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基于物理驱动的超深随钻方位电磁波测井深度学习反演

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石油地球物理勘探 2024年第5期59卷 1069-1079页

作者：赵宁申松宁李宁胡海涛齐超秦策河南理工大学物理与电子信息学院河南焦作454000 中国石油集团测井有限公司陕西西安710077

超深随钻方位电磁波测井反演是表征地层参数信息的重要技术。基于正则化(物理驱动)的电磁波测井反演方法广泛应用于现场解释,但迭代过程中需要多次调用正演,计算耗时长且不能获得实时反演结果,因此迫切需要一种高效的反演方法对随钻电... 详细信息

超深随钻方位电磁波测井反演是表征地层参数信息的重要技术。基于正则化(物理驱动)的电磁波测井反演方法广泛应用于现场解释,但迭代过程中需要多次调用正演,计算耗时长且不能获得实时反演结果,因此迫切需要一种高效的反演方法对随钻电磁波测井资料进行实时反演。近些年,基于深度学习(数据驱动)的电磁波测井反演算法在油气勘探领域受到了广泛关注,但该算法过度依赖于数据本身,训练过程未考虑麦克斯韦理论,所以在数据集不完备的情况下,深度学习反演效果不佳。文中针对二维各向异性地层,提出了一种耦合物理驱动和数据驱动的混合反演流程:基于超深随钻方位电磁波测井数据,随机生成无断层和断层模型数据集进行网络训练;基于训练好的网络,实现模型预测。与传统深度学习方法相比,文中方法预测精度显著提高。对含有不同噪声水平的数据进行测试,结果表明:基于物理驱动的深度学习反演方法的电阻率模型反演效果良好,具有较强的鲁棒性,泛化能力更强。

关键词：物理驱动超深探测随钻测井电磁场参数反演

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引发全尾砂料浆触变特征的临界粒径研究

中国有色金属学报 2024年第3期34卷 970-983页

作者：杨柳华李金仓焦华喆尹升华寇云鹏洪紫杰河南理工大学土木工程学院焦作454000 河南理工大学河南省地下工程与灾变防控重点实验室焦作454000 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 山东黄金集团有限公司充填工程实验室莱州261441

细粒径尾砂颗粒絮凝−分解是充填料浆产生触变性的根本原因,然而目前对引发充填料浆触变性的临界粒径研究极少。通过对不同粒径尾砂制备的充填料浆开展触变试验与微观结构的演化测试,结合Patwardhan提出的非牛顿流体理论分析尾砂颗粒间... 详细信息

细粒径尾砂颗粒絮凝−分解是充填料浆产生触变性的根本原因,然而目前对引发充填料浆触变性的临界粒径研究极少。通过对不同粒径尾砂制备的充填料浆开展触变试验与微观结构的演化测试,结合Patwardhan提出的非牛顿流体理论分析尾砂颗粒间相互作用力,推导引发全尾砂料浆触变性能临界粒径的理论值,最终建立了充填料浆触变性模型。结果表明:充填料浆触变性能与剪切速率、质量分数、尾砂细颗粒含量呈正相关,通过理论推导得出引发充填料浆触变性能的临界值为45μm。由此可以认为,当充填料浆中含有粒径<45μm颗粒,且质量分数≥6%时,充填浆料则具有触变效应;反之,充填浆料则不具备触变性。基于实验结果采用Hattori−Lzumi理论构建触变性模型,并结合流变测试结果拟合得到了充填料浆触变性系数。

关键词：充填料浆触变特征临界粒径触变性模型

基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策

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煤炭科学技术 2024年第1期52卷 221-231页

作者：李延河倪小明王保玉谭学斌平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 中国平煤神马控股集团有限公司河南平顶山467000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学煤系气资源高效开发研究院河南焦作454000

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高... 详细信息

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出“两场”演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策。结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出“波动-线性降低”的变化规律,位移呈现出“几乎未发生变化-类双曲线型”的变化规律。最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固。研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件。建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性。该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导。

