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导水裂隙带发育高度预测模型对比研究

煤炭科学技术 2023年第3期51卷 190-200页

作者：寻博辉吕义清姚星太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 广州南方智能技术有限公司广东广州510663

为了提高导水断裂带发育高度预测的准确性,通过收集以往地质采矿条件相似地区导高实测数据,综合分析取采高、埋深、倾角及工作面斜长4个因素作为算法模型的导高主要影响因子,利用工程探测、机器学习和数值模拟相结合的方法,对采矿覆岩... 详细信息

为了提高导水断裂带发育高度预测的准确性,通过收集以往地质采矿条件相似地区导高实测数据,综合分析取采高、埋深、倾角及工作面斜长4个因素作为算法模型的导高主要影响因子,利用工程探测、机器学习和数值模拟相结合的方法,对采矿覆岩导水断裂的发育特征进行分析研究。通过钻孔试验以及数控摄像技术对浅埋煤层综采条件下的导水断裂带发育高度进行实测;通过构建基于自适应粒子群算法优化最小二乘支持向量机回归算法(APSO-LSSVR)和UDEC数值模拟的导高预测模型,结合实测导高数据确定华宁煤矿覆岩破坏高度计算方法。结果表明:研究区实测导水断裂带发育高度处于60.3~90.6 m;基于APSO-LSSVR算法的导高模型的预测结果与真实值的拟合优度为94.79%,均方根误差为1.6523,预测的准确性较高,将其应用到研究区不同工作面导水断裂带高度的预测中,该模型与实测数据相比平均相对误差为1.36%,相较于传统UDEC数值模拟预测方法,其准确性相对提高了9.03%。可以看出经自适应粒子群算法优化后的支持向量机模型对于数据特征较小的数据集合处理性能较高,能够较好反映导水断裂的发育情况,可满足实际开采需求;将基于APSO-LSSVR的导水断裂带发育高度预测模型应用于研究区待开采的22109、22110工作面,得出22109工作面导水裂隙带为62.7 m,22110工作面导水裂隙带为67.3 m。

关键词：导水断裂带主控因素支持向量机数值模拟高度预测

基于时滞非线性MGM模型的崩落法开采冒落高度预测研究

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采矿与安全工程学报 2020年第4期37卷 741-749页

作者：付建新朱鹏瑞宋卫东谭玉叶北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

崩落法开采引起的围岩冒落是一个复杂的过程,具有明显的时空属性。以夏甸金矿崩落法开采为工程背景首先基于时滞非线性MGM模型理论,建立了夏甸金矿崩落法开采围岩冒落高度预测模型,并确定了相关参数,计算结果显示,2015年崩落法开采结束... 详细信息

崩落法开采引起的围岩冒落是一个复杂的过程,具有明显的时空属性。以夏甸金矿崩落法开采为工程背景首先基于时滞非线性MGM模型理论,建立了夏甸金矿崩落法开采围岩冒落高度预测模型,并确定了相关参数,计算结果显示,2015年崩落法开采结束后,围岩冒落带最高点为-241m,距离地表约364m。然后采用相似材料模拟的方法,对开采过程中围岩冒落演变过程进行了模拟,结果表明,围岩冒落呈现拱形上向冒落,随着覆盖层的不断增加流动,上盘断层大规模垮落后成为下分段矿体回采的覆盖层,反过来抑制了两侧围岩的冒落,冒落带最终形态呈现"头大尾小"的形态,冒落最高点为-246 m,最高点距地表372 m,与时滞非线性MGM模型计算结果基本相同,验证了该方法的可行性。本文为崩落法开采围岩冒落高度的预测提供了一种新的手段,对崩落法开采的围岩冒落规律研究及地表稳定性控制具有一定的理论和应用价值。

关键词：崩落法冒落演变时空规律时滞非线性模型高度预测

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综放开采导水裂隙带高度预测方法

煤田地质与勘探 1998年第6期26卷 43-46页

作者：邹海桂和荣王桂梁周庆富中国矿业大学淮南矿业学院淮南煤电总公司

显式拉格朗日差分是８０年代才开始出现的一种新的数值分析方法，已成功地运用于边坡工程、挡土墙设计及围岩支护等方面。本文尝试将其应用于综采放顶煤条件下导水裂隙带高度的预测，结合新集矿１３０３综放工作面进行了模拟分析，根据... 详细信息

