基于CNN-LSTM的透射槽波勘探走向断层预测研究

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作者 周官群 薛凯文 +5 位作者 张维鑫 高永新 金学良 王宗涛 任川 王亚飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期149-157,共9页

透射槽波地震勘探是探测工作面地质构造和灾害体的有效手段,但存在探测深度浅、分辨率低、易受地形与环境噪声干扰等问题。针对该问题,将深度学习技术引入透射槽波地震勘探,用于实现工作面走向断层位置预测。建立工作面走向断层地质模型... 透射槽波地震勘探是探测工作面地质构造和灾害体的有效手段,但存在探测深度浅、分辨率低、易受地形与环境噪声干扰等问题。针对该问题,将深度学习技术引入透射槽波地震勘探,用于实现工作面走向断层位置预测。建立工作面走向断层地质模型,采用弹性波有限差分算法进行槽波正演模拟,生成槽波模拟数据集。构建卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)网络模型,通过CNN提取槽波数据的局部特征,由LSTM网络捕捉槽波数据的时序依赖关系,实现槽波时空特征协同解析。采用槽波模拟数据集训练CNN-LSTM模型,预测的均方根误差为4.3934m,平均绝对误差为2.9875m,决定系数为0.9883,验证了该模型具有较高的预测精度和较好的泛化能力。采用内蒙古某矿506工作面透射槽波勘探数据对CNN-LSTM模型进行迁移训练和验证,结果表明该模型预测的断层位置和走向与回采揭露的实际位置一致,预测效果优于槽波能量衰减成像、无线电坑透探测技术。 展开更多

关键词 工作面地质勘探 断层预测 断层定位 透射槽波 卷积注意力长短期记忆网络 CNN-LSTM

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防渗墙渗漏隐患快速无损普查与定位技术研究 被引量：8

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作者 陈兴海 刘盛东 +2 位作者 吴小平 周官群 胡雄武 《人民长江》 北大核心 2021年第10期159-164,共6页

为快速、有效地确定防渗墙墙体深度、连续性及对可能存在的裂缝、空洞等缺陷位置进行准确定位,需寻找更为快速通用的检测方法。提出先采用电阻率对比法进行快速普查,发现墙体可能存在的缺陷横向位置,再在疑似异常位置利用电阻率CT法或... 为快速、有效地确定防渗墙墙体深度、连续性及对可能存在的裂缝、空洞等缺陷位置进行准确定位,需寻找更为快速通用的检测方法。提出先采用电阻率对比法进行快速普查,发现墙体可能存在的缺陷横向位置,再在疑似异常位置利用电阻率CT法或孔中自然电位法进行异常位置的精确定位。电阻率CT数值模拟结果表明:电阻率CT法对防渗墙的缺陷具有较强的敏感性,同时该组合方法受库水位及地面探测条件等限制因素影响较小,具有较强的适用性,可为工程质量的判定提供依据。 展开更多

关键词 防渗墙 快速无损检测 定位技术 电阻率CT法 自然电位法

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掘进工作面“三角锥”型直流电法超前探测正演研究 被引量：10

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作者 周官群 王亚飞 +6 位作者 陈兴海 岳明鑫 翟福勤 杨晓冬 吴小平 曹煜 崔颖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3015-3023,共9页

为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设... 为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设计体状低阻异常和板状低阻异常正演模型,并与传统直流电法超前探测对低阻异常响应特征进行比较。结果可见:①传统直流电法超前探观测系统在均质模型下,对体状低阻异常和板状低阻异常的响应基本相当;但在层状模型中“三角锥”型观测系统对体状异常的响应比传统超前探测系统大几十倍;而“三角锥”型观测系统对板状异常的响应是体状异常响应的数倍;②“三角锥”型观测系统对异常的响应比传统超前探观测系统更强,且对低阻模型产生的响应是传统超前探观测系统的数十倍甚至百倍,更有利于异常信号的获取;③由于电极布置在孔中,“三角锥”型观测系统极大地减小了巷道内各种人文因素对信号的干扰,规避了传统直流电法超前探测存在的问题,是超前探测一个新的解决方案,对均质模型下的简单地质异常体通过弧线交汇法可进行定位,而复杂模型的空间精确定位还有待电阻率三维反演解决。 展开更多

