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Risk assessment model of tunnel water inrush based on improved attribute mathematical theory 被引量:12
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作者 YANG Xiao-li ZHANG Sheng 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期379-391,共13页
Tunnel water inrush is one of the common geological disasters in the underground engineering construction.In order to effectively evaluate and control the occurrence of water inrush,the risk assessment model of tunnel... Tunnel water inrush is one of the common geological disasters in the underground engineering construction.In order to effectively evaluate and control the occurrence of water inrush,the risk assessment model of tunnel water inrush was proposed based on improved attribute mathematical theory.The trigonometric functions were adopted to optimize the attribute mathematical theory,avoiding the influence of mutation points and linear variation zones in traditional linear measurement functions on the accuracy of the model.Based on comprehensive analysis of various factors,five parameters were selected as the evaluation indicators for the model,including tunnel head pressure,permeability coefficient of surrounding rock,crushing degree of surrounding rock,relative angle of joint plane and tunnel section size,under the principle of dimension rationality,independence,directness and quantification.The indicator classifications were determined.The links among measured data were analyzed in detail,and the objective weight of each indicator was determined by using similar weight method.Thereby the tunnel water inrush risk assessment model is established and applied in four target segments of two different tunnels in engineering.The evaluation results and the actual excavation data agree well,which indicates that the model is of high credibility and feasibility. 展开更多
关键词 tunnel water inrush risk assessment model attribute mathematical theory nonlinear measurement function similar weight method
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Risk assessment of water inrush in tunnels based on attribute interval recognition theory 被引量:8
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作者 WANG Sheng LI Li-ping +3 位作者 CHENG Shuai HU Hui-jiang ZHANG Ming-guang WEN Tao 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期517-530,共14页
Water inrush is one of the most serious geological hazards in underground engineering construction.In order to effectively prevent and control the occurrence of water inrush,a new attribute interval recognition theory... Water inrush is one of the most serious geological hazards in underground engineering construction.In order to effectively prevent and control the occurrence of water inrush,a new attribute interval recognition theory and method is