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煤层底板突水危险性的PNN预测模型研究及应用

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中国安全科学学报 2015年第8期25卷 93-98页

作者：邵良杉徐波辽宁工程技术大学系统工程研究所

为准确有效地预测煤层底板突水的危险性,在分析大量观测实例数据的基础上,选取底板含水层水压、煤层采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角和断层距工作面距离等6项指标作为影响煤层底板突水的初始特征指标。针对指标之间具有相关性的问... 详细信息

为准确有效地预测煤层底板突水的危险性,在分析大量观测实例数据的基础上,选取底板含水层水压、煤层采高、隔水层厚度、断层落差、煤层倾角和断层距工作面距离等6项指标作为影响煤层底板突水的初始特征指标。针对指标之间具有相关性的问题,利用主成分分析(PCA)法提取6项特征指标的主成分,将其作为概率神经网络(PNN)的输入向量,建立基于PCA的煤层底板突水危险性的PNN预测模型。选取21组煤矿实测数据作为学习样本,用于训练模型。采用回代估计法对模型回检。利用学习好的模型,预测另外4组矿井突水数据样本。结果表明,该方法有效降低了指标数据相关性,实现了降维,使PNN模型工作复杂度减弱。将该模型应用于工程实例中,所得预测结果准确率为100%。

关键词：底板突水危险性预测主成分分析(PCA) 概率神经网络(PNN) 回检

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采场底板突水的跨层应力壳力学模型

西安科技大学学报 2011年第6期31卷 830-835页

作者：张文忠黄庆享西安科技大学能源学院陕西西安710054 煤炭科学研究总院西安研究院陕西西安710054

利用实验室大型非线性三维计算机数值模拟对煤层底板应力分布特征进行了深入研究,发现采场底板存在由集中应力形成的跨层应力壳,应力壳是承载上覆岩体压力的临时结构,壳基是椭球应力壳应力较集中的区域,椭球应力壳的形态及应力集中情况... 详细信息

利用实验室大型非线性三维计算机数值模拟对煤层底板应力分布特征进行了深入研究,发现采场底板存在由集中应力形成的跨层应力壳,应力壳是承载上覆岩体压力的临时结构,壳基是椭球应力壳应力较集中的区域,椭球应力壳的形态及应力集中情况与采场结构有关。根据数值模拟试验得出了应力壳的形态方程,分析了跨层应力壳壳基、壳肩及壳顶的失稳模式,指出壳肩处经历联合破断,底板的最大破断深度则处于壳肩的位置,当壳肩达到最大破坏深度,采动裂隙和原始导升裂隙贯通,此时则容易形成突水;壳顶则随着高度的不断发展,跨层应力壳形成一个处于半封闭状态的半壳结构,此时采动裂隙导通煤层底板含水层,从而形成突水。

关键词：跨层应力壳采场结构底板突水围岩结构失稳

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煤层底板突水危险性的可拓评判及应用

矿业安全与环保 2014年第4期41卷 44-49页

作者：张强董青红陈凯刘飞粟梅中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

为了全面评价煤层底板突水危险性,选取断层密度、断层导水性、裂隙发育程度、承压水水压、含水层富水性、岩溶发育程度、强水源补给、隔水层厚度、隔水层强度、隔水层完整性、开采厚度、开采深度、工作面斜长等13个因子作为影响底板突... 详细信息

为了全面评价煤层底板突水危险性,选取断层密度、断层导水性、裂隙发育程度、承压水水压、含水层富水性、岩溶发育程度、强水源补给、隔水层厚度、隔水层强度、隔水层完整性、开采厚度、开采深度、工作面斜长等13个因子作为影响底板突水的主要因素,以物元理论、可拓集合论和关联函数运算为基础,建立了煤矿开采底板突水危险性等级评价的物元模型。应用该模型对淮北某矿3612工作面底板突水危险性进行评价,验证了其正确性。选取近年来煤层底板突水的典型案例作进一步的应用分析,其结果与实际相吻合。基于可拓评判法的煤层底板突水危险性分类具有较高可靠度和实用性,研究结果为煤层底板突水危险性分类提供了一种新的思路和方法。

