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基于SSA-CG-Attention模型的多因素采煤工作面涌水量预测

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煤田地质与勘探 2024年第4期52卷 111-119页

作者：丁莹莹尹尚先连会青刘伟李启兴祁荣荣卜昌森夏向学李书乾华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室北京101601 吉林大学建设工程学院吉林长春130026 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作... 详细信息

矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作面涌水量预测模型。该模型在门控循环单元(GatedRecurrentUnit,GRU)提取时序特征的基础上,与卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNet-work,CNN)融合形成新的网络结构提取数据的有效非线性局部特征,并且加入注意力机制(Atten-tion),在预测过程中将注意力集中在输入元素上,提高模型的准确性。最后通过麻雀搜索算法(Spar-row Search Algorithm,SSA)优化模型参数,避免局部最优解的问题。将提出的模型分别与传统的BP神经网络、LSTM、GRU单因素涌水量预测模型以及MLP、SLP、SVR、LSTM、GRU、SSA-LSTM、SSA-GRU多因素涌水量预测模型的预测结果进行对比分析,结果表明:SSA算法以最少迭代次数快速寻优,避免了局部最优解的缺陷;SSA-CG-Attention多因素涌水量预测模型整体预测指标绝对误差(E_(MA))、均方根误差(E_(RMS))以及平均绝对百分比误差(E_(MAP))分别为5.24 m^(3)/h、7.25 m^(3)/h、6%,指标方差和为8.90。相较于其他预测模型预测精度更高,相较于单因素涌水量预测模型,多因素涌水量预测模型预测结果更加稳定。研究结果为矿井工作面涌水量预测提供了新的思路与方法,对矿井工作面涌水量预测及防控有着借鉴与指导作用,具有一定的理论价值和现实意义。

关键词：涌水量预测卷积神经网络门控循环单元注意力机制多因素预测微震能量

基于CEEMDAN和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测研究

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中国安全生产科学技术 2024年第3期20卷 110-117页

作者：丁莹莹尹尚先连会青卜昌森刘伟夏向学周旺华北科技学院安全工程学院河北廊坊065201 吉林大学建设工程学院吉林长春130026 山西汾西矿业(集团)有限责任公司矿山救护大队山西孝义032308

为提高采煤工作面涌水量预测准确度,收集大量工作面涌水量观测数据进行整理、统计、分析,将涌水量稳定性、周期性和季节性特征考虑在内,提出1种基于数据驱动的完全自适应模态分解算法(CEEMDAN)和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预... 详细信息

为提高采煤工作面涌水量预测准确度,收集大量工作面涌水量观测数据进行整理、统计、分析,将涌水量稳定性、周期性和季节性特征考虑在内,提出1种基于数据驱动的完全自适应模态分解算法(CEEMDAN)和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测方法。该方法利用CEEMDAN处理涌水量数据,构建麻雀搜索算法(SSA)优化的长短期记忆网络(LSTM)和自回归移动平均模型(ARIMA)并行级联而成的混合时间序列模型对工作面涌水量进行预测。研究结果表明:该模型预测结果与真实数据相差更小,平均绝对误差为6.36 m 3/h,均方根误差为10.6 m 3/h,模型拟合系数为0.95,更适用于工作面涌水量预测。研究结果可为矿井工作面涌水量预测及防控提供参考。

关键词：涌水量预测时间序列预测混合模型经验模态分解麻雀搜索算法

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海螺沟共和村2号隧道涌水量预测及验证分析

地下水 2024年第2期46卷 44-46,176页

作者：马文涛魏安辉邵江袁泉四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041

海螺沟共和村2号隧道是海螺沟景区道路灾后恢复重建工程的控制性工程,隧道涌水量预测的准确性对安全可靠的施工提供强有力保障。本文采用大气降水法、地下水径流模数法及地下水动力学法对隧道涌水量进行预测,同时结合施工期间实际涌水量... 详细信息

