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多源信息融合约束下的工作面电磁波CT探测智能反演方法

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煤炭学报 2021年第11期46卷 3623-3635页

作者：郭昌放武祥杨真陈一鼎马留柱马中原中国矿业大学人工智能研究院江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 昆明煤炭科学研究所云南昆明650051 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710000 中国矿业大学(北京)能源与矿业工程学院北京100083

为满足煤矿工作面智能精准开采对地质异常分布精准感知的需求,进一步提高工作面电磁波CT反演的精准性,提出了多源先验信息约束下的电磁波CT智能反演模型。在对工作面电磁波CT反演稀疏矩阵方程进行泛函优化转换的基础上,分析了基本遗传算... 详细信息

为满足煤矿工作面智能精准开采对地质异常分布精准感知的需求,进一步提高工作面电磁波CT反演的精准性,提出了多源先验信息约束下的电磁波CT智能反演模型。在对工作面电磁波CT反演稀疏矩阵方程进行泛函优化转换的基础上,分析了基本遗传算法(Single Genetic Algorithm,SGA)的寻优进化机理,探讨了不同遗传参数对SGA智能算法搜索优化性能的影响,设计了基于多种群自适应遗传算法(Multi-population Adaptive Genetic Algorithm,maGA)的工作面地质异常电磁波CT反演目标函数求解机制。除此之外,提出了范围约束、就近约束和平均值约束3种约束模型,将生产过程中揭露的巷探、钻探及回采等多源先验地质信息作为约束条件,不断调整地质异常反演目标函数搜索的进化方向,最终形成了基于maGA智能算法和多源先验信息约束的电磁波CT反演模型,并通过数值模拟和工程实例进行了测试和验证。试验结果表明:maGA智能算法能够充分结合多种群协同进化和遗传参数自适应调节策略,相比于单一的遗传算法具有更高的全局及局部搜索准确性和稳定性;随着外部约束数据的增加,基于平均值约束的maGA智能算法能够获得更优的电磁波CT反演目标函数收敛结果。以山西大同矿区8208工作面内电磁波CT地质异常反演和解释为例对所建模型进行检验,预测结果与实际揭露结果基本一致,进一步验证了多源信息约束下的智能反演方法在工程实践应用中的可靠性,为工作面内地质异常的精准反演和预测提供了一种新的思路和方法。

关键词：地质异常精准感知电磁波CT反演目标函数多种群自适应遗传算法多源数据约束

瞬变电磁法在风化基岩层富水性探查中的应用研究

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中国煤炭 2023年第5期49卷 50-57页

作者：马留柱中煤科工西安研究院〈集团〉有限公司陕西省西安市710077

针对陕北侏罗系煤田风化基岩层富水性探查的实际需求,研究了地面瞬变电磁法晚期电阻率和一维反演成像对风化基岩富水性的反映特征。利用矿区测井电阻率曲线,分别建立了正常地层和风化基岩模型,并对模拟响应进行了晚期电阻率成像和一维... 详细信息

针对陕北侏罗系煤田风化基岩层富水性探查的实际需求,研究了地面瞬变电磁法晚期电阻率和一维反演成像对风化基岩富水性的反映特征。利用矿区测井电阻率曲线,分别建立了正常地层和风化基岩模型,并对模拟响应进行了晚期电阻率成像和一维反演成像。研究发现当存在风化基岩富水区时,晚期电阻率的中间高阻层在横向上整体表现为“高-低-高”的电性变化特征,在正常地层与风化基岩交界区域,中间高阻层视电阻率值最低、厚度最小,在风化基岩区域,浅部低阻层视电阻率幅值减小,中间高阻层视电阻率值降低,厚度也变小,而反演电阻率中间高阻层电阻率基本稳定,厚度与正常地层的基本一致;在正常地层与风化基岩交界区域,中间高阻层反演电阻率幅值升高,厚度增大;在风化基岩区域,浅部低阻层电阻率幅值减小,风化基岩电性特征更为明显。通过比较一维反演与晚期视电阻率断面,一维反演电阻率成像结果更能客观反映地层的实际情况,不会带来虚假异常现象。通过现场工程试验证明了上述理论的正确性。

关键词：瞬变电磁法侏罗系煤田风化基岩层晚期电阻率成像一维反演成像富水性

曹家滩煤矿综放开采顶板涌水机理及涌水量预测

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能源与环保 2023年第7期45卷 306-312页

作者：马留柱中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

为了保障曹家滩煤矿首个厚煤层综放工作面安全生产,分析煤层顶板含水层特征,结合地面瞬变电磁探查顶板含水层富水异常区,评价顶板含水层对采掘活动的影响程度,利用实测导水裂隙带发育高度判断了矿井直接充水水源,认为直接充水水源为延... 详细信息

