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。     

Zohdy方法在三维电阻率测深数据反演中的应用

三维电阻率测深数据采用Zohdy方法近似反演,正演计算采用有限单元法,反演初始模型由测量视电阻率数据给出,通过比较实测视电阻率值和预测模型计算的视电阻率值对数差来修改模型网格电阻率.为了解决任意电极距测深数据的反演,采用大、小双网格剖分,大网格反映地下电性分布情况,小网格用于实际有限元正演计算.文章对加5%随机噪声的模型理论视电阻率测深断面数据和实测视电阻率测深断面数据进行反演.结果表明该反演方法需要的内存小、计算量少,并能够取得很好的反演效果.     

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。      

基于混合网格有限元的直流电阻率法三维正演研究

直流电阻率法因效率高、成本低等特点广泛应用于有色金属、煤田等矿产资源勘探和地质调查行业。但在井–地、地–井电阻率法勘探过程中,钻孔因素(井液电阻率和钻孔孔径)对不同探测模式下视电阻率响应的影响尚未明确,是否影响视电阻率资料的解释是值得探讨的一个问题。因此,提出采用混合网格有限元法实现直流电阻率三维正演。给出异常电位法满足的边值问题及有限元变分问题,应用三棱柱和四面体混合网格实现对计算区域的快速离散,并建立2种网格的线性插值基函数和单元系数矩阵;采用SSOR–PCG迭代算法求解异常电位满足的大型线性方程组,得到各观测点的响应。在保证计算精度的前提下,应用混合网格有效地离散钻孔地电模型,探讨钻孔因素对井–地、地–井观测方式视电阻率数据的影响特征。对于井–地观测方式:钻孔附近视电阻率受钻孔因素影响最大,严重影响视电阻率资料的合理解释,但随着测点收发距的增加,视电阻率响应逐渐趋于围岩电阻率;而且随着发射源深度的增加,钻孔对地表视电阻率响应的影响也逐渐减小。对于地–井观测方式:钻孔因素对浅部数据影响较大,对深部数据影响小,相比于井液电阻率,视电阻率响应更易受钻孔孔径的影响。直流电阻率法混合网格有限元三维正演算法的提出,对实际井–地、地–井电阻率法勘探具有理论指导意义,可结合钻孔信息进行正演模拟分析,选择合适的收发距,有效压制钻孔因素对实测资料的影响。      

电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的计算

在前人工作基础上,对电测深法一维正演解析解递推电阻率转换函数求偏导,给出了电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的解析计算方法;根据Seigel体激发极化理论,采用视电阻率对介质电阻率偏导数矩阵的线性组合,计算出了电测深法的视极化率,其结果与"等效电阻率法"计算视极化率最大相对误差小于1.1%。在一次正演计算过程中就可以同时得到视电阻率、视极化率以及视电阻率对介质电阻率的偏导数矩阵,提高了计算效率,也为后续的多层地电模型电测深法数据优化反演计算提供了关键性技术。     

根据水力削减法评价玉门镇水源地允许开采量

依据玉门镇拟选供水水源地干扰抽水试验资料 ,用水力削减法对供水井群进行干扰涌水量计算 ,在开采期内开采量不变条件下对各开采井水位下降值进行预报 ,并依据计算结果评价其允许开采量。     

ANN技术在地下水含水量预测建模中的研究与应用

将人工神经网络(ANN)技术引入到地下水含水量预测工作,以华北平原和河套平原为试验场,以若干已知钻孔为验证,采用激电和电阻率测深等地面物探方法获取视电阻率ρS、视极化率ηS、半衰时Th、衰减度D和偏离度σ等参数为输入神经元对单孔单位涌水量建立人工神经网络预测模型。同时,为消除不同地区矿化度的影响,通过实验对比引入综合参数T",改良了输入神经元的配比。最终建立以半衰时Th、衰减度D、偏离度σ和综合参数T"为输入神经元的含水量预测模型,进一步提高了预测精度。通过检验,发现所建立的模型对平原地区进行含水量的定量预测有着较好的效果,为含水量预测工作研究与发展带来了新理念、打开了新思路。     

