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基于深度学习的井筒变形预测模型与应用
1
作者
刘辉
李国强
+4 位作者
朱晓峻
张鹏飞
程桦
王金正
李培帅
《煤炭学报》
北大核心
2025年第2期732-747,共16页
近年来我国东部矿区发生了多起立井井筒倾斜变形及破损灾害,严重影响了矿井安全与生产。针对厚含水松散层深立井倾斜破损灾害,以鲁南某矿深立井井筒(800 m)为研究对象,开展了井筒倾斜变形监测,研究了井筒倾斜时空变化特征,分析了井筒倾...
近年来我国东部矿区发生了多起立井井筒倾斜变形及破损灾害,严重影响了矿井安全与生产。针对厚含水松散层深立井倾斜破损灾害,以鲁南某矿深立井井筒(800 m)为研究对象,开展了井筒倾斜变形监测,研究了井筒倾斜时空变化特征,分析了井筒倾斜主要影响因素;在此基础上,基于深度学习理论,综合采用循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、一维卷积神经网络(1DCNN)四种经典深度学习方法,构建了井筒倾斜变形预测模型,并将预测结果与实测值进行对比,分析了井筒变形预测模型精度,研究了井筒整体和关键区域预测效果,验证了模型可靠性,并开展了工程应用。研究表明:①井筒倾斜主要发生在松散层,倾斜值由浅到深线性减小、并偏向采空区一侧,最大为352 mm,基岩层变形较小,最大为88 mm;开采引起厚松散层变形传播范围增大、底部含水层沿井壁渗流疏水及地下水渗流场的变化是导致井筒倾斜变形的主要原因。②模型与实测值Spearman相关系数最大为0.978,最小为0.867,4种模型与现场实测偏移量的最大差值为0.043 m,平均绝对误差E_(MA)在0.003~0.009 m内,均方根误差E_(RMS)在0.004~0.011 m内,整体预测效果以1 DCNN模型最优,主要倾斜方向(偏向采空区一侧的东西方向)预测精度略低于变形量较小的方向(南北方向),且均能够满足工程需要。③井筒整体预测曲线与实际倾斜方向一致,井口、松散层基岩交界面E_(MA)与E_(RMS)平均值均为0.005 m、0.006 m,井底精度略低,其对应值为0.012、0.013 m,井筒特征区域与整体预测效果均表现良好,表明基于深度学习的井筒变形预测模型具有良好的预测能力,研究成果在井筒注浆修复治理工程中得到了有效应用,为井筒安全管理提供了技术参考和数据支撑,为类似工程提供了工程实践经验。
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关键词
煤矿立井
倾斜变形
深度学习
井筒预测
神经网络
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职称材料
亳州市土壤-白芍典型重金属含量分布及风险评价
被引量：
1
2
作者
贺芳
汤泉
+2 位作者
郑刘根
刘桂建
王玲玲
《环境化学》
北大核心
2025年第1期187-198,共12页
以亳州市谯城区为研究区域,采集了143组白芍及根际土壤样品,分析了土壤和白芍中典型重金属Cd、Cr、Ni的含量,并采用单因子污染指数法(P_(i))、潜在生态风险指数法(RI、E_(i))和生物富集系数(BCR)评价土壤重金属污染和白芍重金属富集特征...
以亳州市谯城区为研究区域,采集了143组白芍及根际土壤样品,分析了土壤和白芍中典型重金属Cd、Cr、Ni的含量,并采用单因子污染指数法(P_(i))、潜在生态风险指数法(RI、E_(i))和生物富集系数(BCR)评价土壤重金属污染和白芍重金属富集特征.同时,利用危害商值、靶器官毒性剂量法、致癌风险值和蒙特卡洛模拟等方法对白芍中Cd、Cr、Ni对人体健康的风险进行评估.研究结果显示,土壤中Cd、Cr、Ni的含量范围分别为0.09—0.42、24.07—117.13、26.74—62.96 mg·kg^(−1).P_(i)值显示Cd污染程度最为严重;RI值表明研究区土壤的潜在生态风险水平较低;BCR结果表明相较于Cr和Ni,白芍更容易富集Cd.人体健康风险评估结果显示,白芍中Cd、Cr、Ni的非致癌风险值均小于1,但靶器官毒性剂量法修正后的非致癌健康风险值结果高于传统的危害商值法,尤其是对于Cr造成的非致癌风险明显提高;致癌风险值在1×10^(−6)至1×10^(−4)之间,均处于可接受范围内;利用蒙特卡洛模拟进行不确定性分析,对非致癌健康风险和致癌风险的评估结果与确定性评估一致.结果表明,亳州市谯城区的土壤和白芍中重金属污染程度较低,白芍中典型重金属Cd、Cr、Ni产生的人体健康风险也处于可接受水平.
