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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
导水裂隙带发育高度预测的PCA-GA-Elman优化模型
  • 作者

    施龙青吴洪斌李永雷吕伟魁

  • 单位

    山东科技大学地球科学与工程学院济宁能源发展集团有限公司山东新巨龙能源有限责任公司

  • 摘要

    针对矿井水害防治中导水裂隙带发育高度难以准确预测的问题,结合煤矿生产实际和工程地质理论,选取采深s、硬岩岩性比例系数b、采高(煤层厚度)M、工作面斜长l、顶板单轴抗压强度为主要影响因素,运用灰色关联分析法(GRA)分析各主要影响因素与导水裂隙带发育高度的相关性,并将主成分分析(PCA)、遗传算法(GA)和优化的Elman神经网络相结合,建立导水裂隙带发育高度预测的PCA-GA-Elman优化模型。结果表明:PCA-GA-Elman优化模型能有效消除因素间的相互影响,并能优化初始权值和阈值,使导水裂隙带发育高度预测更加准确。与PCA-Elman和PCA-BP预测模型相比,PCA-GA-Elman优化模型预测的导水裂隙带发育高度相对误差仅为-6.34%~0.18%。

  • 关键词

    导水裂隙带发育高度主成分分析遗传算法Elman神经网络PCA-GA-Elman优化模型

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金资助项目(51804184,41807283);山东省自然科学基金资助项目(ZR2020KE023);
  • 文章目录

    0 引 言
    1 导水裂隙带发育高度影响因素分  析与选取
    1.1 影响因素研究现状及评价
    (1)采高M,即采煤机的实际开采高度(采全高时等于煤层厚度)。
    (2)顶板(煤层上覆岩层)单轴抗压强度。
    (3)煤层倾角。
    (4)顶板结构类型。
    (5)开采方式。
    1.2 s,l,v,b 4影响因素分析
    (1)采深s。
    (2)工作面斜长l。
    (3)工作面推进速度v。
    (4)硬岩岩性比例系数b。
    1.3 影响因素关联度分析
    2 数据来源
    3 研究方法和过程
    (1)确定导水裂隙带发育高度定量化指标。
    (2)主成分建模。
    (3)GA-Elman神经网络预测建模。
    3.1 主成分分析建模
    3.2 PCA-GA-Elman优化模型建模
    3.2.1 网络设计
    3.2.2 网络训练
    3.3 模型的检验及对比
    4 结 论

  • 引用格式
    施龙青,吴洪斌,李永雷,吕伟魁.导水裂隙带发育高度预测的PCA-GA-Elman优化模型[J].河南理工大学学报(自然科学版),2021,40(04):10-18.
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