基于BFGS算法的概率积分模型的参数反演 被引量：9

1

作者 杨靖宇 刘超 王彬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3058-3068,共11页

概率积分模型是描述煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通常采用传统优化算法和智能优化算法,对概率积分模型中的未知参数进行反演,以确定明确的地表变形特征。为了更有效地反演概率积分模型中的未知参数,引入最优化方法,提出一... 概率积分模型是描述煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通常采用传统优化算法和智能优化算法,对概率积分模型中的未知参数进行反演,以确定明确的地表变形特征。为了更有效地反演概率积分模型中的未知参数,引入最优化方法,提出一种基于BFGS算法的概率积分模型中参数反演方法,该方法利用相邻两迭代点之间的位移和目标函数的一阶导数构建近似Hesse矩阵,然后确定牛顿方程产生的搜索方向,通过非精确线搜索完成迭代过程,从而获得参数的最优解。仿真实验结果表明:新算法能够有效反演出全部参数,且在不同的误差水平下,新算法的参数反演精度均明显高于模矢法(传统优化算法)和遗传算法(智能优化算法);同时,在不同的粗差水平和数据缺失情况下,新算法的参数反演精度仍明显优于其他两种算法,一定程度上说明了引入新算法进行概率积分模型中参数反演的可行性和优越性。工程实例中,反演结果和下沉值的拟合曲线图进一步验证了新算法的可靠性,但工程实例中拟合单位权中误差明显大于仿真实验,其主要原因是矿区较大的地表起伏造成较大的概率积分模型误差,进而影响参数反演的精度。因此,对于具体的工程案例,除了采用有效的参数反演方法,还需要根据实际情况制定合理的反演方案,以达到更好的参数反演效果。 展开更多

关键词 概率积分模型 参数反演 BFGS算法 模矢法 遗传算法

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基于递减步长果蝇算法的概率积分法修正模型反演 被引量：7

2

作者 周棒 康建荣 +2 位作者 胡晋山 程建燕 杨公程 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期161-165,共5页

由于标准地表移动观测站限制较多,提出布设非主断面地表移动观测站来获取更多的采空区地表实测资料;为了更好地利用实测数据来反演地表移动变形参数,提出基于实测下沉数据的观测点定权方法;针对概率积分法在采空区边缘预计精度较差的问... 由于标准地表移动观测站限制较多,提出布设非主断面地表移动观测站来获取更多的采空区地表实测资料;为了更好地利用实测数据来反演地表移动变形参数,提出基于实测下沉数据的观测点定权方法;针对概率积分法在采空区边缘预计精度较差的问题,引用概率积分法修正模型并利用递减步长的果蝇算法对模型参数进行反演,利用反演得到的概率积分法修正模型参数计算各观测点的拟合值并与实测值进行对比验证,结果表明递减步长果蝇算法对概率积分法修正模型参数的反演具有适用性,有助于提高利用非主断面地表移动观测站实测数据反演地表移动变形参数的精度,对研究特定工作面开采上方地表的移动变形规律具有积极作用。 展开更多

关键词 开采沉陷 观测站 概率积分法修正模型 果蝇算法 参数反演

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基于Boltzmann时间函数的地表任意点沉陷动态预计 被引量：1

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作者 徐良骥 孙志豪 +2 位作者 刘潇鹏 张坤 曹宗友 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期715-731,共17页

煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一。为实现煤炭地下开采... 煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一。为实现煤炭地下开采导致地表沉陷动态过程的准确预计,根据地表沉陷动态规律总结出理想时间函数模型的形态,据此引入Boltzmann时间函数模型,从下沉量、下沉速度、下沉加速度3个方面对该模型进行分析,发现其能够满足地表沉陷动态趋势;探究该时间函数模型各参数对模型图像的影响,确定其物理意义并分别定义为最终下沉量A、最大下沉速度出现时间t0、下沉急缓程度系数B,从而构建基于Boltzmann时间函数的动态预计模型参数体系;通过对单点实测下沉量进行拟合发现该模型拟合精度较传统动态预计模型更高,拟合优度R^(2)达到0.9988;对矿区地表监测点实测下沉量进行参数反演,根据反演结果建立了沉陷盆地内任意点动态预计参数与地表最大下沉量、回采速度及覆岩岩性系数的相关关系,给出了该模型各动态预计参数在地表任意点的计算方法,并利用收集的6个工作面数据验证其精度可靠;构建了融合Boltzmann时间函数与概率积分法的地表沉陷动态预计模型,可实现对沉陷盆地内任意点任意时间的地表沉陷预计;运用该预计模型求得多时期下沉量并对其进行精度验证,结果显示开采过程中的动态预计相对误差保持在6.0%以内,相对误差最小值为2.7%。 展开更多

