基于PCA-ELM模型的露采爆破振动对民房破坏的预测分析

针对露天采矿爆破振动对民房破坏的预测问题,采用主成分分析(PCA)和极限学习机(ELM)方法,选取爆破振幅、主频率、主频率持续时间、灰缝强度、砖墙面积率、房屋高度、屋盖形式、圈梁立柱、施工质量、场地条件10个主要影响因素。引入相关性分析在主成分分析过程中,对相关性高的指标进行降维,把得到的3个综合因子和爆破振幅、主频率、主频率持续时间、砖墙面积率作为输入变量,构建露天煤矿PCA-ELM预测模型。选取露天矿实际爆破过程中测量的100组数据作为模型训练样本,用另外20组数据作为测试样本进行预测。结果表明:对民房破坏影响因素中灰缝强度、房屋高度、屋盖形式、圈梁立柱、施工质量、场地条件之间具有较高的关联度。该模型处理高维数据时较传统的ELM算法具有预测精度高、稳定性好等特点,可准确预测爆破振动对民房的破坏程度,误判率为1/20。     

大气环境科学综合数据采集共享平台建设及应用研究

为实现大气重污染成因与治理攻关项目数据的统一管理和数据共享,基于美国电子政务共享框架（Federal Enterprise Architecture Framework,FEA）方法论和数据中台思想,采用JAVA平台和SOA框架,以大气重污染成因与治理攻关项目科研数据为主,整合全社会大气科学数据资源,面向京津冀、汾渭平原大气污染成因与治理改善分析的核心业务需求,建设集多源异构数据采集、治理、共享、分析、发布于一体的大气环境科学数据采集与共享平台;建立完善的线上数据治理流程,采用多种算法实现大气业务数据集的实时质控;采用分级、分权限的数据共享机制和共享接口动态编辑技术,建立一站式数据枢纽.结果表明:①建立大气科学数据规范分类体系,提供从原始数据、二次数据产品、大气攻关信息发布等多种类型的数据共享服务.②建立海量多源异构综合数据集,包括空气质量、组分、污染源、气象、健康等11类,数据总量4.3 TB,包括7.5亿条数据和66万个文件.③开发交互式GIS服务和线上评估分析工具,实现环境空气质量评估、气象影响分析、组分变化、污染源统计四类主题数据服务.④向大气重污染成因与治理攻关项目各课题组、七省（市）提供多种形式共享,开放104个数据接口,实现21亿条数据、2万份文件、15个专题共享,有力地支撑了大气重污染成因与治理攻关项目的各项研究.      

基于NPP-VIIRS夜间灯光的长株潭地区县域土地利用碳排放空间分异研究

从县域尺度开展土地利用碳排放空间分异研究,对指导区域实现碳达峰及碳中和目标具有重要意义.基于2013—2019年NPP-VIIRS夜间灯光数据测算长株潭地区县域土地利用碳排放,并运用探索性空间数据分析和地理探测器,对长株潭地区县域土地利用碳排放空间分异特征及影响因素进行分析.结果显示：①2013—2019年,长株潭地区县域土地利用碳排放差异较为显著,基本上在波动中呈递减趋势,空间上呈现自中部地区向四周地区渐弱的态势;②2013—2019年,研究区土地利用碳排放Moran''s I值呈"上升下降再上升"的趋势,由2013年的0.275841最终减少为2019年的0.270621,空间集聚特征较为显著,总体呈正相关;局部空间自相关均未出现高低、低低集聚型区域,且高高集聚型区域固定为湘潭市市辖区;③综合4年指标探测结果来看,长株潭地区县域土地利用碳排放影响因素的解释力q值为0.200~0.868.其中,单位能源消耗碳排放、第一产业产值比重、人均土地面积、土地利用程度指数、城镇化率在研究期间出现频率较高且出现时的q值均大于0.50,且任意两个影响因素交互作用后影响力表现为双因子增强和非线性增强.     

近距离煤层群叠加开采采动应力与覆岩位移场演化特征

为获得近距离煤层群叠加开采条件下采动应力与覆岩位移场的演化特征,以潘二矿近距离煤层6,7煤层地质条件为背景,采用相似模拟与工程实践相结合的方法进行了研究。结果表明:近距离煤层群叠加开采形成的覆岩宏观运移形态和特征与单一煤层开采相似,叠加开采时,覆岩呈多岩层整体协调运移的规律,具有位移叠加增长效应;7煤层的开采使覆岩起到一定的垫层作用,缓和了矿山压力,使近距离煤层叠加开采时具有应力减弱效应;与开采7煤层相比,6煤层开采过程中,周期来压步距减小,来压时支架载荷减弱,动压系数相应减小,但周期来压时,存在部分岩层发生台阶式下沉的现象。基于近距离煤层群叠加开采研究结果,在近距离煤层群开采的设备选型时,选用了高额定工作阻力的液压支架,在周期来压期间,采取了一定的辅助措施,同时加强了组织管理,生产中没有发生冲击液压支架及其他动力灾害的现象。     

