矿井下探测含水导水构造的物探方法

煤矿井下用物探方法探测含水、导水构造，是保障大水矿井安全生产的有效方法。本文就槽波地震、瑞雷波勘探、井下直流电法、坑道无线电波透视法和矿井雷达等方法在井下的实际应用前景作了简要介绍，可供不同条件矿井下合理选择。     

煤田地震资料精细构造解释技术

本文提出利用地震特征参数及模式识别方法综合解释小断层的技术,并建立了地震资料断层识别系统,为利用煤田地震资料进行精微构造解释提供了一种全新的思路,将计算机技术和模式识别技术应用到地震资料解释过程中。     

松辽盆地北部薄互层复杂构造的精细刻画方法与应用

随着勘探开发的深入, 小断块、小砂体及其隐蔽圈闭所形成的油气藏越来越具有商业价值.松辽盆地北部薄互层复杂构造发育, 幅度5~10m的小幅度构造、断距3~5m的小断层、1~2m厚的薄砂体都可能对油气富集起到重要作用, 其精细刻画需要一系列新的技术方法.根据研究区的地质条件和地震资料的情况, 研究了高精度合成地震记录制作方法、三维相干数据体技术及相干切片断层多边形提取方法以及二维叠偏成图精确空间归位方法等.通过这些方法实现了地震地质层位精细标定、断层的精细解释和二维叠偏成图.这些方法在松辽盆地北部的应用表明, 在断层的延伸位置、破碎带宽度等方面, 解释精度比常规方法有很大提高, 并能识别出断距仅为3~5m的小断层, 在二维工区获得了高精度的成图结果, 不仅提高了构造的解释精度, 而且提高了解释的效率.松辽盆地北部薄互层复杂构造的精细刻画是油藏描述和建立精细地质模型的基础.      

土壤饱和导水率的多尺度预测模型与转换关系

运用联合多重分形方法研究不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的多尺度相关性,建立不同土层土壤饱和导水率的多尺度预测模型,构建不同土层土壤饱和导水率之间的转换关系。结果表明:不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;在单一尺度和多尺度上,0~20 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序相同,20~40 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;土壤饱和导水率多尺度预测模型的预测精度较高,0~20 cm土层和20~40 cm土层拟合值的均方根误差分别为0.035 0和0.029 0;0~20 cm土层和20~40 cm土层土壤饱和导水率转换关系的计算精度较高,拟合值的均方根误差为0.037 5。     

巷-孔瞬变电磁法在探测含导水构造中的应用

掘进迎头超前探水钻要探清楚含导水构造的空间位置比较困难。常规矿井瞬变电磁在含导水构造探测方面得到了广泛应用,但其存在巷道干扰因素较多等问题。巷-孔瞬变电磁三分量探测技术在钻孔中使接收位置更靠近异常区,降低了巷道内的电磁干扰对测量结果的影响,可针对性地对钻孔附近异常进行三维探查,具有探测精度高、对含导水构造反映敏感等优点。以某煤矿6煤西翼辅运大巷为例,利用掘进工作面超前探放水钻孔,使用巷-孔三分量瞬变电磁超前探测技术探测掘进工作面迎头前方含导水构造的范围及位置。结果表明:巷-孔瞬变电磁探测法可以探测钻孔径向30m以内的含导水地质构造的空间位置与异常大小,效果良好。     

隐伏导水岩溶陷落柱的多源信息探查研究

开 滦 范各 庄 矿 是 一座 大 水 矿 井,主 要水 害 威 胁 来自 于 孤 立 发育 的 隐 伏 导水 岩 溶 陷 落柱 ,为 此,范 各庄 矿 使 用了 物探 、钻 探 、放水 试 验等 多种 勘 探方 法,取得 了 丰富 的地 质 资源 信息 。综合 利用 这 些多 源信 息 ,发 现范 各庄 矿 3-2皮带 巷原 设 计区 域存 在 着 13隐伏 导 水岩 溶陷 落 柱,具 有 强富 水 性及 导 水 性 。据 此 ,修改 3-2皮带 巷 设 计 ,避 免 再 次透 #水 灾害 的 发生 。     

