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基于客观组合权-改进集对分析模型的矿井突水水源识别

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煤炭科学技术 2022年第4期50卷 156-164页

作者：苏玮姜春露查君珍郑刘根谢华东黄文迪陈园平安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230601 兖州煤业股份有限公司东滩煤矿山东邹城273512 安徽科垦工程科技有限公司安徽合肥230601

矿井水害事故的发生对煤矿的安全开采带来很大的影响,快速准确地识别突水事件中所涉及的水源,是预防和解决矿井水害的关键手段之一。基于客观组合权和集对分析理论,针对矿井突水水源识别问题,以东滩矿4个含水层中的40个水样为识别样本,... 详细信息

矿井水害事故的发生对煤矿的安全开采带来很大的影响,快速准确地识别突水事件中所涉及的水源,是预防和解决矿井水害的关键手段之一。基于客观组合权和集对分析理论,针对矿井突水水源识别问题,以东滩矿4个含水层中的40个水样为识别样本,选取Na^(+)+K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和HCO_(3)^(-)共6项水化学指标作为识别因子,构建了矿井突水的水源识别模型,并利用该模型对10个检验样本进行水源识别。结果表明:客观组合权既避免了主观赋权法的主观随意性的缺点,又弥补了单一客观赋权法带来的片面性较强的不足,能合理地对识别指标进行权重赋值。Ca^(2+)和Mg^(2+)的权重明显高于其他离子,分别为0.28和0.25,二者的权重之和占比达53%,说明这2个指标在突水水源识别中起主要作用。利用客观组合权-改进集对分析模型对10个检验样本进行识别,准确率达到90%,说明该模型在矿井水源识别中具有一定的参考价值。模型出现误判的原因可能是误判水样取样钻孔位于断层附近,断层切割侏罗系红层水含水层与二叠系砂岩水含水层,是具有一定导水能力的天然通道,导致水样与砂岩水含水层存在一定的水力联系并发生了混合。建议在后续工作中应收集和监测各种含水层的水样数据,及时应用新的水样数据对模型进行修正,为提高模型的识别准确率奠定基础。

关键词：矿井水害突水水源识别客观组合权法改进集对分析东滩煤矿

基于PCA-SSA-BPNN模型的矿井突水水源识别方法

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采矿与安全工程学报 2023年

作者：马莲净王颂赵宝峰吕玉广张阳卢才武西安建筑科技大学资源工程学院中国矿业大学资源与地球科学学院内蒙古上海庙矿业有限责任公司中煤科工集团西安研究院(集团)有限公司陕西省煤矿水害防治技术重点实验室西安智慧工业感知计算与决策重点实验室

为精准识别矿井突水水源，弥补传统水化学特征相似性识别方法在某些复杂条件下识别精度低的不足，利用主成分分析法（PCA）对水化学样本数据进行降维，引入麻雀搜索算法（SSA）优化BP神经网络（BPNN）权重参数，构建了基于PCA-SSA-BPNN... 详细信息

为精准识别矿井突水水源，弥补传统水化学特征相似性识别方法在某些复杂条件下识别精度低的不足，利用主成分分析法（PCA）对水化学样本数据进行降维，引入麻雀搜索算法（SSA）优化BP神经网络（BPNN）权重参数，构建了基于PCA-SSA-BPNN的矿井突水水源识别模型，以实现矿井突水水源的精准识别。在此基础上，将本模型与水化学特征相似性识别方法应用于新上海一号井田111084工作面的突水水源识别工程实例中。结果表明，PCA可以有效减少原始数据中的信息冗余，消除不同水化学类型间的相关性；SSA明显提高了BPNN的全局寻优能力和预测精度，PCA-SSA-BPNN模型对突水水源识别准确率达到96.7%，高出BPNN13.4%。新上海一号井田111084工作面水文地质条件复杂，水化学特征相似性识别方法不能作出精准识别，采用PCA-SSA-BPNN模型预测突水水源为直罗组含水层，预测结果与实际情况一致，可为矿井突水水源的研究提供依据和参考。

关键词：突水水源识别水化学特征主成分分析麻雀算法 BP神经网络

动态权-集对分析模型在矿井突水水源识别中的应用

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煤炭学报 2019年第9期44卷 2840-2850页

作者：王甜甜靳德武刘基杨建王心义赵伟煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000

矿井突水是煤矿生产的主要威胁之一,准确判定矿井突水水源是突水灾害防控的重要环节。为进行矿井突水水源识别,基于动态权和集对分析理论,针对葫芦素井田5种不同含水层中所提取的53组水样,选取K++Na+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO2-4及HCO-3六项水... 详细信息