关键词 开采沉陷 动态预计 Boltzmann时间函数 概率积分模型 下沉速度

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基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法 被引量：5

4

作者 张官进 闫威 江克贵 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2021年第1期83-91,共9页

为了进一步提高求取开采沉陷预计参数的精度,开展了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法研究。系统地阐述了概率积分模型和Boltzmann函数预计模型预计原理,然后基于变权组合理论,构建了变权PB组合预计模型,该模型属于高... 为了进一步提高求取开采沉陷预计参数的精度,开展了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法研究。系统地阐述了概率积分模型和Boltzmann函数预计模型预计原理,然后基于变权组合理论,构建了变权PB组合预计模型,该模型属于高度非线性模型,耦合烟花算法,提出了基于变权PB组合预计模型的开采沉陷预计参数反演方法。模拟试验结果表明,反演全部参数的平均相对误差约为4.0%,参数中误差约为3.9,拟合下沉和水平移动效果较好,构建方法能够精确可靠地反演开采沉陷预计参数。将本文构建方法、基于概率积分模型的求参方法和基于Boltzmann函数预计模型的求参方法应用到淮南顾桥矿某工作面的开采沉陷预计参数反演中,本文构建方法拟合程度远优于其他两种求参方法,3种方法拟合下沉和水平移动中误差分别约为82,107,100 mm,本文构建方法求参结果为:q=0.99,tanβ=1.90,b=0.42,θ=87.03°,S1=6.29 m,S2=-29.52 m,S3=49.78 m,S4=32.56 m。 展开更多

关键词 开采沉陷预计参数 概率积分模型 Boltzmann函数预计模型 组合预计模型 烟花算法

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基于SBAS-InSAR技术的矿区开采损害鉴定研究 被引量：4

5

作者 张建 嵇文磊 周锦华 《煤炭工程》 北大核心 2024年第4期171-176,共6页

为了实现矿区开采沉陷损害的高效可靠鉴定,以山西东坡煤矿开采井田为研究对象,利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术监测分析了该区域矿区开采所引起的地表形变,同时基于概率积分模型预计了该矿区开采移动变形情况,随后利用边界角确定... 为了实现矿区开采沉陷损害的高效可靠鉴定,以山西东坡煤矿开采井田为研究对象,利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术监测分析了该区域矿区开采所引起的地表形变,同时基于概率积分模型预计了该矿区开采移动变形情况,随后利用边界角确定了开采边界,结合实地调查最终确定该井田开采是否会对矿区附近某村庄产生损害影响。结果表明:分析矿区在2007年1月至2019年4月期间InSAR形变监测结果以及预计的地表移动变形发现,该村庄始终处于由边界角确定的开采损害边界以外,同时结合实地调查发现建构筑物未有采动损害迹象。 展开更多

关键词 采动变形 开采损害鉴定 SBAS-InSAR 概率积分模型 沉降边界

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测线布设形态与测点缺失对采煤沉陷预计参数反演的影响

6

作者 郭庆彪 余庆 +1 位作者 郑美楠 罗锦 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期57-68,共12页

