發(fā)布時(shí)間：2021-03-18 12:35

　　作為巷道超前探測(cè)主要方法的礦井瞬變電磁法,目前僅能通過視電阻率來定性評(píng)價(jià)掘進(jìn)工作面前方巖層富水性相對(duì)強(qiáng)弱。為了實(shí)現(xiàn)巖層富水性的定量預(yù)測(cè),依據(jù)阿爾奇公式建立掘進(jìn)工作面前方巖層富水性不均勻的數(shù)學(xué)模型,通過全空間三維時(shí)域有限差分（FDTD）數(shù)值模擬結(jié)果提取預(yù)測(cè)所用特征,根據(jù)所選特征與巖層富水性相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)確定富水性預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。采用具有Lévy飛行特征的蝙蝠算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（LBA-BP）進(jìn)行了富水性預(yù)測(cè)的仿真測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在仿真測(cè)試中,為接近實(shí)際情況,在數(shù)值模擬結(jié)果中加入了不同程度的噪聲,對(duì)比測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管預(yù)測(cè)誤差隨噪聲的增大而明顯波動(dòng),但巖層孔隙度和含水飽和度預(yù)測(cè)的均方誤差均不超過1%,預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度處在一個(gè)較高的水平。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)資料劃分富水性評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),由預(yù)測(cè)結(jié)果和視電阻率解釋結(jié)果可以看出,LBA-BP預(yù)測(cè)方法對(duì)巷道前方巖層富水性的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度要明顯優(yōu)于常規(guī)視電阻率解釋方法。研究結(jié)果表明:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、采樣時(shí)間、視電阻率、探測(cè)距離和對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)衰減速率可作為巖層富水性預(yù)測(cè)所用特征,LBA-BP方法結(jié)合相應(yīng)特征可以實(shí)現(xiàn)巖層富水性定量預(yù)測(cè),提高了礦井瞬變... 

【文章來源】：煤炭學(xué)報(bào). 2020,45(01)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

巷道前方存在含水體的超前探測(cè)模型示意

在含水飽和度為100%,含水體取不同孔隙度值時(shí),計(jì)算所得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)衰減速率如圖2(a)所示;采用優(yōu)化二分搜索法[10]計(jì)算視電阻率結(jié)果如圖2(b)所示。由圖2(a)可以看出,在受含水體影響的時(shí)間范圍內(nèi)電動(dòng)勢(shì)衰減速率總是先變慢再變快,最后趨于一致,且隨著孔隙度增大(含水量增加,富水性增強(qiáng)),變化趨勢(shì)越明顯。由圖2(b)可以看出,隨著孔隙度增大(含水量增加),含水體視電阻率與圍巖的差別越大,當(dāng)孔隙度為5%時(shí),視電阻率與圍巖電阻率最接近。(2)采樣時(shí)間及其衍生特征

預(yù)測(cè)模型的建立依賴于要解決的實(shí)際問題�；诘V井瞬變電磁法的特征和預(yù)測(cè)目標(biāo)確定了LBA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如圖3所示。預(yù)測(cè)效果最優(yōu)特征組合為5個(gè)特征全部采用。網(wǎng)絡(luò)隱含層為1,隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)為10;隱層傳遞函數(shù)選用S型函數(shù),輸出層選用雙曲正切S型函數(shù);學(xué)習(xí)率η=0.01;最大迭代次數(shù)為2 000次;目標(biāo)精度0.001;蝙蝠初始種群數(shù)n=20,最大迭代次數(shù)為40,Amin=0,α=γ=0.98,f∈[0,2],v∈[-10,10]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]礦井全空間三維主軸各向異性介質(zhì)瞬變電磁場(chǎng)響應(yīng)特征研究[J]. 程久龍,黃少華,溫來福,董毅,王浩宇.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]基于AVO技術(shù)與偽泊松比屬性預(yù)測(cè)灰?guī)r富水性的方法[J]. 田偉,鄒冠貴,湯小明,曾葫.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(10)
[3]全空間瞬變電磁全區(qū)視電阻率優(yōu)化二分搜索算法[J]. 姜國(guó)慶,程久龍,孫曉云,陳丁,王海彥.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(12)
[4]礦井巷道地球物理方法超前探測(cè)研究進(jìn)展與展望[J]. 程久龍,李飛,彭蘇萍,孫曉云.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(08)
[5]具有Lévy飛行特征的蝙蝠算法[J]. 劉長(zhǎng)平,葉春明.  智能系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2013(03)
[6]一種新型的地下含水層涌水量預(yù)測(cè)模型[J]. 劉國(guó)輝,侯征,王天意,宋洪偉.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2012(03)
[7]復(fù)雜巖溶地區(qū)隧道涌水預(yù)測(cè)方法研究[J]. 林傳年,李利平,韓行瑞.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2008(07)

博士論文
[1]巷道前方含水體的瞬變電磁響應(yīng)及探測(cè)技術(shù)研究[D]. 胡雄武.安徽理工大學(xué) 2014
[2]隧道施工含水構(gòu)造激發(fā)極化定量超前地質(zhì)預(yù)報(bào)理論及其應(yīng)用[D]. 聶利超.山東大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3088334