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隧道穿越富水断层破碎带涌水规律:以重庆英山隧洞为例 被引量：2
1
作者 陈国庆 任松 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5689-5695,共7页
当隧道穿越富水断层破碎带区域时,在一系列施工扰动下极易产生突水事故。为了研究断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的影响,以英山隧洞为工程背景,进行现场测试,并设计正交试验方案开展多因素条件下的破碎带流-固耦合数值模拟,分... 当隧道穿越富水断层破碎带区域时,在一系列施工扰动下极易产生突水事故。为了研究断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的影响,以英山隧洞为工程背景,进行现场测试,并设计正交试验方案开展多因素条件下的破碎带流-固耦合数值模拟,分析断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的敏感性。研究结果表明:隧道涌水量随断层破碎带厚度、倾角及水压的增大而增加,影响隧道涌水量因素主次顺序为断层破碎带水压、倾角及宽度;数值模拟结果较好地与现场监测结果相吻合。研究结果可为富水隧道涌水量的预测及防治技术提供理论参考。 展开更多
关键词 富水隧道 断层破碎带 数值模拟 正交试验 涌水量
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安全风险“三道防线”系统防控模型研究——基于安全管理体系的视角 被引量：1
2
作者 江田汉 姜传胜 +7 位作者 高东风 曾明荣 郑丽君 张玉冰 刘志强 郑博艺 郭焘 周福宝 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第5期28-35,共8页
为建立完善中国特色的安全生产管理体系,以其背后的安全理论模型为研究对象,基于系统思维,在阐述安全管理体系本质的基础上,分析国内外相关理论或模型的研究与实践情况,研究构建大安全大应急框架内的安全风险“三道防线”系统防控模型... 为建立完善中国特色的安全生产管理体系,以其背后的安全理论模型为研究对象,基于系统思维,在阐述安全管理体系本质的基础上,分析国内外相关理论或模型的研究与实践情况,研究构建大安全大应急框架内的安全风险“三道防线”系统防控模型。该模型基于系统理论的事故模型,以损失最小化为目标,以安全风险管控、隐患排查治理、应急处置与救援三道防线为主干,以人员管理和生产管理为安全管理重点,以信息沟通作为系统的重要支撑,是1种新颖的系统防控模型。研究结果表明:该模型适用于我国安全生产管理体系建立、实施、保持和持续改进,可为安全生产管理体系和能力现代化建设提供基础理论支持。 展开更多
关键词 安全 安全风险 安全管理 安全管理体系 系统防控模型 三道防线
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我国大中型企业安全生产管理体系LS-PDCA运行模式研究
3
作者 江田汉 曾明荣 +6 位作者 高东风 姜传胜 李世龙 王利群 刘志强 郭焘 周福宝 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第10期47-55,共9页
为解决我国大中型企业安全生产管理体系运行驱动力和支持不足的问题,从控制和合规的视角,一方面基于STAMP模型构建分层安全控制结构及其过程模型,阐述安全控制和全过程支持的动力机制;另一方面明晰我国大中型企业安全生产管理中党建引... 为解决我国大中型企业安全生产管理体系运行驱动力和支持不足的问题,从控制和合规的视角,一方面基于STAMP模型构建分层安全控制结构及其过程模型,阐述安全控制和全过程支持的动力机制;另一方面明晰我国大中型企业安全生产管理中党建引领、领导作用、组织管理,及其人、财、物、技术、信息和文化等方面保障支持的法规依据,进而提出具有中国特色的“领导(lead)-支持(support)-策划(plan)-实施(do)-检查(check)-改进(act)”(LS-PDCA)体系运行模式。该模式强调充分发挥各级领导的关键作用,强化全过程、全方位的支持,深度驱动PDCA循环管理流程稳健运转。研究结果表明:LS-PDCA丰富和发展了传统的PDCA循环管理流程及其内涵。研究结果可为完善中国特色安全生产管理体系提供理论参考。 展开更多
关键词 安全生产管理体系 体系框架 安全控制 过程模型 运行模式 LS-PDCA
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卫星遥感影像在尾矿库安全风险监测中的应用研究
4
作者 李振涛 付士根 +2 位作者 郭利 褚衍玉 王守印 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第3期126-132,共7页
