深部硬巖巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型及其應(yīng)用.pdf

1、巖爆傾向性預(yù)測(cè)是防治巖爆災(zāi)害的基礎(chǔ)。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行巖石工程反饋設(shè)計(jì)并采取安全防治措施，對(duì)于深部硬巖開(kāi)采和高應(yīng)力地下工程的建設(shè)具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。論文針對(duì)巖爆傾向性預(yù)測(cè)方法的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)存的局限性，結(jié)合國(guó)家“十五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“復(fù)雜難采深部銅礦床安全高效開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究”之子項(xiàng)目—冬瓜山高應(yīng)力開(kāi)采巖爆預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究，應(yīng)用巖石工程系統(tǒng)理論和相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)深部硬巖巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型及其應(yīng)用價(jià)值展開(kāi)了以下主要研究：

2、 (1)建立了巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的概念，從系統(tǒng)分析與系統(tǒng)控制的研究思路出發(fā)，提出了基于先驗(yàn)信息和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)研究方法并給出了其實(shí)現(xiàn)流程。 (2)引入巖石工程系統(tǒng)理論方法構(gòu)建工程巖爆傾向性的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型。以客觀存在或易于量測(cè)的工程地質(zhì)因素、工程環(huán)境因素和開(kāi)挖因素作為系統(tǒng)輸入?yún)?shù)，通過(guò)構(gòu)造交互作用矩陣列舉巖爆傾向性的影響因素并研究其交互作用的機(jī)理，既可以實(shí)現(xiàn)深部硬巖巖爆傾向性的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，又能夠分析各因素的相對(duì)

3、作用強(qiáng)度大小，進(jìn)而確定巖爆啟動(dòng)的主控因素。 (3)研究了基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巖爆動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)方法。在深入研究BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法原理及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分析原理的基礎(chǔ)上，對(duì)整體相對(duì)作用矩陣的計(jì)算式進(jìn)行改進(jìn)，提出了(整體)相對(duì)作用強(qiáng)度的統(tǒng)一計(jì)算式(G)RSE；采用異變換函數(shù)法、動(dòng)量法和自適應(yīng)調(diào)整學(xué)習(xí)率等綜合方法對(duì)典型BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，并應(yīng)用于預(yù)測(cè)模型的交互作用矩陣編碼，豐富了巖石工程系統(tǒng)理論的編碼方式；推導(dǎo)了基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的(整

4、體)相對(duì)作用強(qiáng)度(G)RSE的算法流程。 (4)以巖爆傾向性的主要影響因素作為輸入層，巖爆傾向性作為輸出層，構(gòu)建三層改進(jìn)算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)深部VCR法采場(chǎng)和冬瓜山深部巷道的巖爆傾向性進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)，同時(shí)，在選定樣本范圍內(nèi)，分別對(duì)這兩種情況下各因素的交互作用機(jī)理進(jìn)行研究，確定了其相對(duì)作用大小、時(shí)空變異特性以及巖爆啟動(dòng)的主控影響因素。 (5)應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)和模糊信息優(yōu)化的相關(guān)理論和方法，構(gòu)造了一種新的巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

5、模型，即模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，變傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)-點(diǎn)映射關(guān)系為集合-集合的映射關(guān)系，變典型的黑箱學(xué)習(xí)方式為被人容易接受的“IF-THEN”表達(dá)方法，同時(shí)充分利用模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合于一體的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，較好地解決了復(fù)雜條件下巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)可能存在的矛盾樣本點(diǎn)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)不收斂、小樣本情況下的信息不足以及知識(shí)表達(dá)困難的問(wèn)題，拓展了巖爆傾向性動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型的應(yīng)用范圍。 (6)結(jié)合實(shí)例，研究了深部采場(chǎng)巖爆傾向性模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵

6、環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)方法。在缺少或無(wú)法得到更詳細(xì)資料的情況下，采用模糊C均值聚類和減法聚類相結(jié)合的分析方法對(duì)先驗(yàn)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)函數(shù)隸屬程度的大小和聚類樣本的特性對(duì)各樣本的巖爆烈度進(jìn)行較精細(xì)劃分；基于模糊信息優(yōu)化理論研究了各影響因素與采場(chǎng)巖爆傾向性之間的模糊關(guān)系；提出了一種新的多因素交叉作用下各因素的權(quán)重確定方法。 (7)應(yīng)用所構(gòu)造的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)深部采場(chǎng)實(shí)例的巖爆傾向性進(jìn)行了預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果表明該模型對(duì)于先驗(yàn)信息的知識(shí)挖掘，