海螺沟共和村2号隧道是海螺沟景区道路灾后恢复重建工程的控制性工程,隧道涌水量预测的准确性对安全可靠的施工提供强有力保障。本文采用大气降水法、地下水径流模数法及地下水动力学法对隧道涌水量进行预测,同时结合施工期间实际涌水量,验证分析预测方法的准确性,结果表明:大气降水法、地下水径流模数法及地下水动力学法三种方法计算的最大涌水量分别为6 895.16 m^(3)/d、8 552.35 m^(3)/d及8 068.40 m^(3)/d,取三种计算结果最大值即8 552.35 m^(3)/d作为隧道日最大涌水量。与施工中实际涌水量进行对比分析,结果显示预测涌水量与实际涌水量基本吻合,从而验证预测方法的准确性。分析结论对同类型地质条件隧道涌水量计算具有一定借鉴意义。

关键词：泸定地震共和村2号隧道涌水量预测对比验证

贵州省红光坝铝土矿水文地质条件分析及涌水量预测

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西部资源 2024年第3期 41-46页

作者：吴虹贵州省地质矿产勘查开发局一〇六地质大队贵州遵义563000

在对红光坝铝土矿水文地质分析基础上,通过对泉水和降雨的长期观察,基于频率分析法对矿区涌水量进行预测。首先,通过对铝土矿水文地质特征进行分析,总结了其特点和存在的问题。然后,利用相关数据和模型,对涌水量进行预测,并将其与实际... 详细信息

在对红光坝铝土矿水文地质分析基础上,通过对泉水和降雨的长期观察,基于频率分析法对矿区涌水量进行预测。首先,通过对铝土矿水文地质特征进行分析,总结了其特点和存在的问题。然后,利用相关数据和模型,对涌水量进行预测,并将其与实际情况进行对比。研究结果表明,水文地质分析结果可以为铝土矿的开采和管理提供重要依据,预测涌水量有助于减少事故风险和提高生产效率。研究成果可以为相关行业和领域提供指导和参考。

关键词：铝土矿水文地质涌水量预测

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基于GMS数值模拟的某矿床涌水量预测研究

铀矿冶 2024年第1期43卷 20-26页

作者：陈帅中核第四研究设计工程有限公司河北石家庄050021

某矿床在开采过程中遇到一定程度的涌水。为解决涌水问题,并为防治水方案提供依据,以该矿床为研究对象,通过分析矿床水文地质条件、含水层类型及特征、地下水补给径流和排泄条件、地质构造特征、水文地质试验资料和矿床开采设计资料等,... 详细信息

某矿床在开采过程中遇到一定程度的涌水。为解决涌水问题,并为防治水方案提供依据,以该矿床为研究对象,通过分析矿床水文地质条件、含水层类型及特征、地下水补给径流和排泄条件、地质构造特征、水文地质试验资料和矿床开采设计资料等,对矿床水文地质条件进行了概化,对研究区水文地质单元进行了划定,采用GMS软件建立了地下水流数值模型,预测得到了-200 m以下中段的矿坑涌水量。

关键词：水文地质概念模型数值模拟涌水量预测 GMS 地下水流

基于降雨量数据的程潮铁矿涌水量时序性预测模型

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金属矿山 2024年第6期 212-219页

作者：范明星任高峰吴文博鲁习奎李吉民张聪瑞武汉理工大学资源与环境工程学院关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室矿物资源加工与环境湖北省重点实验室荆门市自然资源和规划局武钢资源集团程潮矿业有限公司

无底柱分段崩落法开采必然形成大范围的地表塌陷区,所分布的导水裂隙将导致大量的地表降水向下渗透,引起巷道涌水量骤增,程潮铁矿现已进入-500 m开采水平,大气降雨与崩落法开采所引发的裂隙持续动态发展之间的相互作用机制十分复杂。因... 详细信息