关键词 三维直流电法 超前探测 “三角锥”型观测系统 正演模拟

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城市地铁岩溶隐患多孔电阻率联合成像技术研究 被引量：3

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作者 欧元超 胡富彭 +2 位作者 谭磊 姜寒阳 陈兴海 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期141-146,共6页

为有效解决二维电法在探测异常体空间形态上的不足,基于有限差分算法,建立溶洞与跨孔电阻率组合模型,探讨溶洞剖面投影位置及偏移距与电阻率响应变化特征,将跨孔电阻率数据体进行跨孔三维联合反演成像。结果表明:溶洞模型距跨孔探测剖... 为有效解决二维电法在探测异常体空间形态上的不足,基于有限差分算法,建立溶洞与跨孔电阻率组合模型,探讨溶洞剖面投影位置及偏移距与电阻率响应变化特征,将跨孔电阻率数据体进行跨孔三维联合反演成像。结果表明:溶洞模型距跨孔探测剖面较近时,实际投影至剖面上位置不同,导致探测效果差异较大;随溶洞模型偏移距增大,溶洞投影中心位置电阻率整体表现为前期缓慢、中期迅速、后期减缓并最终趋于稳定的非线性变化趋势,溶洞模型旁侧效应影响范围约8 m。三维联合反演结果能立体可视化展示溶洞空间发育形态,在城市地铁超前地质灾害精准探测方面具有一定应用价值。 展开更多

关键词 隧道施工安全 地质灾害 溶洞探测 跨孔电阻率CT 三维电阻率反演

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矿井微震与电法耦合监测技术 被引量：7

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作者 刘盛东 杨彩 +2 位作者 章俊 李纯阳 任川 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期586-600,共15页

随着煤炭资源开采区域、深度及强度的增加,矿井工作面采掘扰动极易诱发矿井突水事故,严重威胁我国煤炭资源安全开采。矿井水害事故的发生主要是岩体采动破裂与矿井水渗流共同作用的结果。研究表明,微震信号的纵横波到时、幅值、频率等... 随着煤炭资源开采区域、深度及强度的增加,矿井工作面采掘扰动极易诱发矿井突水事故,严重威胁我国煤炭资源安全开采。矿井水害事故的发生主要是岩体采动破裂与矿井水渗流共同作用的结果。研究表明,微震信号的纵横波到时、幅值、频率等参量可有效表征岩体破裂位置、强度及其震源机制,地电场信号中的电阻率、激励电流及自然电位等参量可有效表征岩体渗流演化过程。透水通道形成对应微震场特征,地下水渗流对应地电场特征,因此微震电法耦合方法对矿井水害孕育发展过程具有监测预警的功能,可有效对采动破坏过程中形成的突水通道、水源位置及渗流过程等水害三要素进行精准捕捉;减少单一地球物理方法多解性,提高水害监测预警精度,对煤矿防治水意义重大。当前,微震与电法耦合监测技术在煤矿水害实时动态监测中开始得到应用,突破传统微震与电法独立采集的局限,课题组自主研发了国内外首款煤安认证的微震与电法耦合并行监测系统,该系统以微震场与地电场并行采集基站为核心,集被动源微震波场与主被动地电场为一体,通过连接矿井物联网,实现远程数据采集控制、传输及云端存储;其一体化网络服务器主机可连接多个采集基站,并将微震检波器、电法激励电极与电位测量电极进行相互隔离、并行采集,形成微震事件密度与能级分布、电阻率分布、自然电位分布等时空云图来监测预判水害三要素。微震与电法耦合监测技术仍需在微震事件智能识别与定位、地电场的电阻率三维反演以及自然电位渗流反演方面进行专项攻关;结合并行监测的微震电法大数据集,重点在微震电法数据联合反演、智能化监测预警方向开展进一步研究。微震与电法耦合监测技术,作为矿井水害的主动预警监测新方法,可为我国智能化矿井建设发挥重要作用。 展开更多

关键词 微震与电法耦合 主被动一体化 监测预警 煤矿水害 智能矿山

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三维并行高密度电法在六国化工磷石膏堆场场地勘察中的应用 被引量：4

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作者 周官群 崔颖 +6 位作者 梁希凯 陈兴海 岳明鑫 王亚飞 吴小平 曹煜 刘耀辉 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第2期495-505,共11页

