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基于水化学特征的聚类分析对矿井突水源判别 被引量:29
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作者 石磊 徐楼英 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2010年第3期97-100,124,共5页
为了能够准确并快速地判别煤矿突水水源位置,基于水化学特征的模糊聚类分析,对突水水源进行综合评判。首先利用突水点的水化学分析指标离子的检测值与以往收集的各个主要含水层的水化学指标离子本底值通过软件绘制出三角形水质图,对比... 为了能够准确并快速地判别煤矿突水水源位置,基于水化学特征的模糊聚类分析,对突水水源进行综合评判。首先利用突水点的水化学分析指标离子的检测值与以往收集的各个主要含水层的水化学指标离子本底值通过软件绘制出三角形水质图,对比分析可排除最不可能的充水含水层;在此基础上再利用模糊数学聚类分析方法,将剩下的不确定充水含水层建立评判集合进行聚类分析,计算隶属度,通过对计算结果的分析,最终判定突水水源。分析结果表明,采用这2种方法判别突水水源,方法简单易操作,节省时间,可以避免由于水文地质条件的复杂性和模糊聚类分析的模糊性而造成的原因不唯一或结果失真,从而大幅提高判别结果的正确性。 展开更多
关键词 矿井水源 水化学特征分析 聚类分析 含水层
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基于改进的SSA-BP神经网络的矿井突水水源识别模型研究 被引量:4
2
作者 刘伟韬 李蓓蓓 +2 位作者 杜衍辉 韩梦珂 赵吉园 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第2期98-105,115,共9页
机器学习与寻优算法的结合在矿井突水水源识别上得到广泛应用,但突水水样数据具有随机性且寻优算法易陷入局部最优,提高模型泛化能力和跳出局部最优需进一步研究。针对上述问题,提出了一种改进的麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络模型,... 机器学习与寻优算法的结合在矿井突水水源识别上得到广泛应用,但突水水样数据具有随机性且寻优算法易陷入局部最优,提高模型泛化能力和跳出局部最优需进一步研究。针对上述问题,提出了一种改进的麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络模型,用于对矿井突水水源进行定量辨识。以鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿为研究对象,通过常规离子浓度分析、Piper三线图对该煤矿水样的水化学特征进行分析,初步判断矿井水来源于奥灰含水层和三灰含水层,并确定Na^(+)+K^(+)浓度、Ca^(2+)浓度、Mg^(2+)浓度、HCO_(3)^(-)浓度、SO_(4)^(2-)浓度、Cl^(-)浓度、矿化度、总硬度、pH值作为突水水源识别指标;建立基于改进SSA-BP神经网络的矿井突水水源识别模型:首先进行SSA参数设置,引入Sine混沌映射使麻雀种群均匀分布,然后通过计算适应度值进行麻雀种群的更新,引入随机游走策略扰动当前最优个体,如果满足终止条件,则获得最优BP神经网络权重和阈值,最后基于构建的BP神经网络,输出识别结果。研究结果表明:①改进的SSA-BP模型在训练集上的识别准确率达95.6%,在测试集上的识别准确率达100%。②改进的SSA-BP神经网络模型与BP神经网络模型、SSA-BP神经网络模型对比结果:BP神经网络模型误判率为5/18,SSA-BP神经网络模型的误判率为2/18,改进的SSA-BP神经网络模型误判率为0,迭代10次后趋于稳定,且与设定的目标误差相差最小,初始适应度值最优,识别结果可信度高。③将阳城煤矿5组矿井水水样数据作为输入层数据输入到训练好的模型中,矿井水水样的主要来源为奥灰含水层、三灰含水层和山西组含水层,模型识别结果与水化学特征分析的结论相互印证,实现了精准区分。 展开更多
关键词 矿井水源识别 水化学特征 麻雀搜索算法 BP神经网络 混沌映射 随机游走策略
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耦合主成分分析下煤矿矿井突水水源识别方法 被引量:1
3
作者 邢楷 单耀 +2 位作者 王克南 樊林林 邹阳 《能源与环保》 2024年第4期38-43,共6页
煤矿矿井突水会导致矿井内部水位迅速上升,对煤矿生产造成严重影响,甚至导致煤矿停产。开展矿井突水水源识别可以及早发现突水风险,从而保障煤矿生产和矿工的生命安全。为此,提出一种耦合主成分分析下煤矿矿井突水水源识别方法。根据水... 煤矿矿井突水会导致矿井内部水位迅速上升,对煤矿生产造成严重影响,甚至导致煤矿停产。开展矿井突水水源识别可以及早发现突水风险,从而保障煤矿生产和矿工的生命安全。为此,提出一种耦合主成分分析下煤矿矿井突水水源识别方法。根据水源化学各组分间差异性确定突水水源判别指标变量,从煤矿矿井含水层随机选取18个水样化学信息,通过耦合主成分分析获得各水源组间相关性,提取4个重要的主成分表征所有样本信息特征,结合协方差矩阵、Fisher判别得到各类型水源组别的中心距离,识别出突水水源类型。实验结果表明,所提方法能够解决样本信息各变量间信息叠加问题,提升了突水水源识别准确率。 展开更多
关键词 耦合主成分分析 水源 化学组分 FISHER判别 中心值距离
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改进Fisher判别法的突水水源快速判别模型 被引量:2
4
作者 韩泰然 李昂 刘军亮 《能源与环保》 2024年第3期28-34,共7页