proposed to systematically evaluate the risk of water inrush in karst tunnels.Its innovation mainly includes that the value of evaluation index is an interval rather than a certain value;the single-index attribute evaluation model is improved non-linearly based on the idea of normal distribution;the synthetic attribute interval analysis method based on improved intuitionistic fuzzy theory is proposed.The TFN-AHP method is proposed to analyze the weight of evaluation index.By analyzing geological factors and engineering factors in tunnel zone,a multi-grade hierarchical index system for tunnel water inrush risk assessment is established.The proposed method is applied to ventilation incline of Xiakou tunnel,and its rationality and practicability is verified by comparison with field situation and evaluation results of other methods.In addition,the results evaluated by this method,which considers that water inrush is a complex non-linear system and the geological conditions have spatial variability,are more accurate and reliable.And it has good applicability in solving the problem of certain and uncertain problem. 展开更多
关键词 water inrush risk assessment attribute interval recognition model TFN-AHP
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Risk assessment of floor water inrush in coal mines based on MFIM-TOPSIS variable weight model 被引量:9
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作者 ZHANG Guan-da XUE Yi-guo +3 位作者 BAI Cheng-hao SU Mao-xin ZHANG Kai TAO Yu-fan 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第8期2360-2374,共15页
Floor water inrush is one of the main types of coal mine water hazards.With the development of deep mining,the prediction and evaluation of floor water inrush is particularly significant.This paper proposes a variable... Floor water inrush is one of the main types of coal mine water hazards.With the development of deep mining,the prediction and evaluation of floor water inrush is particularly significant.This paper proposes a variable weight model,which combines a multi-factor interaction matrix(MFIM)and the technique for order performance by similarity to ideal solution(TOPSIS)to implement the risk assessment of floor water inrush in coal mines.Based on the MFIM,the interaction between seven evaluation indices,including the confined water pressure,water supply condition and aquifer water yield property,floor aquifuge thickness,fault water transmitting ability,fracture development degree,mining depth and thickness and their influence on floor water inrush were considered.After calculating the constant weights,the active degree evaluation was used to assign a variable weight to the indices.The values of the middle layer and final risk level were obtained by TOPSIS.The presented model was successfully applied in the 9901 working face in the Taoyang Mine and four additional coal mines and the results were highly consistent with the engineering situations.Compared with the existing nonlinear evaluation methods,the proposed model had advantages in terms of the weighting,principle explanation,and algorithm structure. 展开更多
