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矿井电阻率法监测系统在采煤工作面水害防治中的应用 被引量:17
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作者 鲁晶津 王冰纯 +1 位作者 李德山 段建华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期36-44,共9页
煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题,采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力,采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等... 煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题,采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力,采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等手段压制假异常,采用时移电阻率成像实现水害隐患电阻率异常响应的识别和提取,通过监测工作面回采过程中顶、底板电阻率变化对水害风险进行判识,实现采动工作面水害隐患的地质透明化。结合矿井电阻率法监测系统近年来的井下现场试验,分别介绍其在顶、底板水害监测中的应用案例。井下试验结果显示,电阻率法监测可以有效捕捉顶、底板出水过程的前兆信息。但在实际应用中,矿井电阻率法监测系统依旧面临强电磁干扰以及采空区监测线缆难以保护等问题,并且采掘扰动对煤岩电阻率的影响机理研究不足,导致对电阻率异常进行分析解释时存在较大争议,还需要进一步开展相关研究工作。 展开更多
关键词 矿井电阻率法监测 采煤工作面 底板水害 顶板水害 前兆信息
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矿井电阻率法监测数据质量评价方法探讨 被引量:6
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作者 崔伟雄 袁博 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期143-151,共9页
矿井电阻率法监测是采煤工作面顶底板水害预防的一项重要技术手段,但因井下监测环境电磁干扰复杂、强度极大,同时为煤矿安全生产考虑,最大发射电流受限,因此,矿井电阻率法监测采集数据的质量难以保证。为了从每日监测到的海量数据中选... 矿井电阻率法监测是采煤工作面顶底板水害预防的一项重要技术手段,但因井下监测环境电磁干扰复杂、强度极大,同时为煤矿安全生产考虑,最大发射电流受限,因此,矿井电阻率法监测采集数据的质量难以保证。为了从每日监测到的海量数据中选择可信度较高的数据加以利用,对比分析了常用的矿井直流电阻率法探测数据质量评价方法的优缺点,基于矿井电阻率法监测本身自动化、智能化、全波形、不间断数据采集的特点,研究了矿井电阻率法监测全波形数据的时频域特征;针对发射电流、原始数据噪声、数据稳定性3个方面,利用统计学原理提出定量的数据质量评价方法,设计了可用于矿井电阻率法监测数据质量评价的发射电流和稳定性、接收信号时间和空间稳定性以及原始数据的信噪比4种参数;并以此为基础建立了矿井电阻率法监测数据质量评价流程;最后应用于井下实际采集的监测数据。结果表明:该流程具备针对性强、手段丰富、较全面反映噪声干扰情况等优点,能够适用于井下电阻率法监测本身自动化、智能化、全波形不间断数据采集的特点,解决了现有技术条件下矿井电阻率法监测数据质量管控不足的问题。 展开更多
关键词 矿井电阻率法监测 数据质量控制 全波形数据 频谱特征 信噪比
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矿井张量电阻率法理论基础研究 被引量:8
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作者 岳建华 杨海燕 +4 位作者 苏本玉 李锋平 刘志新 姜志海 宋雷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2464-2471,共8页
煤矿采掘活动诱发的局部和微观电各向异性特征时空演变规律有望成为煤矿动力灾害预测预报的新机制。张量电阻率测量是掌握和认识电各向异性特征的重要方法途径,煤矿井下具有开展张量电阻率测量的独特优势。在岩石电各向异性物理机制分... 煤矿采掘活动诱发的局部和微观电各向异性特征时空演变规律有望成为煤矿动力灾害预测预报的新机制。张量电阻率测量是掌握和认识电各向异性特征的重要方法途径,煤矿井下具有开展张量电阻率测量的独特优势。在岩石电各向异性物理机制分析的基础上,结合煤矿井下实际,提出了适合煤矿井下条件的张量电阻率测量方法。以层状各向异性介质模型为例,采用模拟计算的方法对地层倾角、走向变化时的视电阻率方向特性进行了分析;建立了巷道底板岩溶发育全空间模型,从宏观电各向异性的角度分析和验证了电阻率测量所具有的方向性。研究结果表明,采动影响使煤岩体具有电各向异性特征,采动裂隙内的水气富集程度也对煤层横向和纵向电阻率产生明显影响;含水量越大,各向异性系数越高。受上覆和下伏地层电阻率影响,各向异性地层的张量电阻率幅值显示出层状地层的综合反映;其电阻率幅值与裂隙带倾角大小有关,不受地层走向影响,但视电阻率的椭圆分布会随地层走向而发生旋转,旋转的角度依赖于地层走向的变化。这说明采动岩体变形、破坏与流体运移必然会引起含煤地层电各向异性特征的规律性时空演变。通过实时动态测量煤岩体的张量电阻率,可以识别和发现因采掘活动、流体运移引起的局部、微观电各向异性特征。在应力峰值未到达之前,及时捕捉煤矿动力灾害孕育、发展的先兆信息,并在应力释放前的可逆阶段采取预防措施,可从源头上避免煤矿重大动力灾害的发生。 展开更多
关键词 矿井电阻率法 张量测量 各向异性 煤矿动力灾害
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工作面采动破坏过程电阻率动态响应特征研究 被引量:5