显式拉格朗日差分是８０年代才开始出现的一种新的数值分析方法，已成功地运用于边坡工程、挡土墙设计及围岩支护等方面。本文尝试将其应用于综采放顶煤条件下导水裂隙带高度的预测，结合新集矿１３０３综放工作面进行了模拟分析，根据采后覆岩应力变化特点及破坏状况确定出导水裂隙带高度。实践证明该法在导高预测方面较其它数值方法具有较大的优越性。

关键词：导水裂隙带高度预测矿井水煤矿采煤

基于机器学习的气垫炉中带材漂浮状态识别与高度预测

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基于机器学习的气垫炉中带材漂浮状态识别与高度预测

作者：张馨元河北工程大学

学位级别：硕士

带材漂浮高度是气垫炉中影响生产质量和生产效率的关键参数。但由于工作环境高温高压,只用硬件传感器很难直接测量这一参数。近年来机器学习的发展为这一问题提供了新的解决途径。而且,气垫炉工况复杂,带材在整个运行过程中存在不止一... 详细信息

带材漂浮高度是气垫炉中影响生产质量和生产效率的关键参数。但由于工作环境高温高压,只用硬件传感器很难直接测量这一参数。近年来机器学习的发展为这一问题提供了新的解决途径。而且,气垫炉工况复杂,带材在整个运行过程中存在不止一种漂浮状态,很难用单一模型准确描述不同状态下的漂浮高度。此外气垫炉工作过程中稳定状态和振动状态之间的转换存在不可避免的过渡状态,它持续时间很短,但是对产品质量有很大的影响。因此,研究过渡状态的识别建模与漂浮高度预测具有重要的理论意义和经济价值。本文利用机器学习技术,针对气垫炉中的带材漂浮状态与漂浮高度,尤其是过渡状态的识别与建模进行了研究。为了更好的进行漂浮高度预测研究,提出一种改进数据引力分类的半监督状态识别算法。利用半监督的思想对有标签数据集进行自训练的扩充,采用最大逃逸速度划定引力场,提高分类性能;考虑到数据局部信息,在分类的基础上根据过渡状态交叉变化的过程特性进行过渡状态识别。其次,考虑到工业中数据的时序性和噪音干扰问题,提出了一种基于自适应k近邻与主成分分析状态识别方法。采用自适应的k-近邻在固定的搜索范围内寻找近邻数据单元,并利用SPE控制限时序的对漂浮状态进行划分识别。漂浮状态的识别有助于带材漂浮高度的建模预测。在状态识别的基础上,建立了带材漂浮高度的预测模型,包括稳定状态的混合模型,振动状态的双随机森林模型和软过渡模型。在稳定状态模型混合中,采用厚壁射流理论和力平衡方程相结合的机理模型能够应对较低的漂浮高度。特别针对过渡状态交叉渐变的动态特性,提出了一种新的基于数据引力的软过渡高度预测方法,采用隶属度动态的描述过渡数据与相邻状态之间的关系,进一步反映了过渡态的内在过程特性。

关键词：机器学习高度预测状态识别过渡状态气垫炉

基于状态划分的气垫炉中带材漂浮高度预测研究

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基于状态划分的气垫炉中带材漂浮高度预测研究

作者：刘建辉河北工程大学

学位级别：硕士

我国现已成为汽车的生产与使用大国。社会正面临着环境污染与不可再生资源消耗的问题。其中汽车保有量的增加已成为环境污染与资源消耗的一个重要因素。汽车产量与保有量的持续增加,给人们出行带来方便的同时,给社会带来的问题也越来越... 详细信息