关键词 floor water inrush risk assessment multi-factor interaction matrix(MFIM) technique for order performance by similarity to ideal solution(TOPSIS) variable weight
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An early warning method for water inrush in Dongjiahe coal mine based on microseismic moment tensor 被引量:4
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作者 MA Ke SUN Xing-ye +4 位作者 TANG Chun-an WANG Su-jian YUAN Fu-zhen PENG Yi-lin LIU Kai 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期3133-3148,共16页
Dongjiahe Coal Mine belongs to the Carboniferous Permian coal field which has a high degree of karst and fissure development.This paper takes the working face of Dongjiahe Coal Mine as an example;through the microseis... Dongjiahe Coal Mine belongs to the Carboniferous Permian coal field which has a high degree of karst and fissure development.This paper takes the working face of Dongjiahe Coal Mine as an example;through the microseismic(MS)monitoring system arranged on the working face,the moment tensor theory was used to invert the focal mechanism solution of the anomalous area of the floor MS event;combining the numerical simulation and field data,the underlying floor faults were identified by the stress inversion method.The results show that:1)Moment tensors were decomposed into three components and the main type of rupture in this area is mixed failure according to the relative criterion;2)The hidden fault belongs to the reversed fault,its dip angle is approximately 70°,and the rupture length is 21 m determined by the inversion method of the initial dynamic polarity and stress in the focal mechanism;3)The failure process of the fault is divided into three stages by numerical simulation method combined with the temporal and spatial distribution of MS events.The results can provide a reference for early warning and evaluation of similar coal mine water inrush risks. 展开更多
关键词 moment tensor inversion water inrush fault recognition realistic failure process analysis
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Catastrophe theory-based risk evaluation model for water and mud inrush and its application in karst tunnels 被引量:24
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作者 ZHU Jian-qun LI Tian-zheng 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第5期1587-1598,共12页