我国尾矿库数量多、分布散,大多处于条件恶劣、交通不便地区,部分尾矿库库区面积大,难以全面掌握尾矿库整体风险状况,且相当数量的尾矿库为位于生活区、工矿企业或城镇等上游的“头顶库”,随着尾矿逐年堆积,尾矿库溃坝风险更加突出。为... 我国尾矿库数量多、分布散,大多处于条件恶劣、交通不便地区,部分尾矿库库区面积大,难以全面掌握尾矿库整体风险状况,且相当数量的尾矿库为位于生活区、工矿企业或城镇等上游的“头顶库”,随着尾矿逐年堆积,尾矿库溃坝风险更加突出。为进一步提高尾矿库风险监测能力,弥补尾矿库地面监测成本高、盲区多、采集难度大等问题,采用卫星遥感技术,研究尾矿库水体面积、下游重要设施等关键指标识别与风险监测。研究结果表明:相对于传统的地面监测,卫星遥感监测具有快速、高效、成本低、探测范围大和受地面环境限制少等优势,在获取尾矿库区域宏观信息、关键指标参数变化、下游风险区域等方面具有较好的应用,可有效提升尾矿库风险监测能力,为尾矿库早期风险识别和事故调查提供技术参考。 展开更多
关键词 卫星遥感影像 尾矿库 安全监测 风险识别
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含空洞-减薄病害的超大跨隧道服役安全研究
5
作者 麻建飞 贾港帅 +3 位作者 江波 陈征 凌小康 贺少辉 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第4期698-705,729,共9页
统计19座高铁隧道衬砌病害的分布规律,修正含空洞隧道围岩压力计算方法,数值仿真分析组合病害对服役期超大跨铁路隧道内力和安全性的影响.结果表明:空洞-减薄组合病害占统计病害的39.3%,是铁路隧道出现频率最高的病害类型;组合病害在拱... 统计19座高铁隧道衬砌病害的分布规律,修正含空洞隧道围岩压力计算方法,数值仿真分析组合病害对服役期超大跨铁路隧道内力和安全性的影响.结果表明:空洞-减薄组合病害占统计病害的39.3%,是铁路隧道出现频率最高的病害类型;组合病害在拱顶处的出现频率最高,为0.78.将空洞影响区域下降段的围岩压力替换为幂函数分布,推导出比现有线性分布方法更符合实际情况的含空洞隧道围岩压力计算方法.组合病害导致超大跨隧道衬砌结构内力和安全系数在病害作用区和影响区剧烈变化,安全系数最大降低61.68%.组合病害和衬砌劣化显著影响超大跨隧道服役安全性,服役时间越长,对结构安全性的影响越显著.以素混凝土最小安全系数为2.0、2.4、2.8和钢筋混凝土最小安全系数为1.70、2.04、2.38为界限,建立超大跨铁路隧道含组合病害的衬砌安全评价分级和管理标准. 展开更多
关键词 隧道工程 衬砌病害 荷载结构法 组合病害 数值模拟
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流量控制式脉动水力压裂裂缝扩展特征试验研究 被引量：2
6
作者 李全贵 王明杰 +6 位作者 余旭 倪冠华 宋明洋 程志恒 孙万杰 陈亮 赵政舵 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期178-189,共12页
脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴... 脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴流量控制式脉动水力压裂试验,分析了泵注频率和泵注速率对泵注压力、声发射能量、裂缝断裂类型及宏观破裂形态特征的影响。结果表明:流量控制式脉动水力压裂的起裂压力、跌落压力及起裂瞬态能量随泵注频率及泵注速率的增加而增大,裂缝扩展面积随泵注频率的增大而减小,随泵注速率的增大而先增大再减小。相较于常规水力压裂,其声发射能量更密集,起裂压力更低,起裂压力最大降低了21.9%,剪切裂纹占比增加5.6%~17.8%,裂缝扩展面积最大增加2.3倍。其脉动水力载荷变化复杂,起裂阶段表现为固定频率、升压力均值和幅值的坡形载荷,裂缝扩展时为固定压力上限、频率和幅值的水平循环形载荷;压力上限、下限和均值与泵注频率及泵注速率呈正相关,压力幅值与泵注频率呈负相关,随泵注频率的增大而先增大再减小。输出的脉动水力载荷类型不同,压裂产生的裂缝扩展特征差异明显。为了提高压裂效果,压裂参数设计要保证输出的脉动水力载荷具有足够的强度和幅值。 展开更多
关键词 脉动水力压裂 流量控制 脉动载荷特征值 能量响应 裂缝断裂类型
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强突煤层地面丛式井造穴卸压辅助石门揭煤技术 被引量：2
7
作者 刘厅 翟成 +4 位作者 童校长 徐鹤翔 邹全乐 林柏泉 徐吉钊 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期144-157,共14页