为了保障曹家滩煤矿首个厚煤层综放工作面安全生产,分析煤层顶板含水层特征,结合地面瞬变电磁探查顶板含水层富水异常区,评价顶板含水层对采掘活动的影响程度,利用实测导水裂隙带发育高度判断了矿井直接充水水源,认为直接充水水源为延安组、直罗组和风化基岩砂岩含水层,采用动静结合法预测了工作面涌水量,预测结果可靠,结合工作面实际涌水量与含水层富水性异常区综合分析了涌水机理,确定工作面防治水工作重点为风化基岩含水层的有效疏放,为综放工作面顶板水害防治提供科学依据。

关键词：榆神矿区涌水机理水文地质条件富水性

基于组合赋权的有限区间云模型底板突水风险性评价

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中国煤炭地质 2023年第7期35卷 68-73页

作者：马留柱中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710000

为了实现突水危险等级的准确评价,提出一种基于组合赋权的有限区间云模型评价方法。首先确定评价指标及其相应的分级标准,并通过组合赋权法计算出各指标的权重;同时基于正态有限区间云模型理论利用maTLAB计算各指标隶属于突水危险等级... 详细信息

为了实现突水危险等级的准确评价,提出一种基于组合赋权的有限区间云模型评价方法。首先确定评价指标及其相应的分级标准,并通过组合赋权法计算出各指标的权重;同时基于正态有限区间云模型理论利用maTLAB计算各指标隶属于突水危险等级的云数字特征,生成正态云滴;最后,对唐家会煤矿61304工作面进行底板突水危险性评价,以验证该模型的可行性和科学性。评价结果显示,ZL-1、ZL-2和ZL-4点危险等级属于Ⅳ级和Ⅲ级,危险等级高于其它四个评价点。同时,这些位置的钻孔出水量和注浆量明显大于其它评价点,且都位于音频电透视探测结果的异常范围内。研究结果表明,本文提出的模型适用于底板突水危险性评价,丰富了煤层底板突水危险性评价方法,具有良好的应用前景。

关键词：有限区间云模型底板突水风险评估熵权法层次分析法

陕北侏罗纪煤田浅埋煤层区巷道掘进突水危险性分析

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煤炭技术 2023年第1期42卷 208-212页

作者：张池胡俭文强杨帆姬中奎李军马留柱贺晓忠中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 陕煤集团神木张家峁矿业有限公司陕西神木719316 中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077

以榆神矿区张家峁井田为例,开展了浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性分析研究。在井下巷道掘进突水条件分析基础上,分别对充水含水层富水性、围岩扰动带范围及煤水空间关系进行分析,得到风化基岩含水层富水性预测图和井下巷道掘进围岩... 详细信息

以榆神矿区张家峁井田为例,开展了浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性分析研究。在井下巷道掘进突水条件分析基础上,分别对充水含水层富水性、围岩扰动带范围及煤水空间关系进行分析,得到风化基岩含水层富水性预测图和井下巷道掘进围岩安全性分区预测图,基于GIS平台通过空间叠加功能,得到张家峁井田4-2煤巷道掘进突水危险性分区预测图,经与井下实际突水资料对比分析,预测效果较好,表明所建模型适用于浅埋煤层区井下巷道掘进突水危险性评价。

关键词：巷道掘进突水危险性风化基岩围岩扰动

CT层析成像技术在工作面复杂构造探测中的应用

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能源与环保 2019年第7期41卷 240-243页

作者：马留柱邢修举李晓龙中煤科工集团西安研究院有限公司

由于综合机械化采煤技术不断提高及开采深度的增加,工作面内部地质异常构造制约着矿井高产高效、安全生产。因此需提前对内部地质异常构造进行精细探查、预测预报,为工作面安全回采提供指导。CT层析成像技术分辨率高且探测精度高,能够... 详细信息

由于综合机械化采煤技术不断提高及开采深度的增加,工作面内部地质异常构造制约着矿井高产高效、安全生产。因此需提前对内部地质异常构造进行精细探查、预测预报,为工作面安全回采提供指导。CT层析成像技术分辨率高且探测精度高,能够探查清楚工作面内部复杂构造的分布情况。采用CT层析成像技术对燕子山矿8208工作面进行探查分析,并进行回采验证。结果表明,CT层析成像技术对探查工作面异常构造效果较好,为工作面安全回采提供了重要保障。

关键词：层析成像回采工作面复杂构造物探

Effect of Reclamation on the Groundwater-Lake Water Interaction in Chen Lake

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Journal of Earth Science 2024年第3期35卷 1083-1086页

作者： Kun Lei Teng ma liuzhu Chen Zhenxing Li Yu Chen School of Environmental Studies State Key Laboratory of Biogeology and Environmental GeologyChina University of GeosciencesWuhan 430078China