This paper presents a risk evaluation model of water and mud inrush for tunnel excavation in karst areas.The factors affecting the probabilities of water and mud inrush in karst tunnels are investigated to define the ... This paper presents a risk evaluation model of water and mud inrush for tunnel excavation in karst areas.The factors affecting the probabilities of water and mud inrush in karst tunnels are investigated to define the dangerousness of this geological disaster.The losses that are caused by water and mud inrush are taken into consideration to account for its harmfulness.Then a risk evaluation model based on the dangerousness-harmfulness evaluation indicator system is constructed,which is more convincing in comparison with the traditional methods.The catastrophe theory is used to evaluate the risk level of water and mud inrush and it has great advantage in handling problems involving discontinuous catastrophe processes.To validate the proposed approach,the Qiyueshan tunnel of Yichang-Wanzhou Railway is taken as an example in which four target segments are evaluated using the risk evaluation model.Finally,the evaluation results are compared with the excavation data,which shows that the risk levels predicted by the proposed approach are in good agreements with that observed in engineering.In conclusion,the catastrophe theory-based risk evaluation model is an efficient and effective approach for water and mud inrush in karst tunnels. 展开更多
关键词 risk evaluation model water and mud inrush catastrophe theory karst area TUNNELING
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基于透明水文地质模型的工作面顶板水害预警研究 被引量:4
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作者 连会青 晏涛 +4 位作者 尹尚先 徐斌 康佳 周旺 闫国成 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期259-271,共13页
我国西部矿区因地质条件复杂,煤层顶板水害问题日渐突出,传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题,系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作... 我国西部矿区因地质条件复杂,煤层顶板水害问题日渐突出,传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题,系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作。首先,在传统透明地质模型基础上提出了透明水文地质模型的概念,引入动态更新功能并明确其设计实现思路;其次,基于顶板水害发育“3阶段”机理分析,提出指标选择应遵循约束性、独立性和持续性“3原则”,确定了地表水特征、含水层结构及性质、隔水层结构及性质、采动影响围岩运移特征及水文要素动态变化特性5大类主要影响因素,共从中提取出14项可量化指标构成顶板水害预警指标体系;根据已有事故案例、现场水文观测数据变化规律和相关标准规范,提出由4个预警指标参与的智能水害预警方法,划分出4个等级的预警级别、标准和应对措施;以透明水文地质模型为逻辑底层,内嵌预警指标、方法、标准和多态接口,集成开发了具备3个层级、6个核心功能的顶板水害智能化预警平台,该平台通过触发器和轮询的混合预警机制,实现了多指标综合评价与预警;最后,平台在西部某煤矿进行了为期1 a的示范应用,期间成功发出15次预警信息,其中10次为监测设备异常预警,5次为水害信息预警,所有预警均提前采取了有效应对措施。结果表明:该平台的应用验证了预警指标、方法、标准和平台的有效性与适用性。未来的研究可进一步优化预警模型和数据分析方法,以提升平台的预警精度和响应速度。 展开更多
关键词 透明水文地质模型 顶板水害 预警指标体系 预警方法 智能化预警平台
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损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律研究 被引量:2
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作者 林志斌 李亚豪 +2 位作者 林培忠 张勃阳 杨大方 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期154-163,共10页
