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基于CNN的矿井富水区电磁反演研究
1
作者 郭瑞 董振良 +3 位作者 乔鹏举 闫涛 苗壮 田丰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1186-1194,共9页
针对传统卷积神经网络(CNN)在电磁反演中提取数据特征时冗余信息多,导致网络反演精度降低的问题,提出一种变步长卷积神经网络电磁反演方法,将输入数据拓展为一维行向量,在各层网络中交替使用不同步长的卷积核进行卷积运算提取数据特征,... 针对传统卷积神经网络(CNN)在电磁反演中提取数据特征时冗余信息多,导致网络反演精度降低的问题,提出一种变步长卷积神经网络电磁反演方法,将输入数据拓展为一维行向量,在各层网络中交替使用不同步长的卷积核进行卷积运算提取数据特征,利用变步长卷积方式替代传统网络的池化层,完成对冗余信息的过滤和特征信息的选择,并通过小卷积核级联的方式增大网络感受野提高网络的非线性表达能力。通过二维时域有限差分法(2D-FDTD)对不同电磁参数的富水区模型进行正演计算,并根据计算得出的电场时域响应特征建立样本数据集;将变步长卷积神经网络应用于电磁反演研究,建立适用于富水区问题的变步长卷积神经网络电磁反演模型,并验证变步长卷积神经网络电磁反演方法的精度。结果表明:该方法对坐标位置的反演平均相对误差为2.85%,对相对介电常数的反演平均相对误差为6.07%,反演结果与实际模型吻合度较高。所提方法对提高矿井富水区电磁反演的精度和效率具有一定的理论参考价值。 展开更多
关键词 矿井富水区 电磁探测 电磁反演 卷积神经网络 变步长CNN
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高密度电法和瞬变电磁法在转龙湾煤矿富水区探测中的应用 被引量：12
2
作者 孟小杰 孙文斌 肖磉 《工程地球物理学报》 2022年第4期433-442,共10页
为防治转龙湾煤矿Ⅱ-3煤层开采发生矿井水害,采用高密度直流电法和瞬变电磁法综合探测煤矿富水区,能弥补高密度直流电法探深浅、瞬变电磁法存在浅层盲区的不足,同时兼顾浅部和深部的富水区勘探要求。首先通过两种物探数据的反演对比,得... 为防治转龙湾煤矿Ⅱ-3煤层开采发生矿井水害,采用高密度直流电法和瞬变电磁法综合探测煤矿富水区,能弥补高密度直流电法探深浅、瞬变电磁法存在浅层盲区的不足,同时兼顾浅部和深部的富水区勘探要求。首先通过两种物探数据的反演对比,得到研究区内L1、L2、L3三条高密度测线位置200 m以浅不同深度电性分布特征,结果基本一致,降低了物探解释多解性。然后据此对全区进行物探综合解释,发现Ⅱ-3煤层顶、底板存在多处与围岩有明显电性差异的相对低阻异常区域,结合地质和钻孔资料,将其推测为砂岩富水地段,其低阻成因很可能是砂岩裂隙含水所致,而富水区的高阻特征则很可能是砂岩弱含水和不含水的反映。最后基于以上电性特征,在研究区内成功圈定出7处富水区域,结合水文资料,认为其中4处富水区表现为中等富水性,其他3处表现为弱富水性,这些富水区的分布受层内断层所控制。本次研究对矿区煤层的顺利开采有重要的指导意义。本次研究对矿区煤层的顺利开采有重要的指导意义。 展开更多
关键词 煤矿富水区 高密度直流电法 瞬变电磁法 物探多解性
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矿井富水区陷落柱成像研究 被引量：1
3
作者 田丰 焦翠翠 韩晓冰 《工矿自动化》 北大核心 2019年第4期77-82,共6页