针对深部强突煤层石门揭煤危险性高,打钻过程易喷孔、效率低的难题,基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统;其次揭示了... 针对深部强突煤层石门揭煤危险性高,打钻过程易喷孔、效率低的难题,基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统;其次揭示了丛式井造穴卸压煤体物理场演化规律,提出了造穴关键技术参数优化方法;最后成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验,验证了技术的有效性。结果表明:提出了多场协同调控防突方法,揭示了地面丛式井区域全覆盖造穴强化卸压增透,辅助石门揭煤消突机理,开发了“机械扩孔-水力喷射-排水释压”多级造穴技术,并配套研发了“造穴-排渣-水渣分离”一体化系统。煤体塑性区体积与等效直径平方呈线性关系,研究条件下的比值为81.90;洞穴附近低渗透区瓦斯压力随着洞穴直径的增大先降低后升高,对应的最优洞穴直径为2.0 m;揭煤巷道沿着垂直于最大主应力方向布置时,造穴后巷道两侧煤体更容易消突。成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验,技术实施后,煤层透气性系数提高约10倍,残余瓦斯压力和残余瓦斯含量显著降低,试验地点井下揭煤措施孔数量减少了24%、钻孔工程量降低了21%。开发的技术可进一步拓展形成“地面井煤气共采”方法,有望实现难采-难抽煤层煤与瓦斯的协同高效共采。 展开更多
关键词 强突煤层 石门揭煤 地面井造穴 应力-渗流耦合 煤气共采
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基于PID搜索优化的CNN-LSTM-Attention铝电解槽电解温度预测方法研究 被引量：4
8
作者 尹刚 朱淼 +2 位作者 全鹏程 颜玥涵 刘期烈 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期324-337,共14页
铝电解生产环境恶劣,受电场、磁场、流场、温度场等多物理场耦合影响,导致铝电解生产过程故障频发。铝电解温度是影响铝电解槽寿命和运行状态的重要参数,但由于槽内温度很高且具有强烈腐蚀性,至今尚未找到有效的电解温度在线检测与预测... 铝电解生产环境恶劣,受电场、磁场、流场、温度场等多物理场耦合影响,导致铝电解生产过程故障频发。铝电解温度是影响铝电解槽寿命和运行状态的重要参数,但由于槽内温度很高且具有强烈腐蚀性,至今尚未找到有效的电解温度在线检测与预测方法。为了解决这一技术难题,通过理论分析结合现场实验验证,揭示了铝电解槽电解温度与其工艺参数间的密切相关性,并据此提出一种基于深度学习的铝电解槽电解温度预测模型。考虑到铝电解槽工艺参数的复杂性、非线性、高维度、时序性等特征,采用卷积神经网络(CNN)用于提取数据的高维特征,长短期记忆网络用于建模(LSTM),处理铝电解生产过程中的时序数据,引入了注意力机制(Attention),学习输入参数不同部分之间的关联性,同时根据输入数据的重要程度进行加权处理,并采用PID搜索优化算法(PSA)对CNN-LSTM-Attention模型的参数进行寻优,减少训练时间并提高模型的性能。最后经铝电解实际生产数据进行现场实验验证,结果表明:提出的温度预测模型相关指数(R~2)为0.963 7,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为5.417 6和3.382 5,与单一模型算法、其他预测算法和不同优化算法对比验证表明,该模型的性能更佳,能够准确预测铝电解槽电解温度,实现了铝电解槽电解温度的在线检测。 展开更多
关键词 铝电解 算法 电解温度 深度学习 过程控制
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煤系天然气高效开发在能源转型中的价值及发展方向 被引量：3
9
作者 李瑞 向雯婷 +5 位作者 徐凤银 肖宇航 吕帅锋 张晓飞 张乐 阳保科 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期60-72,共13页
天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源,煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国“双碳”目标中的优势,对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。... 天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源,煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国“双碳”目标中的优势,对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结果表明:我国煤系天然气资源类型多、资源量大且分布广泛,具有大规模高效开发的资源基础。高效开发煤系天然气资源对促进能源低碳发展具有重要意义,能够有效降低高碳化石能源消费占比,减少CH_(4)温室气体排放,与CCUS技术结合实现增产减碳双效应。煤系天然气开发与新能源发展可实现协同促进,可以保障新型灵活电力系统的优质调峰,实现安全高效低成本制氢、利用煤系储氢,以及与地热资源协同互补,提高开发效率。我国目前煤系气井总体单井产量低,且开发技术尚待成熟,这些因素限制了煤系天然气的高效开发。因此,探讨了我国煤系天然气开发的重点攻关方向,包括大力开发深部煤层气资源,增加深部煤层气资源量和储量,突破深部复杂地质条件开采难题;大力实施煤系多类型天然气共探共采,降低煤系多气勘探开采成本并提高煤系气单井产量;大力推动煤矿CH_(4)零排放,降低CH_(4)温室气体排放,提高矿井瓦斯抽采量对天然气产量贡献度;强化CCUS+煤系气资源高效开发,实现CCUS技术与煤系气开发融合发展;强化煤系气开发地质工程一体化,增强煤系气开发技术与储层地质条件的匹配性;促进煤系气开发的数字化和智能化发展进程,利用数字化和智能化技术提升煤系气资源的高效、绿色及低碳开发水平。 展开更多