目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、... 目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、塑性区、渗透系数和涌水量进行数值模拟分析,并对比分析了不考虑岩体损伤-渗流耦合作用和不同溶洞水压对上覆溶洞隧道突水灾变特征的影响。结果上覆溶洞水压为1.8 MPa时,隧道开挖通过上覆溶洞中心5.0 m后,隧道围岩在溶洞与隧道间产生2条“八字形”的导水裂隙带,导致溶洞与隧道间岩体整体滑动约600 mm,整个滑动体近似梯形,其顶、底、高分别为3.6,9.6,8.4 m;隧道开挖未到达上覆溶洞时,其最大涌水量不超过0.01 m^(3)/s,而通过上覆溶洞中心0,2.5,5.0 m后,其最大涌水量分别为0.022,0.185,0.743 m^(3)/s;上覆溶洞水压为1.2,1.8,2.4 MPa时,隧道通过上覆溶洞后的最大涌水量分别为0.031,0.0743,1.365 m^(3)/s。结论隧道开挖通过上覆溶洞过程中,上覆溶洞水压超过临界值时,隧道会发生冒顶坍塌和突水事故,且突水表现出一定的滞后性和大体量性;溶洞水压越大,隧道会越早突水,最终突水量越高;为模拟再现岩溶隧道开挖过程中的突水灾变时空演化过程,必须考虑岩体的损伤-渗流耦合作用。本文研究成果可为岩溶隧道工程围岩稳定控制提供重要依据。 展开更多
关键词 溶洞 隧道 损伤-渗流耦合 突水 渗透系数 涌水量
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基于A-Star算法的深部煤层开采含断层底板突水路径智能识别研究 被引量:1
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作者 孙文斌 孙志辉 +1 位作者 刘红强 褚怡心 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第3期101-114,共14页
为更精准预测深部煤层开采条件下底板突水风险,采用理论分析、相似材料等研究方法,针对深部煤层开采过程中底板突水路径的智能识别问题开展系统研究。研究结果表明:基于工作面开采过程中的水压-应力监测数据,绘制了底板突水预测图;依据... 为更精准预测深部煤层开采条件下底板突水风险,采用理论分析、相似材料等研究方法,针对深部煤层开采过程中底板突水路径的智能识别问题开展系统研究。研究结果表明:基于工作面开采过程中的水压-应力监测数据,绘制了底板突水预测图;依据各监测节点的水压与应力数据,量化计算了各节点位置的突水概率指数,得出其数值越大突水风险越高;将突水概率指数空间分布作为约束条件,运用A-Star路径规划算法实现了导水裂隙空间路径的有效识别,在此研究基础上,开发出突水路径智能识别系统。最后,通过相似材料模拟试验进行了证实,所提方法规划的路径特征与模型实际导水裂隙演化轨迹高度吻合,且与电法监测结果高度一致,验证了A-Star算法在突水路径识别中的有效性。研究成果为深部开采条件下底板突水灾害的实时监测预警与智慧矿山安全保障提供了新的技术途径,具有明确的应用价值和工程参考意义。 展开更多
关键词 防治水 A-STAR算法 底板突水 综合权重 突水概率指数
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煤层采动底板隐伏断裂扩展突水机制及突水判据
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作者 张文泉 邵建立 +1 位作者 史俊伟 李梁宁 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期161-171,共11页
【背景】煤层底板隐伏断裂具有分布随机性、隐蔽性等特点,突水致灾能力强且防范难度大。【目的和方法】为研究煤层采动影响下底板隐伏断裂突水灾变机制,采用理论分析方法,建立渗透水压力条件下隐伏断裂的起裂力学模型与翼裂纹扩展模型,... 【背景】煤层底板隐伏断裂具有分布随机性、隐蔽性等特点,突水致灾能力强且防范难度大。【目的和方法】为研究煤层采动影响下底板隐伏断裂突水灾变机制,采用理论分析方法,建立渗透水压力条件下隐伏断裂的起裂力学模型与翼裂纹扩展模型,分析底板隐伏断裂最大扩展高度及扩展后隔水层的安全厚度,提出突水判据并与数值模拟、现场资料验证。【结果和结论】结果表明:(1)分析张开型与闭合型隐伏断裂的起裂条件,获得其起裂角θ0、起裂应力σci和临界水压力pⅠc,并构建考虑渗透水压力条件下的隐伏断裂翼裂纹扩展模型。(2)将开采条件带入得到底板隐伏断裂最大扩展高度lmax,根据隐伏断裂扩展后顶端与底板破坏带之间的距离及有效隔水层的安全厚度,提出煤层采动底板隐伏断裂扩展突水判据。(3)现场案例分析底板隐伏断裂的扩展显著降低了隔水层厚度,梧桐庄矿182602工作面应用判据计算隐伏断裂最大扩展高度12.4 m,与数值模拟损伤高度11.5 m基本一致,剩余有效隔水层不足所需的安全厚度,存在突水危险,经现场治理后实现安全回采。判据经新安煤矿13151工作面底板突水事故进一步验证。研究成果可为煤层底板隐伏断裂扩展突水灾害机理和预防提供理论依据和应用价值。 展开更多
关键词 底板突水 隐伏断裂 力学机制 突水判据
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基于本体空间的海底隧道施工风险动态管控机制
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作者 薛亚东 侯颖材 +2 位作者 曲立清 黄宏伟 庞皓俊 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期1121-1130,共10页
本文提出了一种基于本体空间的动态风险管控机制,旨在应对隧道风险管理中的动态性挑战。研究通过构建模式层和实例层,明确定义了工程实体与风险要素,结合SWRL语言和事故树方法在规则层实现了风险事件的推理,将风险机理知识以规则的形式... 本文提出了一种基于本体空间的动态风险管控机制,旨在应对隧道风险管理中的动态性挑战。研究通过构建模式层和实例层,明确定义了工程实体与风险要素,结合SWRL语言和事故树方法在规则层实现了风险事件的推理,将风险机理知识以规则的形式融入到了风险管控流程之中。本文以胶州湾第二海底隧道突涌水风险管控实践为例,展示了该机制在实际工程中的应用效果。通过本体建模、推理查询及可视化技术,系统实现了隧道风险数据的自动监控、风险的自动辨识与分析。研究结果证明了该机制在复杂工程环境下的有效性,为动态风险管控提供了一种全新的解决方案。本文的创新之处在于将本体技术和语义网技术引入隧道风险管控领域,提升了风险管控的自动化与智能化水平,增强了复杂隧道工程中风险辨识和响应的实时性与准确性。 展开更多