矿井突水是煤矿生产的主要威胁之一,准确判定矿井突水水源是突水灾害防控的重要环节。为进行矿井突水水源识别,基于动态权和集对分析理论,针对葫芦素井田5种不同含水层中所提取的53组水样,选取K++Na+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO2-4及HCO-3六项水化学指标作为识别因子,确立了其水源识别区间,构建了矿井突水水源识别的数学模型。然后利用10组已知矿井水样验证水源识别模型,最后使用该模型对2015-04-26葫芦素井田21102工作面突水进行水源识别。结果表明:动态权重综合考虑主客观权重,既削弱了人为因素的影响,又考虑了识别指标的实际情况,权重赋值合理。利用动态权计算的6项识别因子中,SO2-4,Cl-,K++Na+的权重值分别为0.38,0.25及0.20,远大于其他3项指标且其权重之和占总权重的83%,在突水水源识别中起决定性作用。利用10组已知矿井水样验证动态权-集对分析水源识别模型,9组识别结果与实际情况完全吻合,仅有1组第四系水样识别结果与实际不符,为建模时第四系样本数据少,待测水样超出识别区间所致。使用已建模型识别葫芦素井田21102工作面突水水源,判别结果与实际完全一致,因21102工作面突水几乎均来自直罗组与白垩系,而直罗组与白垩系建模样本量大,所建识别区间合适。大量的水质数据及准确的识别区间是动态权-集对分析模型进行准确突水水源识别的基础与保障。

关键词：突水水源识别水化学指标动态权集对分析

贝叶斯判别和Fisher判别在矿井突水水源判别中的应用比较

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中国科技论文 2022年第1期17卷 9-14页

作者：于小鸽裴富华刘燚菲衡培国刘延吕伟魁山东科技大学资源学院山东泰安271019 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 焦作煤业(集团)有限责任公司古汉山矿河南焦作454000 山东新巨龙能源有限责任公司山东菏泽273700

矿井突水水源的有效识别对于预防矿井突水事故起到至关重要的作用,为了解决传统水源判别方法存在准确率较低、所需数据量大的问题,依据山东盛泉煤矿突水水源的水质资料,选取Na^(+)+K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO^(2-)_(4)和HCO^(... 详细信息

矿井突水水源的有效识别对于预防矿井突水事故起到至关重要的作用,为了解决传统水源判别方法存在准确率较低、所需数据量大的问题,依据山东盛泉煤矿突水水源的水质资料,选取Na^(+)+K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO^(2-)_(4)和HCO^(-)_(3)这6种水化学成分指标作为矿井突水水源判别的依据,分别构建Fisher线性判别模型和朴素贝叶斯分类模型,并将2种模型的结果进行比较。结果表明,2种方法对于矿井突水水源的识别均有一定的实用性,但利用MATLAB实现的贝叶斯判别函数更为简单,且运行速度较快,误判率较低,因而可作为多分类矿井突水水源判别的有效手段。

关键词：突水水源识别 Fisher线性判别模型朴素贝叶斯分类模型 SPSS软件 MATLAB软件

基于熵权-模糊可变集理论的煤矿井突水水源识别

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煤炭学报 2017年第9期42卷 2433-2439页

作者：王心义赵伟刘小满王甜甜张建国郭建伟陈国胜张波河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中国平煤神马集团能源化工研究院河南平顶山467000 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心河南焦作454000 平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000

在阐述熵权法和模糊可变集理论的基础上,针对平顶山煤田首山一矿和十三矿4个充水水源中所提取的23个水样,构建了识别矿井突水水源的数学模型,并利用该模型对8个水样进行了来源识别。结果表明:各类充水水源中Ka^++Na^+,Ca^(2+),Mg^(2+),C... 详细信息

在阐述熵权法和模糊可变集理论的基础上,针对平顶山煤田首山一矿和十三矿4个充水水源中所提取的23个水样,构建了识别矿井突水水源的数学模型,并利用该模型对8个水样进行了来源识别。结果表明:各类充水水源中Ka^++Na^+,Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^-,SO_4^(2-)和HCO_3^-等6项化学指标值在区间特定值附近出现的概率比较高,可用模糊可变集理论识别突水水源;熵权法计算的Ka^++Na^+和Ca^(2+)权重值分别为0.270 8和0.371 3,远高于其他指标的权重值,且其权重值之和占64.21%,说明两项指标在矿井突水水源识别中起主要作用;8组水样识别时,除水样8识别结果不符合实际外,其余均与实际类型相符,其准确率为87.5%;对于平顶山煤田来说,识别模型中的优化准则参数a选取2时,熵权-模糊可变集模型识别突水水源的准确性更高;应依据丰富的时空水质检测数据来建立模型并及时应用新的资料予以修正,以保证所建识别模型符合实际并与时俱进。

关键词：突水水源识别水化学指标熵权法模糊可变集理论

基于IWOA-HKELM的矿井突水水源识别

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中国安全科学学报 2019年第9期29卷 113-118页