关键词：采动井套管破断防控对策加强件上覆岩层组合

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大型激波管产生的长持时冲击波的特性研究

爆破器材 2024年第5期53卷 13-20页

作者：程建华孟兵兵王辉顿志林张新生郭帅房河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000

为得到长持时冲击波,在大型激波管高压段2个位置预设TNT和预充高压气体,进行了压力测试,并得到了测点处的压力时程曲线;又采用ANSYS/LS-DYNA软件对上述工况进行了数值仿真和参数校正;然后,对不同工况产生的冲击波特性进行仿真研究;最后... 详细信息

为得到长持时冲击波,在大型激波管高压段2个位置预设TNT和预充高压气体,进行了压力测试,并得到了测点处的压力时程曲线;又采用ANSYS/LS-DYNA软件对上述工况进行了数值仿真和参数校正;然后,对不同工况产生的冲击波特性进行仿真研究;最后,明确了不同装药位置、装药量、预充高压气体压力和泄压口长度对冲击波特性的影响。结果表明:当采用2处TNT装药,装药量和泄压口长度不变时,峰值超压和超压时长随着预充高压气体压力的增大而增大,峰值到达时间不一定降低;当预充高压气体压力和泄压口长度一定,2处TNT装药量增幅不大时,峰值超压和峰值到达时间会降低,但超压时间增加;同时增加TNT装药量和预充高压气体压力,会提高峰值超压,但对超压时长的影响不明显;当TNT装药位置为1个,装药量和泄压口长度一定时,预充高压气体压力增大会增加超压时长和峰值压力,与2处装药位置时规律一致,但冲击波的峰值到达时间降低;当其余条件不变时,减小泄压口长度会增加峰值超压压力,但是峰值到达时间却呈先减小、后增大的趋势。

关键词：激波管长持时冲击波 TNT 预充高压气体

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巨厚砾岩顶板地面井酸化压裂卸压减冲技术研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：吕闰生李杰朱林王存文全星苑倪小明王保玉张世林河南理工大学资源环境学院河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心山东能源集团有限公司河南理工大学煤系气资源高效开发利用研究院

采煤工作面上覆巨厚坚硬顶板未能及时跨落和破断而形成悬空结构，具有难破断、易聚集弹性能、破断易冲击特点，极易应力集中而诱发冲击风险，严重危害工作面安全生产。以常村煤矿MZ21010工作面为工程背景，采用理论分析、实验测试、数... 详细信息

采煤工作面上覆巨厚坚硬顶板未能及时跨落和破断而形成悬空结构，具有难破断、易聚集弹性能、破断易冲击特点，极易应力集中而诱发冲击风险，严重危害工作面安全生产。以常村煤矿MZ21010工作面为工程背景，采用理论分析、实验测试、数值模拟及工程试验等手段，开展地面井酸化压裂卸压减灾技术研究。结果表明：顶板砾岩和砂砾岩砾石成分主要为石灰岩、石英岩及石英砂岩，钙质胶结；采用15%稀盐酸酸化30分钟后，抗压和抗拉强度分别下降56%～64%和46%～64%，具备地面井酸化压裂卸压基础；结合顶板钻孔数据和理论计算，确定了0m～487.45m处的巨厚砾岩层和578.95m～624.9m处的砂砾岩层分别为高位和低位关键层；低位关键层采用酸化液+大液量(12m3/min)组合压裂可有效延伸酸液渗流距离，压裂缝长380m，缝宽65～80m，缝高19m；高位关键层采用酸化液+大液量(10m3/min)+大砂比（16%）+梯度加砂震荡的压裂工艺，压裂缝长275m，缝宽40～47m，缝高24m；频率谐振监测显示压裂层位均出现明显的纵横向破断区，酸压点波阻抗降低，工作面液压支架平均压力下降21.99%，说明MZ21010工作面顶板卸压效果明显。

关键词：冲击地压巨厚砾岩层坚硬顶板酸化压裂频率谐振地面微震

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均衡相似程度和紧密程度的局部社区发现算法

小型微型计算机系统 2024年第4期45卷 960-967页

作者：张霄宏吴凤祥贾会梅罗军伟河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454000 河南理工大学软件学院河南焦作454000 河南中光学集团有限公司河南南阳473003