关键词 煤系天然气 能源低碳发展 CCUS 零排放 储氢 高效开发
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CO_(2)-ESGR技术全生命周期碳排放分析 被引量：1
10
作者 周军平 董志强 +5 位作者 鲜学福 旷年杰 徐程浩 彭毅凡 李森圣 薛元杰 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期195-206,共12页
在页岩气井开采后期,将CO_(2)注入页岩气藏可在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ESGR),但目前对于CO_(2)-ESGR技术减碳潜力尚缺乏从全生命周期角度进行的研究。为此,分别以重庆市双槐电厂、涪陵页岩气田作为CO_(2)源和... 在页岩气井开采后期,将CO_(2)注入页岩气藏可在提高页岩气采收率的同时实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ESGR),但目前对于CO_(2)-ESGR技术减碳潜力尚缺乏从全生命周期角度进行的研究。为此,分别以重庆市双槐电厂、涪陵页岩气田作为CO_(2)源和汇,采用全生命周期评价方法,建立了CO_(2)-ESGR技术全过程CO_(2)排放量核算模型,进而基于多场耦合作用下CO_(2)、CH_(4)渗流数学模型得到了CO_(2)封存量及页岩气产量,并系统核算了CO_(2)-ESGR全过程CO_(2)排放量,分析了CO_(2)注入压力、页岩中CO_(2)相对CH_(4)的吸附选择性系数(α_(CO_(2)/CH_(4)))等参数对CO_(2)净减排量的影响。研究结果表明:①CO_(2)注入压力和α_(CO_(2)/CH_(4))对于CO_(2)净减排量具有重要影响,α_(CO_(2)/CH_(4))越大,CO_(2)净减排量越大,CO_(2)注入压力增加,CH_(4)累计产量、CO_(2)封存量、CO_(2)净减排量均越大,不同CO_(2)注入压力条件下CO_(2)净减排量为0.85~2.06 tCO_(2)/tCH_(4),而在不同α_(CO_(2)/CH_(4))条件下可达1.59~5.45 tCO_(2)/tCH_(4);②CO_(2)捕集、运输、注入环节是影响CO_(2)-ESGR技术全生命周期CO_(2)净减排量的关键因素,需要考虑不同行业组合、源汇匹配情况对CO_(2)净减排量的影响,进而对全流程CCUS工程实施方案进行优化。结论认为:①该CO_(2)-ESGR工程CO_(2)封存量大于CO_(2)捕集、运输、注入及页岩气生产与利用环节的CO_(2)总排放量,可实现CO_(2)-ESGR全过程CO_(2)负排放,说明CO_(2)-ESGR是实现中国“碳中和”的重要技术路径之一;②下一步研究应综合考虑CO_(2)注入时机、压力、速率等工程参数以及页岩气储层条件等地质因素对于CO_(2)封存量和净减排量的影响,对CO_(2)-ESGR系统进行优化。 展开更多
关键词 页岩气 CCUS CO_(2)封存潜力 碳中和 全生命周期评价 CO_(2)-ESGR CO_(2)净减排
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寒区露天矿边坡裂隙岩体冻-动联合损伤劣化特性研究 被引量：1
11
作者 田森 龚远恒 +3 位作者 李永新 赵映 王光进 司鹄 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期85-93,共9页
为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏... 为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏/细观尺度探究边坡岩体在冻-动(冻融循环与循环加卸载)联合作用下的损伤劣化特性与力学演化特征,并进一步研究裂隙岩体裂纹起裂、扩展以及破坏模式。结果表明:随裂隙倾角增大,裂隙岩体冻融损伤作用逐渐降低,但抗压强度和弹性模量呈线性趋势增长,疲劳抗性的最大变形为0.5583%(75°);相较于普通单轴加载,循环加卸载条件下裂隙岩体抗压强度最大降低5.6 MPa;不同岩样费利西蒂比(Felicity比)随加载循环等级增加而减小,在最终破坏阶段均低于0.7;随加载循环等级增加,累计耗散能的增幅随倾角增大而减小;岩样以张拉破坏为主,但倾角超过25°时,张拉和混合破坏有向剪切破坏转变的趋势。 展开更多
关键词 寒区露天矿 边坡岩体 裂隙岩体 冻融循环 冻-动联合 损伤劣化 声发射