针对目前矿井富水区超前探测瞬变电磁法常用的时域有限差分(FDTD)方法时间步长选取受限于Courant-Friedrich-Lewy稳定性条件的问题,同时为进一步提高电磁计算效率和富水区成像分辨率,提出将逆时偏移成像算法和Crank-Nicolson时域有限差... 针对目前矿井富水区超前探测瞬变电磁法常用的时域有限差分(FDTD)方法时间步长选取受限于Courant-Friedrich-Lewy稳定性条件的问题,同时为进一步提高电磁计算效率和富水区成像分辨率,提出将逆时偏移成像算法和Crank-Nicolson时域有限差分(CN-FDTD)方法应用于矿井富水区陷落柱成像研究。首先介绍了逆时偏移成像算法和CN-FDTD方法基本原理;然后建立了矿井富水区陷落柱三维空间模型,研究了激励源线圈频率和角度对成像分辨率的影响,并得出了矿井富水区陷落柱成像结果;最后分析了CN-FDTD方法的计算效率。试验结果表明:当激励源线圈峰值频率为65 MHz且激励源线圈平行于xoz平面时,富水区陷落柱成像分辨率较高;基于CN-FDTD逆时偏移成像算法的矿井富水区陷落柱成像与实际模型相符;CN-FDTD方法较传统FDTD方法计算效率高,内存占比小。 展开更多
关键词 矿井突水 矿井富水区 富水区超前探测 陷落柱成像 瞬变电磁法 Crank-Nicolson时域有限差分 逆时偏移成像
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瞬变电磁法在探测煤矿富水区中的应用 被引量：1
4
作者 袁振坤 杨亚杰 《山西焦煤科技》 2012年第9期41-44,共4页
煤矿老采空区水害具有破坏性大,突发性强等特点,对矿井安全生产有极大威胁。本文应用瞬变电磁法对禹州神火正德矿业有限公司矿区内富水区进行了探测,本次瞬变电磁施工方案设计合理,测区共布置测线120条,总计完成坐标物理测点数为1 377个... 煤矿老采空区水害具有破坏性大,突发性强等特点,对矿井安全生产有极大威胁。本文应用瞬变电磁法对禹州神火正德矿业有限公司矿区内富水区进行了探测,本次瞬变电磁施工方案设计合理,测区共布置测线120条,总计完成坐标物理测点数为1 377个,质量检查观测点89个,总计物理点数1 466个。原始资料总体上质量较高,处理、解释方法正确合理,结论可靠,达到了预期探查目的。通过本次瞬变电磁勘探工作,初步查明:测区内含有4个富水区,1个四2煤层采空巷道影响区,3个(四2煤上部)煤层采空影响区。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 煤矿富水区 探测 应用
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基于DNN的煤矿富水区探测反演方法研究
5
作者 韩晓冰 王鑫磊 +1 位作者 周远国 刘洋 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期140-145,共6页
提出了一种基于DNN的煤矿富水区探测反演算法,该算法可以快速准确地实现煤矿富水区二维分布模型的重建。首先,利用时域有限差分方法(FDTD)获得不同分布模型的数值解;随后,依据数据样本搭建网络框架,网络的输入主要为电场分量,输出为相... 提出了一种基于DNN的煤矿富水区探测反演算法,该算法可以快速准确地实现煤矿富水区二维分布模型的重建。首先,利用时域有限差分方法(FDTD)获得不同分布模型的数值解;随后,依据数据样本搭建网络框架,网络的输入主要为电场分量,输出为相应的模型电导率参数。通过对神经网络进行训练,得到网络的最优系数,随后对富水区分布进行反演预测;结果表明:DNN算法在单个小目标异常体反演中,可以有效克服BP神经网络模型失效的问题,且对于多目标异常体的反演效果更加准确。另外,相同数据集下,DNN的训练耗时与预测耗时也少于BP神经网络。实验结果表明,该算法可以有效提高煤矿富水区探测效率。 展开更多
关键词 煤矿富水区探测 二维反演 DNN 时域有限差分法
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