基于全卷积神经网络的钻孔瞬变电磁法岩层富水性预测研究

巷道掘进前方采用钻探或地球物理方法进行超前探测含水层的位置及富水性,提前做好防治水工作对煤矿安全生产至关重要。利用钻孔瞬变电磁法(BTEM)进行超前探测优势明显,目前解释方法是根据计算的电阻率进行岩层富水性的定性分析,还无法实现对含水层富水性等级进行预测。提出利用钻孔瞬变电磁法探测,采用全卷积神经网络(FCNN)方法进行钻孔外围含水层富水性等级的准确预测。首先,依据阿尔奇公式、Kozeny–Carman公式、导水系数公式和单位涌水量公式,建立砂岩含水层单位厚度的电阻率与按钻孔单位涌水量划分的含水层富水性4个等级的对应关系;其次,建立全空间条件下不同富水性岩层的地质–地球物理模型,采用三维时域有限差分法(FDTD)进行全空间瞬变电磁场数值模拟;为了接近实际情况,在正演结果中加入了5%～15%的随机噪声,提取与岩层富水性等级关联的特征参数,采用全卷积神经网络(FCNN)进行了岩层富水性等级预测的训练和仿真测试,测试集预测的富水性等级平均准确率为91.8%;最后,利用某矿煤层水力压裂后的钻孔瞬变电磁法实测数据进行煤岩层富水性等级预测,检验FCNN方法预测效果。研究结果表明:采用全卷积神经网络...     

大倾角多煤层采空区的探测研究

针对鹤岗矿区大倾角多煤层采空的实际情况,在充分进行地质调查的基础上,选用地面电法进行采空区勘探。首先根据瞬变电磁法的电位单枝衰减曲线、视电阻率曲线等异常响应特征进行定性确认是否存在采空区,再通过视电阻率断面图进一步划定采空区的范围及富水性。选用直流电剖面法三极装置对多层采空区及积水情况进行探测,最终确定该矿区3#、9#、11#及21#等多煤层采空区位置及积水区范围。根据矿区验证钻孔揭露的煤层采空区对应的视电阻率值变化情况,修正视电阻率"门槛值",对视电阻率断面图进行二次解释,重新圈定的采空区范围与积水情况与钻孔资料高度吻合。     

基于绿洲土地利用的区域GDP公里格网化研究

为解决以行政单元为单位的经济数据空间表示与实际空间分布不符的问题,根据分县控制、分产业建模的思路,综合考虑经济发展的一般规律,建立基于土地利用的1 km栅格GDP空间化模型对统计型经济数据进行空间分布仿真模拟.对第一产业产值采用面积权重的方法进行拟合,对第二产业建立基于道路的反距离加权模型,第三产业产值则基于城镇规模,建立距离衰减加幂指数模型.通过对新疆2000年GDP数据的空间化模拟试验,结果表明:新疆GDP的模拟值与真实值间的相对误差为-1.13%,其中第二、三产业产值的模拟效果较好,相对误差分别为0.45%和0.11%.研究区GDP高值区主要分布在天山北坡和南坡的经济、石化产业带上,这与实际情况相符,较真实地反映了区域经济的空间分布特征,可以满足对社会经济数据的空间化需求,对准确把握区域经济动态具有一定的实用价值.     

综合物探方法在水文地质勘查中的应用——以东宁市浙江工业园勘查为例

针对东宁市浙江工业园急需查找后备水源地的现状,利用高密度电阻率法与激发极化法组合,在对已知井观测研究基础上,建立勘查区地球物理找水模型.进一步对相关区域勘查,结合水文地质资料和成井条件圈定井位,经钻井施工验证,成井率100%.通过多种物探方法在该地区应用的实际效果分析,高密度电阻率法与激发极化法组合模式在区域相似的水文地质条件下,在地下水勘查的应用中能提高其找水和成井的准确性.     