【目的】准确的采煤沉陷预计参数是实现全周期绿色开采的重要基础依据,基于测线沉陷数据进行反演是获取上述参数的主要手段。【方法】为定量分析测线布设形态与测点缺失对采煤沉陷预计反演的影响,在基于黑猩猩优化算法构建概率积分模型... 【目的】准确的采煤沉陷预计参数是实现全周期绿色开采的重要基础依据,基于测线沉陷数据进行反演是获取上述参数的主要手段。【方法】为定量分析测线布设形态与测点缺失对采煤沉陷预计反演的影响,在基于黑猩猩优化算法构建概率积分模型沉陷预计参数反演方法的基础上,结合数值模拟实验反演得到6种测线形态和3个不同位置(最大下沉区域、边界区域和拐点区域)测点缺失时的采煤沉陷预计参数,并揭示其对参数反演结果的影响机理。【结果和结论】结果表明:采用黑猩猩优化算法反演的参数精度较高,下沉系数q的中误差均不超过0.01,影响角正切值tanβ的中误差不超过0.04,开采影响传播角θ_(0)的中误差约为1.1,平均拐点偏移距s_(0)的中误差优于10 m。观测线形态改变对θ_(0)影响较小,但对q、tanβ和s_(0)影响较大,当观测线布设成非标准形态时,单纯依赖参数反演方法可能导致反演结果的失真。当工作面为非充分采动时,最大下沉区域测点缺失对tanβ和θ_(0)影响不大,但随着最大下沉区域缺失测点的增多,最大下沉信息含量逐渐减小,q和s_(0)会逐渐减小。边界区域测点缺失对参数反演影响较小,但会影响下沉盆地移动范围及边界角、移动角等角量参数的确定。拐点区域测点缺失占比不超过40%时,测点缺失对参数反演影响较小,但拐点区域测点缺失占比超过40%时,随着缺失测点的增多,曲线形态失去控制,q和s_(0)会逐渐减小,而tanβ逐渐增大。由于采煤沉陷预计参数间具有强相关性,在适应度函数准则为预测残差平方和最小的约束下,当测线形态改变或测点缺失时,可通过缩小参数寻优范围或插值方法削弱其对参数反演结果的影响。 展开更多

关键词 开采沉陷 参数反演 概率积分模型 观测线特征 黑猩猩优化算法

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基于改进猎人猎物优化算法的煤矿开采沉陷预计模型参数反演研究

7

作者 朱慕谦 余庆 郭庆彪 《中国矿业》 2025年第8期152-160,共9页

概率积分模型是分析煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通过概率积分模型可预计开采沉陷的关键参数,如何快速且准确地获取开采沉陷预计参数一直是学者关注的重点。为克服传统方法在这一领域的局限性,本文提出了一种基于改进猎人... 概率积分模型是分析煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通过概率积分模型可预计开采沉陷的关键参数,如何快速且准确地获取开采沉陷预计参数一直是学者关注的重点。为克服传统方法在这一领域的局限性,本文提出了一种基于改进猎人猎物算法(IHPO)的概率积分参数反演模型。IHPO是在标准猎人猎物算法(HPO)的基础上,引入Cubic映射初始化、透镜成像折射反向学习及强制切换策略等改进策略,显著增强了算法群体智能优化能力。将IHPO应用于概率积分参数反演,构建了基于IHPO的概率积分参数反演模型。模拟实验结果表明:IHPO反演概率积分预测参数相对误差控制在1.54%以内,参数拟合中误差不超过3.32,相较于HPO,其反演结果更为精确。此外,IHPO的参数反演模型具有良好的鲁棒性,能够抵御一定的粗差干扰、随机误差干扰及观测点缺失的影响,同时具有较强的全局搜索性能。在实际应用中,以顾桥煤矿1414(1)工作面为例,利用IHPO对其进行参数反演,反演结果的参数拟合中误差最大不超过8.92,其中,参数q、tanβ、b、θ的拟合中误差均小于0.50,体现了极高的准确性。基于IHPO预测的下沉值拟合中误差及水平移动值拟合中误差的平均值为93.99 mm,充分满足了实际工作面的精度需求,验证了该模型在煤炭开采沉陷预测中的有效性和实用性。 展开更多

关键词 开采沉陷 概率积分模型 猎人猎物优化算法 Cubic映射 透镜成像折射反向学习 强制切换策略

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基于GIS和随机森林的采动区建筑物损害综合评价 被引量：6

8

作者 王文娜 吴侃 +2 位作者 陈冉丽 王瑞 刁鑫鹏 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期201-207,共7页