作者：邵良杉詹小凡辽宁工程技术大学系统工程研究所

为提高矿井突水水源识别的精度,提出一种改进鲸鱼优化算法(IWOA)-混合核极限学习机(HKELM)的水源识别模型。首先将高斯核函数和多项式核函数相结合,构造学习能力和泛化性能较好的HKELM;然后针对鲸鱼优化算法(WOA)易陷入局部最优的问题,... 详细信息

为提高矿井突水水源识别的精度,提出一种改进鲸鱼优化算法(IWOA)-混合核极限学习机(HKELM)的水源识别模型。首先将高斯核函数和多项式核函数相结合,构造学习能力和泛化性能较好的HKELM;然后针对鲸鱼优化算法(WOA)易陷入局部最优的问题,提出IWOA算法,引入帐篷映射、改进非线性因子以及设置反向精英学习阈值等3种策略来降低算法过早收敛的概率,并得到更优结果;最后将新庄孜矿的突水水源资料作为仿真数据,降维处理后输入到IWOA-HKELM模型中结果预测。研究表明:通过IWOA优化HKELM参数,可提高HKELM的整体预测性能;IWOA-HKELM的预测结果与实际情况完全一致,与其他模型相比,该模型的平均分类准确率明显提高,平均均方误差和分类准确率标准差明显降低。

关键词：突水水源识别改进鲸鱼优化算法(IWOA) 混合核极限学习机(HKELM)

矿井突水水源Logistic识别及混合模型

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2015年第11期34卷 1228-1233页

作者：冯亚娟崔宁王丹辽宁工程技术大学工商管理学院辽宁葫芦岛125105

针对矿井地下水混合度较高的突水水源识别问题,运用多元统计分析原理和混合计算原理,建立焦作矿突水水源识别模型和混合模型.以实际数据作为训练样本,分别对它们进行分析与检验.研究结果表明:Logistic分析能有效建立混合度较低的突水水... 详细信息

针对矿井地下水混合度较高的突水水源识别问题,运用多元统计分析原理和混合计算原理,建立焦作矿突水水源识别模型和混合模型.以实际数据作为训练样本,分别对它们进行分析与检验.研究结果表明:Logistic分析能有效建立混合度较低的突水水源识别模型,回估误判率较低;混合模型利用主成分分析分析结果建立四面体,损失较少的信息,可有效地确定地下水的混合比例,且利用示踪元素得到的预测值与实测值的总体误差相对较低.

关键词：矿井突水突水水源识别 Logistic 混合模型示踪元素

基于不同含水层水混合效应水化学特征的突水水源识别

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矿业研究与开发 2014年第3期34卷 58-60页

作者：王世东中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

王洼煤矿因采空区地表下陷并形成积水凹地,塌陷区积水有可能沿塌陷裂隙渗入井下,对矿井安全生产构成威胁。通过对地表水和煤系顶板砂岩水混合效应的水化学研究,利用对比分析方法找出变化明显的特征离子,将其作为水质监测的重点对象(K++... 详细信息

王洼煤矿因采空区地表下陷并形成积水凹地,塌陷区积水有可能沿塌陷裂隙渗入井下,对矿井安全生产构成威胁。通过对地表水和煤系顶板砂岩水混合效应的水化学研究,利用对比分析方法找出变化明显的特征离子,将其作为水质监测的重点对象(K++Na+、TDS和矿化度),为建立地表水是否溃入矿井的预警系统提供了科学依据。

关键词：地表水顶板砂岩水水文地球化学特征突水水源识别

基于溶解性有机质荧光光谱特征的突水水源识别

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煤炭科学技术 2013年第6期41卷 100-103页

作者：杨建中国煤炭科工集团西安研究院陕西西安710054

为了区分各含水层间水化学特征差异,对地下水中溶解性有机质的三维荧光光谱特征进行了研究,结果表明:地表水和第四系水中各类有机质荧光峰均出现,且荧光强度高;砂岩水中未出现酪氨酸荧光峰,疏水性有机酸和海洋性腐植酸的荧光峰强度分别... 详细信息

为了区分各含水层间水化学特征差异,对地下水中溶解性有机质的三维荧光光谱特征进行了研究,结果表明:地表水和第四系水中各类有机质荧光峰均出现,且荧光强度高;砂岩水中未出现酪氨酸荧光峰,疏水性有机酸和海洋性腐植酸的荧光峰强度分别为99.75 QSU和56.50 QSU,小于上覆水体的值;奥灰水中总有机碳TOC和紫外吸收值UV254明显低于其他含水层,且没有酪氨酸、疏水性有机酸和海洋性腐植酸的荧光峰,色氨酸荧光峰强度则高于其他含水层,其值为175.23 QSU。通过三维荧光光谱特征能够显著区分奥灰水和上部含水层的水化学特征,准确地识别突水水源。

关键词：溶解性有机质三维荧光光谱突水水源识别奥灰水