我国现已成为汽车的生产与使用大国。社会正面临着环境污染与不可再生资源消耗的问题。其中汽车保有量的增加已成为环境污染与资源消耗的一个重要因素。汽车产量与保有量的持续增加,给人们出行带来方便的同时,给社会带来的问题也越来越突出。对于环境保护与减少资源的消耗而言,汽车减重实现轻量化意义重大。这使得近年来汽车用高端铝合金薄板越来越多的作为汽车的轻量化的主要材料。气垫炉作为生产高端铝合金薄板的关键设备,其作用越来越重要。气垫炉的国产化过程尚存在一些问题。气垫炉的实际运行中带材的漂浮过程存在着工况复杂、稳定状态与振动状态并存和漂浮高度难以预测等问题。鉴于此,本文将针对气垫炉中带材的漂浮状态与漂浮高度问题开展研究,主要的研究内容归纳如下:(1)气垫炉中的带材存在着稳定漂浮与振动漂浮两种状态,针对带材漂浮状态划分过程中采集的样本缺少标签的问题,本文提出了一种主动学习的框架对气垫炉中带材的漂浮状态进行划分。使用不确定性度量、局部密度度量与局部权重度量优化了主动学习的选择策略,并提出了一种基于前后项区间的停止策略。(2)本文提出了一种基于过程知识聚类的划分方法,该方法能够融合气垫炉的过程知识并适用于时间连续问题,能够基于气垫炉中的过程知识将带材划分为稳态与振动状态。通过划分后的数据集对带材的稳态与振动状态分别进行建模,以解决单个模型难以对带材漂浮高度准确预测的问题。(3)本文基于厚壁射流冲击理论构建了带材漂浮高度机理预测模型。为提高稳态下的带材漂浮高度预测精度,提出了稳定漂浮状态下的带材漂浮高度并行混合预测模型,采用LSSVR数据误差补偿模型补偿带材漂浮高度机理预测模型的未建模部分。最后,根据气垫炉内振动状态的特点,采用LSSVR模型预测振动状态下带材的漂浮高度值。振动预测模型在预测振动状态下的带材漂浮高度的最大值和最小值上取得了良好的预测效果。本论文所开展的相关研究内容为气垫炉漂浮过程中带材漂浮高度的预测研究奠定了重要的理论研究基础。

关键词：气垫炉状态划分硬划分方法高度预测

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LOD算法中的高度预测

科技情报开发与经济 2007年第36期17卷 150-152页

作者：孟亮刘传耀太原理工大学山西太原030024 太原煤炭气化(集团)有限责任公司山西太原030024

提出了LOD算法中高度预测的两种方法,并分析了两者的优缺点。

关键词： LOD算法二叉三角树四叉树高度预测

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井下导水断裂带高度预测分析

能源与节能 2018年第11期 11-12页

作者：霍士强汾西正帮煤业有限责任公司山西孝义032300

结合具体工程实际,通过经验公式、数值模拟预测和现场实测对井下导水断裂带高度进行了比对分析,发现数值模拟预测同现场实测结果最为接近,这表明数值模拟预测能有效应用在软弱覆岩综放作业面的导水断裂带高度预测作业中,对其回采作业的... 详细信息

结合具体工程实际,通过经验公式、数值模拟预测和现场实测对井下导水断裂带高度进行了比对分析,发现数值模拟预测同现场实测结果最为接近,这表明数值模拟预测能有效应用在软弱覆岩综放作业面的导水断裂带高度预测作业中,对其回采作业的安全开展具有重要推动效果。

关键词：矿井软弱覆岩综放开采导水断裂带高度预测

SMOGN过采样下导水裂隙带高度的MPSO-BP预测模型

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煤田地质与勘探 2024年第11期52卷 72-85页

作者：刘奇梁智昊訾建潇山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601 肥城矿业集团梁宝寺能源有限责任公司山东济宁272400