基于局部扩展优化的社区发现方法因能有效揭示网络的社区结构、划分结果稳定等,备受关注.然而在这类方法中,如果种子节点选择不当、社区扩展过程中节点合并不当都会降低划分结果的合理性.此外,由于采用贪婪的扩展策略,其收敛速度受到了... 详细信息

基于局部扩展优化的社区发现方法因能有效揭示网络的社区结构、划分结果稳定等,备受关注.然而在这类方法中,如果种子节点选择不当、社区扩展过程中节点合并不当都会降低划分结果的合理性.此外,由于采用贪婪的扩展策略,其收敛速度受到了制约.针对以上问题,提出了均衡相似程度和紧密程度的局部社区发现算法.该算法利用节点间的相似程度和连接紧密程度构建种子社区,从种子社区出发以迭代的方式进行扩展直至收敛;在社区扩展过程中引入了一种两级筛选机制,利用该机制将在相似程度和连接紧密程度两方面优势均衡的多个节点合并到当前社区.通过构建种子社区和引入两级筛选机制提高社区划分结果的合理性.在社区扩展过程中引入合并策略,以优化算法收敛速度.在多个数据集上的对比实验证明了本文方法的正确性和有效性.

关键词：社区发现社区扩展局部社区发现相似程度紧密程度

神东矿区综采工作面过同层位空巷强矿压显现机理及控制方法

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煤炭学报 2024年第8期49卷 3335-3352页

作者：罗文余伊河王文国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

神东矿区各矿井在回采过程中由于工作面布置方式调整,工作面前方常会出现以往工作面空巷。为避免工作面过空巷期间发生顶板事故,总结了神东矿区多个工作面和空巷赋存条件、过空巷处理方法与矿压控制效果,分析了工作面过空巷期间顶板超... 详细信息

神东矿区各矿井在回采过程中由于工作面布置方式调整,工作面前方常会出现以往工作面空巷。为避免工作面过空巷期间发生顶板事故,总结了神东矿区多个工作面和空巷赋存条件、过空巷处理方法与矿压控制效果,分析了工作面过空巷期间顶板超前断裂失稳机理。综合考虑空巷、泵送支柱、煤柱与支架对顶板的不同支撑作用,采用数值模拟研究了不同煤柱尺寸、周期来压破断位置、空巷跨度与泵送支柱强度条件下,工作面过空巷期间顶板下沉和弯曲拉应力分布情况,结果表明:随着空巷与工作面斜角度从90°垂直减小至0°平行,空巷对工作面影响的推进长度减小,但过空巷期间工作面矿压显现范围增大,强度更加剧烈。工作面过空巷期间矿压显现强度主要受煤柱尺寸、过空巷前上一次顶板断裂位置、空巷跨度和空巷支护情况等因素的控制。随着工作面靠近空巷,煤柱必然逐渐失稳,且大多数空巷在工作面开采前已经存在,其跨度难以改变。神东矿区通过加强巷道顶板支护和通过等压调整顶板周期破断位置以实现工作面过空巷期间的矿压控制。随着泵送支柱峰值强度和弹性模量的增大,对空巷顶板的控制效果明显,但在顶板悬露过长时可能发生失稳破坏并失去承载能力。当顶板周期断裂位置分别位于过空巷前后,过空巷期间顶板能够承担主要上覆载荷,采场矿压得到有效控制;反之,顶板将在过空巷期间发生超前断裂,导致发生冒顶和压架事故。最后以神东矿区哈拉沟煤矿综采工作面过空巷为例,分析了泵送支柱和等压开采在工作面过空巷期间的矿压控制效果,为神东矿区乃至其他矿区工作面过空巷期间矿压控制提供借鉴。

关键词：空巷顶板超前断裂煤柱泵送支柱等压开采

隧道施工人员安全风险双网耦合模型设计及应用

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2917-2931页

作者：黄健陵蔡茜李瑚均蔡超勋陈辉华中南大学湖南长沙410075 河南理工大学河南焦作454003 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081

