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多工况输气管道泄漏声波信号自适应去噪

仪器仪表学报 2024年第3期45卷 227-239页

作者：薛生谢晓贤郑晓亮王强安徽理工大学安全科学与工程学院淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心淮南232001 安徽理工大学电气与信息工程学院淮南232001

为实现极低信噪比下管道泄漏声波信号去噪,基于多通道信号的相关性,提出使用相关系数矩阵筛选变分模态分解所得模态分量。针对不同工况的泄漏信号,提出不依赖真值的去噪质量评价指标,将其作为多目标灰狼优化算法目标函数,基于Pareto前... 详细信息

为实现极低信噪比下管道泄漏声波信号去噪,基于多通道信号的相关性,提出使用相关系数矩阵筛选变分模态分解所得模态分量。针对不同工况的泄漏信号,提出不依赖真值的去噪质量评价指标,将其作为多目标灰狼优化算法目标函数,基于Pareto前沿获取变分模态分解的最佳模态数K和惩罚因子η,实现多工况自适应去噪。搭建了输气管道泄漏多工况实验平台,在不同工况、不同输入信号信噪比(-8~4 dB)下验证所提方法的去噪效果。结果表明,该方法能有效抑制噪声,-8 dB时去噪信号信噪比提升2.84 dB以上。对比基于单目标优化的去噪方法,-8 dB下新方法的信噪比和相关系数分别提高了3.65 dB和31.26%。

关键词：管道泄漏自适应去噪相关系数矩阵多目标灰狼优化 Pareto

中条山地区郭家沟基性-超基性岩体的岩石成因及地质意义

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地质与勘探 2016年第6期52卷 1116-1128页

作者：林伟薛生升贠孟超山西省地球物理化学勘查院山西运城044000

文章通过对中条山地区郭家沟基性-超基性岩体的岩石学、矿物学和岩石地球化学方面的分析研究,讨论了该岩体的形成时代、岩石成因、及其地质意义。郭家沟岩体侵入时代为元古代,可能与绛县群形成时代较为相近(2200Ma左右)。郭家沟岩体具... 详细信息

文章通过对中条山地区郭家沟基性-超基性岩体的岩石学、矿物学和岩石地球化学方面的分析研究,讨论了该岩体的形成时代、岩石成因、及其地质意义。郭家沟岩体侵入时代为元古代,可能与绛县群形成时代较为相近(2200Ma左右)。郭家沟岩体具有岩相分带现象,边缘相为辉长岩,向内渐变过渡为含长辉石岩、变余辉石岩(角闪石岩)等,在岩体的中心发育着磁铁透闪石岩;岩石中Mg O与其他主量元素线性相关,各类岩石地球化学特征较为相似,显示出岩石受分离结晶作用的影响,具有岩浆同源演化的趋势;岩石总体显示出低硅、低镁、高铁、高钛、高钙的特征,相对富集LREE和LILE,而亏损HREE和Nb、Ta、Zr、Y等高场强元素,轻重稀土分馏明显,具有较弱的Eu异常,V含量较高,具有阿拉斯加型侵入岩体和与火山弧相关的岩浆特征。从岩石组合及地球化学特征结合区域构造演化,认为岩体形成于大陆边缘弧的构造环境,从侧面也说明绛县群的形成环境应该是大陆边缘俯冲后的伸展环境,而非陆内裂谷。

关键词：基性-超基性岩体岩石成因大陆边缘弧郭家沟中条山

低缓航磁异常提取技术在寻找隐伏岩体上的应用研究——以五台—恒山地区某隐伏岩体为例

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物探与化探 2018年第5期42卷 925-931页

作者：赵楠薛生升张双奎山西省地球物理化学勘查院山西运城044000

五台—恒山地区是山西省重要的铜、金等多金属成矿带之一,与岩浆热液有关的矿床通常与燕山期岩体关系密切。以往主要研究对象为特征明显的航磁异常,并未对低缓异常引起足够的重视。本次利用滑动平均法对1∶5万航磁数据求取剩余异常,进... 详细信息

五台—恒山地区是山西省重要的铜、金等多金属成矿带之一,与岩浆热液有关的矿床通常与燕山期岩体关系密切。以往主要研究对象为特征明显的航磁异常,并未对低缓异常引起足够的重视。本次利用滑动平均法对1∶5万航磁数据求取剩余异常,进行位场分离,提取出弱磁异常信息,结合地质、重力、化探等综合信息推断该异常可能为隐伏岩体的反映,并对其进行野外异常查证,为本区深入开展找矿或找矿突破指明方向。

关键词：燕山期岩体重磁剩余异常滑动平均法正反演

中条山地区郭家沟基性-超基性岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地质意义

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地质与勘探 2019年第1期55卷 64-76页

作者：薛生升林伟张双奎王梦琦范成龙山西省地球物理化学勘查院山西运城044000 中国地质科学院矿产资源研究所/国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083

