保證煤礦圍巖的穩(wěn)定性是煤礦安全生產(chǎn)的前提,在實(shí)際工程開采初期,往往要對煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分類,為支護(hù)方案的設(shè)計(jì)以及巷道的布置提供科學(xué)參考。傳統(tǒng)模糊數(shù)學(xué)方法雖然能夠進(jìn)行分類但存在主觀性較強(qiáng)等弊端,鑒于支持向量機(jī)對有限樣本數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢,本文提出建立支持向量機(jī)分級模型,并通過優(yōu)化算法對模型進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)對巷道圍巖穩(wěn)定性的精確分類。研究圍巖穩(wěn)定性另一個重要內(nèi)容是對巷道頂板位移進(jìn)行監(jiān)測工作,對頂板位移量進(jìn)行預(yù)測,從而達(dá)到預(yù)警和保證施工安全的目的。本文主要研究兩大核心內(nèi)容分別是圍巖穩(wěn)定性分級和頂板位移預(yù)測預(yù)警方法。對于圍巖穩(wěn)定性的分級問題,詳細(xì)分析了影響煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性的原因,收集56條典型巷道數(shù)據(jù),確定了圍巖強(qiáng)度、煤層強(qiáng)度、埋深、巖石完整性系數(shù)、地下水情況和護(hù)巷煤柱寬度六個參數(shù)作為主要影響因素。首先用傳統(tǒng)模糊數(shù)學(xué)方法對巷道進(jìn)行分類,然后采用相同的數(shù)據(jù),建立支持向量機(jī)分級模型,對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分類,并且分別用網(wǎng)格優(yōu)化算法、粒子群優(yōu)化算法和遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,遺傳算法優(yōu)化結(jié)果最佳,交叉驗(yàn)證準(zhǔn)確率達(dá)到92%,相比傳統(tǒng)模糊數(shù)學(xué)方法,支持向量機(jī)分級模型減少了人力物力,具有一定科學(xué)指導(dǎo)意義。... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

最優(yōu)分類超平面

2支持向量機(jī)分類和預(yù)測原理分析13經(jīng)過前幾節(jié)的研究，可以發(fā)現(xiàn)核函數(shù)在處理非線性問題方面有著非常重要的作用。核函數(shù)將樣本從輸入空間轉(zhuǎn)換到特征空間[32]，并且計(jì)算量并沒有比原來增加多少，這就是核函數(shù)的精妙之處。當(dāng)樣本數(shù)據(jù)線性不可分時，通過預(yù)處理改變原始樣本的表達(dá)形式，))(,),(()(),,(11xxxxxxNn(2.30)該變形式就意味著通過預(yù)處理將輸入空間映射到了新的空間，XxxF}|)({。核函數(shù)解決問題的原理在于將輸入樣本映射到高維空間中，并在新的空間中尋找最優(yōu)分類超平面。圖2.2是核函數(shù)解決線性不可分問題的示意圖，樣本從二維空間到三維空間映射圖。圖2.2樣本從二維空間到三維空間映射圖假設(shè)對于非線性可分?jǐn)?shù)據(jù)集：Niibxxf1)()((2.31)這里:FX是從樣本輸入空間到特征空間的映射，當(dāng)遇到非線性問題時，需要分為兩步，首先將初始樣本映射到特征空間中，再按照線性分類步驟進(jìn)行處理，這就使得算法的復(fù)雜性并沒有隨著空間維度的增加而變得復(fù)雜。在上節(jié)解決線性問題求解問題時，利用了對偶性質(zhì)將其求解，同樣，這里可以將原假設(shè)表達(dá)為線性組合：liiiibxxyxf1)()()((2.32)其中表示內(nèi)積，核函數(shù)方法就是在新的空間直接計(jì)算內(nèi)積，就有可能將上述兩個步驟結(jié)合到一起。處理的實(shí)際問題不同，核函數(shù)的選擇也就視情況而定，本文選用高斯核函數(shù)(RadialBasisFunction，RBF)，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下[33]：

3影響煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性分級指標(biāo)分析153影響煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性分級指標(biāo)分析煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性受多種因素影響，主要包括有巖體的初始應(yīng)力、煤層情況、圍巖強(qiáng)度、介質(zhì)嘗施工方式、支護(hù)形式和工程擾動等方面影響。本文通過調(diào)研胡家河典型礦井巷道實(shí)際情況，綜合分析各影響因素作用的原因，為后面建立分級模型和頂板位移預(yù)測模型提供基礎(chǔ)研究工作。3.1煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素分析在查閱大量文獻(xiàn)和書籍，結(jié)合實(shí)地考察之后，本文總結(jié)出影響煤礦巷道穩(wěn)定性因素主要分為這幾類，巖石的初始應(yīng)力、煤層狀況、圍巖強(qiáng)度、介質(zhì)嘗采動影響、支護(hù)因素和護(hù)柱煤巷的寬度。圖3.1是主要的影響因素概括。圖3.1巷道圍巖穩(wěn)定性主要影響因素(1)巖體的初始應(yīng)力巖體的初始應(yīng)力是造成頂板下沉、片幫現(xiàn)象和底鼓的根本原因，原本受力平衡的初始應(yīng)力，在經(jīng)過開采和施工影響后，受力狀態(tài)重新調(diào)整。巷道經(jīng)過簡單支護(hù)后，受力會集中到圍巖上，使得巷道圍巖變得不穩(wěn)定，初始應(yīng)力一般都是由重力決定的，埋深越大，巷道圍巖受力越不穩(wěn)定。(2)煤層情況煤層狀況主要包括煤層的埋深、傾角和厚度等特征。巷道水平距離地球表面的垂直距離，通常將這個值作為埋深的值。在上個因素初始應(yīng)力的分析中，已經(jīng)看出埋深和初始應(yīng)力之間存在一種關(guān)系，隨著埋深的增減，初始應(yīng)力也在隨之增減，巷道圍巖的應(yīng)力

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]陜北黃土隧道圍巖分級指標(biāo)研究與開挖過程數(shù)值模擬分析[D]. 朱登武.長安大學(xué) 2017
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[5]巷道支護(hù)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)及程序編制[D]. 朱薈橋.西南交通大學(xué) 2012



本文編號：3006741