构造体制转换与流体多层循环成矿动力学

基于成矿系统动力学研究进展的综合分析, 认为构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究是地球科学跨世纪的重要前沿领域之一, 进而提出这一领域的研究主题和关键问题、研究思路及方法, 阐释其重要意义, 指出构造体制转换与流体多层循环成矿动力学研究以构造演化、流体活动及区域地球化学和地球物理不均一性为基础, 通过变形-流动高温高压实验及计算机数值模拟再现成矿作用过程和机理, 解析构造体制转换与流体多层循环成矿动力学特征, 揭示成矿界面时-空演化规律, 建立成矿系统物质和能量交换-反馈耦合成矿的定量模型.这是深化矿床成因认识的重要基础和实现科学找矿的有效途径, 对地球系统科学和大陆动力学的研究也具有重要意义.      

基于多源数据融合技术的古墓室内外三维建模方法研究

为解决单一数据源建模中存在的信息不完整、粘连等问题,本文研究提出了一种基于多源数据融合技术的建模方法。其基本原理在于将地面激光点云与空地影像进行坐标融合,通过坐标转换,实现航摄影像坐标向激光点云所在的局部坐标系中的转换,确保点云与影像特征点成功匹配,进而完成三维模型重建工作。文章结合洞耳村蒙元墓的三维重建工作,深入分析了融合多源数据建模方法的数据采集、三维建模等关键问题。同时,本文采取可靠的成果评价体系,对最终成果进行精度评定,数据结果表明:基于地面激光点云与空地影像融合技术构建的三维模型具备更高的精度、完整性及真实性。     

三维地质建模中的多源数据融合技术与方法

建模数据多源性是三维地质建模最大的特点,模型构建的关键是将这些数据有效地融合以提高模型的精度和可靠性。首先统一地理、地质、物探、化探、遥感、钻探、采矿等建模数据的坐标系和比例尺,构建原始资料数据库。然后运用等高线数据构建数字高程模型（DEM）面,以DEM面为载体实现了地表填图路线PRB（point-routing-boundary）数据、矢量地质图、栅格地质图、遥感影像图等地表地质数据的有效融合;在已有地表地质数据和地下地质数据约束的条件下,通过约束及离散光滑插值技术实现了地表地质数据和地下地质数据的融合;根据已有建模数据确定合理的建模单元,对数据库中的点、线、面、体等数据进行归类,构建与建模单元一致的原始资料数据库。最后在原始资料数据库中,以高精度地质数据为约束对物探数据进行地质解译,综合已有建模数据,并考虑地质体的三维空间展布,实现了不同精度数据之间的融合;以主要建模数据构建初始地质界面,以高精度建模数据对已构建的初始地质界面进行约束,实现了主要建模数据与次要建模数据的融合。其中,点对线约束、点（线）对面约束、面对面约束等约束建模技术在建模数据融合过程中起重要作用。     

瞬变电磁法快速探查煤矿突水构造关键技术及应用效果

受地形和地质条件的影响,快速探查积水老窑突水淹井通道、探查淹井突水小构造等是煤矿水文物探研究的难点。通过研究TEM在煤矿水文地质勘探中的关键技术问题,充分利用TEM的对低阻敏感、横向分辨率高、速度快等特点,应用新的反演技术提高TEM的准确度,在多次煤矿突水淹井抢险救援(灾)中,快速准确地完成了煤矿突水构造的定位探测,为煤矿抢险救灾赢得了时间,社会效益和经济效益明显。     