工程项目实施前,确定工区地下空间分布详情是不可缺少的工作内容。三维高密度电法观测系统的布设难度大,使用常规电法仪进行采集耗时较长,在真实复杂地质条件下,应用难度大。利用并行电法采集技术,可以达到高效采集数据的目的。为准确... 工程项目实施前,确定工区地下空间分布详情是不可缺少的工作内容。三维高密度电法观测系统的布设难度大,使用常规电法仪进行采集耗时较长,在真实复杂地质条件下,应用难度大。利用并行电法采集技术,可以达到高效采集数据的目的。为准确查明某磷石膏堆场下部及周边可能形成渗漏管道的区域的三维形态,结合实际地质情况,采用并行电法进行数据采集,获取测区内真三维观测系统下的三维电法勘探数据体,然后对数据进行带地形三维反演处理和解释。结果表明:三维并行高密度电法探测场地地下空间分布具有一定的有效性和准确性。本次现场探测共圈定了5个异常区。与钻孔揭露资料吻合,为后期指导防渗帷幕施工提供准确依据. 展开更多

关键词 并行电法 地质异常 渗漏管道 三维成像

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矿井并行电法技术体系与新进展 被引量：51

7

作者 刘盛东 刘静 +2 位作者 戚俊 曹煜 吕荣其 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2336-2345,共10页

并行电法(Parallel Electrical Method,PEM)是集阵列式、全电极、全波形3种电场(自然电场、激励电场和感应电场)的同步采集和处理于一体的地电场勘探方法,它以时空域地电场的并行测试与并行处理为核心思想:通过每个电极1个ADC及开关装... 并行电法(Parallel Electrical Method,PEM)是集阵列式、全电极、全波形3种电场(自然电场、激励电场和感应电场)的同步采集和处理于一体的地电场勘探方法,它以时空域地电场的并行测试与并行处理为核心思想:通过每个电极1个ADC及开关装置的集成,实现全部电极的并行激励与采集,获得包括AM法和ABM法两种形式的地电场数据体;按照电极的空间组合与时序关系,解编出激励电流序列和对应的自然电场(零次场)、激励电场(一次场)和感应电场(二次场)的电位响应序列,再根据电位响应与电流激励的传递原理解析出探测介质的电阻抗属性(包括自然电位、电阻率和极化率等参数),由此实现3种电场信息的并行解析。矿井并行电法(Mine-PEM)充分利用了巷道空间、钻孔空间及其组合形式,进而实现了对煤层顶底板充水水源、导(含)水断层、岩溶陷落柱及注浆改造效果的有效探查,对采动围岩破坏特征及富水异常区的动态检测,以及对地下水渗流演化的实时远程监测及水害超前预警等,这些技术于过去15 a间在全国煤矿防治水领域得到推广应用,发展、形成了矿井并行电法技术体系。矿井物联网技术的普及,使网络并行电法的智能特色得以发挥,实现了矿井地电场定时激励采集与实时动态监测的在线远程控制;双模式电极测试技术(Double-mode Electrode Testing Technique)的引入与应用,解决了常规地电场测试技术(如高密度电法)中激发、接收共用同一电极而导致自然电场、感应电场数据误差大甚或失效的问题,保证了3种电场并行测试数据的有效性;由此,并行电法技术实现了对主动源电法勘探与被动源地电场监测的有效融合,这对矿井灾害源动态、精细探测尤其是水害预警来说意义重大,形成的并行电法国家能源行业标准已得到实施。并行电法不仅可为智能矿山、透明矿山的建设提供技术保障,而且在工程与环境物探领域以及城市地下空间精细探查中也已得到推广。当前,地电场多参数的并行解析与联合反演是其重点研究内容,通过对介质电阻抗成像理论的深入研究,有望为岩土体多相介质多场耦合作用及其演化特征的探查提供有效手段。 展开更多

关键词 并行电法 矿井物探 岩体破坏 地下水渗流 煤矿防治水

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矿井多波多分量地震方法与试验 被引量：23

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作者 刘盛东 章俊 +3 位作者 李纯阳 王勃 金标 刘金锁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期271-277,共7页

