对判别模型效果具有一定程度的控制作用。     

基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型

矿井突水严重威胁矿区安全生产,快速准确地判别突水水源,对有效防治矿井突水灾害有重大意义。根据鹤壁矿区6个主要含水层水化学成分的差异性,选取了Ca2+、Mg2+、Na++K+、CO2-3、HCO-3、Cl-、SO2-47个指标作为突水水源判别的评价因子,并选用鹤壁矿区294个水样作为学习样本,以Matlab为平台,先采用主成分分析法提炼出三个主成分Z1、Z2和Z3。然后把这3种主成分的值作为贝叶斯判别指标,建立了鹤壁矿区突水水源判别模型。利用该模型对鹤壁矿区随机选取22个突水水样进行水源判别,判别正确19个,错误3个,精度达到86%。判别错误的原因,主要是因为有的含水层水化学类型相似或者几个含水层之间存在一定的水力联系。研究结果表明,基于主成分分析的矿井突水水源Bayes判别模型能够满足矿井生产要求,可为防治水工作提供决策依据。     

煤矿底板突水分析及底板水防治

本文以桃园煤矿为例 ,在分析含水层系统基础上 ,对 10煤层底板突水水源、突水机制、突水特征及含水层水位动态变化进行分析 ,并对底板突水防治提出了一些措施与方案     

基于离差加权的煤矿突水水源判别模型及应用

矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害有效防治的前提条件。针对应用模糊综合评判方法解决水源判别常用的\     

矿井突水水源判别的ESN正则化模型

针对标准回声状态神经网络（ESN）因病态解而导致水源判别模型准确率低,精度差的问题,提出了将6种正则化方法与ESN神经网络相结合,并应用于矿井突水水源的判别,与标准ESN模型的判别结果进行对比分析。结果表明：ESN模型易出现过拟合问题,判别准确率只有49%~88%;而采用阻尼最小二乘奇异分解法（DSVD）与广义交叉验证法（GCV）相耦合的正则化方法能够较好的解决模型病态解问题,使模型的准确率提高到100%,最佳判别精度比标准ESN模型提高了64%,稳定性提高了61%;且该方法对不同规模的储备池结构表现出较强的适应性,不仅简化了模型的映射关系,提高计算效率,还增强模型的泛化能力。因此,基于GSVD_GCV正则化的ESN水源判别模型可作为一种快速有效判别矿井突水来源的新方法。     

煤层底板承压水导升带影响因素正交模拟试验

承压水导升带是煤层带压开采安全评价的重要因素。为了综合研究其影响因素的作用,基于流-固耦合理论,建立了煤层底板突水的水文地质物理概念模型和数值模型,采用FLAC^3D数值模拟软件开展了工作面宽度（A）、隔水层厚度（B）、承压水压力（C）、煤层埋深（D）、隔水层渗透系数（E）5个因素5水平的有空列正交模拟试验。结果表明：煤层底板承压水导升高度与底板含水层水压和隔水层渗透性关系密切;各因素对试验结果的影响程度强弱顺序是E>C>D>B>A,其中因素E和C对实验结果影响显著;初始水头压力越大,水头衰减速率就越大,并随着导升高度的增加而加快。改变影响因素而导致承压水压力的变化揭示了煤层开采过程中承压水导升带高度的变化规律,为带压煤层的安全开采提供理论依据。     

断层破碎带变形破坏失稳过程模拟

为了研究断层破碎带在采动影响下的变形破坏失稳过程,采用电镜、薄片分析及蠕变力学试验方法分别对范各庄矿F₀断层物质的原样和3种含水量、5组样品的复制样进行了分析研究。在力学实验的基础上,借助数值仿真软件FLAC^3D完成了对断层破碎带变形破坏失稳过程的模拟计算。模拟结果较好地刻画出了承压水对上覆岩层及断层带的影响;开采活动对底板岩层的影响;断层破碎带受开采影响的大小和范围;承压水影响的时间效应和特定水头作用下承压水沿断层导升的高度。     

罗湖断裂带地应力场数值模拟分析

根据深圳地区地应力的实测资料,通过最优化算法,模拟整个深圳区域的地应力场.将计算结果作为罗湖地区计算区域位移的边界条件,进一步模拟罗湖断裂带的区域地应力场,研究了罗湖断裂带所在区域的地应力场大小、方向、变化规律和断层活动特征,为该区域主要建筑物的地面变形稳定性评价提供参考.     

