發(fā)布時(shí)間：2021-01-07 05:47

　　采場(chǎng)覆巖變形是礦山壓力驅(qū)動(dòng)下巖體變形、破裂與失穩(wěn)過(guò)程,表現(xiàn)在覆巖大范圍變形、離層發(fā)展、裂隙等方面,造成工作面強(qiáng)壓等礦井災(zāi)害。因此,為了掌握礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律,針對(duì)巖石內(nèi)部變形預(yù)測(cè)難的問(wèn)題,采用分布式光纖監(jiān)測(cè)巖石內(nèi)部變形,引入光纖平均頻移變化度作為判斷周期來(lái)壓指標(biāo),驗(yàn)證光纖表征覆巖變形機(jī)理,并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)作為樣本集,結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建礦壓預(yù)測(cè)模型。本文以大柳塔煤礦淺埋煤層地質(zhì)條件實(shí)驗(yàn)的39組開(kāi)挖數(shù)據(jù),為實(shí)驗(yàn)樣本。對(duì)其數(shù)據(jù)相空間重構(gòu),重構(gòu)后的數(shù)據(jù),取后11次開(kāi)挖為測(cè)試集,共出現(xiàn)2次礦壓顯現(xiàn)。采用多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法如:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī),集成算法:隨機(jī)森林、GBDT、XGBoost算法,建立礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型。在訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本不變的前提下,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類回歸模型（BPNN）成功預(yù)測(cè)出1次周期來(lái)壓、支持向量機(jī)類回歸模型（SVR）預(yù)測(cè)出2次周期來(lái)壓,相比于前兩種算法,集成學(xué)習(xí)表現(xiàn)更好,其中以XGBoost回歸算法（XGBR）為代表集成算法在預(yù)測(cè)礦壓表現(xiàn)最優(yōu),不僅成功預(yù)測(cè)出兩次周期來(lái)壓,而且在計(jì)算速度和模型指標(biāo)都是最優(yōu),明顯高于其他模型。單一地質(zhì)資料還不能說(shuō)明XGBoost的預(yù)... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

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同樣為理論研究提供大量依據(jù)還有試驗(yàn)測(cè)試方法，傳統(tǒng)的試驗(yàn)測(cè)試方法有全站儀、百分表、應(yīng)變片等測(cè)量技術(shù)。隨著對(duì)試驗(yàn)精度、范圍要求越來(lái)越高，引入更為先進(jìn)的測(cè)試手段。來(lái)興平教授[26]利用聲發(fā)射技術(shù)研究了不同尺度開(kāi)采過(guò)程中采空區(qū)圍巖介質(zhì)損傷系統(tǒng)于宏觀動(dòng)力失穩(wěn)時(shí)空關(guān)系分析。潘一山教授[27]利用數(shù)字散斑技術(shù)研究了圍巖應(yīng)力演化特征和巖體變形規(guī)律，解釋了沖擊礦壓和深部巖巷穩(wěn)定性控制機(jī)理。柴敬教授[28]通過(guò)相似材料模型試驗(yàn)研究了關(guān)鍵層破斷規(guī)律的光纖傳感檢測(cè)，獲得了關(guān)鍵層初次破斷和周期破斷的曲線特征。圖1.4模型損傷的聲發(fā)射AE測(cè)試圖1.5覆巖變形BOTDA實(shí)驗(yàn)測(cè)試1.2.2分布式光纖傳感技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀自上世紀(jì)70年代末分布式光纖傳感技術(shù)憑借其體積孝精度高、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。1980年左右R.Y.Chiao等[29]提出分布式光纖技術(shù)，充分發(fā)揮長(zhǎng)距離連續(xù)性分布的特性，實(shí)現(xiàn)了100公里的遠(yuǎn)距離分布式傳感監(jiān)測(cè)。1989年，日本Horiguchi等人[30]提出BOTDA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)試，并取得很好的效果。隨著信息化、智能化的發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域?qū)ΡO(jiān)測(cè)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)漸漸無(wú)法滿足現(xiàn)代化、信息化、智能化的要求，分布式光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)大大解決了現(xiàn)狀。國(guó)外，MilchaelIten等[31]提出的將分布式光纖嵌入錨桿進(jìn)行連續(xù)應(yīng)力場(chǎng)分布檢測(cè)，并將BOTDA分布式光纖傳感成果應(yīng)該到滑坡邊界定位中。Buchoud等[32]提出了基于分布式光纖監(jiān)測(cè)的土體結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)測(cè)試方法，解決了地表沉降位移預(yù)測(cè)的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)，蔣小珍等[33]開(kāi)展相似模型試驗(yàn)通過(guò)BOTDR分布式光纖傳感技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)巖溶塌陷問(wèn)題，主要由分布式光纖的檢測(cè)可靠性來(lái)監(jiān)測(cè)變形的全過(guò)程。李煥強(qiáng)等[34]采用BOTDR

覆巖變形BOTDA實(shí)驗(yàn)測(cè)試

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于XGBoost的多維度超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)研究[J]. 楊修德,王金梅,張麗娜,楊國(guó)華,李冰軒.  電氣自動(dòng)化. 2019(01)
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博士論文
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[3]基于支持向量機(jī)的時(shí)間序列組合預(yù)測(cè)模型[D]. 向昌盛.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[4]全尺度光纖布里淵分布式監(jiān)測(cè)技術(shù)及其在土木工程的應(yīng)用[D]. 何建平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]基于支持向量機(jī)的巖土非線性變形行為預(yù)測(cè)研究[D]. 董輝.中南大學(xué) 2007

碩士論文
[1]分布式光纖傳感監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與處理系統(tǒng)研究[D]. 王夢(mèng)嬌.電子科技大學(xué) 2019
[2]基于信息融合和XGBoost的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[D]. 張騰劍.浙江大學(xué) 2018
[3]基于Python機(jī)器學(xué)習(xí)的可視化麻紗質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)[D]. 張凱姣.東華大學(xué) 2017
[4]基于支架工作阻力的工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律自動(dòng)分析技術(shù)研究[D]. 趙吉玉.山東科技大學(xué) 2017
[5]基于相空間重構(gòu)預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)能力研究及其在風(fēng)暴增水預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[D]. 尤成.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心 2015
[6]地下工程圍巖變形的支持向量機(jī)預(yù)測(cè)方法研究[D]. 耿耘.北京交通大學(xué) 2014
[7]礦山地震活動(dòng)及其混沌時(shí)間序列分析[D]. 蔣嬌蓮.中南大學(xué) 2011
[8]基于PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的淺埋煤層工作面頂板礦壓預(yù)測(cè)研究[D]. 楊碩.西安科技大學(xué) 2010



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