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...     

岩层“富水性”及评价方法探讨

岩层富水性是水文地质工作中经常用到的一个术语,特别在编制综合性水文地质图件中,岩层富水性更是一项必须反映的内容。因此长期以来这个问题一直受到水文地质工作者的重视和研究,对此有过不少论述,提出了各种各样的评价方法。但是随着水文地质学的不断发展,现在在实际应用中,对“富水性”的理解含混不清,使用上也比较混乱。有必要对“富水性”赋予确切的含义,并尽可能制订出统一的评价方法,以便统一名词概念和指导生产实际。根据前几年的工作体会,本文将对此做些探讨。     

关于水文地质编图中岩层富水性的评价问题

一 在编制水文地质图中,岩层富水性是一项重要的内容,可以说是水文地质图的核心问题。多年来,这个问题一直受到水文地质工作者的重视和研究,提出过各种对岩层富水性的评价方法。大致可归纯为二类: 1.基岩山区裂隙水:含水很不均一,一般没有连续的统一地下水面,多以泉或片流的形式排泄于地     

大地电磁单分量精准处理技术与深部致灾水体探测

为了实现天然源单分量大地电磁技术对水文地质条件的精细探测,系统分析了大地电磁信号采集和处理中存在的问题,研究了地下富水区在大地电磁波上的响应特征;根据大地电磁测深理论和层次分析法,建立了富水性指数模型;在大量实验数据的基础上,拟合波形和岩性的对应关系,从波形上分维提取岩层的介电常数、弹脆性、密度、空隙率等物性信息,按有利于岩层富水的原则赋值和归一化处理,纳入富水性指数模型进行多维度耦合计算,可得到相应深度的富水性指数值。富水性指数包含了丰富的岩层物性信息,增强了富水区在大地电磁波上的响应幅度,减小了天然场源强度变化对信号采集和识别的影响。根据富水性指数模型,利用现代计算机及通信技术,设计了双层阵列扫频式平行板电容传感器和大地电磁探水仪,并开发出了相应的数据处理程序,探测深度分辨率可达0.1 m,能够从庞杂的电磁信号中自动辨识来自深部的微弱信号,实现从时变性场源中采集信号并计算出相对稳定的富水性指数。经现场试验,仪器可清楚划分含水层和隔水层,识别富水区和微小导水通道。该技术在矿井水害防治、废弃采空区修复治理、注浆堵水、深部水文地质条件探测等工程中具有广阔的应用前景。     

“富水性”小议

(一) “富水性”这一术语来自苏联(俄文为),我国水文地质界沿用已久。虽然没有人对它下过确切的定义,但是说明岩层富水性的指标却是统一的。含小层的富水性,通常根据钻孔单位涌水量及(或)泉流量来分级,也有人根据钻孔涌水量来划分。在水文地质工作中,往往有这样的概     

馒头组地层富水规律的探讨

本文通过对牙系下统馒头组地层断裂,向斜及岩脉等构造富水规律的探讨,发现岩石的富水性受断裂的力学性质、规模、断裂与岩层产状组合关系,断裂与岩性组合关系的制约,亦受向斜和岩脉构造产状与岩层产状组合关系的影响。同时提高了不同构造条件下,井位选择方法。     

判断含水岩性的注水渗入法

本文提出了钻进过程中随时判断所钻岩层的富水性的一种新方法——注水渗入法,即通过直接往孔内注水的试验,根据注入水头高度,井孔直径大小及井内水位下降速度或渗入量的多少,来判断和推算所钻岩层的富水情况,以达到既能保证合理控制井孔孔深又能保证井孔有效出水的目的。     

榆神矿区古河道研究与时频分析技术

受区域地质构造及水文地质条件影响,榆神矿区煤系上覆地层中存在较厚的松散岩类孔隙潜水含水层。含水层因厚度不同导致富水性存在差异,其厚度与富水性强弱呈正相关关系,通常古河道及低洼中心区域沉积较厚,富水性较强。在榆神矿区地震勘探工作中,为解决煤层上覆松散岩层厚度及古河道空间展布规律,应用时频分析技术,对地震数据进行频谱分解处理,选择对地质体响应较好的频率进行成像,定量揭示了古河道及松散岩层的精细分布。应用表明,该技术对解决古河道等隐蔽性地质体成像具有显著的优势。     

禹州市山区基岩地下水分布特征

通过地该区出露的基岩部分钻孔资料所揭露的岩层的富水性的研究，以及在对研究区内生产和生活用水井大量调查的基础上，划分了该区含水层的类型，并依据富水性强弱和岩层在空间上的组合特征对该区的水文地质情况进行了分区，阐述了不同区地下水的分布规律及其特征，探讨了地下水动力条件，为该区寻找水资源，解决当地用水问题提出了地质依据。     

试论湘西黔东地区岩溶富水构造

我国湘西黔东地区岩溶富水构造可划分为以下四种类型: 一、褶皱富水构造 本区北东、北北东向褶皱构造发育。在褶皱构造中同时分布有透水作用强的可溶性碳酸盐岩层和相对隔水的碎屑岩层,构成褶皱构造的富水条件。 (一) 向斜富水构造 1.向斜轴部或核部的富水条件:在可溶性碳酸盐岩含水层(带)之上没有隔水层复盖,向斜轴部或核部可溶性碳酸盐岩含水层厚度大,两翼地下水往轴     

拓展物探信息应用完善煤矿地质保障系统

分析了采用物探技术解决3大勘探难题,即落差大于采高的断层,煤厚及煤层宏观结构,岩层富水性的可行性和相关要素,提出反演方法多参数应用是解决这些难题的关键.     