煤炭地下开采引起地表移动变形,对影响区内的建筑物造成不同程度的损害,传统的评价方法是根据预计的水平变形、倾斜、曲率来进行损害评价,未考虑建筑自身的因素,其他方法如模糊综合评价、聚类分析等又带有一定的主观性,评价指标和方法... 煤炭地下开采引起地表移动变形,对影响区内的建筑物造成不同程度的损害,传统的评价方法是根据预计的水平变形、倾斜、曲率来进行损害评价,未考虑建筑自身的因素,其他方法如模糊综合评价、聚类分析等又带有一定的主观性,评价指标和方法没有与损害程度的定级结果相联系,不能够作为判断现行开采的合理性和获取建筑物损害补偿的依据。在传统采动区建筑物损害等级预计的基础上,对建筑物损害的影响因素进行综合分析,通过查阅文献和数据分析选择了影响采动区建筑物损害的曲率、水平变形、建筑时间、结构、面积5个指标,利用随机森林的机器学习方法进行损害等级的预测。以河北省某采动区的两个村庄的建筑物为研究目标,将从一村庄选取的314个建筑物的指标和实际损害调查结果作为训练样本数据集,搭载在房屋调查定级图上,采用随机森林方法进行模型的训练与应用。使用调查定级来衡量评价精度,其中用传统方法预计正确的有70个,而利用随机森林进行综合预测正确的有235个,正确率有明显提升。然后使用模型对另一村庄的278个测试样本数据集进行等级预测,有197个与实际损害调查定级结果相符,而采用传统方法预计正确的只有117个。结果表明,相比传统方法,该研究方法的评价精度有明显提升,更符合实际建筑物的受损情况,对各等级的预测情况进行分析,发现训练样本指标不够全面和等级分布不均对最终的预测精度有一定的影响。 展开更多

关键词 随机森林 概率积分模型 建筑物损害 采动区 GIS

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浅埋厚煤层综放开采地表移动规律实测研究 被引量：17

9

作者 李杰 贾新果 陈清通 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第4期108-110,115,共4页

为研究浅埋厚煤层综放开采条件下的地表移动规律,在万利矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站进行观测,通过分析地表移动变形实测数据,得出了该区条件下综放开采的地表移动规律。结果表明:工作面采深小、开采范围大,地表移动和变... 为研究浅埋厚煤层综放开采条件下的地表移动规律,在万利矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站进行观测,通过分析地表移动变形实测数据,得出了该区条件下综放开采的地表移动规律。结果表明:工作面采深小、开采范围大,地表移动和变形值较大,其地表移动盆地的分布特征基本符合概率积分法模型,其综合下沉系数为0.78,主要影响角正切为2.8,拐点偏移距系数为0.14。 展开更多

关键词 浅埋厚煤层 综放开采 地表移动 概率积分法模型 万利矿区

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地表沉陷预测评价模式的灵敏度分析

10

作者 王铮 苗立永 +1 位作者 赵蕾 李玮娜 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2007年第1期105-107,共3页

针对矿区地表沉陷预测评价,以缓倾斜中硬煤层为例分析了概率积分法模式的稳定性。该模型有较好的稳定性,用于缓倾斜煤层的地表沉陷预测,可以满足预测的精度要求。在煤层的倾角、厚度、埋深及综合评价系数中,以综合评价系数的灵敏度最大... 针对矿区地表沉陷预测评价,以缓倾斜中硬煤层为例分析了概率积分法模式的稳定性。该模型有较好的稳定性,用于缓倾斜煤层的地表沉陷预测,可以满足预测的精度要求。在煤层的倾角、厚度、埋深及综合评价系数中,以综合评价系数的灵敏度最大,是主要控制参数。 展开更多

关键词 煤炭开采 地表沉陷预测 概率积分法模型 灵敏度

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河下采煤对泗河河堤及村庄建筑物的损坏预测

11

作者 冯建文 谷守侠 满海英 《中国煤炭》 北大核心 2004年第5期43-44,46,共3页

通过对 9318西工作面上覆地层的工程及水文地质情况的分析 ,合理选取预测参数 ,运用影响函数法概率积分数学模型进行地表移动变形预测 ,可以使地表移动变形控制在地面构筑物所能承受且不发生破坏的变形范围之内。

关键词 河下采煤 地表移动变形 建筑物 影响函数法 概率积分数学模型

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