关键词 海底隧道 动态风险管控 本体空间 突涌水风险
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基于GMS的岩溶隧道涌水量预测
11
作者 陈风光 何恩洋 +3 位作者 段建新 孟中华 赵英凡 王全荣 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期209-219,共11页
岩溶区的隧道工程对现代交通和水利建设具有重要意义,但复杂的水文地质条件和隧道突水及其次生灾害给岩溶深长隧道建设带来了巨大的挑战。依托湖北某高速公路项目,通过深入分析岩溶隧址区的工程地质和水文地质条件,查明了隧址区地下水... 岩溶区的隧道工程对现代交通和水利建设具有重要意义,但复杂的水文地质条件和隧道突水及其次生灾害给岩溶深长隧道建设带来了巨大的挑战。依托湖北某高速公路项目,通过深入分析岩溶隧址区的工程地质和水文地质条件,查明了隧址区地下水流系统的发育特征及其补给、径流和排泄方式;运用地下水模拟系统(groundwater modeling system,GMS)软件构建隧址区三维地质模型,并采用Drain模块模拟了隧道完全开挖后隧址区的三维地下水水流模型;基于隧道围岩级别划分对隧道进行了分段,并分段预测了隧道完全开挖且周围水流系统基本稳定后的最大涌水量;同时,将该预测结果与大气降水入渗法和地下径流模数法的预测结果进行了对比。结果表明:采用数值模拟法、大气降水入渗法和地下径流模数法预测的最大涌水量分别为5044、6337和4270 m^(3)/d,其中采用大气降水入渗法预测的最大涌水量最大,数值模拟法预测的最大涌水量介于地下径流模数法与大气降水入渗法预测的最大涌水量之间;采用数值模拟法预测的最大涌水量1239.0 m^(3)/d出现在崖屋沟和白峪庵水库的周边地带,该地段涌水量较大的主要原因是隧道开挖使含水层应力释放,导致地表水与隧道之间的水力梯度增大,致使该地段内地表水补给含水层;隧道开挖后至水流系统基本稳定期间,白峪庵水库对含水层的补水量为748 m^(3)/d,崖屋沟引水隧洞对含水层的补给量为13 m^(3)/d。研究结果可为隧道施工和安全运营提供水文地质依据,也可为岩溶区隧道涌水量预测提供理论模型支撑,且通过分析不同方法预测结果的差异性,可为实际隧道的涌水量预测研究提供指导。 展开更多
关键词 岩溶隧道 涌水量预测 高速公路 数值模拟 地下水模拟系统(GMS)
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基于图结构的深部矿井突水逃生路径规划系统设计与实现
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作者 陈玉华 孙帮涛 +5 位作者 徐明飞 李东立 胡钰乾 徐超 崔云昊 袁世冲 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期126-136,共11页
深部矿井高承压水引发的突水灾害具有突发性强、致灾路径复杂等特点,现有基于二维平面静态拓扑的逃生模型存在水流动态响应滞后、空间属性耦合不足等突出问题。为提升深部高承压水引发的突水灾害防治的时效性,本文研究通过简化井下巷道... 深部矿井高承压水引发的突水灾害具有突发性强、致灾路径复杂等特点,现有基于二维平面静态拓扑的逃生模型存在水流动态响应滞后、空间属性耦合不足等突出问题。为提升深部高承压水引发的突水灾害防治的时效性,本文研究通过简化井下巷道,形成图结构模型,利用图算法快速实现逃生方案的自动生成,以提升矿工在突水灾害环境中的生存概率。利用巷道中线点云三维坐标数据,依托矿井巷道空间拓扑关系,建立巷道空间形态图G=(V,E),以描述井下巷道三维结构。为应对巷道实际计算需要,三维巷道结构中增加了工程属性数据,包括容积、截面等。为考虑水流因素对逃生过程的影响,增加了巷道图中边的权值,形成了新的图结构G=(V,E,W),该网络具有动态计算权重的能力,可以量化不同时空环境中的逃生速度。为利用新图结构,计算人员逃生能力,改进了Dijkstra算法的时间维度处理流程,提出基于时变加权网络的路径规划方法,解决了传统Dijkstra算法无法处理时变权重的问题。为实现巷道网络三维可视化与动态路径规划功能,本文构建了动态逃生路径规划系统,系统利用VTK渲染引擎开发了多层架构系统,通过赋值网络权重,快速生成最优逃生路线。结合云南彝良毛坪铅锌矿实际工程数据,利用该软件系统,验证了突水淹没过程及在巷道网络中的逃生路线的有效性。本文研究利用图理论快速生成了突水情景下的逃生路径,为矿山相关人员提供科学的安全保障工具,提升了我国深部矿业安全生产水平。 展开更多
关键词 矿井突水 图结构 逃生路径 三维模拟 软件开发
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偏最小二乘回归分析法的突水水源判别模型
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作者 李昂 程迅 +5 位作者 吕璐娜 丁学松 景长生 刘军亮 高喆森 范六一 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期771-783,共13页
为弥补现有判别方法与矿区实际水源数据库结合不足等问题,提出一种基于Piper三线图、箱型图和聚类分析的突水水源判别方法,构建平煤五矿水源常量离子库,并结合偏最小二乘回归分析法(PLS-DA)预测矿井突水来源;通过MATLAB软件研发一套矿... 为弥补现有判别方法与矿区实际水源数据库结合不足等问题,提出一种基于Piper三线图、箱型图和聚类分析的突水水源判别方法,构建平煤五矿水源常量离子库,并结合偏最小二乘回归分析法(PLS-DA)预测矿井突水来源;通过MATLAB软件研发一套矿井水源判别软件系统,快速、准确地判别煤矿井下突水水源,将矿区地下水层常量离子库中34个水样作为训练样本,其中6个水样作为测试样本进行训练测试,并在平煤五矿工作面中应用。结果表明:模型的累积解释力R^(2)X(cum)达到99.96%,交叉验证累积预测力Q^(2)(cum)为73.7%,模型对砂岩水、太灰水和寒灰水的分类预测准确,该方法判别出的采空区水源与实际情况相符。研究为井下注浆支护和回采设计提供了理论支持,并为矿井突水的快速识别提供了一种新的定量分析方法。 展开更多
关键词 突水水源判别 水源数据库 PLS-DA算法 训练样本