【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水... 详细信息

【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水裂隙带高度的主要影响因素,搜集200例导水裂隙带高度实测样本作为模型数据集。首先,采用自适应高斯噪声过采样方法(synthetic minority over-sampling technique for regression with Gaussian noise,SMOGN)对原始数据集进行过采样,结合8折交叉验证,将平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)和决定系数(R2)作为回归模型评价指标,确定最优的BP神经网络结构,然后采用变异粒子群优化算法(mutation particle swarm optimization,MPSO),对神经网络的初始权值和阈值进行优化,最后将优化后的预测模型进行工程现场应用。【结果和结论】结果表明:该数据集下,BP神经网络采用Huber loss和Adam一阶优化算法,训练速度和稳定性均得到提升,最优激活函数为Tanh,最优隐藏层节点数为12。当MPSO种群数量为50时,模型性能最好,经过SMOGN过采样和MPSO超参数优化,最终训练集的EMA为0.163,ERMS为0.216,R2为0.948,验证集的EMA为0.260,ERMS为0.341,R2为0.901。在现场应用中模型预测的相对误差均在9%以下。结果表明结合SMOGN技术和MPSO超参数优化技术,显著提高了模型的稳定性和泛化性能,改善了样本分布特征,提高了样本利用效率和模型预测效果,对导水裂隙带高度模型的训练和预测具有重要的借鉴意义。

关键词：煤矿防治水回归过采样导水裂隙带高度预测变异粒子群算法模型优化

基于神经网络和元启发式优化算法的气垫炉带材漂浮高度串行预测模型研究

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基于神经网络和元启发式优化算法的气垫炉带材漂浮高度串行预测模...

作者：刘继通河北工程大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,高质量的金属带材已经广泛应用于自动化工业,国防工业以及电力工业。不同于传统的热处理技术,气垫炉通过将带材悬浮在空中的形式进行连续热处理,大大提高了热处理效率,保障产品具有更高的表面质量。然而,在气垫... 详细信息

随着我国经济的快速发展,高质量的金属带材已经广泛应用于自动化工业,国防工业以及电力工业。不同于传统的热处理技术,气垫炉通过将带材悬浮在空中的形式进行连续热处理,大大提高了热处理效率,保障产品具有更高的表面质量。然而,在气垫炉中,漂浮高度是影响带材表面和热处理质量的关键因素,并且在复杂的生产环境下难以获取。因此,准确的预测带材漂浮高度对于保障带材加工质量具有重要意义。本文主要从气垫炉喷嘴结构、漂浮过程参数影响以及高度预测模型构建方法进行研究,主要内容可以概括如下:新型混合喷嘴一种基于双缝隙喷嘴和圆孔喷嘴的气垫炉喷嘴,该类型的喷嘴能够提供更高的升力。为了准确的预测混合喷嘴下的带材漂浮高度,本文构建了一种新型混合预测模型。该模型由漂浮高度机理模型和两个SGO-RBF神经网络模型组成。其次,通过将带材受到的升力抽象为由圆孔喷嘴和缝隙喷嘴共同提供,因此,本文推导并获得了包含射流冲击角等漂浮过程参数的机理模型。最后,为解决射流冲击角依赖人为设定的问题,本文提出了一种SGO-RBF神经网络模型来预测射流冲击角。相比于混合喷嘴,双缝隙喷嘴是一种应用更为广泛的类型。考虑到射流冲击角对基于双缝隙喷嘴的气垫炉内带材漂浮高度的影响,基于壁面射流理论和重力平衡方程,本文提出了一个更全面的描述漂浮高度与带材漂浮过程中众多参数之间关系的漂浮高度机理模型。由于流体场和耦合场的存在,射流冲击角无法直接测量。因此,文中提出了一种低差异启发式进化极限学习机LDHEELM,用来准确预测机理模型中射流冲击角。在LDHEELM中,还提出了一种改进的双变异协同差分进化算法NDMCDE,该算法能够在优化模型参数的同时也保障了模型参数的低差异性。为了准确预测带材的漂浮高度,通过将LDHEELM数据模型串行连接到漂浮高度机理模型之前,构建了一个串行结构的混合软测量模型。机理模型的引入提高了软测量模型的鲁棒性,数据模型的使用增加了软测量模型的灵活性和适用性。本文所提出的模型均在气垫平台上进行了性能测试。实验结果显示,基于SGO-RBF和机理模型的预测模型获得的RMSE和MAE分为6.1400和5.7795,基于低差异启发式进化ELM和壁面射流理论的SHSSM模型获得的RMSE和MAE分为4.4561和4.2169。

关键词：气垫炉人工神经网络元启发式优化算法混合模型高度预测