基于距离判别分析法的冲击地压预测研究

考虑影响冲击地压的矿山地质因素和开采技术因素,提出预测预报冲击地压危险性的距离判别分析方法。选用煤层开采深度、顶板岩性、地质构造复杂程度、煤层倾角、煤层厚度、开采方法、有无煤柱、炮采或综采8项指标作为距离判别分析模型的输入变量,并以工程实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行预测。研究结果表明,距离判别分析模型学习性能良好,预测精度高,回判估计的误判率为零,是冲击地压预测预报的一种有效而实用的方法。     

煤层注水预防冲击地压的研究

煤层注水防治冲击地压的方法简易、价廉、适应性广 ,同时具有降尘、降温及软化煤层功用 ,一举数得 ,可以作为冲击地压防治的首选措施。煤层注水防治冲击地压的机理以及注水过程中 ,对水在煤层中的运动规律还缺乏研究 ,因而工艺参数决定只能依靠经验 ,存在很大盲目性 ,必然影响防治效果。因此 ,笔者从水对煤物理力学性质的影响 ,对煤层注水防治冲击地压的机理等方面进行了分析和研究 ,认为煤层注水过程 ,实际上是水驱气的驱替过程 ,是有动界面的渗流力学问题 ,为此 ,进一步研究了水在煤层中的运动规律。研究的结果和有关数据 ,为制订煤层注水防治冲击地压的工艺参数提供依据 ,为有效地防治冲击地压的发生 ,提供了新的手段。     

基于信息融合的建筑施工安全预警管理研究

针对建筑业安全事故率居高不下的现状,找出事故频发的主要原因。基于主要原因中人、机、环境和管理4方面数据和信息的复杂性、不确定性,提出采用信息融合技术的D-S证据理论法对建筑施工全过程中的人、机、环境、管理4方面的数据和信息进行分析和预测,并构建建筑施工安全预警管理预测模型。该预测模型能判断建筑施工项目的"安全状态",能解决建筑施工中安全事故及危险源的预测问题;同时针对具体情况采取防范措施,及时矫正安全隐患和确保安全施工。将D-S证据理论法应用于建筑施工安全预警管理中,扩展了建筑施工安全管理的手段。     

基于GA-ELM的冲击地压危险性预测研究

为提高冲击地压预测的效率和准确率,在分析冲击地压影响因素的基础上,提出了一种将遗传算法(GA)与极限学习机(ELM)相结合的冲击地压预测的新方法。为了避免ELM受输入权值矩阵和隐含层偏差随机性的影响,算法采用GA对ELM的输入权值矩阵和隐含层偏差进行优化,建立GA-ELM冲击地压预测模型。利用某矿冲击地压统计数据对该模型进行了实例分析,将ELM、SVM和BP算法预测结果与该模型进行了对比分析。结果表明:GA-ELM模型具有较高的预测精度,可以相对准确、有效地对冲击地压发生的可能性进行预测。     

基于电磁辐射的矿井冲击地压区域监测预报研究

电磁辐射技术作为一种非接触式监测煤岩动力灾害的方法已得到广泛应用.为了提高监测数据的利用率,更加准确的预测冲击地压,从千秋煤矿的地质构造、煤层赋存等方面分析了其发生冲击地压的主要原因,在此基础上研究了基于电磁辐射技术的冲击地压区域监测预报方法.结果表明,区域性电磁辐射不仅能够在较大尺度上反映煤岩体内部应力分布及演化规律,同时能够在一定程度上避免单个测点数据异常的干扰,从而有效地提高了冲击地压监测预报的准确性.研究成果对千秋煤矿及相似条件矿井的冲击地压监测预报工作具有重要的现实意义及应用价值.     

基于能量理论的冲击地压细观过程研究

为了解冲击地压细观发生过程,从而分析冲击地压不同阶段特点,从能量消耗角度对该过程进行了研究。认为冲击地压是岩体系统由于外界扰动引起的能量释放过程,总释放能量理论上等于岩体形成期间残余弹性势能。由于该弹性势能和岩体形成后裂隙发育的不同,导致岩体受开采扰动后经历的能量释放形式有所不同。大体上能量释放形式可分弹性变形、可产生裂隙的大变形、岩体破碎飞石、广义变形集中区岩体失稳和伴随裂隙产生的机械振动5种。过程可分三部分:初期变形和裂隙、中期飞石-变形-破碎-飞石的循环破坏过程(岩爆)、末期广义应变失稳破坏。使用颗粒流理论的PFC3D对上述过程进行了模拟,结果表明:-120 m、-220 m、-320 m时开采面岩体只发生变形和裂隙;-420 m、-520 m、-620 m岩体先经历变形和裂隙,然后发生岩爆;-720 m和-820 m岩体经历变形和裂隙、岩爆和广义应变区失稳坍塌。     