关键词：可拓学物元模型底板突水危险性分类

基于GIS及主成分熵权法的底板突水危险性评价

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矿业研究与开发 2020年第11期40卷 83-88页

作者：刘伟韬孙茜徐百超山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛市266590

为了客观有效地评价煤层底板突水危险性,用主成分分析消除评价因素的相关性再结合熵权法,利用熵权法从数据本身出发确定权重的特点,建立主成分熵权法评价模型。以杨村煤矿为例,选取单位涌水量、煤层倾角、开采深度、含水层水压、有效隔... 详细信息

为了客观有效地评价煤层底板突水危险性,用主成分分析消除评价因素的相关性再结合熵权法,利用熵权法从数据本身出发确定权重的特点,建立主成分熵权法评价模型。以杨村煤矿为例,选取单位涌水量、煤层倾角、开采深度、含水层水压、有效隔水层厚度、断层分维值等煤层底板突水主控因素作为评价指标,确定各指标综合权重,建立脆弱性指数评价模型,并通过GIS对研究区突水危险程度进行分区,得到杨村煤矿突水危险性由南到北逐渐增加的评价结果。与突水系数法评价结果相比,该综合评价法得到的评价结果更详细,为该矿山对煤层底板突水的预防和治理提供参考。

关键词：底板突水危险性评价主成分分析熵权法脆弱性指数

静动载作用下巷道底板突水过程及关键致灾因素模拟

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科学技术与工程 2024年第29期24卷 12506-12515页

作者：卢兴州杨登峰王波李腾锐青岛理工大学理学院青岛266520

针对静动载联合作用下巷道底板突水问题,结合工程实例采用数值模拟软件FLAC^(3D)构建模型,从应力场、位移场及破坏区共同耦合作用角度出发,分析了动静载叠加作用下的底板突水通道形成过程及作用机制,探讨了关键致灾因素对巷道底板突水... 详细信息

针对静动载联合作用下巷道底板突水问题,结合工程实例采用数值模拟软件FLAC^(3D)构建模型,从应力场、位移场及破坏区共同耦合作用角度出发,分析了动静载叠加作用下的底板突水通道形成过程及作用机制,探讨了关键致灾因素对巷道底板突水的作用程度。研究结果表明:静载与动载应力场叠加,导致底板应力集中程度和范围在深度方向扩大;巷道底板受动载作用后破坏深度和范围加大,有效隔水层厚度减少,底板突水的风险性增加;巷道底板突水通道的形成主要与动载幅值、持时及承压水水压有关,其中动载幅值对突水作用程度较大,当动载幅值超过临界值时,巷道底板破坏深度显著增加;持时的增大使得动载作用的时间特征减弱,更加接近于静载作用,巷道底板发生拉伸破坏的可能性降低;承压水水压的增大,使得作用在巷道底板下岩层的有效应力减小,岩体强度降低,底板破坏深度增加。采用单因素分析法对比发现,各致灾因素对底板突水的影响程度依次为:动载幅值>动载持时>承压水水压。

关键词：静-动荷载巷道底板突水数值模拟致灾因素

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基于递进分析的煤层底板突水危害性评价

煤炭科学技术 2013年第7期41卷 93-95,99页

作者：秦成中国煤炭科工集团重庆研究院重庆400039

为了评价煤层底板带压开采突水发生的危险性及危害性,给出水害"四性"的概念模型和数学模型,并计算出水害"四性"指数。其中,发生性用突水次数、突水量等指标描述;潜在性用含水层、隔水层、构造等相关指标表述;危险性指围岩破坏发育带、... 详细信息

为了评价煤层底板带压开采突水发生的危险性及危害性,给出水害"四性"的概念模型和数学模型,并计算出水害"四性"指数。其中,发生性用突水次数、突水量等指标描述;潜在性用含水层、隔水层、构造等相关指标表述;危险性指围岩破坏发育带、导升发育带等诱发因素下底板突水发生的可能程度;危害性指底板水害造成的危害程度。结果表明:采用递进分析研究煤层底板突水危害性评价是可行的,也具有实用性。

