煤层底板水害超前区域治理理论框架与关键技术

随着我国华北型煤田浅部煤炭资源开采殆尽,深部煤炭资源受底板灰岩岩溶水害威胁严重,常规井下直孔注浆方式存在施工位置受限、钻遇含水层孔段短、注浆盲区大、目标位置不准确等问题。为此,提出了基于顺层定向钻孔进行注浆改造的超前区域治理技术,系统研究了顺层近水平注浆孔浆液运移规律、底板水害超前注浆模式、注浆参数控制工艺、隐伏导水通道超前判识探查与注浆效果检验与评价等。通过系统研究,构建煤层底板水害超前区域治理理论框架与技术体系,具体包括5方面内容:提出煤矿底板水害超前区域治理模式分类和选择准则,概化形成适用于我国华北型煤田地质及水文地质条件的底板含水层注浆改造模式;形成隐伏导水通道水平定向钻超前判识治理技术;建立超前区域治理关键注浆参数控制工艺体系;提出了注浆全过程的多指标定性、定量效果检验与评价技术。上述研究成果在煤层底板水害超前区域治理工程中成功应用,对底板水害超前区域治理起到重要的理论和技术支撑作用,为我国华北型煤田深部煤炭资源安全开采提供保障。     

公里尺度区域变分同化中引入大尺度约束的影响研究

公里尺度资料同化系统的框架设计和资料选择均侧重于中小尺度分析,常存在大尺度分析能力不足的问题。本研究在GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）区域3 km三维变分同化目标泛函中增加大尺度约束,将全球系统的大尺度信息引入到分析框架中去,研究其对公里尺度同化预报的影响。一个月的数值试验结果表明,引入大尺度约束可以显著改进大尺度形势场的分析和预报,提高降水预报评分,减少2 m温度和10 m风场的分析预报误差。进一步的,定量降水敏感性试验结果表明,大尺度湿度场和温度场约束对于改进降水评分十分重要。这其中,湿度场约束对于减少降水空报以及提高短时临近降水的TS（Threat Score）评分重要,而温度场约束对于改进较长时效的TS降水评分重要。此外,在均引入大尺度约束的条件下,采用完全循环（一个月中间无冷启）方案运行的试验获得了与局部循环（每日冷启）相当的分析预报结果。这为GRAPES区域公里尺度系统采用完全循环方案,进一步简化流程,减少计算消耗奠定了很好的基础。     

侧部水压充填型岩溶隧道衬砌结构位移性状分析

以宜万铁路某岩溶隧道为例,利用有限差分软件FLAC3D对隧道左侧部存在高压充水溶洞的隧道衬砌结构位移特征进行了数值模拟研究,并与现场监测结果进行了比较分析,同时还分析了溶洞内水压的变化以及充水溶洞与隧道间距的变化对隧道衬砌结构位移的影响。结果表明:靠近充水溶洞侧的衬砌结构水平位移值要比远离充水溶洞侧的衬砌结构水平位移值要大,其中左边墙的水平位移是右边墙的2倍左右;拱顶和左拱肩之间的区域有较大的向下竖向位移,左墙脚和仰拱底之间的区域有较大的向上竖向位移;整个衬砌结构向远离充水溶洞侧变形。随着溶洞内水压逐渐增大以及充水溶洞与隧道间距离的逐渐减小,衬砌结构特征位置处的水平位移和竖向位移均有不同程度的增大;沿着隧道的轴向,断面越靠近充水溶洞其受影响程度就越大。     

中、俄跨界含水层研究——以黑龙江—阿穆尔河中游盆地为例

跨界含水层作为全球地下水资源中的重要部分,对管理国家之间共有的珍贵水资源,建设和谐世界具有重要的意义。在有关部门和组织的配合下,在划定亚洲跨界含水层基础上,进一步研究了在中国国界上的跨界含水层,并选择中国和俄罗斯共享的黑龙江—阿穆尔河中游盆地,进行了实例研究。本项研究作为国际共享含水层资源管理计划在亚洲的第一个实例研究,将促进以中国为首的亚洲跨界含水层资源管理计划的开展。     