施工人员作为施工活动的执行主体,他们之间会因为作业活动的合作产生风险共担关系,又因工序衔接产生风险传导关系,然而尚未出现一种有效合理的方式对施工人员之间安全风险关系进行研究。本文引入双网耦合原理,运用社会网络分析(SNA)构... 详细信息

施工人员作为施工活动的执行主体,他们之间会因为作业活动的合作产生风险共担关系,又因工序衔接产生风险传导关系,然而尚未出现一种有效合理的方式对施工人员之间安全风险关系进行研究。本文引入双网耦合原理,运用社会网络分析(SNA)构建隧道施工人员安全风险关系模型,用于显性化施工人员之间的风险关系,为研究隧道施工安全风险提供新视角和预防隧道安全风险发生提供新工具。首先通过WBS(Work Breakdown Structure,即工作分解结构)-RBS(Risk Breakdown Structure,即风险分解结构)法识别隧道施工安全风险因素并确定施工活动与风险因素之间的耦合关系,通过OBS(Organization Breakdown Structure,即组织分解结构)-WBS法确定隧道施工人员集并确定施工人员与施工活动之间的耦合关系;依据施工进度网络计划图显性化施工活动之间的依赖关系;依据施工人员、施工活动和安全风险因素三者之间的耦合关系和施工活动之间的依赖关系,将施工活动网络转换为施工人员风险关系网络;采取中心度分析,对施工人员在风险关系网络中的角色定位进行探讨;最后以广东密州隧道作为典型案例,验证该模型对研究施工人员之间风险关系的有效性。结果表明:不同施工人员在风险关系网络中扮演的角色不同,其中施工项目管理人员承担影响者角色,施工现场管理人员承担中介风险传导角色以及施工现场作业人员承担受影响者角色居多。基于双网耦合铁路施工人员安全风险关系模型可帮助施工管理者了解不同施工人员在安全管理中的角色定位与任务分工,从而提出针对性安全管控建议,提高人员安全管理效率。

关键词：隧道工程施工人员风险关系双网耦合角色定位社会网络分析

割缝数量影响下穿层瓦斯抽采钻孔注浆后裂隙扩展研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3296-3309页

作者：王登科郭玉杰魏建平尚政杰王保国王岳栩付建华董博文唐家豪河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室–省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 郑煤集团白坪(河南)煤业有限公司河南登封452482

为解决煤矿瓦斯抽采难题,提高瓦斯抽采钻孔封孔效果,探究瓦斯抽采钻孔注浆封孔后岩石注浆体受割缝影响的力学性质劣化及裂隙扩展规律,开展岩石注浆体的工业CT扫描及三轴压缩试验,全面分析割缝对岩石注浆体力学性质的劣化作用和岩石注浆... 详细信息

为解决煤矿瓦斯抽采难题,提高瓦斯抽采钻孔封孔效果,探究瓦斯抽采钻孔注浆封孔后岩石注浆体受割缝影响的力学性质劣化及裂隙扩展规律,开展岩石注浆体的工业CT扫描及三轴压缩试验,全面分析割缝对岩石注浆体力学性质的劣化作用和岩石注浆体受载破坏后的裂隙扩展规律。研究结果表明:三轴应力条件下,岩石注浆体试样破坏后,二维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,并在割缝位置附近达到峰值,这表明钻孔割缝对岩石注浆体的裂隙扩展具有导向作用,且割缝数量为1时试样裂隙分布范围最小;试样在受载破坏后三维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,欧拉数则随割缝数量呈现出线性减小的趋势,这表明钻孔割缝会改善裂隙连通性,使得裂隙网络趋于复杂;同时,4种不同割缝数量的岩石注浆体试样的抗压强度随割缝数量的增加而减小,但其渗透率随割缝条数的增加而减小,综合考虑选取1~2条割缝较为合理,并经现场试验验证了割缝注浆封隔一体化技术的合理性。

关键词：岩石力学岩石注浆体裂隙扩展工业CT扫描割缝注浆封孔技术穿层钻孔