基于卷积神经网络的冲击地压预警方法研究*

为探究深度学习在冲击地压预警方面的应用前景,以新疆某冲击地压矿井为研究背景,将深度学习和专家评判运用到微震数据分析中,基于卷积神经网络构建冲击地压预警模型。充分利用一维卷积神经网络对时序数据有较强特征提取能力的优势,以微震数据及其特征参数作为输入,以专家评判值作为标签,借助Python-Keras框架实现冲击地压预警模型的构建和训练。研究结果表明:模型预警效果并不随着训练迭代次数的增加而逐渐最优,存在最优迭代次数,对于所建模型当迭代次数为30时测试集的冲击危险预测结果与专家评判结果基本吻合,同时说明模型可以较好地学习专家评判经验实现冲击地压预警。研究表明所建模型对研究时段内发生的5次大能量矿震事件均进行预警,其准确度较高,具有现场实际应用价值。     

深部孤岛工作面区段煤柱冲击地压的试验研究

以冲击启动理论为基础,结合覆岩空间结构思想,采用相似模拟试验方法,研究了孤岛工作面上覆岩层空间结构特点及采动围岩应力场的分布、变化规律,进一步探讨了孤岛工作面区段煤柱冲击地压发生机理。结果表明,两侧充分开采的孤岛工作面上覆岩层呈"C"型覆岩空间结构,工作面承受上部岩层及两侧采空区上覆岩层转移过来的部分岩层重量,在工作面两侧形成应力集中区域,导致采动围岩应力场达到极限平衡状态,该集中应力可视为采动围岩近场极限平衡系统的静载荷。孤岛工作面开采过程中"C"型覆岩空间结构逐渐演化形成"W"型空间结构,极限平衡系统静载荷发生转移和改变,最终由上下区段煤柱全部承担上覆岩层重量,系统载荷增至最大,处于临界失稳状态。"W"型覆岩空间结构大面积失稳,为系统提供了外动载荷,系统在动载荷的扰动下突破平衡极限,从而发生区段煤柱冲击。最后,基于孤岛工作面应力分布规律确定了区段煤柱的合理尺寸。     

基于模糊综合评判的冲击地压危险性分区预评价技术研究

为解决采煤工作面冲击地压危险性难以准确分区预评价的难题,运用模糊综合评判法建立冲击地压危险性评价模型,模拟工作面开采过程,对工作面开采过程中不同区域煤体应力影响因素进行综合分析,评判冲击危险性,实现了采煤工作面冲击危险性分区预评价。根据专家现场经验和试验研究结果,确定了影响冲击地压危险性等级的7个主要影响因素,采用层次分析法,确定各个因素的权重。评价模型在山东某煤矿3105工作面进行了应用,得到7个高度危险区,4个中度危险区,评价结果与现场实际基本吻合,表明该模型是合理可行的。     

基于信息融合的自然灾害等级评估方法研究

为对自然灾害灾情等级进行准确评估,在BP神经网络模型的基础上,结合DS证据理论建立基于信息融合的自然灾害灾情等级评估模型。该模型通过对输入的灾害评估指标数据进行分类,建立网络组,对网络组的输出,建立对于各类信任度的基本概率分配函数,最后利用DS证据理论融合,从而实现灾害的最终等级评估。在MATLAB环境下,以我国45个自然灾害的灾情历史资料数据为训练样本进行模型训练,并对2009年自然灾害灾情进行评估测试。结果表明,该模型能改善单一BP神经网络不稳定、误差大的缺点,得到较优的结果。     

基于改进组合赋权-TOPSIS法的岩爆倾向性评判模型

针对岩爆倾向性评价模型中指标权重难以确定导致预测精度不高的问题,提出1种基于改进组合赋权-TOPSIS法的岩爆倾向预测模型。综合考虑岩爆发生条件,选取岩性条件、应力条件和围岩条件3项准则对应的15个岩爆倾向性判别指标。采用3标度法的改进层次分析法（IAHP）与熵权法（EWM）结合,消除主、客观因素影响获得最优权重,运用逼近理想解法(TOPSIS)分析评判对象与虚拟理想解的贴近程度,从而判断岩爆倾向性等级。研究结果表明:弹性能量指数Wet、动态DT参数、能量储耗指数k、T准侧和应力指数S对岩爆倾向性影响较大;该模型对岩爆倾向性预测准确率高于85%,可为类似地下岩土工程岩爆倾向性预测提供理论支撑。     