煤矿瓦斯涌出时序预测的自组织数据挖掘方法

为分析煤矿瓦斯涌出复杂系统时间序列预测方法,提出自组织数据挖掘(SODM)与相空间重构(PSR)相结合的预测建模方法。首先应用C-C方法计算时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间后进行PSR;然后以二元二次方程为传递函数,以嵌入维数变量为自变量,以延迟时间后的时间序列为因变量,通过内准则确定传递函数系数和外准则选择最优传递函数,并以最优传递函数的输出为下层迭代传递函数的输入,最后获得最优复杂度预测模型。算例结果表明:该方法对煤矿瓦斯涌出量预测的相对误差为-5.751 7% ~6.049 3%,平均相对误差2.145 7%,预测结果能满足煤矿安全生产实际工程应用要求。     

基于数据挖掘技术的事故隐患预警方法研究

为改良企业既有隐患排查治理方法,提高辨识效率,提升整改效果,应用并优化数据流滑动窗口模型、等价类变化算法、变化挖掘算法等数据挖掘技术,构建1种关联隐患预警方法,该方法以企业历史隐患数据为基础,通过挖掘实时隐患数据的关联规则,发布关联隐患的类型、存在可能性和变化模式等预警信息,指导企业进行针对性排查和整改。最后,以72家安全管理性质相似企业的28 957项隐患数据为例,验证该方法可行性。研究结果表明:该方法不但能挖掘关联隐患类型及其变化模式,而且预警准确率随置信度水平提升而不断提高。     

基于Phase2的不同配比充填体厚度的数值模拟研究

在充填体作用机理,稳定性分析与监测,爆破地震效应,静动态特性及损伤理论等方面的研究基础上,依托安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法第一步骤采场的充填现状,采用Phase2软件建立了多种数值分析模型对不同灰砂比充填体厚度的充填效果进行数值模拟研究,并进行了多方案技术经济对比分析。研究结果表明:灰砂比为1∶4,1∶8,1∶10对应充填体厚度分别为10,24,22 m时,为最优方案。该充填体厚度可为矿山采场充填配比设计、充填管理及充填质量提供技术参考。     

山丘地形下近浅埋煤层综采面静动载叠加的矿压显现特征研究

针对近浅埋综采面过山丘地形发生强矿压显现的问题,采用现场监测、理论分析与数值模拟相结合的方法,建立山丘静载应力传递模型和不同岩层赋存特征的沙土型与土石型山丘工作面关键块体结构力学模型,分析山丘地形工作面矿压发生机理。研究表明:山丘静载向工作面传递的垂直应力呈钟形分布,山丘高静载应力易激发弱铰接结构失稳;山丘坡体中关键层的有无导致了土石型和沙土型山丘工作面矿压发生机理的差异性;坡体断裂块的倾斜回转运动是沙土型山丘工作面发生强矿压的主导因素,断裂块不同的倾斜回转方向导致工作面在上坡段矿压显现缓和而下坡段显现剧烈;土石型山丘工作面的矿压显现主要受坡体中关键块体结构稳定状态的控制,工作面在上坡初和坡顶段动载矿压强烈而下坡段后期较缓和。数值计算结果与现场监测和理论分析相符。     

间距对上保护层开采保护效果影响的相似模拟实验研究

为研究上保护层开采保护效果随层间距的变化规律,以南桐矿区作为实验背景,保持保护层倾向工作面开挖长度、煤层埋深、倾角、岩层物理力学性质相同,将层间多层岩层处理为复合岩层,分别进行近距离、远距离和超远距离上保护层开采相似模拟实验。综合分析被保护层卸压规律及基于被保护层垂直于层面的膨胀变形保护准则所得保护范围可知:上保护层开采被保护层卸压曲线呈“凸形”,且“凸形”中心线偏向下山方向。随层间距增加,“凸形”底部被保护层小于原岩应力的卸压范围与“凸形”顶部卸压曲线顶部较大卸压的范围均呈减小趋势;两者中心位置均向下山方向转移,且后者转移度大于前者;被保护层卸压曲线中卸压范围的卸压程度及应力集中范围的应力集中程度均呈减弱趋势;以垂直层面的膨胀变形量3‰确定的上下边界膨胀变形保护角均小于《防治煤与瓦斯突出规定》中相应条件的卸压角,因此以该方法确定的保护范围相对《防治煤与瓦斯突出规定》偏于安全,且随层间距增加保护范围长度呈加速减小趋势。     

我国干旱半干旱煤矿区环境问题及对策

近年来,伴随着东部地区煤炭资源的枯竭,我国煤炭开采的重心逐步由东部湿润地区转移到西部干旱半干旱地区。生态环境脆弱是干旱半干旱区自然本底特征,大规模的煤炭开采一定程度上改变了当地的环境现状,带来了诸多环境问题。基于"井工"和"露天"两种不同煤炭开采方式,文章分析了干旱半干旱区煤炭开采造成的主要环境问题,并基于生态累积效应理论,分析了采煤活动的生态累积评估方法。最后,针对存在的主要环境问题提出了相应的对策与策略。