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关键词
土壤
白芍
重金属
生态风险评价
人体健康风险评估
靶器官毒性剂量法
蒙特卡洛
模拟
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职称材料
题名
基于深度学习的井筒变形预测模型与应用
1
作者
刘辉
李国强
朱晓峻
张鹏飞
程桦
王金正
李培帅
机构
安徽
大学资源与环境
工程
学院
安徽省矿山生态修复工程研究中心
山东能源集团鲁西矿业有限公司郭屯煤矿
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第2期732-747,共16页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174156,51804001)
安徽省高校协同创新资助项目(GXXT-2020-055)。
文摘
近年来我国东部矿区发生了多起立井井筒倾斜变形及破损灾害,严重影响了矿井安全与生产。针对厚含水松散层深立井倾斜破损灾害,以鲁南某矿深立井井筒(800 m)为研究对象,开展了井筒倾斜变形监测,研究了井筒倾斜时空变化特征,分析了井筒倾斜主要影响因素;在此基础上,基于深度学习理论,综合采用循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、一维卷积神经网络(1DCNN)四种经典深度学习方法,构建了井筒倾斜变形预测模型,并将预测结果与实测值进行对比,分析了井筒变形预测模型精度,研究了井筒整体和关键区域预测效果,验证了模型可靠性,并开展了工程应用。研究表明:①井筒倾斜主要发生在松散层,倾斜值由浅到深线性减小、并偏向采空区一侧,最大为352 mm,基岩层变形较小,最大为88 mm;开采引起厚松散层变形传播范围增大、底部含水层沿井壁渗流疏水及地下水渗流场的变化是导致井筒倾斜变形的主要原因。②模型与实测值Spearman相关系数最大为0.978,最小为0.867,4种模型与现场实测偏移量的最大差值为0.043 m,平均绝对误差E_(MA)在0.003~0.009 m内,均方根误差E_(RMS)在0.004~0.011 m内,整体预测效果以1 DCNN模型最优,主要倾斜方向(偏向采空区一侧的东西方向)预测精度略低于变形量较小的方向(南北方向),且均能够满足工程需要。③井筒整体预测曲线与实际倾斜方向一致,井口、松散层基岩交界面E_(MA)与E_(RMS)平均值均为0.005 m、0.006 m,井底精度略低,其对应值为0.012、0.013 m,井筒特征区域与整体预测效果均表现良好,表明基于深度学习的井筒变形预测模型具有良好的预测能力,研究成果在井筒注浆修复治理工程中得到了有效应用,为井筒安全管理提供了技术参考和数据支撑,为类似工程提供了工程实践经验。
关键词
煤矿立井
倾斜变形
深度学习
井筒预测
神经网络
Keywords
mine vertical shaft
deflection deformation
deep learning
wellbore forecasting
neural network
分类号
TD262 [矿业工程—矿井建设]
TP18 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
亳州市土壤-白芍典型重金属含量分布及风险评价
被引量：
1
2
作者
贺芳
汤泉
郑刘根
刘桂建
王玲玲
机构
安徽
大学生命科学学院
安徽省矿山生态修复工程研究中心
中国科学技术大学地球与空间科学学院
安徽省
环境科学
研究
院
出处
《环境化学》
北大核心
2025年第1期187-198,共12页
基金
国家自然科学基金(42072200)资助.
文摘
以亳州市谯城区为研究区域,采集了143组白芍及根际土壤样品,分析了土壤和白芍中典型重金属Cd、Cr、Ni的含量,并采用单因子污染指数法(P_(i))、潜在生态风险指数法(RI、E_(i))和生物富集系数(BCR)评价土壤重金属污染和白芍重金属富集特征.同时,利用危害商值、靶器官毒性剂量法、致癌风险值和蒙特卡洛模拟等方法对白芍中Cd、Cr、Ni对人体健康的风险进行评估.研究结果显示,土壤中Cd、Cr、Ni的含量范围分别为0.09—0.42、24.07—117.13、26.74—62.96 mg·kg^(−1).P_(i)值显示Cd污染程度最为严重;RI值表明研究区土壤的潜在生态风险水平较低;BCR结果表明相较于Cr和Ni,白芍更容易富集Cd.人体健康风险评估结果显示,白芍中Cd、Cr、Ni的非致癌风险值均小于1,但靶器官毒性剂量法修正后的非致癌健康风险值结果高于传统的危害商值法,尤其是对于Cr造成的非致癌风险明显提高;致癌风险值在1×10^(−6)至1×10^(−4)之间,均处于可接受范围内;利用蒙特卡洛模拟进行不确定性分析,对非致癌健康风险和致癌风险的评估结果与确定性评估一致.结果表明,亳州市谯城区的土壤和白芍中重金属污染程度较低,白芍中典型重金属Cd、Cr、Ni产生的人体健康风险也处于可接受水平.
关键词
土壤
白芍
重金属
生态风险评价
人体健康风险评估
靶器官毒性剂量法
蒙特卡洛
模拟
Keywords
soil
Paeoniae Radix Alba
heavy metals
ecological risk assessment
health risk assessment
target organ toxicity dose method
Monte Carlo simulation
分类号
X-1 [环境科学与工程]
O6 [理学—化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于深度学习的井筒变形预测模型与应用
刘辉
李国强
朱晓峻
张鹏飞
程桦
王金正
李培帅
《煤炭学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
亳州市土壤-白芍典型重金属含量分布及风险评价
贺芳
汤泉
郑刘根
刘桂建
王玲玲
《环境化学》
北大核心
2025
1
在线阅读
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职称材料
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