巨厚砾岩下冲击地压发生机理及加固技术研究

针对深部矿井巨厚砾岩下采场冲击地压的易发性和危险性,运用理论分析和室内相似材料模拟试验方法,对华丰煤矿巨厚砾岩下覆岩运动规律及采场冲击地压发生机理进行研究。研究发现:随着工作面的推进,离层自下而上发育,在巨厚砾岩层下部离层空间达到最大。煤层极限平衡区内集中静载荷能量E静和巨厚砾岩破断、垮落释放的集中动载荷能量E动是造成采场冲击地压的根本原因,并且E动诱发冲击地压的强度更高,危险性更大。当E静+E动-Ef min>0时,采场冲击地压启动。在此基础上,提出一种囊袋式离层加固技术,对离层区域进行横向挤压和纵向加固,有效控制巨厚砾岩断裂、垮落,防止冲击地压的发生,减少地表沉陷,实现了煤矿安全绿色开采。     

特厚煤层巷道冲击特征及冲击危险性评价方法研究

通过研究特厚煤层巷道能量储存、应力分布及围岩强度特征,揭示了特厚煤层巷道与薄及中厚煤层相比具有储存能量多、应力影响范围广及围岩强度低的主要冲击特征。基于特厚煤层巷道冲击特征和冲击地压启动理论,提出了综合弹性能指数、应力比指数和冲击能量速度指数的冲击危险性评价多元指数法,建立了特厚煤层巷道冲击危险性的综合评价指标体系。将该评价指标体系应用于陕西某矿特厚煤层掘进期间巷道冲击危险性评价,根据评价结果对冲击地压危险区域采取了合理的卸压措施,保证了工作面的安全开采。     

基于信息融合与GM的石油罐区安全监控预测模型

近年来,石油罐区安全事故发生频率呈不断上升趋势。为有效增强罐区安全监控预警系统监测数据的可靠性,并实现对事故的早期预警,基于多传感器信息融合技术和灰色模型(GM)理论,建立出石油罐区安全监控预测模型。首先,研究了基于递推最小二乘法改进的最优加权融合算法,并将其作为一级(特征级)融合模型,其次,介绍分析了灰色预测理论及GM(1,1)模型的实现过程,最后建立出基于GA-BP神经网络算法的二级(决策级)数据融合模型,并得到石油罐区安全监控预测模型。     

基于多模态信息融合的心理负荷评估

为了相对稳定地识别人员是否处于心理负荷状态,设计并实施含能材料起爆作业心理负荷诱导试验。首先对心理负荷诱导情况进行判断,然后分别采集27名被试在静息状态和实施含能材料撞击起爆作业状态下的眼动、心率变异性(HRV)和脑电信号(EEG),通过正态性检验和假设检验获得心理负荷表征指标并进行统计功效分析,依据表征指标,采用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)算法建立多模态信息融合的心理负荷评估模型,最后采用被试工作特征曲线(ROC曲线)分析各模态组合和分类器的心理负荷识别性能。研究结果表明：双模态(眼动+EEG)下SVM算法和3模态下RF算法评估性能和稳健性较高,多模态信息组合具有优异的识别效果。     

深井硬岩矿山岩爆灾害预测研究

岩爆是深井硬岩矿山常见的地质灾害之一.岩爆倾向性指标主要有弹性能量指数、线弹性能、冲击能量指标、脆性系数、Russenses判据等.根据国内外矿山和地下工程岩爆实例的统计分析,Russenses判据是明显有规律性的岩爆倾向性指标.冬瓜山铜矿是典型的深井硬岩矿山,依据其地质特点,采用Russenses判据预测了该矿发生岩爆的可能性.     

基于多因素信息融合的城市供水安全评价系统

为了确定城市供水安全状态,提出1种基于多因素信息融合思想的城市供水安全评价方法。以城市供水安全指标体系为基础,建立供水安全指标与基本概率指派函数焦元的对应关系;采用组合权重确定各评价指标的权重值作为对指标证据的支持程度,通过加权合成方法得到各因素定量、定性信息的基本概率指派函数值,利用证据理论的Dempster组合规则进行因素融合。研究结果表明:以郑州市供水安全指标体系为例,在进行多指标信息融合时与解决证据冲突的融合方法计算结果相同,郑州市2006——2008年城市供水处于不安全状态,2008年以后安全等级逐步升高且趋于稳定状态,可以预测出在未来一段时间郑州市的供水处于安全状态。