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基于FEDformer-LGBM-AT架构的采煤工作面上隅角瓦斯浓度预测 被引量：1
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作者 梁运培 李赏 +4 位作者 李全贵 郭亚博 孙万杰 郑梦浩 王程成 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期360-378,共19页
在煤矿智能化升级的大环境下,从海量的工作面监测数据中挖掘高质量的信息来构建科学的模型从而提高预测时长和精度是防范上隅角瓦斯浓度超限的关键。然而,上隅角瓦斯浓度影响因素众多,海量数据利用匮乏,瓦斯浓度预测精度高但时长较短,仅... 在煤矿智能化升级的大环境下,从海量的工作面监测数据中挖掘高质量的信息来构建科学的模型从而提高预测时长和精度是防范上隅角瓦斯浓度超限的关键。然而,上隅角瓦斯浓度影响因素众多,海量数据利用匮乏,瓦斯浓度预测精度高但时长较短,仅为0~30 min,而中长时30~60 min预测精度低、泛化能力差。为了解决这个问题,以山西某矿回采工作面为研究对象,对该工作面的煤层瓦斯含量进行动态提取,组建煤层瓦斯含量、瓦斯浓度、采煤机、风速的特征集合,并对该特征集合进行预处理,通过相关性分析对不同特征进行筛选,进一步构造相关特征的短时趋势、长时趋势、周期趋势以及拼接特征,首先构建基于频率增强分解Transformer(FEDformer)的瓦斯浓度预测层,构建基于轻量梯度增强机(LGBM)的残差修正层,然后引入自适应阈值(AT)技术构建阈值感知层,最终组成3层瓦斯超限预测模型架构,对未来60 min内上隅角瓦斯浓度进行预测,并通过召回率(TPR),误报率(FPR),平均绝对误差(MAE)以及平均绝对百分误差(MAPE)对预测性能进行考察。结果表明:所构建的基于FEDformer-LGBM-AT架构的上隅角瓦斯浓度预测模型的短时TPR为0.956,FPR为0.035,MAE为0.033,MAPE为0.183;长时预测的TPR为0.940,FPR为0.035,MAE为0.047,MAPE为0.262;与传统的灰色模型(GM)、支持向量机(SVM)、反向传播(BP)、门控循环单元(GRU)、粒子群优化的长短期记忆(PSOLSTM)、Transformer等模型的长时预测能力相比,FEDformer-LGBM-AT架构模型具有更好的长时预测精度和泛化能力,自适应阈值感知使得模型对高值瓦斯浓度敏感。该架构模型弥补短期预测局限性和泛化性,支撑现场瓦斯超限防治措施,可为回采工作面瓦斯浓度智能预测提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 瓦斯浓度 深度学习 特征构造 自适应阈值 长时预测
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基于深度神经网络模型的煤层水力压裂微震信号降噪方法及应用
13
作者 李全贵 赵昱龙 +7 位作者 胡千庭 梁运培 孙万杰 李文禧 湛金飞 何将福 何坤 陈海雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3916-3932,共17页
为解决煤层水力压裂过程中煤体破裂诱发微震信号信噪比低、拾取难等问题,提出了一种基于掩码策略的深度神经网络模型(Mask Residual Attention Denoiser,简称MRAD)。该模型基于经典U-Net架构,通过引入掩码策略,引导神经网络分别学习有... 为解决煤层水力压裂过程中煤体破裂诱发微震信号信噪比低、拾取难等问题,提出了一种基于掩码策略的深度神经网络模型(Mask Residual Attention Denoiser,简称MRAD)。该模型基于经典U-Net架构,通过引入掩码策略,引导神经网络分别学习有效微震信号与噪声的特征分布,输出相应的有效信号掩码与噪声掩码,将有效信号掩码与原始微震信号时频矩阵进行Hadamard运算,实现掩码加权滤波降噪。首先,采用人工标注的理想干净信号与随机噪声进行迭代叠加,构建了18670个用于训练的微震信号样本;随后,在模型结构上,用残差模块替代了U-Net网络中的普通卷积模块及下采样部分,以缓解梯度消失问题,避免模型陷入局部最优;同时,在跳跃连接处引入空间注意力机制,增强网络对有效微震信号区域的关注能力。结果表明:测试集信号经过MRAD方法降噪后,信号平均信噪比提升至18.22 dB,均方根误差降低至0.0424,归一化互相关系数达到0.9699,能量比为1.0286,尤其对信噪比处于0~10 dB的信号,降噪效果更为显著。此外,模型对单段微震信号降噪时间低于30 ms,计算资源需求较小,满足水力压裂现场实时微震监测与数据处理。为验证MRAD方法的有效性,分别使用该方法与传统降噪方法对合成的30个混合信号降噪处理,对比结果显示,MRAD方法在提升信号质量和降低失真度方面更具优势。将该方法应用于宁夏某煤矿的水力压裂微震监测中,3个钻孔压裂诱发的微震信号经降噪处理后,信噪比分布区间集中于10~25 dB,平均信噪比提升6.90 dB,充分抑制了噪声干扰,提高了P波到时拾取的准确性,微震事件数量由原始的487个增至653个,事件数增长约1.34倍。利用降噪后微震数据进行震源定位分析发现,钻孔压裂段诱发破裂的单侧范围集中在12~37 m,其破裂定位结果与钻孔压裂段施工参数有良好的对应关系。该方法可以为煤层水力压裂工程中微震信号的实时监测与压裂效果评估提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 微震信号 噪声抑制 掩码策略 神经网络 水力压裂