浅层地温场连续监测和高精度模拟时空误差研究

为探究浅层地温场的时空演化规律,综合使用多种温度传感器,获得了南京市3个钻孔0~100 m的连续高精度温度数据。采用不同精度的地层模型和上边界温度条件,开展了3个月时间尺度的地温数值模拟,分析了地温在模拟时间内时空变化规律和模拟精度。相对于平均热扩散系数,采用分层热扩散系数时提高了浅部0~4 m模拟温度的精度,降低误差为2%~4%;与高精度边界模拟结果相比,边界为日均温度时的模拟结果相差不大,而月均温度降低了0~5 m模拟温度的精度,增大误差为2%~3%,但对于均质地层影响深度较小。对于浅地表变温层处的地温模拟,在浅部0~5 m处使用分层热扩散系数,以日均温度作为边界条件能够在保证结果准确的前提下减少监测成本。文章也为南京市浅层地温长期预测和评价提供了参考。     

探地雷达技术在探测边坡破碎带中的应用

探地雷达是利用高频电磁脉冲的反射对地下目的体及地质现象进行探测的一种高效浅层勘探方法，随着电子技术和计算机技术的不断发展，该技术的应用领域不断扩大。本文从探地雷达的基本原理出发，结合在浙江省金丽温高速公路某段边坡探测的应用实例，详细分析了破碎带的雷达图像特征。通过理论与实践的相互结合，证实利用探地雷达进行边坡破碎带探测是科学可行的，拓宽了该技术在岩土工程勘察中的应用，进一步表明该技术具有较强的推广潜力。     

边坡稳定性温度效应数值模拟研究

气候变化引起环境温度改变,岩土体的性质随之产生相应变化。文章分析了温度对边坡稳定性产生的影响,于不同 温度状况下开展粘性土直剪试验,探究粘聚力及内摩擦角随温度变化的特征。进一步利用有限元软件ANSYS 结合实测地温 数据模拟边坡温度场演变过程,基于试验结果将温度场推导出粘聚力场,利用瑞典条分法结合粘聚力分布特征求得边坡安 全系数。通过一系列室内试验发现,下蜀土粘聚力受温度影响变化规律较为明显;土体含水量和密度不同使土体随温度升 高相应的产生热软化或热固结现象。通过ANSYS 模拟南京城郊边坡夏季高温期间温度场的演变,推算出了边坡安全系数的 变化规律。结果表明,对于高含水量的土体,在夏季高温环境下边坡稳定性降低,而城区温度更高相应边坡的安全系数通 常更低,高温对边坡稳定性具有负面作用。     

塔里木盆地大北气田构造应力场解析与数值模拟

构造应力场研究对于塔里木盆地大北气田的开发具有重要理论与现实意义。通过区域断裂与背斜长轴走向、钻井诱导缝走向与井壁坍塌方位分别确定了古、今构造应力场的方向,采用测井资料计算了古、今构造应力场的大小。在此基础上,利用ANSYS有限元分析软件建立了大北气田主体气藏区大北102区块和大北201区块的地质模型,并通过测井资料计算及动静态转换确定岩石力学参数,利用构造应力场解析结果确定边界条件,进行了大北气田古今构造应力场的数值模拟,分析了构造应力场的分布规律以及构造应力场与构造裂缝和产能的关系。结果表明:大北气田古、今水平最大主应力方向分别约NNW336°和NWW305°,应力大小分别具有σHσhσv和σHσvσh的特征,分别属于Ⅱ类和Ⅲ类地应力;主应力和主差应力在平面上表现为背斜高部位为低值、翼部为高值,纵向上随深度增加而增大;构造裂缝的走向受控于水平最大古构造应力方向,与现今水平最大主应力方向近似平行或呈小角度相交,构造裂缝可沿走向继续延伸,开度也不会因构造挤压作用大幅降低,有效性可得到很好的保存,气藏区构造裂缝发育程度与主差应力的大小呈正相关关系;背斜高点是构造应力的低值区,油气在应力势差和浮力的共同驱动下聚集成藏,其中主差应力较大的井点构造裂缝较发育,无阻流量较高,因此在背斜高点主差应力较大的区域部署井位,有较大概率获得天然气的高产。     