0 INTRODUCTION To relieve the short supply of suitable land for residing,cultivating,and commerce,it is accepted to reclaim land from lakes,river estuaries,and coastal regions in many countries(mancini et al.,2020).The large-scale reclamation activities have an irreversible effect on the mico-geomorphology and hydrodynamic system of seasonally flooded areas(Zhang et al.,2019;Yu et al.,2018).For example,coastal regions reclaimed extended the groundwater flow paths,as well as created groundwater level rise,resulting in water-logging in the reclaimed area(Hu et al.,2008).Similar changes in groundwater flow systems may alter groundwater-lake water interactions,and it can ultimately affect the water cycle in the lake ***,such detailed studies are presently *** addition,natural exchanges between the lake and groundwater systems can be strongly affected by physical hydrological processes(Javadzadeh et al.,2020),chemical properties(Kamtchueng et al.,2015),and bioto behavior(Hancock et al.,2005).

关键词： groundwater coastal logging

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污水灌溉下土壤孔隙特征的CT定量分析

地球科学（中国地质大学学报） 2015年第11期40卷 1896-1903页

作者：郭晓明马腾陈柳竹刘林河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

污水中的悬浮物、盐分和有机营养物对土壤孔隙状况产生了深刻的影响.通过室内模拟和CT（computed tomography）扫描的方法,定量研究污水灌溉条件下土壤孔隙数、孔隙度及形态特征.结果表明：与对照点相比,污水灌溉区上层土壤总孔隙数和... 详细信息

污水中的悬浮物、盐分和有机营养物对土壤孔隙状况产生了深刻的影响.通过室内模拟和CT（computed tomography）扫描的方法,定量研究污水灌溉条件下土壤孔隙数、孔隙度及形态特征.结果表明：与对照点相比,污水灌溉区上层土壤总孔隙数和大孔隙数（当量直径≥1.00mm）均显著升高,而下层土壤总孔隙数、大孔隙数、粗孔隙数（当量直径为0.26~1.00mm）、总孔隙度、大孔隙度和粗孔隙度均显著降低（p〈0.05）;在模拟悬浮液和盐液灌溉条件下,土壤总孔隙数、粗孔隙数和粗孔隙度均有所升高,而大孔隙数、总孔隙度、大孔隙度和孔隙成圆率均有所降低;在模拟营养液灌溉条件下,土壤总孔隙数、大孔隙数、粗孔隙数和粗孔隙度均有所增加,而孔隙成圆率有所降低;对于研究区土壤来说,悬浮液灌溉对土壤孔隙的影响效应强于盐液灌溉;对于同种性质的污水灌溉来说,污灌对对照点土壤孔隙的影响效应强于污灌区土壤.

关键词：污水灌溉土壤孔隙 CT扫描耕地环境地质.

氢氧化铝胶体对2,2′,4,4′-四溴联苯醚的吸附

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环境工程学报 2018年第3期12卷 815-823页

作者：邱文凯马腾刘锐陈柳竹中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074

溴代阻燃剂多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一种被广泛使用的阻燃剂,其对神经、甲状腺、肝脏等具有潜在毒性。其中,2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)作为一种重要单体,在环境介质中被广泛检出。胶体是环境中污染物... 详细信息

溴代阻燃剂多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一种被广泛使用的阻燃剂,其对神经、甲状腺、肝脏等具有潜在毒性。其中,2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)作为一种重要单体,在环境介质中被广泛检出。胶体是环境中污染物迁移过程中的重要载体,它对有机污染物在土壤-地下水系统中的迁移有不可忽略的影响。开展典型无机胶体氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附动力学和吸附热力学研究,以期为BDE-47在土壤-地下水中的迁移提供理论依据。结果表明:Sips等温吸附方程对该吸附过程拟合效果最佳(R_(adj)~2=0.943 94),计算得出氢氧化铝胶体对BDE-47的饱和吸附量为609.37 mg·g^(-1);吸附动力学实验结果显示,准二级反应动力学方程拟合氢氧化铝胶体对BDE-47吸附反应过程最佳(R_(adj)~2>0.95),同时该吸附反应速率随BDE-47浓度的升高逐渐减小;Van't Hoff方程拟合表明,吸附热力学参数标准反应焓变△H^0=40.506 kJ·mol^(-1)、标准反应熵变△S^0=0.075 7 kJ·(mol·K)^(-1),标准反应吉布斯自由能△G^0(298 K)=17.98 kJ·mol^(-1)。此外,反应体系的pH和阳离子种类及浓度均会影响氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附过程。

关键词：氢氧化铝胶体 2 2′ 4 4′-四溴联苯醚吸附热力学吸附动力学