断层破碎带综合地球物理找水模式——以干田坝村探采结合井为例

乌蒙山贫困缺水区水资源严重缺乏,找水需求大、难度大。为确定了ZK12探采结合井位置,本文首先分析了工区找水环境因素的地层时代、含水介质类型、构造背景、水源条件和水动条件等5个条件;其次,对富水特征的含水岩组、蓄水构造和富水地貌进行研究;最后,重点分析地球物理特征找水因素,介绍了视电阻率联合剖面法、大地电磁测深法、瞬变电磁法、激电测深和地球物理测井等“多方法”应用效果,通过视电阻率、视极化率、衰减度、半衰时等“多参数”,确定断层裂隙水的地球物理特征,建立由浅入深的“多层次”地球物理模式。最终,创新性提出了乌蒙山连片贫困缺水区重点村镇的“多方法、多参数、多层次”地球物理找水模式,克服单一物探方法找水的局限性,精准定井位,对地下水勘查起到示范作用。      

基于CSAMT电场分量的电性标志层深度校正技术及应用

可控源音频大地电磁(CSAMT)是探测含煤地层富水区及采空区的重要地球物理方法,但其探测深度误差比较大,采用电性标志层进行深度校正,达到精确解释地层的目的。首先,提出基于电场单分量视电阻率计算方法,只需通过平移即可获得全区视电阻率,无需迭代,简单快速。接着,分析视电阻率微分极值与电性标志层的关系,通过测井电阻率曲线识别出电性标志层,然后通过比值计算深度校正系数,在全区进行插值得到任意测点的校正深度。对新元煤矿31004工作面R280测线数据进行深度校正处理,结果表明:校正后的深度和实际地层基本吻合。最后,通过已知充水采空区边界、淋水点以及钻孔揭示的结果进行对比验证,达到了预期效果。该方法为CSAMT在含煤地层进行精细化数据处理和解释提供了新的思路。      

电阻率测深法在云南省玉溪市抗旱找水定井中的应用

介绍了在云南玉溪抗旱找水定井的工作实例,在地质、水文地质调查工作的基础上,采用电阻率测深法在重点地段开展工作,在充分分析、研究含水层电性特征的基础上,对实测电阻率测深曲线进行对比解释,最后确定井位,通过所施工钻孔验证了物探推断成果符合实际,并且单井涌水量均大大超出当地所需水量,取得了良好的水文地质效果,得到了当地政府及群众的一致好评。同时,也为在高原地区基岩及“红层”找水积累了一定经验。     

供暖地热开采井筒温度损失模型及应用

地下热水开采过程,井筒周围持续散热导致地热水温度降低形成了井筒温度损失。目前关于井筒温度损失的研究很少,在地热利用方案的编写过程中难以确定设计排量下的井口热水温度,致使后续井网部署及单井配产困难,配产量与实际用热需求易产生供需矛盾。该文首次建立了地热井井筒温度损失模型。借助大型有限元软件COMSOL Multiphysics,以华北油田某潜山区块实际生产数据为例,进行热采井筒温度损失影响因素分析,并分别对实际生产中雾迷山组热水井和高于庄组热水井井筒温度损失进行了预测,为下一步地热开采方案的编制提供借鉴和理论指导。     

A numerical comparison of enhancing horizontal resolution (EHR) technique utilizing 2D resistivity imaging