中条山地区地层主要由涑水片麻杂岩、绛县群、中条群、担山石群和熊耳群组成,该区发育著名的铜矿峪型矿床、胡-篦型矿床和横岭关型矿床。中条山地区郭家沟基性-超基性岩主要侵位涑水片麻杂岩中,岩体由内向外发育透闪岩-变余辉石岩-辉长... 详细信息

中条山地区地层主要由涑水片麻杂岩、绛县群、中条群、担山石群和熊耳群组成,该区发育著名的铜矿峪型矿床、胡-篦型矿床和横岭关型矿床。中条山地区郭家沟基性-超基性岩主要侵位涑水片麻杂岩中,岩体由内向外发育透闪岩-变余辉石岩-辉长岩-斜长角闪岩的岩相分带。透闪岩LA-ICP-MS锆石U-Pb显示岩体侵位于2303Ma,属于古元古代。通过岩体野外侵位、覆盖关系,结合已有同位素资料,认为绛县群横岭关亚群沉积时限在2189Ma～2303Ma之间。同时根据岩体构造环境、岩体形态、岩相分带、铜矿化情况,以及铜凹组和篦子沟组两套含矿地层中均出现本期岩浆锆石,认为本区基性-超级性岩中发育有铜成矿作用,找矿前景乐观。

关键词：基性-超基性岩中条山横岭关亚群 U-Pb年龄铜镍矿床

基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望

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煤炭学报 2024年第2期49卷 664-694页

作者：薛生郑晓亮袁亮来文豪张玉婷安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 安徽理工大学公共安全与应急管理学院安徽合肥231100 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统... 详细信息

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。

关键词：煤与瓦斯突出机器学习突出预测特征选择

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高精度位场边界识别方法及在煤矿火烧区边界解释的应用

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2757-2768页

作者：李健威薛生侯彦威李雄伟郭建磊安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

场源边界识别是位场数据解释必不可少的任务,早先人们使用数据的分布特征来获取场源的边界信息,难以在较强的背景异常条件下识别弱异常,为此使用基于一定窗口尺寸的自动控制滤波器来识别场源的分布,然而这种方法的结果对于窗口尺寸有较... 详细信息

场源边界识别是位场数据解释必不可少的任务,早先人们使用数据的分布特征来获取场源的边界信息,难以在较强的背景异常条件下识别弱异常,为此使用基于一定窗口尺寸的自动控制滤波器来识别场源的分布,然而这种方法的结果对于窗口尺寸有较大的依赖,且对于复杂异常难以良好应用。近几年,人们主要采用位场数据导数的特征点反映场源边界信息的特征,然后利用成像结果与边界的对应关系来识别场源体的水平边界。其中,磁异常水平导数的极值、垂直导数的零值与地质体边界相对应,现有边界识别方法主要采用一阶水平和垂直导数的比值所组成的均衡边界识别滤波器来完成地质体位置的圈定,但方法分辨率和泛用性较低。基于此,提出将基于不同阶导数比值的边界检测滤波器与多尺度无监督深度学习相结合,利用不同阶导数比值来获得更高分辨率的边缘成像结果,同时建立Deep Image Prior(DIP)与Generative Adversarial Network-None Local(GAN-NL)网络相结合的多尺度无监督深度学习,根据边缘成像结果的极值来获取源水平位置。利用多尺度DIP网络来识别源位置,在DIP网络中加入自注意机制神经网络增强其学习能力,可以在不需要大量数据标签的情况下去除噪声,利用GAN-NL网络对极值点进行分类,给出极值点的位置信息。与其他边缘检测滤波器比较的结果表明:所开发的边界识别方法具有更高的分辨能力,其能够更精确、更清晰地显示场源的边缘,相对常规方法精度提升15%左右。多尺度无监督深度学习可以根据边缘成像结果自动给出源边缘,且结果与真实边缘一致,具有良好的泛用性。通常情况下,煤层与围岩之间不存在明显的磁性差异。而煤层自燃时,高温使煤层顶板地层中的黄铁矿、菱铁矿等结核体受热变质,形成含铁磁性矿物的烧成岩。温度降低后,保留了强烈的热剩余物,磁化强度比燃烧前高几十倍,因此煤矿燃烧区存在明显的磁异常。这一特性为利用磁测法圈定燃烧区域边界提供了物理前提。针对山东某矿煤田燃烧区开展磁法勘探来查明其分布,将所开发的边界识别方法用于获取火烧区的分布范围,后期打钻验证结果准确率85%。

关键词：位场边界识别多尺度无监督神经网络煤矿火烧区

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煤与瓦斯突出过程颗粒煤碰撞诱发二次破碎理论研究

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中国矿业大学学报 2024年第3期53卷 524-533页

作者：涂庆毅袁亮薛生程远平金侃赵祖恒安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国计量大学质量与安全工程学院浙江杭州310018