矿井水害防控远程服务云平台构建与应用

煤矿水害严重制约煤炭资源安全高效开发。针对我国煤矿开采面临的典型顶板、底板和老空水害问题,现阶段矿井水害防治主要开展水害危险性评价、涌水量预测、水害监测预警及水害探查与治理等工作,智能化程度不高。为了解决煤矿企业现场水害防治不同阶段研究与决策的智能化需求,通过将煤矿水害防治与“大数据”“数字化矿山”“互联网+”“云服务平台”等新理念、新技术进行融合,设计开发了基于多源数据融合的矿井水害防控远程服务云平台,实现水文地质信息管理、水害风险分析评价、水害防治方案设计、水害监测数据分析与智能预警、水灾事故辅助决策以及随时随地多部门多端协同,构建形成“互联网+水害防治智慧服务”新模式。矿井水害防控远程服务云平台实现了煤矿水害防治方案的科学、快速、精准制定,提高了矿井水害防治技术工作管理水平,为煤矿安全高效开采提供可靠的技术平台支撑。     

深埋TBM施工输水隧洞结构的三维仿真分析

考虑围岩材料的弹塑性,引入有限元程序中的生死单元,建立了可模拟隧洞开挖过程的围岩三维仿真模型,求得了深埋隧洞围岩变形的分布模式;并在此基础上,采用接触模型和库仑摩擦模型模拟管片接头的非线性连接作用,建立了TBM隧洞管片结构的三维仿真模型,分析在不同工况（施工期、运行期、检修期）、不同围岩类型以及不同衬砌时机下管片的应力应变特征,为输水隧洞的适时衬砌和安全运行提供了依据。     

年降水量变化条件下农灌引水与开采对地下水位影响

通过分析滹沱河流域降水量对黄壁庄水库径流量及石津灌区引水量影响,及其对引水量利用效率及地下水开采量影响分析表明,降水量与水库径流量、引水量和弃水量具有一定的正相关性,与引水利用效率成负相关。渠灌区农业地下水开采受降水量影响不明显,多年地下水位在潜水强蒸发带区间波动;井灌区以开采地下水灌溉为主,并受到降水量的明显影响,地下水呈逐年下降趋势。由此不同变化趋势,提出渠灌区适度开采浅层咸水与渠水混合灌溉,扩大渠灌面积,减少井灌区面积,对缓和井灌区地下水位下降有重要意义。     

南水北调西线一期工程坝址处径流量计算与分析

南水北调西线一期工程调水区所涉及的6条河流(泥曲、达曲、色曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河)坝址处均无实测的径流资料,开展该地区的水文研究属于无资料水文预报问题(PUBs)。利用年径流量的变差系数Cv值、年际变化绝对比率P和不均匀系数α对坝址下游的朱倭、朱巴、足木足、绰斯甲4站的实测年径流的年际变化进行分析,计算结果为各坝址径流年际变差系数Cv为0.15~0.26,表明调水区的多年径流量变化不大;年际变化绝对比率P为1.88~3.00,其中朱倭站的径流年际变化最大,最大径流量是最小径流量的3倍,绰斯甲站的最大径流量是最小径流量的1.88倍,4站的径流变化都不剧烈;径流不均匀系数α为0.58~0.75,表明该流域径流量的年际变化较为均匀;利用水文比拟法对坝址处的径流进行了计算,并根据R/S分析法对坝址处径流序列的未来趋势进行了初步分析,各坝址处的年径流序列的赫斯特系数均大于0.5,说明各径流序列的未来趋势具有持续性,即未来趋势与历史呈正相关,6个调水坝址中只有扎洛和克柯处的径流未来是减少的,其余坝址处径流都是增加的,这样西线一期工程调水区的河流有利于水资源的可持续开发利用。     