温度场与压力场动态耦合下的沉积盆地热史模拟

盆地热史模拟是盆地模拟的重要组成部分,也是实现盆地整体模拟的基础.温度和压力是烃类形成的两个主要控制因素,在沉积盆地中温度场与压力场之间存在着复杂的相互制约机制.本文就从油气成藏动力学和盆地流体动力学的角度对盆地热流体运移下的温度场与压力场动态耦合关系进行了探讨,并建立了耦合下的温度控制方程.该方程不仅可以运用于沉积盆地热史模拟,推进盆地模拟技术的发展;还可以运用于金属成矿动力模拟,推动金属成矿动力模拟发展和提高成矿预测的精度等其他方面.     

多圈管分期冻结施工法温度场现场实测与分析

在深厚表土中进行冻结法施工常产生由于冻胀应力造成的冻结管断裂, 为减小深井冻结壁在形成过程中产生的内部冻胀应力, 采取外圈辅助冻结孔滞后于主圈孔冻结的施工方案, 能有效地防止冻结管断裂. 应用有限元方法对淮南某煤矿主井冻结井筒分期冻结过程进行了瞬态温度场数值模拟, 和现场实测十分接近. 分期冻结方案能减少冻结壁内部水分聚集, 以达到减少冻胀应力的目的, 并形成相对比较均匀的温度场. 相同冻结条件下采用分期冻结方案, 冻结壁有效厚度增大约15%. 数值模拟的系统分析可为深井冻结壁的设计与施工提供科学依据.     

晋获断裂带中,新生代构造应力场研究

通过大量的节理测量资料,恢复了研究区中生代以来的三期构造应力场,对晋获断裂带的展布规律进行了分析和研究。位于太行山块隆和沁水块坳的晋获断裂带,经历了中生代逆冲推覆和新生代反转伸展的构造演化进程。研究结论对沁水煤田东部煤矿区的矿并构造预测有重要的指导意义。     

泥岩层状破碎带特大涌水处理方法探索与实践

泥岩地质条件一般较差,在这种基础上修建大型水利工程,基础处理难度较大。哈达山水利枢纽工程坝基为近水平发育的泥岩,坝基深处发育层状破碎带,严重影响坝基的稳定安全。通过分析这种地层中的涌水的渗透通道,采取了一系列注浆处理措施。这种处理方法既节约成本,又保证施工质量。结合本工程发电厂房集水井特大突水及整个P7破碎带处理方法,总结针对泥岩地层中特大涌水处理的思路和方法。     

地下水饮用水水源地保护区划分关键技术研究

依据《中华人民共和国水污染防治法》和《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ/T338-2007),对饮用水源保护区进行科学合理划分是实现水资源综合开发、合理利用、积极保护、科学管理的基础工作,也是运用法律、行政、经济手段强化水资源管理的根本保证,是防治水污染、保护水资源的重要措施。饮用水源保护区划分涉及经济社会发展、人类活动影响,地表、地下水资源数量,地表、地下水资源水质,陆地水文、工程地质水文,以及水利、环保等学科内容,是一项技术性较强,涉及学科较多的技术工作。通过饮用水源保护区划分涉及关键技术研究和保护区划分工作的开展,合理确定水源的保护范围和保护目标,为地表、地下水资源的合理开发、保护、利用提供科学依据,以保障供水安全、生态与环境安全。