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动力扰动下底板突水前兆特征及危险性评价
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作者 王俊光 杨松 +2 位作者 马峥 辛天宇 韦忠跟 《力学学报》 北大核心 2025年第7期1671-1687,共17页
为深入研究动力扰动作用下底板突水灾变机制,设计了一种可施加动力扰动的巷道突水突泥试验系统,结合多场信息监测系统和动力扰动机械装置,开展了不同扰动频率和扰动幅值的底板突水相似模拟试验.试验结果表明,底板突水是开挖扰动、动力... 为深入研究动力扰动作用下底板突水灾变机制,设计了一种可施加动力扰动的巷道突水突泥试验系统,结合多场信息监测系统和动力扰动机械装置,开展了不同扰动频率和扰动幅值的底板突水相似模拟试验.试验结果表明,底板突水是开挖扰动、动力扰动和承压水渗流共同作用的结果,突水前兆特征为土压力下降、水压力急剧上升和声发射事件大量产生.随着扰动幅值和频率增大,突水压力逐渐下降、突水时土压力逐渐增大、突水时间逐渐提前,三者对扰动幅值敏感程度更高.基于Hoek-Brown强度破坏准则,引入岩体扰动系数,建立了动力扰动作用下底板突水点的P-M临界方程,该方程在矿井底板突水危险性预测评价时综合准确度达87.6%,适用性良好.通过动力扰动下P-M临界曲线对唐家会矿井钻孔结果预测,发现矿井南部部分钻孔P-M结果高于临界曲线,结合矿区实际情况,判定矿场北部安全度最高,中部(主采区)较低,南部和西南部突水风险最高.研究成果为巷道底板突水预测预防提供了理论指导,对保障煤矿安全生产具有重要意义. 展开更多
关键词 底板突水 相似模拟试验 动力扰动 前兆特征 危险性评价
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样本不平衡条件下煤矿突水水源识别——以谢桥煤矿为例
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作者 王彦彬 闫晓杉 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2553-2561,共9页
为了有效识别煤矿突水水源,以保障煤矿安全生产,使用合成少数类过采样技术(Synthetic Minority Oversampling Technique, SMOTE)补充少数类样本,继而采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)模型对突水水源进行识别。试验选取96条... 为了有效识别煤矿突水水源,以保障煤矿安全生产,使用合成少数类过采样技术(Synthetic Minority Oversampling Technique, SMOTE)补充少数类样本,继而采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)模型对突水水源进行识别。试验选取96条谢桥煤矿水化学数据进行分析,首先对样本数据进行标准化处理和主成分分析(Principal Component Analysis, PCA),将数据集划分为训练集和测试集,对训练集中少数类样本采用SMOTE法生成新的样本,然后采用改进混沌哈里斯鹰优化(Chaos Harris Hawks Optimization, CHHO)算法结合十折交叉验证优化支持向量机惩罚因子C和径向基函数(Radial Basis Function, RBF)核的参数γ,根据优化结果建立突水水源识别模型,对测试集中突水水源进行识别。将该方法与朴素贝叶斯、随机森林所得结果进行比较,结果显示,采用本方法对测试集识别结果准确性优于其他两种方法,表明该方法在突水水源识别上具有良好的实用性和有效性。 展开更多
关键词 安全工程 突水水源识别 主成分分析 合成少数类过采样技术 混沌哈里斯鹰优化算法 支持向量机
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山岭隧道时滞型突水突泥机理及防控措施研究
16
作者 林之恒 张广泽 袁东 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第8期67-71,共5页
研究目的:随着西部复杂地质条件下隧道工程不断推进,山岭隧道施工面临突水突泥问题越发频繁严重,其中具有显著突发性与时滞型特征的突涌灾害因发灾时空不确定性,成为施工安全管控的难点。本文通过分析总结近年来山岭隧道发生的时滞型突... 研究目的:随着西部复杂地质条件下隧道工程不断推进,山岭隧道施工面临突水突泥问题越发频繁严重,其中具有显著突发性与时滞型特征的突涌灾害因发灾时空不确定性,成为施工安全管控的难点。本文通过分析总结近年来山岭隧道发生的时滞型突水突泥灾害事件的孕灾环境和过程机理,提出时滞型突水突泥的定义、分类、探测与预报技术,以期指导现场施工风险判识和防控,形成一套成熟可靠的防控技术。研究结论:(1)结合时滞型突水突泥时空特征,可划分为涌水-管涌型、流土-塌方型和复合型三大类;(2)时滞型突水突泥诱发地段通常表现为地表负地形、构造破碎带、物探低阻异常区、最大主应力与负地形或构造呈小夹角的孕灾环境特征;(3)基于围岩破碎程度、出水状态、初支施作情况和施工掉块或塌方影响因素,建立了时滞型突水突泥风险发生等级及概率的半定量评价方法,将时滞型突水突泥风险发生等级划分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级;(4)时滞型突水突泥风险防控应按照“宁强勿弱,一次通过”原则,通过加大探测范围、长距离提前泄水降压、提前分级强化施工措施和分级控制减小灾变风险;(5)本研究成果可为类似复杂地质环境下时滞型突水突泥预测和防控提供借鉴。 展开更多
关键词 山岭隧道 时滞型突水突泥 过程机制 孕灾环境 风险判识 防控措施
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突水系数60年:面临困境及发展方向 被引量:2
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作者 尹尚先 姚辉 +6 位作者 梁满玉 吴威 连会青 侯恩科 赵鹏 张义安 王雄 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期600-609,共10页