煤与瓦斯突出是一种威胁煤矿安全生产的典型动力灾害.本文在分析搬运过程突出煤颗粒间或与巷道(阻挡物)的碰撞导致的二次破碎的理论过程基础上,建立突出煤颗粒碰撞二次破碎理论模型,开展单次和多次碰撞极限破碎理论计算.结合突出煤颗粒... 详细信息

煤与瓦斯突出是一种威胁煤矿安全生产的典型动力灾害.本文在分析搬运过程突出煤颗粒间或与巷道(阻挡物)的碰撞导致的二次破碎的理论过程基础上,建立突出煤颗粒碰撞二次破碎理论模型,开展单次和多次碰撞极限破碎理论计算.结合突出煤颗粒二次破碎试验分析,讨论了煤的结构差异对二次破碎的影响及对突出的作用.结果表明:当抗压强度小于2 MPa时,突出煤颗粒单次碰撞后的极限粉碎率随着抗压强度的降低急剧升高;而抗压强度大于2 MPa时,突出煤碰撞后的粉碎率随着抗压强度的降低而增加的速度较为缓慢,粉碎率低于0.0415%.2次试验0.074 mm以下的破碎煤占突出煤的质量比均低于0.41%,证明了表观结构完整的颗粒煤破碎或粉化是极其困难的.突出煤在搬运过程中的二次破碎是必要的过程,这种二次破碎形成的小颗粒或粉化煤是突出过程中的瓦斯能快速释放的保障.煤的力学强度和表观结构决定了其能否在搬运过程中二次破碎,相对于表观结构完整、强度高的原生煤,由散体煤胶结而成的构造煤更容易由于颗粒碰撞而发生二次破碎或粉化,同样验证了构造煤极易满足突出的条件.研究成果对突出煤的高度破碎或粉化现象成因进行了解释,有助于揭示突出灾变过程与机理.

关键词：煤与瓦斯突出搬运过程颗粒碰撞二次破碎粉碎率

淮南矿区煤层顶板分段压裂水平井抽采技术及效果研究

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 155-163页

作者：陈本良袁亮薛生降文萍杨科周韬李丹丹吴静安徽理工大学安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,... 详细信息

淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,结果显示三向应力场类型主要为σ_(h,max)>σ_(v)>σ_(h,min),具有实施顶板分段压裂水平井技术的充分条件;利用MFrac Suite软件分别模拟了水平段距离煤层1、3、5 m时的压裂缝参数,压裂缝半长最大107.33 m、最小89.47 m,具有理想的压裂效果,说明顶板分段压裂水平井在淮南矿区具有比较好的地质适应性与可行性。以潘一煤矿13-1煤层“L”型顶板分段压裂水平井CBM01井为研究对象,采用井下钻孔检测与数值模拟等手段综合分析了瓦斯治理效果,结果显示CBM01井抽采415 d即显著降低了煤层瓦斯压力与瓦斯含量,距离水平井50、65 m处瓦斯压力由6.4 MPa分别降至2.6、2.7 MPa,降低幅度均超过55%,水平段两侧各15~20 m范围内瓦斯含量由13.5 m^(3)/t降至最大9.11 m^(3)/t、最小6.92 m^(3)/t,平均7.92 m^(3)/t,约10 m范围均降至8 m^(3)/t以下。最后,采用数值模拟方法预测了CBM01井抽采10 a的产气效果及瓦斯治理效果,气井抽采10 a累计产气约272.08×10^(4)m^(3),水平段倾向单侧约150 m范围内气含量均降至8 m^(3)/t以下、压力均降至3 MPa以下。综合研究结果表明,煤层顶板分段压裂水平井技术在淮南矿区瓦斯治理方面均具有较大的优势和应用效果。

关键词：淮南矿区分段压裂水平井抽采效果瓦斯治理检测钻孔

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^(40)Ar/^(39)Ar同位素体系及其在地质中的应用

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资源环境与工程 2013年第2期27卷 204-210页

作者：华杉薛生升武汉地质工程勘察院湖北武汉430051 山西省地球物理化学勘查院山西运城044000

综述40Ar/39Ar同位素测年的基本理论和主要方法,阐述Ar/Ar法对地层、岩体的年代测试;通过对与成矿同期形成的蚀变矿物和部分金属硫化物确定矿床的成矿时代;通过对断裂构造变形/变质形成的变质矿物的测试约束断裂构造的活动;利用不同矿... 详细信息

综述40Ar/39Ar同位素测年的基本理论和主要方法,阐述Ar/Ar法对地层、岩体的年代测试;通过对与成矿同期形成的蚀变矿物和部分金属硫化物确定矿床的成矿时代;通过对断裂构造变形/变质形成的变质矿物的测试约束断裂构造的活动;利用不同矿物的封闭温度的差异,来研究岩体、变质岩体和古老地块等的冷却速率和抬升速率。Ar/Ar法由于其精准定年、阶段加热、激光显微探针等技术必将成为最重要的同位素测年方法之一。

关键词： Ar/Ar法同位素测年成矿年代构造热事件