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水力波动影响下页岩裂缝剪切动力学响应特征
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作者 陆朝晖 杜利伟 +3 位作者 卢义玉 房大志 贾云中 张驰 《天然气工业》 北大核心 2025年第7期96-107,共12页
中国深层页岩气储层和构造类型多、应力差大,在储层改造过程中,泵注参数的改变或裂缝间歇性起裂会导致裂缝延伸不连续,从而产生流体压力波动,诱发裂缝滑移失稳,威胁井筒完整性。为此,基于四川盆地川南地区深层页岩气压裂储层压力波动特... 中国深层页岩气储层和构造类型多、应力差大,在储层改造过程中,泵注参数的改变或裂缝间歇性起裂会导致裂缝延伸不连续,从而产生流体压力波动,诱发裂缝滑移失稳,威胁井筒完整性。为此,基于四川盆地川南地区深层页岩气压裂储层压力波动特性,将裂缝等效接触面积的法向平均开度与增压速率进行拟合,建立了流体压力增量与注入增量的关系,提出了基于流体作用裂缝等效面积的微剪切滑移预测模型,并揭示了滑移时注入量和流体空间非均匀程度随增压速率的变化机制,最后分析了增压速率对页岩裂缝滑移特性、滑移时能量释放和滑移所需水力能影响的规律。研究结果表明:①滑移时释放的能量以及滑移所需水力能随增压速率的增大而增大;②通过微剪切滑移预测模型,发现随着增压速率进一步增大,滑移时注入量和流体非均匀程度随增压速率减小;③相较于低增压速率,高增压速率更易诱导裂缝滑移,滑移速度和位移均较大,但黏滑位移较小;④增压速率在0.25~2.00 MPa/min时,黏滑位移随增压速率先增大后减小,在这之间存在临界值,该临界增压速率下发生滑移时,黏滑位移最大,最利于裂缝形成自支撑,从而最大程度地提高储层渗透特性。结论认为,明确水力波动过程中增压速率对页岩裂缝剪切滑移特性的影响规律,为优化泵注程序、提高裂缝复杂程度和改善压裂曲线反演压裂效果,以及提高深部页岩储层压裂中裂缝网络与能量释放的协同调控能力提供了理论指导。 展开更多
关键词 深层页岩气 预测模型 储层改造 增压速率 剪切滑移 压力波动 水力压裂 页岩裂缝 水力能
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超临界CO_(2)脉冲致裂页岩裂缝起裂及扩展影响规律
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作者 陆朝晖 闫卓林 +3 位作者 王俐佳 卢义玉 房大志 周军平 《天然气工业》 北大核心 2025年第9期79-91,共13页
中国深层页岩气藏构造复杂、储层温度高和地应力差异大,致使页岩气储层压裂过程中存在起裂压力高、裂缝网络单一等问题。为此,综合超临界CO_(2)压裂(SCF)与脉冲压裂在致裂储层的优势,探索了超临界CO_(2)脉冲压裂(SCPF)对页岩裂缝起裂和... 中国深层页岩气藏构造复杂、储层温度高和地应力差异大,致使页岩气储层压裂过程中存在起裂压力高、裂缝网络单一等问题。为此,综合超临界CO_(2)压裂(SCF)与脉冲压裂在致裂储层的优势,探索了超临界CO_(2)脉冲压裂(SCPF)对页岩裂缝起裂和扩展的影响规律。以四川盆地下志留统龙马溪组页岩为研究对象,开展了SCPF页岩的对比实验,通过声发射监测、CT扫描及三维重构技术对实验结果进行表征,揭示了不同压裂方式及脉冲参数对页岩裂缝起裂压力、扩展形态及裂缝复杂性的影响。研究结果表明:①SCPF的起裂压力相较SCF降低了16.33%,较水力压裂降低了40.95%;②SCPF使大振幅的应力释放被分散到多次小振幅事件中,可以释放更多的声发射信号,产生的声发射累计能量和起裂瞬态能量分别是SCF的2.30倍和0.83倍;③SCPF形成拉-剪混合裂缝网络,伴随大量次生裂缝和层理裂缝,裂缝扩展面积和体积分别是SCF的2.07倍和1.47倍;④在低频脉冲条件下,起裂压力随脉冲频率和振幅的增加而降低,裂缝复杂程度随脉冲频率和振幅的增加而提高。结论认为,超临界CO_(2)脉冲压裂技术能够有效改善页岩储层压裂效果,为优化页岩气开采工艺参数提供了理论与实验依据。 展开更多
关键词 深层页岩气 超临界CO_(2) 脉冲压裂 脉冲频率 脉冲振幅 疲劳损伤 起裂压力 裂缝扩展
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高速下节流管汇材料冲蚀实验及模拟研究
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作者 曾静 邓宽海 +2 位作者 周军平 刘冰 林元华 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期166-180,共15页