工程爆破对地震前兆观测的影响

引言 确切地说,爆破只是地球表层的一种人工地震,它的震动波能被地震记录仪记录下来,而不会对前兆仪器及资料造成影响。但距台站较近的爆破,对地震台站前兆仪器会产生较大的影响,反映在观测资料上为跳变异常。本文就南京至杭州高速(以下称“宁杭”高速)公路溧阳段在施工过程中实施的爆破,对溧阳台地磁和体应变产生的影响作初步分析。 1 手段简介 溧阳台现有手段3套,即测震、地磁和体应变。测震和体应变在“九五”期间已经改造为数字化仪器。测震仪为FSS-3,由EDAS-C24A地震数据采集器实时采集数据,微机自动保存;体应变仪为TJ-IC,由DQ…     

煤矿区放水试验中示踪剂的运移规律

以地下水动力学的相关理论为基础,提出应用溶质运移模型对放水和示踪联合试验中获取的水量、水位及示踪剂浓度时间序列数据进行定量研究的方法。对裂隙介质溶质运移的基本规律、数学模型及其数值解法进行了系统的总结,对比各种解法的优缺点及其适用条件,并给出了联合试验溶质运移规律模拟分析的流程。      

自适应正则化滤波化极方法研究

化极是消除磁力异常斜磁化影响的关键步骤,可以在波数域(频率域)和空间域中实现.相比于空间域,在波数域(频率域)进行化极简单且高效,但在低纬度地区存在不稳定性问题,因此明确低纬度地区的范围,研究稳定、实用、精度高的低纬度地区化极方法具有重要意义.本文通过理论研究得出化极因子振幅的最大值为2时,对应的磁化倾角的值为±45°,当磁化倾角在该范围内时,引起化极不稳定.因此采用正则化思想,提出了自适应正则化滤波化极方法(ARF-RTP),该方法利用化极因子振幅构建正则化滤波函数,并以振幅值等于2作为约束计算化极方法的参数值,从而实现自适应化极处理,提高了化极方法的稳定性及实用性.同时结合迭代算法提高了此方法的精度,有效地解决了低纬度地区化极的不稳定性问题.自适应正则化滤波这一思想不但可以解决化极的不稳定性问题,而且可以解决分量转换或者磁化方向转换的不稳定性问题以及类似数据处理中的不稳定性问题,具有广阔的推广应用前景.     

基于随机森林的组网雷达龙卷检测算法

近年来我国极端灾害性天气频发,造成了重大人员伤亡和财产损失,随着防灾减灾工作的推进,龙卷等中小尺度强对流灾害性天气的预警预报工作的关注度正逐步提升。现有龙卷检测算法基于对新一代天气雷达基数据在多个仰角和体积扫描中进行阈值判断得到龙卷涡旋特征TVS,在自适应协同观测背景下表现为自适应策略同步较慢,预警预报准确率不高,提前预警时间短。使用机器学习算法结合龙卷在雷达反射率、径向速度和速度谱宽的多重特征能有效提高龙卷识别的准确率和预警时间,能提高组网雷达的协同观测能力。基于随机森林的龙卷检测算法（TDA-RF）,使用CINRAD雷达历史龙卷数据作为训练集,通过随机森林算法对训练集进行分类学习得到龙卷预测模型,使用预测模型对实时雷达数据进行龙卷检测。试验结果表明,TDARF算法能有效识别不同强度的龙卷,较TVS龙卷检测算法能给出龙卷区域的分类概率值,无需对龙卷特征时空连续性进行判断;TDA-RF算法对多个特征进行综合判断具有较好的抗干扰能力,使基于组网雷达的龙卷预警时间最高可达18分钟。