关键词：底板突水突水危害性递进分析危害指标

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煤层底板突水监控系统的设计

工矿自动化 2013年第1期39卷 19-22页

作者：李彩萍张英梅张振国太原理工大学测控技术研究所山西太原030024

针对现有煤矿突水防治方法存在的理论参数与实际环境参数差异大、超前预测和实时性差等问题,提出一种基于视频监控的煤层底板突水监控系统的设计方案;以某煤矿的一次突水事件为例,重点介绍了该系统的图像处理算法。该系统对摄像机采集... 详细信息

针对现有煤矿突水防治方法存在的理论参数与实际环境参数差异大、超前预测和实时性差等问题,提出一种基于视频监控的煤层底板突水监控系统的设计方案;以某煤矿的一次突水事件为例,重点介绍了该系统的图像处理算法。该系统对摄像机采集的图像进行灰度化、图像增强、二值化、图像分割、边缘特征提取后得到突水图像边界坐标,对该边界坐标进行曲线拟合后得到突水区域的面积,并根据不同时刻所得突水面积的差值判断突水量变化趋势。试运行结果表明,该系统稳定可靠,视频画面清晰,图像处理算法有效,突水异常时能及时报警。

关键词：矿井突水底板突水突水防治突水监测突水预警视频监控图像处理

基于CNN-GCN-BiLSTM的煤矿底板突水量预测模型

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煤炭技术 2022年第8期41卷 84-87页

作者：秋兴国李娜西安科技大学计算机科学与技术学院西安710600

为了提高煤矿底板突水量预测精度,提出了一种基于CNN-GCN-BiLSTM的煤矿底板突水量预测模型。首先使用二维卷积神经网络(2D-CNN)提取数据局部特征;其次利用图卷积神经网络(GCN)提取数据空间特征;然后通过双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)... 详细信息

为了提高煤矿底板突水量预测精度,提出了一种基于CNN-GCN-BiLSTM的煤矿底板突水量预测模型。首先使用二维卷积神经网络(2D-CNN)提取数据局部特征;其次利用图卷积神经网络(GCN)提取数据空间特征;然后通过双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)提取时序数据双向序列特征;最后利用长短时记忆神经网络(LSTM)的长期依赖特性实现对煤矿底板突水量的预测。实验结果显示,与其他6种模型相比,CNN-GCN-BiLSTM模型精度最高,MAE和MSE的值分别为6.85%和2.42%,模型预测结果可为煤矿底板水害防治工作提供重要参考和依据。

关键词：底板突水突水预测图卷积神经网络长短时记忆神经网络卷积神经网络

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煤层底板突水监测预警系统的开发及应用

煤炭科学技术 2011年第11期39卷 14-17页

作者：靳德武刘英锋冯宏刘再斌苏建国张小鸣中国煤炭科工集团有限责任公司西安研究院陕西西安710054 冀中能源集团有限责任公司河北邢台054021

煤层底板突水问题,因其具有隐蔽性、突发性的特点,防治水工作面临巨大的问题和挑战,突水监测预警技术为煤矿安全生产过程中必要的措施。在研究煤层底板突水可监测性、监测条件及适用范围的基础上,研制开发了一套基于光纤光栅通信和传感... 详细信息

煤层底板突水问题,因其具有隐蔽性、突发性的特点,防治水工作面临巨大的问题和挑战,突水监测预警技术为煤矿安全生产过程中必要的措施。在研究煤层底板突水可监测性、监测条件及适用范围的基础上,研制开发了一套基于光纤光栅通信和传感技术的新型煤层底板突水监测预警系统。该系统由数据采集系统和数据突水监测数据集成分析系统组成,能够实现监测数据实时采集、曲线实时显示、远程分析、警情发布等功能。通过在东庞矿北井9208工作面自开切眼至距切眼225 m段监测预警试验,初步验证了煤层底板突水监测预警系统的实用性和有效性。

关键词：底板突水监测预警可监测性光纤光栅传感器