多波多分量地震勘探近些年发展迅速,但其在矿井地震中的研究与应用仍不足。矿井全空间效应下波场复杂,在可激发出的体波、煤层槽波、巷道面波与声波等中的有效波与干扰波成分随成像波型选择而改变;同时来自空间多方向的地震波混叠,无方... 多波多分量地震勘探近些年发展迅速,但其在矿井地震中的研究与应用仍不足。矿井全空间效应下波场复杂,在可激发出的体波、煤层槽波、巷道面波与声波等中的有效波与干扰波成分随成像波型选择而改变;同时来自空间多方向的地震波混叠,无方向性的成像难免会出现假象,影响矿井地震勘探的精度。为有效利用不同类型波进行成像,提出基于地震波偏振特性的矿井多波多分量地震方法。此方法利用三分量地震记录,通过时窗自适应的极化分析方法获取准确极化特征参数,避免了因时窗选取不准确而造成极化参数错误的问题;其在散射原理基础上构建的极化滤波函数包含偏振因子和方向因子,可随成像点空间位置及成像的波型的变化而实时更新;偏振因子利用信号的偏振系数可压制非线性干扰波,达到提取纵横波及勒夫型槽波等线性极化波的作用,提高矿井地震信号的信噪比;方向因子根据成像点空间位置与特定波型的振动方向的空间关系,不仅可分离振动方向不同的波(如纵波与横波),还能获取空间任一点的地震波信号,从而实现针对空间任一位置的多波偏移成像。现场试验表明:在岩巷中可分别进行纵波和横波的成像,两者相互验证,提高了探测准确度,同时其探测区域空间位置不受地震测线的约束,可实现测线范围外的地震探测,解决矿井地震勘探施工空间受限的问题;在煤巷中可分别进行槽波与体波的成像,解决槽波反射探测距离受限的难题,故在槽波勘探中建议采用三分量接收,理想情况下,采用煤层三分量和顶板三分量同时接收,形成槽波、体波六分量记录,作为槽波、体波联合勘探的基础数据。 展开更多

关键词 矿井地震 多波多分量 希尔伯特变换 散射极化

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基于裂隙尖端放电机制的深部岩体损伤自电特征分析 被引量：11

9

作者 刘静 刘盛东 曹煜 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期323-330,共8页

在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电,对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理,在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是... 在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电,对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理,在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是引发自然电场异常的另一重要微观机制.本文基于现有裂隙尖端放电的研究成果,详细阐述了裂隙尖端放电发生的过程,解释了岩体损伤过程中自然电场异常产生的微观机理,并结合室内实验成果论述了自电位的主要特征;进行了理论推导,认为在大尺度岩体连续损伤过程中,自电位具有含脉冲状波动并整体下降的特征;开展了原位测试,结果证明人工采掘扰动下的深部岩体连续破坏的过程中,自电位在破坏前期缓慢下降,在破坏过程中会出现脉冲状波动,随着破坏程度的加剧整体呈现波动中下降的规律,与理论推导、室内实验结论都相符.对比室内实验和原位测试成果发现,随着研究目标的空间尺度由mm级别扩展到m的级别,自电位波动的幅值也从数十个mV扩展到数百甚至上千mV,故认为在利用自电位波动规律来预测岩体破坏状态时,须受研究对象的空间尺度的约束.此外,在原位测试中发现,自电位对岩体损伤过程的响应较直流电阻率而言具有时域上的超前优势,并对此现象进行了解释. 展开更多

关键词 深部岩体损伤 裂隙尖端放电 自电位 原位检测

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基于营养状态综合指数法的煤矿沉陷湖水体水质状况综合评价 被引量：1

10

作者 计承富 崔莉娟 +2 位作者 方文惠 王正红 桂和荣 《绿色科技》 2016年第14期78-79,共2页

利用营养状态综合指数对煤矿沉陷湖水体水质状况进行了综合评价,结果显示:煤矿沉陷湖营养状态综合指数评价其污染级别为Ⅳ级,属中污染级别,表明农业面源污染和畜禽业污染对塌陷塘影响较大。对塌陷区水域的水质状况进行了综合研究,为地... 利用营养状态综合指数对煤矿沉陷湖水体水质状况进行了综合评价,结果显示:煤矿沉陷湖营养状态综合指数评价其污染级别为Ⅳ级,属中污染级别,表明农业面源污染和畜禽业污染对塌陷塘影响较大。对塌陷区水域的水质状况进行了综合研究,为地方政府合理有效治理塌陷区水域提供基础资料和科学依据。 展开更多