The effectiveness of inversion apparent resistivity data to determine accurately the true resistivity distribution over 2D structures has been investigated using a common inversion scheme based on smoothness-constrained nonlinear least-squares optimization with enhancing horizontal resolution (EHR) technique by numerical simulation. The theoretical model generates in RES2DMOD software at specific distance and depth using Wenner, Wenner–Schlumberger, and pole–dipole arrays were inverted. The inversion model was compared with the original 2D model in RES2DINV software. The study model includes horizontal layering, vertical resolution, and horizontal two layers with different resistivity. Also, the response to variations in data density of these arrays was investigated. The study shows the best array suitable to be used in the survey was chosen for real data acquisition at the actual site. Subsequently, the results from borehole were used to verify the results of 2D resistivity imaging method with and without EHR technique. Saturated zone (0–40 Ω-m) was found scattered at the depth of 10–20 m. The borehole is located at 63 m at 2D resistivity imaging survey which shows at depth 10–20 m is sandy silt. Highly weathered sandstone was found at 6 m depth with resistivity value of 800 Ω-m and SPT N value of 20. The bedrock was found at 27 m depth with resistivity value of 3,000 Ω-m and SPT N value of 50. The application of 2D resistivity imaging with EHR technique indicate the ability of the proposed approach in terms of density, depth, and resistivity value of anomalous and layer in a computationally and numerically efficient manner and to exhibit good performance in the data inversion.     

安徽胡家碾地区井中地电异常现象探讨

以岩石电性特征差异为基础的电测井,在金属矿产、地下水资源勘探中,发挥着重要的作用。在视电阻率测井装置中,地井系统是较为常用装置形式。通过安徽省胡家碾地区地质背景和钻孔地层以及对井中电法测量资料的分析对比,探讨了井中地电异常产生的原因及与寻找地下水的关系,认为井中负视电阻率异常与井中正自然电位异常相对应时,通常是寻找地下水的有利地段。     

Improving the groundwater-well siting approach in consolidated rock in Nampula Province,Mozambique

Vertical electrical sounding was used for assessing the suitability of the drill sites in crystalline areas within a water supply project in Nampula Province in Mozambique. Many boreholes have insufficient yield (<600 L/h). Electrical resistivity tomography (ERT) was carried out over seven boreholes with sufficient yield, and five boreholes with insufficient yield, in Rapale District, in an attempt to understand the reason for the failed boreholes. Two significant hydrogeological units were identified: the altered zone (19–220 ohm-m) with disintegrated rock fragments characterized by intermediate porosity and permeability, and the fractured zone (>420 ohm-m) with low porosity and high permeability. In addition to this, there is unfractured nonpermeable intact rock with resistivity of thousands of ohm-m. The unsuccessful boreholes were drilled over a highly resistive zone corresponding to fresh crystalline rock and a narrow altered layer with lower resistivity. Successful boreholes were drilled in places where the upper layers with lower resistivity correspond to a well-developed altered layer or a well-fractured basement. There are a few exceptions with boreholes drilled in seemingly favourable locations but they were nevertheless unsuccessful boreholes for unknown reasons. Furthermore, there were boreholes drilled into very resistive zones that produced successful water wells, which may be due to narrow permeable fracture zones that are not resolved by ERT. Community involvement is proposed, in choosing between alternative borehole locations based on information acquired with a scientifically based approach, including conceptual geological models and ERT. This approach could probably lower the borehole failure rate.     

煤层水平井中随钻电磁波仪器影响因素分析及电阻率模拟计算

为掌握煤层水平井中随钻电磁波仪器探测影响因素,通过有限元数值模拟研究顶底板围岩电阻率、仪器偏心、煤层井眼垮塌和煤层厚度等因素对电阻率测量值的影响,分析高阻煤岩地层条件下幅度比和相位差计算的电阻率响应规律。在此基础上,建立三层地质数学模型,模拟不同发射频率情况下随钻电磁波仪器钻进煤层时,幅度比和相位差电阻率计算解析解和数值解的差异,以及煤层相对介电常数对幅度比和相位差计算的影响。模拟结果表明:幅度比和相位差计算的电阻率解析解和数值解符合度很高,但当电阻率大于100 Ω·m时,幅度比电阻率已经不能反映煤层的真实电阻率,所以在实际处理解释过程中用相位差电阻率要好些;高阻煤层不同发射频率情况下,电阻率数据主要对煤层电阻率敏感,对介电常数不敏感,只有在超高频时,介电常数才会对电磁波传播造成较大影响。