自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法... 自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法发展历史,认为突水系数法演变主要围绕“有效隔水层厚度”这一概念展开,临界突水系数无法确定限制了其他版本突水系数法的应用。从充水水源、强度、通道、时间、水质5个维度阐释了浅部与深部水害特征及异同,指出了深部开采条件下突水系数法局限所在;总结改良版本,指明深部条件下突水系数法改良方向:围绕针对性不强、隔水层厚度影响、考虑因素单一等进行改良。剖析学科概念,回归突水危险性评价命题本身,危险性评价应回答突水的可能性及突水的危害程度两部分内容;梳理突水危险性影响因素,指出突水系数法缺陷:对地质构造、含水层富水性等重要影响因素考虑不全面。展望未来,探讨了突水系数法发展方向,包括与其他理论及方法形成组合模型、选用大数据评价方法。随着信息化技术的进步及煤矿智能化建设进程的稳步推进,深度学习、机器学习以及配套方法等将成为主流评价方法,特别是物理机制约束下的大数据评价方法是未来攻关热点。 展开更多
关键词 带压开采 深部开采 突水危险性评价 突水系数法
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侧限条件下断层破碎岩体变形及渗流侵蚀特性 被引量:4
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作者 孙文斌 田殿金 +3 位作者 马诚 薛彦超 杨灿 朱开鹏 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期193-203,共11页
【目的】我国大部分矿区进入深部开采阶段,复杂的深部水文地质条件和显著增加的隐蔽致灾因素以及断层的存在加大了矿井突水事故的风险。【方法】利用破碎岩石变形–渗流试验系统,研究断层破碎岩体的承压变形与渗流侵蚀特性,通过分析侧... 【目的】我国大部分矿区进入深部开采阶段,复杂的深部水文地质条件和显著增加的隐蔽致灾因素以及断层的存在加大了矿井突水事故的风险。【方法】利用破碎岩石变形–渗流试验系统,研究断层破碎岩体的承压变形与渗流侵蚀特性,通过分析侧限轴向压缩条件下级配组合、饱水状态和渗透水压3个因素对破碎岩体变形-渗流特性的影响,进一步研究破碎岩体岩样颗粒流失特征、空隙结构及渗透参数变化的时变规律。【结果和结论】结果表明:(1)破碎岩样峰值应变随着级配指数n的增加而增大。饱水状态下相同级配的岩样在相同应力下的应变增量值比干燥状态下大。(2)流失颗粒质量与时间的拟合曲线呈指数增长函数关系,流失颗粒质量与侧限轴向应力成反比。次生颗粒质量随着轴向荷载的增大而增大。(3)岩样空隙率的演变趋势与其粒径级配密切相关。级配指数n与岩样的整体空隙率呈正相关关系。加载渗透前后相比,分形维数D与n成反比,细小粒径颗粒的质量增加,大粒径颗粒的质量降低。加载渗透后的岩样分形维数有较大的增量。(4)断层内承压水导升过程宏观上可分为承压水导升初期、导水溃砂通道扩展和发育成熟阶段,细观上可分为岩体浸水软化、错位挤压、变形开裂、破碎剥离的发育过程。研究成果可为断层突水灾害演化规律研究提供试验数据和理论依据。 展开更多
关键词 断层破碎带 颗粒流失 空隙结构 分形特征 变形规律 断层突水
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隧道突泥涌水致灾机理及防控技术研究 被引量:1
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作者 秦鹏飞 赵亚敏 +1 位作者 宋梦 王文菁 《中国岩溶》 北大核心 2025年第2期359-369,共11页
隧道突水灾害具有“大流量、强突发、高水压、多类型”等特点,是多尺度、多物理场耦合的复杂灾害现象,分析不良地质构造特征、发育形态及水压作用下的破坏趋势,有利于深刻揭示突泥涌水致灾机理。文中从灾害水源、水流补给通道及隔水岩... 隧道突水灾害具有“大流量、强突发、高水压、多类型”等特点,是多尺度、多物理场耦合的复杂灾害现象,分析不良地质构造特征、发育形态及水压作用下的破坏趋势,有利于深刻揭示突泥涌水致灾机理。文中从灾害水源、水流补给通道及隔水岩体三者性能状态演变着手,分析了突泥涌水的动力灾变过程,并基于弹性力学、断裂力学和工程水力学理论,探讨了压剪、拉剪型破坏的致灾机理。将隧道掘进面与灾害水源间的岩层,分作隧道开挖引起的应力松弛区、完整岩体保护区及裂隙带区3个区域,提出了突泥涌水的有效保护厚度。最后从注浆理论、注浆材料等方面阐释了灾害防控的技术措施,以期对保障隧道施工安全起到一定借鉴作用。 展开更多
关键词 深埋隧道 突泥涌水 工程灾害 注浆技术 防控研究
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基于组合赋权法和脆弱性指数模型的煤层底板突水危险性评价 被引量:2
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作者 邱梅 赵建飞 +5 位作者 邵振东 张伟强 郑妍 尹心雨 盖贵超 韩昭帝 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期160-168,共9页
针对煤层底板突水危险性评价模型中主控因素赋权问题,提出了一种基于模糊层次分析法(FDAHP)、熵权法(EWM)与偏差平方和法(SSD)组合赋权的脆弱性指数模型。以良庄井田15煤层底板奥灰突水危险性评价为例,选取含水层富水性、含水层水压、... 针对煤层底板突水危险性评价模型中主控因素赋权问题,提出了一种基于模糊层次分析法(FDAHP)、熵权法(EWM)与偏差平方和法(SSD)组合赋权的脆弱性指数模型。以良庄井田15煤层底板奥灰突水危险性评价为例,选取含水层富水性、含水层水压、隔水层厚度、脆塑性岩石厚度比、断层交点和尖灭点密度、断层强度指数等6个主控因素。采用FDAHP法和EWM法分别确定主控因素的主、客观权重,并利用SSD法有效融合主、客观权重构建最优组合权重。在此基础上,建立脆弱性指数模型对煤层底板突水危险性进行评价,将研究区划分为4大区域:安全区、过渡区、危险区、强危险区。结果表明,该方法将主控因素主观、客观权重有效融合,突水危险性评价结果与工程实践相吻合,预测效果较好,为煤层底板突水危险性评价提供了新思路。 展开更多
关键词 脆弱性指数法 煤层底板突水 模糊层次分析法 熵权法 危险性评价
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