高拱坝施工初-中期导流风险模型及应用

面向工程设计阶段,采用高拱坝施工动态仿真技术获取施工初-中期挡水度汛面貌数据,综合考虑水文、水力随机性因素,构建高拱坝施工初-中期导流风险模型,提出采用Monte Carlo方法耦合挡水度汛面貌数据和主要随机因素进行风险模型求解的方法。基于风险分析原理提出了导流洞设计的风险判别方法,给出导流洞尺寸设计优化的数学模型和具体步骤。通过金沙江上游某高拱坝工程案例分析的结果表明:所提风险模型及求解方法是适用的、有效的,该模型能够得到整个施工初-中期导流风险率,较为客观地反映高拱坝施工中期度汛可能存在的两种挡水情况,克服了初期导流风险模型的局限性;施工中期导流风险率随导流洞尺寸增大而减小,导流洞尺寸设计的可行方案集存在界限,即优化方案。研究成果可为高拱坝施工导流的风险决策和设计优化提供理论支撑。     

矿井水防治学科基本架构及内涵

致灾机理、危险性评价、灾变预测共同构成矿井水防治理论体系基本内容,其在过去20多年里快速发展,目标是理解矿井水行为特征,预测演化趋势,服务矿区水害防治工作。机器学习是大数据时代进行数据分析和挖掘的有力工具。将机器学习应用于矿井水防治理论体系研究,已得到相对广泛的关注。针对理论体系的3项基本内容,重点讨论了机器学习在各内容建设中的具体应用,主要包括：根据不同水害类型分类简述致灾机理研究现状,指出机器学习应用暂为空白的原因为其不具备做出假设的能力。认为未来致灾机理研究方法依然以传统方法(理论分析、数值模拟、相似模拟等)为主,机器学习促进地质数据获取与处理,对机理研究作出贡献;分析方法优势,指出机器学习作用于危险性评价的主要方式为非结构化数据的处理及丰富评价方法;分析基于物理和基于数据的单一预测模式弊端,论述物理模型与数据驱动相结合的必要性,相应给出“模型−数据”双驱动预测模式的3种实现形式,并讨论了基于图像的灾变预测方法可行性。随着生产数据及地质数据的丰富,机器学习方法可推动理论体系研究快速发展,并为矿井水防治学科系统方法论研究作出贡献。

     

深埋长引水隧洞对电站下游水温的影响

引水式水电站深埋长引水隧洞对电站下游水温的影响直接关系到下游水生物生境.采用k-ε模型,结合能量传输方程建立了引水隧洞三维水温预测模型,并在利用原型观测资料验证模型的基础上,对拟建的锦屏二级引水隧洞的水温进行了预测.预测结果表明,由于雅砻江上拟建的锦屏二级隧洞洞径与过流量较大,水流在隧洞内滞流时间短,水温升高不明显.由于模型采用隧洞实际空间布置数据,建立包括混凝土衬砌区域在内的三维空间计算域,同时考虑温度场与流场的相互影响,实现了对温度场的精确模拟,从而可为水电站设计和水生物保护提供科学依据.     

我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望

多源信息融合评价技术是煤层底板突水预测的重要手段,该方法在应用过程中存在专业技术要求高、评价过程复杂繁琐且智能化水平不足的问题。根据突水危险性评价技术流程特点,系统阐述煤层底板突水多源信息综合评价系统的设计原则、设计思路、开发模式和开发方式。构建具有普适性的煤层底板突水评价指标体系、权重计算方法和危险性评价模型等系统核心功能。以GIS技术为基础支撑,依托Visual Studio开发平台,合理调用三方控件(WindowsForm控件、DevExpress控件、ArcEngine控件),引入随机森林机器学习方法,集成开发从数据处理、存储、权重运算、专题图制作到评价结果可视化输出等多功能一体化的煤层底板突水危险性综合评价系统,实现从源数据到评价结果可视化呈现的“一”系统,使煤层底板突水评价技术更加简便和高效,解决了现有技术依赖多平台计算、评价步骤分离化大且智能化水平低的问题。

     

基于离差加权的煤矿突水水源判别模型及应用

矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害有效防治的前提条件。针对应用模糊综合评判方法解决水源判别常用的\