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作者 鲁晶津 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第1期36-45,108,共11页
矿井电阻率法在采煤工作面水害隐患监测中发挥着重要作用,但工作面采动破坏过程的异常响应会对底板水害隐患的识别形成较大干扰。为了提高矿井电阻率法对采煤工作面底板水害隐患监测的解释精度,同步考虑覆岩破坏和底板破坏的影响,建立... 矿井电阻率法在采煤工作面水害隐患监测中发挥着重要作用,但工作面采动破坏过程的异常响应会对底板水害隐患的识别形成较大干扰。为了提高矿井电阻率法对采煤工作面底板水害隐患监测的解释精度,同步考虑覆岩破坏和底板破坏的影响,建立工作面采动破坏过程动态地电模型,通过矿井电阻率法三维数值模拟和反演成像,分别进行顶板监测和底板监测,分析采动破坏过程的电阻率动态响应特征,识别和提取底板水害隐患的电阻率响应特征。分析结果表明:采动破坏过程形成的电阻率异常区随回采工作面推进向前移动,在超前支撑压力的作用范围内会出现相对低阻异常,在采空区范围内会出现相对高阻异常;工作面固定位置的电阻率响应在回采过程中会经历先降低、后升高、再降低的过程,该过程与工作面回采过程中顶底板经历的周期性应力变化和破坏过程基本一致;底板水害隐患的低阻异常响应强度与其相对回采工作面的位置有关,当底板水害隐患的展布范围与采空区范围有所重合时,采空区的高阻异常响应会削弱底板水害隐患的低阻异常响应;当底板水害隐患的展布范围与超前支撑压力影响区范围有所重合时,二者的低阻异常响应会叠加在一起,使低阻异常响应得到一定幅度的增强;针对底板水害隐患进行纯异常提取后,可以消除采动破坏过程的影响,不同位置的底板水害隐患其纯异常响应强度基本一致,其垂向影响范围均大于采动破坏的垂向影响范围。 展开更多
关键词 工作面采动破坏 电阻率动态响应特征 矿井电阻率法 底板水害隐患监测 纯异常提取
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矿用高分辨电法监测系统设计 被引量:1
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作者 王冰纯 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第10期118-126,共9页
电阻率法是煤矿水害潜在风险判别、监测和预警的重要手段,也是矿井地质信息透明化的重要数据来源。进行井下电法监测时,单一的单巷电剖面法或双巷电透视法对富水区定位精度不高。此外,由于大规模电气设备产生的电磁干扰越来越强,传统的... 电阻率法是煤矿水害潜在风险判别、监测和预警的重要手段,也是矿井地质信息透明化的重要数据来源。进行井下电法监测时,单一的单巷电剖面法或双巷电透视法对富水区定位精度不高。此外,由于大规模电气设备产生的电磁干扰越来越强,传统的电法监测设备难以取得有效数据。针对上述问题,设计了一种矿用高分辨电法监测系统,该系统可在采动过程中实时进行单巷电剖面法及双巷电透视法数据的自动采集,并利用2种观测数据进行约束反演成像,提升了低阻异常体的成像分辨率。设计了二级放大及工频滤波电路,在进行电剖面和电透视数据采集时配置不同的采样时序、采样频率及数字滤波器,以抑制大规模电气设备对电法响应信号的干扰。性能测试结果表明,矿用高分辨电法监测系统可在噪声环境下有效分辨1μV目标信号,在电透视模式和电剖面模式下,工频抑制比分别不低于35 dB和80 dB。水槽物理模拟试验结果表明,该系统可有效分辨在工作面倾向约为300 m时底板下60 m处大小约为10 m3的低阻异常体。测试和试验结果验证了该系统具有较强的工频干扰和随机干扰抑制能力,能够在煤矿有限的观测空间和强干扰条件下获得可靠有效的数据,提高了反演结果中异常体的成像分辨率。 展开更多
关键词 煤矿水害 矿井电阻率法 监测 电剖面 电透视 抗干扰设计 反演成像
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融合空间特征的孔间电阻率时序预测模型及应用
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作者 王江宏 刘硕 +2 位作者 王刚 薛悟强 李博凡 《煤田地质与勘探》 2025年第8期216-225,共10页
【背景】矿井电阻率法是煤矿水害监测的核心技术,然而传统方法受限于测点稀疏与空间分辨率不足,难以捕捉复杂地质条件下的动态电阻率变化。【目的和方法】针对这一难题,提出一种融合时空特征的深度学习预测模型,构建了基于长短期记忆网... 【背景】矿井电阻率法是煤矿水害监测的核心技术,然而传统方法受限于测点稀疏与空间分辨率不足,难以捕捉复杂地质条件下的动态电阻率变化。【目的和方法】针对这一难题,提出一种融合时空特征的深度学习预测模型,构建了基于长短期记忆网络(LSTM)的孔间电阻率预测框架,通过皮尔森相关性分析筛选关键空间测点,实现对未知区域电阻率的高精度预测。首先通过空间相关性热力图量化测点间电性关联,确定最优邻近点数量为5个,有效降低数据冗余并提升模型泛化能力。模型架构结合LSTM门控机制捕捉电阻率时序依赖,同时融合多测点空间信息,解决了传统模型对长序列梯度消失的敏感性问题。以鄂尔多斯唐家会煤矿61304工作面为工程背景,基于底板定向孔监测数据,对比分析LSTM与传统循环神经网络(RNN)的预测性能。【结果和结论】LSTM模型在平均绝对误差(E_(MA)=0.0582)、均方误差(E_(MS)=0.0052)和决定系数(R^(2)=0.9377)等指标上优于RNN,且在10%噪声干扰下R2仅下降0.02,验证了其鲁棒性。将LSTM模型应用于注浆过程早期、中期与后期的动态监测,通过对实测稀疏数据进行预测补全,获得了高密度的时空电阻率数据集。基于此高密度数据的反演成像结果证实,该方法能有效恢复低密度监测下被忽略的地质结构连续性,并成功识别出在低密度反演结果中无法显现的弱异常区域。本方法能够有效弥补传统监测的空间分辨率不足,为复杂地质条件下的水害动态监测与精准预警提供一种技术途径。 展开更多
关键词 矿井电阻率法 时空建模 LSTM 深度学习 水害监测
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