高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和... 高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和空气射流冲蚀实验台,开展了不同入口气压(0.06~0.15 MPa)和冲击角(15°~90°)下节流管汇材料30CrMo合金钢的高速(107~149 m/s)气-固喷嘴冲蚀实验,得到了30CrMo合金钢在不同实验条件下的冲蚀速率,创建了适用于高速固体颗粒冲击的30CrMo合金钢冲蚀速率方程;依据冲蚀实验结果,构建了适用于高速可压缩流动的最佳颗粒运动模型;结合离散相模型和气-固两相耦合计算方法,建立了“缩径管-喷嘴-冲蚀腔”三维CFD冲蚀模型,开展了节流管汇材料30CrMo合金钢在不同冲击角和入口气压下的气-固喷嘴冲蚀模拟,揭示了流场分布特征和颗粒运动轨迹、冲击速度分布和滑移特征,并通过实验验证了模拟结果的准确性及可靠性。 展开更多
关键词 高压高产气井 节流管汇 气-固喷嘴冲蚀 CFD冲蚀模型 冲蚀速率
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煤层定向水力割缝器研制及性能分析
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作者 卢义玉 常文旭 +3 位作者 周哲 刘湘杰 张旭 唐意龙 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期87-98,共12页
水力割缝技术作为有效的煤层增透措施之一,在地应力作用下割缝空间排布和角度对割缝效果影响显著,但常规割缝器由于其自身结构局限性在现场施工时缝槽角度不可调节,难以实现最优的割缝空间排布和角度。研制了一种新型煤层定向水力割缝器... 水力割缝技术作为有效的煤层增透措施之一,在地应力作用下割缝空间排布和角度对割缝效果影响显著,但常规割缝器由于其自身结构局限性在现场施工时缝槽角度不可调节,难以实现最优的割缝空间排布和角度。研制了一种新型煤层定向水力割缝器,其关键定向功能由角度调节机构与可活动喷嘴机构实现,利用钻杆旋转运动周期性改变喷嘴角度,实现定向割缝,改变缝槽角度。对角度调节机构进行了运动分析,当r为18 mm时,可调节角度为17.7°。通过与常规割缝器对比开展流场试验和破岩试验,研究其射流扩散角、打击力、破岩能力等性能。试验结果表明,定向割缝器在一定程度上能控制射流扩散,在较高压力下仍可保持较集中射流形态,且其射流扩散角受软管状态影响显著,自然伸直状态时最小;定向割缝器在相同条件下打击力高于常规割缝器,且与其流场特性紧密相关;定向割缝器在不减少切割能力的前提下改变了割缝角度,割缝深度提升30.87%,且破岩特性也对应其流场及打击力特性;煤层定向水力割缝器的研制为解决常规割缝器的不足提供了有效途径,有助于提高煤层瓦斯抽采效率和矿井安全生产水平。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 水力割缝 结构设计 流场特性
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SiO_(2)纳米粒子对CO_(2)地质封存页岩盖层突破压力的影响
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作者 李颖 梁浩 +5 位作者 李海涛 周军平 李可 LEONHARD Ganzer 黄天杰 潘若生 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期108-115,共8页
以鄂尔多斯盆地刘家沟组页岩盖层为研究对象,在页岩盖层所处的温压条件下,试验研究随CO_(2)拌注不同质量分数纳米SiO_(2)(SNPs)对页岩盖层突破压力的影响,并对页岩盖层岩石在突破试验前后的孔隙度、渗透率进行对比分析。采用扫描电镜对... 以鄂尔多斯盆地刘家沟组页岩盖层为研究对象,在页岩盖层所处的温压条件下,试验研究随CO_(2)拌注不同质量分数纳米SiO_(2)(SNPs)对页岩盖层突破压力的影响,并对页岩盖层岩石在突破试验前后的孔隙度、渗透率进行对比分析。采用扫描电镜对比试验前后岩样的微观孔隙结构与微观形貌,计算试验过程中SNPs-CO_(2)流体密度和黏度,明确随CO_(2)拌注不同质量分数SNPs对盖层封堵能力的影响,以深入揭示SNPs强化盖层封堵能力的潜力及机制。结果表明:SNPs能有效封堵页岩盖层中的孔隙和裂缝,降低岩石的孔隙度和渗透率,增大盖层岩石突破压力,增强盖层封堵能力;随纳米流体中SNPs的质量分数增加,含裂缝和不含裂缝岩心的突破压力增大,孔隙度与渗透率均减小;SNPs在一定注入质量分数范围内分布较为均匀,可在盖层孔隙表面形成有效保护层,增强盖层封堵能力;SNPs-CO_(2)流体密度较纯CO_(2)大,会限制CO_(2)向盖层岩石的迁移,减少CO_(2)与盖层岩石的相互作用;SNPs-CO_(2)流体黏度较纯CO_(2)大,会降低流体在盖层中的渗透能力并增加其在盖层中的流动阻力;储层孔隙度与渗透率均高于盖层,且SNPs-CO_(2)流体黏度与密度增大对流体在储层和盖层中的运移影响不大,因此SNPs对CO_(2)在储层中的运移情况影响较小。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 纳米SiO_(2) 突破压力 盖层 封堵能力
