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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
基于SSA-CG-Attention模型的多因素采煤工作面涌水量预测
  • 48
  • 作者

    丁莹莹尹尚先连会青刘伟李启兴祁荣荣卜昌森夏向学李书乾

  • 单位

    华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室吉林大学建设工程学院中国矿业大学(北京)能源与矿业学院

  • 摘要
    矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作面涌水量预测模型。该模型在门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)提取时序特征的基础上,与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)融合形成新的网络结构提取数据的有效非线性局部特征,并且加入注意力机制(Attention),在预测过程中将注意力集中在输入元素上,提高模型的准确性。最后通过麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化模型参数,避免局部最优解的问题。将提出的模型分别与传统的BP神经网络、LSTM、GRU单因素涌水量预测模型以及MLP、SLP、SVR、LSTM、GRU、SSA-LSTM、SSA-GRU多因素涌水量预测模型的预测结果进行对比分析,结果表明:SSA算法以最少迭代次数快速寻优,避免了局部最优解的缺陷;SSA-CG-Attention多因素涌水量预测模型整体预测指标绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)以及平均绝对百分比误差(EMAP)分别为5.24 m3/h、7.25 m3/h、6%,指标方差和为8.9。相较于其他预测模型预测精度更高,相较于单因素涌水量预测模型,多因素涌水量预测模型预测结果更加稳定。研究结果为矿井工作面涌水量预测提供了新的思路与方法,对矿井工作面涌水量预测及防控有着借鉴与指导作用,具有一定的理论价值和现实意义。
  • 关键词

    涌水量预测卷积神经网络门控循环单元注意力机制多因素预测微震能量

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