关键词 矿区 塌陷塘 水质

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淮南矿区塌陷塘水质状况分析

11

作者 计承富 侯来利 桂和荣 《绿色科技》 2016年第16期134-135,共2页

利用灰色理论的相关知识,对塌陷区水域的水质状况进行综合研究,确定其污染程度。结果表明塌陷塘受还原性物质污染较为严重,水质级别总体为中度富营养(Ⅳ)型,这也揭露出农业面源污染等因素对塌陷塘影响较大。为地方政府有效治理塌陷区水... 利用灰色理论的相关知识,对塌陷区水域的水质状况进行综合研究,确定其污染程度。结果表明塌陷塘受还原性物质污染较为严重,水质级别总体为中度富营养(Ⅳ)型,这也揭露出农业面源污染等因素对塌陷塘影响较大。为地方政府有效治理塌陷区水域提供参考。 展开更多

关键词 矿区 塌陷塘 水质

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基于动态高密度视电阻率法的防渗墙底界判定 被引量：6

12

作者 雷卫佳 涂序龙 +4 位作者 胡雄武 周官群 吴小平 陈兴海 董亚 《人民长江》 北大核心 2020年第8期209-213,共5页

防渗墙广泛应用于堤坝防渗处理,为确保其抗渗能力,需对墙体底界进行检测。为提高对防渗墙底界的判定能力,提出了动态高密度视电阻率测试方法。构建了防渗墙物理模型,并在模型两侧分别布置了高密度电法测试系统和钻孔,通过测试钻孔注入... 防渗墙广泛应用于堤坝防渗处理,为确保其抗渗能力,需对墙体底界进行检测。为提高对防渗墙底界的判定能力,提出了动态高密度视电阻率测试方法。构建了防渗墙物理模型,并在模型两侧分别布置了高密度电法测试系统和钻孔,通过测试钻孔注入盐水前后的动态电性参数,发现视电阻率及其变化率对受注水影响的地质体敏感,初步确定注水后的地质体视电阻率变化率约为15%时可作为模型底界判定的依据。工程实践进一步证实了研究方法的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 防渗墙底界 高密度电法 视电阻率 防渗墙无损检测

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三维直流并行高密度电法与瞬变电磁法在某玻璃管拟建场地勘察中的应用 被引量：7

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作者 姚丽芳 张顺中 +2 位作者 陈兴海 潘乐荀 汤连生 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第34期13983-13989,共7页

为了查明拟建场地的岩溶空洞详细情况,结合该地区的工程地质水文状况,采用三维直流并行高密度电法与瞬变电磁法两种物探手段相结合的方法,利用上述两种方法的各自优势作出解释和推断,结果与钻探资料揭示吻合程度很高,证明这种联合物探... 为了查明拟建场地的岩溶空洞详细情况,结合该地区的工程地质水文状况,采用三维直流并行高密度电法与瞬变电磁法两种物探手段相结合的方法,利用上述两种方法的各自优势作出解释和推断,结果与钻探资料揭示吻合程度很高,证明这种联合物探方法在岩溶勘探中有良好的应用效果。 展开更多

关键词 高密度 电阻率 瞬变电磁 岩溶

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反射共偏移地震勘探技术在矿井地质异常带探测中的应用 被引量：5

14

作者 查华胜 甘志超 +1 位作者 兰鹏波 王宗涛 《煤矿开采》 北大核心 2015年第6期27-30,共4页

采用反射共偏移地震勘探技术,对陈蛮庄煤矿3404工作面矿井地质异常带进行探测。通过利用相同道间距多次覆盖观测系统进行数据采集,压制干扰波,提高信噪比,保留了原始地震资料的动力学以及运动学特征。根据后期打钻验证,探测区3404工作... 采用反射共偏移地震勘探技术,对陈蛮庄煤矿3404工作面矿井地质异常带进行探测。通过利用相同道间距多次覆盖观测系统进行数据采集,压制干扰波,提高信噪比,保留了原始地震资料的动力学以及运动学特征。根据后期打钻验证,探测区3404工作面内的地震反射异常条带实际为DF24断层网面内发育的隐伏断层构造。预测结果真实地反映了工作面内实际地质构造情况,确保了陈蛮庄煤矿的安全开采和生产。 展开更多

关键词 矿井地质构造 地震勘探 反射共偏移 射线平均速度 偏移成像

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