三极电阻率法探测构造及含水体

介绍一种井下探测构造和含水体的三极电阻率法。它根据点电源电场在均匀介质中的球对称特点,采取一定的布极方式,利用岩性和岩层富水性的电性差异,通过分析异常场,不仅可定性判断地质体的富水性,还可定量判断异常场的方位及其与点电源的距离。实践证明,该方法可节省大量钻探工程,是矿井防治水中一种有效的物探手段。      

矿井顶板水害预测与防治专家系统

影响顶板水涌出的因素是多方面的，不仅与含水层本身的类型、特征、赋存条件有关，而且还与煤层顶板各隔水岩层的水文地质条件、地层结构及采矿地质条件有关。本文在分析矿井顶板水危害现状及相关专家系统研究概况的基础上，研究了顶板富水性分区的影响因素，以信息拟合方法完成了顶板富水性分区，并以此为基础，结合模糊理论，完成了综合模糊评判决策系统，最后进行了实例验证。     

碳酸盐岩层的水文测井和溶洞溶蚀裂隙的划分

碳酸盐岩层水文测井比碎屑岩、疏松岩层含水层更复杂一些。对砂岩或砂砾层含水层通常把地层厚度作为含水层厚度,而碳酸盐岩含水层特别是几百米厚的碳酸盐岩层这样做就不行了。水文地质工作要求进一步研究含水层结构,从岩层中分出洞穴、裂隙,确定富水带。      

云南镇沅浪泥塘金矿水文地质特征

狼泥塘金矿区附近无较大地表水体,岩层富水性弱,地表水对矿坑充水无较大影响.矿区内水位、涌水量变幅较大,区内两条重要容矿构造为导水断层,开拓时应严加防范.     

银家沟硫铁矿断裂构造控水分析与水害防治

矿区内北北东向断裂极为发育,在岩体内、接触带及围岩中均有分布,为地下水创造了良好的赋存空间,也是矿床充水主要途径;它的延伸性和连通性增大了上覆岩层的富水空间;虽然它在岩层中分布不均,但常富集成带,且延伸方向大致平行,在此地段进行采掘活动时常出现突水。生产过程中,根据断裂构造控水的特点采取了四个方面的防治措施。     

山西省霍州矿区水文地质条件及矿井充水条件分析

山西省霍州矿区是全国少有的低硫焦煤基地之一,由于矿区处于郭庄岩溶水系统的径流带和排泄区,地下水富水性强,矿区水文地质条件复杂,加之构造十分发育,断裂构造平均91条/km2,陷落柱平均60个/km2,水害类型复杂多样.随着开采水平的不断延伸和开采深度的不断加大,多数矿井带压开采,最大承压6.1MPa,矿井受水害威胁程度也越来越大.依据其水文地质条件,将其充水类型划分为四种类型,以及四种导水方式,并确定了该区含水岩层的富水性.     

贵州高原斜坡白云岩裸露区储水构造单元垂向分带特征——以赤水河流域斜坡地带储水构造单元为例

贵州高原北部赤水河深切河谷区的寒武系白云岩大面积裸露,是区内重要供水岩层。以该白云岩分布区域为研究对象,采取地面调查、水文地质钻探、抽水试验、长期动态监测、地球物理勘探和测井等手段,对获取的128个天然水点、7个钻孔、14条地球物理勘探线、2处测井和7处流量动态监测站基础历史数据资料进行分析研究,总结了区内岩溶发育、地下水分布规律和含水岩组富水性的垂向分层性,并结合地形地貌和水系的空间关系,探明含水岩组富水性的分区特征。研究结果认为:岩溶区垂向上岩溶发育、地下水分布和含水岩组富水性具有分层性特征。靠近侵蚀基准面岩溶发育深度浅,多在65 m以内,远离侵蚀基准面地区的岩溶发育深度较大,包气带内的岩溶较发育,潜水面以下的岩溶亦以多在50 m以内;地下水系统的天然出露点高程在垂向上具有4个显著的分层;在地貌、水系的控制下,含水岩组富水性分层特征显著。研究结论可为该类缺水区域的地下水机井靶区的确定提供参考。     

基于AHP法与SNMR信息融合的含水层富水性评价方法

含水层富水性分区是开展水资源评价的前提。以内蒙古阿拉善左旗吉兰泰盆地为研究区,通过分析含水层富水性的影响因素,利用GIS软件强大的信息融合功能将水文地质参数与地面核磁共振(SNMR)成果相结合。引入层次分析法(AHP)建立评价体系,结合专家经验和权重公式得到各个因子的权重值,建立富水性评价数学模型。计算评价了该区的富水性分布规律。结果表明该方法对研究区富水性评价合理有效,是解决富水性分区这类复杂多源地学问题的一种有效途径,为合理开发利用地下水资源提供方法借鉴。     

沁水煤田坪上井田充水因素分析

对延河泉域北部的坪上井田 3号煤层和 15号煤层的充水因素进行了综合分析 ,将该井田和突水严重的山东淄博矿区从区域水文地质条件、隔水岩层厚度、断层导水作用、含水层的富水性诸方面进行对比 ,分析煤层底板突水的可能性。由此得出结论 ,3号煤和 15号煤的开采是比较安全的