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基于神经网络模型的县域尺度农业碳排放研究
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作者 张合兵 潘怡莎 +2 位作者 聂小军 王重洋 张慧芳 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期111-120,共10页
目的为测算平顶山市各县区2010—2020年农业碳排放,开展基于神经网络模型的县域尺度农业碳排放研究。方法从县域角度出发,从投入与产出角度对各影响因子进行分析,并在此基础上建立农业碳排放预测模型。采用灰色关联分析和Robust回归分析... 目的为测算平顶山市各县区2010—2020年农业碳排放,开展基于神经网络模型的县域尺度农业碳排放研究。方法从县域角度出发,从投入与产出角度对各影响因子进行分析,并在此基础上建立农业碳排放预测模型。采用灰色关联分析和Robust回归分析,得出各影响因素的关联程度及对农业碳排放的影响,初步确定各影响因素权重,建立神经网络预测模型,并将预测结果与实际值进行检验评价。结果结果表明:(1)平顶山市受农业生产分布区域影响,环中心城区县市承担主要农业生产活动,农业碳排放量较高;(2)灰色关联分析结果显示,农资投入要素对平顶山农业碳排放量影响显著,其中化肥与碳排放量相关度最高,产出因素相关度存在一定差异;(3)Robust回归分析结果给出了各影响因素的影响方向,指出玉米种植对农业碳排放的产生呈负相关关系,油料,瓜果,农业劳动力与农业碳排放关系不明显;(4)预测模型结果与实际值相关系数R2为0.99,拟合度较好。结论研究结果可为区域农业高质量发展和农业碳减排政策的制定提供一定理论支持与技术支撑。 展开更多
关键词 农业碳排放 灰色关联 神经网络 Robust回归分析 农业碳排放影响因素
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温度−围压共同作用下高压磨料射流冲击花岗岩破岩特征实验研究
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作者 葛兆龙 崔予怀 +5 位作者 邓青林 上官剑铭 姚志 李忠潭 史卓林 蒲厚翰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4166-4181,共16页
深部资源能源开发过程中高地温、高地压的特征显著影响岩石的力学行为,对磨料射流等岩石破碎技术提出了更高的挑战,而现有研究无法满足深地工程设计的需求。为揭示深部岩层中温度与地应力共同作用下高压磨料射流的破岩机制,以花岗岩作... 深部资源能源开发过程中高地温、高地压的特征显著影响岩石的力学行为,对磨料射流等岩石破碎技术提出了更高的挑战,而现有研究无法满足深地工程设计的需求。为揭示深部岩层中温度与地应力共同作用下高压磨料射流的破岩机制,以花岗岩作为研究对象,设置25、100、200、300℃与400℃五级温度梯度以及0、10、20、30 MPa与40 MPa五个围压水平,通过室内水射流实验平台开展冲击实验,并结合计算机断层扫描(CT)技术、三维重构技术与扫描电镜(SEM)技术,全面探究了花岗岩在不同温−压组合条件下的宏微观破坏模式、断裂形貌与裂纹演化特征。实验结果表明:温度升高劣化花岗岩结构,增强其易破碎性,试样在200℃以上开始出现复杂的裂纹网络,至400℃时结构完整性大幅削弱,在无围压条件下,400℃时冲孔深度相较常温提升约82.1%,裂纹体积和面积分别提升88.2倍和114.6倍;围压显著抑制裂纹扩展,常温条件下,围压从0提升至40 MPa使得冲孔深度减少约60.7%,裂纹体积和面积分别下降49.9%和49.1%;温度与围压的共同作用呈现出非线性的响应关系,在30 MPa以下围压限制破碎,而在400℃高温与40 MPa高围压共同作用时,裂纹体积与面积反而增加;基于CT扫描的三维重构结果表明,在无围压条件下,裂纹空间分布变化的临界温度区间为200~300℃,超过此区间裂纹体积和面积迅速增大;而在40 MPa围压下,该临界温度区间延迟至300~400℃范围内;SEM结果进一步揭示了磨料压痕、交错热裂纹与剪切剥蚀、犁削沟槽与碎屑剥落等典型的破碎特征,反映出磨料磨蚀、热应力和流体冲刷等多重作用机制。研究揭示了磨料射流破岩机制在不同热−力组合条件下,从“磨料磨蚀”主导向“热−力协同破碎”的转变过程,表明深部射流破岩过程中可利用岩体热劣化和流固温差诱导的热应力降低射流破岩能耗,同时应结合围压水平优化射流参数以避免裂纹扩展受阻,提高破岩效果。 展开更多
关键词 磨料射流 高温岩石 围压 破裂机制 热致裂纹
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