无底柱分段崩落法开采必然形成大范围的地表塌陷区,所分布的导水裂隙将导致大量的地表降水向下渗透,引起巷道涌水量骤增,程潮铁矿现已进入-500 m开采水平,大气降雨与崩落法开采所引发的裂隙持续动态发展之间的相互作用机制十分复杂。因此,为科学准确地预测井下涌水量,本研究提出了一种以降雨量为输入数据的涌水量灰色GM(1,2)时序性预测模型。以程潮铁矿2019—2021年的降雨量、涌水量实际数据为训练样本,充分考虑崩落法开采对上覆岩体的持续影响,引入时序性系数K对模型进行优化,最终建立的灰色GM(1,2)时序性预测模型与传统的GM(1,2)预测模型相比,预测精度平均提高了7.79%。运用该模型对2022年的涌水量进行预测检验结果表明,其旱、雨两季的预测精度分别为93.51%、93.58%,预测效果较好。研究成果是通过地表降雨量数据直接预测矿山井下涌水量数据的一种有效方法。

关键词：无底柱分段崩落法涌水量预测灰色系统理论 GM(1,2)模型时序性系数

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煤矿充水因素评价及涌水量预测

山西化工 2024年第2期44卷 178-180页

作者：崔耀明山西乡宁焦煤集团通合煤业有限公司山西临汾042100

含水层、老窖水以及采空区积水等水源对煤矿安全生产带来威胁。以山西省某煤矿为例,分析充水因素,并对采用富水系数比拟法对涌水量进行预测,有利于煤矿防治水工作开展,对井下安全生产具有重要意义。

关键词：矿井充水因素涌水量预测水文地质条件

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煤矿充水因素评价及涌水量预测

山西化工 2024年第2期44卷 188-189,223页

作者：任文华山西西山煤电股份有限公司西铭矿山西太原030052

为真实掌握煤矿的涌水量和充水条件,在对煤矿水文地质分析的基础上,首先对充水条件和充水因素进行评价,得出煤矿的充水通道主要为导水裂隙带,基于层次分析得出通道条件的权重因子为0.2667最大,为该煤矿的充水的首要条件;在对煤矿历年涌... 详细信息

为真实掌握煤矿的涌水量和充水条件,在对煤矿水文地质分析的基础上,首先对充水条件和充水因素进行评价,得出煤矿的充水通道主要为导水裂隙带,基于层次分析得出通道条件的权重因子为0.2667最大,为该煤矿的充水的首要条件;在对煤矿历年涌水量观测结果分析的基础上,采用大井法对涌水量进行预测,综合分析最终得出该煤矿正常涌水量为462 m^(3)/h,最大涌水量为693 m^(3)/h。

关键词：涌水量预测通道条件水文地质导水裂隙带大井法

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隧道涌水量预测方法比较及算法选择优化

广东水利水电 2024年第4期 25-30页

作者：于月娥张伟锋张金平程小勇广东水利电力职业技术学院广州510635 华南农业大学水利与土木工程学院广州510642 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司广州510507

隧道涌水是隧道建设及后期运营中最为常见的地质灾害,准确预测涌水量大小将为隧道设计及施工提供关键参数,因此隧道涌水量预测尤为重要。通过采用地下水动力学方法中的解析法(包括裘布依公式、古德曼公式等),结合数值模拟方法,以隧道导... 详细信息

隧道涌水是隧道建设及后期运营中最为常见的地质灾害,准确预测涌水量大小将为隧道设计及施工提供关键参数,因此隧道涌水量预测尤为重要。通过采用地下水动力学方法中的解析法(包括裘布依公式、古德曼公式等),结合数值模拟方法,以隧道导水断层为研究重点,对地处莲花山断裂带鸿图特长隧道典型段落(K91+634~K93+512)的最大涌水量和正常涌水量进行了预测。同时,利用已开挖段实测涌水量数值,将多种方法进行对比,分析研究各计算方法的适配性,并优化计算算法。研究表明,裘布依承压含水层公式预测与实际涌水量最为接近,鸿图特长隧道典型段落(K91+634~K93+512)的预测最大涌水量为119000 m 3/d,是极限情况下的涌水量预测,为设计施工开挖提供了可靠地水文地质参数。

关键词：隧道涌水量预测地下水动力学法数值模拟