为快速有效地判别矿井突水水源位置,预防水害事故的发生,根据平煤五矿实际水文地质特征,针对砂岩、太灰和寒灰含水层水质差异性,收集34组水样资料,并选取K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、HCO_(3)^(-)六大常规水... 为快速有效地判别矿井突水水源位置,预防水害事故的发生,根据平煤五矿实际水文地质特征,针对砂岩、太灰和寒灰含水层水质差异性,收集34组水样资料,并选取K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、HCO_(3)^(-)六大常规水化学离子作为判别因子,开展水化学特征分析;结合PCA降维统计算法,建立改进的Fisher水源判别模型,并利用待测样本对比改进前后Fisher模型的判别结果,同时将训练样本回代到改进模型中进行验证。结果表明,根据水化学类型无法准确区分寒灰水与太灰水;利用改进Fisher判别模型测试10组待测样本,判别准确率为100%,相较于基础Fisher模型,准确率提高了20%,应用改进Fisher判别模型可大幅提升水源识别准确率;已知训练样本的回代结果显示,改进Fisher判别结果与实际情况基本吻合。通过2种模型的对比分析,采用改进Fisher模型进行矿井水源识别准确率及可靠性高,具有一定研究价值,可为矿井水源识别提供新的思路。 展开更多
关键词 水源 Fisher判别模型 水源识别 主成分分析
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基于熵权-模糊可变集理论的煤矿井突水水源识别 被引量:49
5
作者 王心义 赵伟 +5 位作者 刘小满 王甜甜 张建国 郭建伟 陈国胜 张波 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2433-2439,共7页
在阐述熵权法和模糊可变集理论的基础上,针对平顶山煤田首山一矿和十三矿4个充水水源中所提取的23个水样,构建了识别矿井突水水源的数学模型,并利用该模型对8个水样进行了来源识别。结果表明:各类充水水源中Ka^++Na^+,Ca^(2+),Mg^(2+),C... 在阐述熵权法和模糊可变集理论的基础上,针对平顶山煤田首山一矿和十三矿4个充水水源中所提取的23个水样,构建了识别矿井突水水源的数学模型,并利用该模型对8个水样进行了来源识别。结果表明:各类充水水源中Ka^++Na^+,Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^-,SO_4^(2-)和HCO_3^-等6项化学指标值在区间特定值附近出现的概率比较高,可用模糊可变集理论识别突水水源;熵权法计算的Ka^++Na^+和Ca^(2+)权重值分别为0.270 8和0.371 3,远高于其他指标的权重值,且其权重值之和占64.21%,说明两项指标在矿井突水水源识别中起主要作用;8组水样识别时,除水样8识别结果不符合实际外,其余均与实际类型相符,其准确率为87.5%;对于平顶山煤田来说,识别模型中的优化准则参数a选取2时,熵权-模糊可变集模型识别突水水源的准确性更高;应依据丰富的时空水质检测数据来建立模型并及时应用新的资料予以修正,以保证所建识别模型符合实际并与时俱进。 展开更多
关键词 水源识别 水化学指标 熵权法 模糊可变集理论
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矿井突水水源判别方法概述 被引量:58
6
作者 李燕 徐志敏 刘勇 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2010年第11期87-89,共3页
矿井突水灾害造成巨大的经济损失和人员伤亡,严重阻碍着我国煤炭行业的发展。一旦发生突水,及时准确地查明突水水源是解决和进一步预防突水灾害的前提,因此选择合适的判别方法是快速高效判别突水水源的关键,本文对近些年来判别矿井突水... 矿井突水灾害造成巨大的经济损失和人员伤亡,严重阻碍着我国煤炭行业的发展。一旦发生突水,及时准确地查明突水水源是解决和进一步预防突水灾害的前提,因此选择合适的判别方法是快速高效判别突水水源的关键,本文对近些年来判别矿井突水水源的各种方法进行探讨,概述各种方法的原理、应用现状及其适用条件,为保障矿井安全生产的防治水工作提供决策依据。 展开更多
关键词 水源 判别方法 水化学 防治水
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矿井突水水源判别的多组逐步Bayes判别方法研究 被引量:50
7
作者 陈红江 李夕兵 刘爱华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3655-3659,共5页
矿井突水是采矿过程中最具威胁的自然灾害之一。能否准确快速地判别矿井突水水源,不仅是矿井水文地质工作的主要内容,而且是煤矿防治水工作的重要基础。为了有效判别矿井突水水源,综合考虑水化学指标对水源判别的重要性,基于多组逐步Ba... 矿井突水是采矿过程中最具威胁的自然灾害之一。能否准确快速地判别矿井突水水源,不仅是矿井水文地质工作的主要内容,而且是煤矿防治水工作的重要基础。为了有效判别矿井突水水源,综合考虑水化学指标对水源判别的重要性,基于多组逐步Bayes判别分析理论,选取Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-和HCO3-共6项指标作为判别因子,利用国内某矿区各主要含水层的35个水样的水质资料作为训练样本,建立了矿井突水水源预测的多组逐步Bayes判别分析模型。实例分析表明,该模型结果与实际情况相符合,说明该模型在矿井突水水源判别中具有良好的实用性和有效性,为判别矿区新的突水水源提供了一种新思路。 展开更多
关键词 矿井 矿井水文地质 水源判别 多组逐步Bayes判别
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同位素技术在判别矿井突水水源中的应用 被引量:31
8
作者 潘国营 王素娜 +1 位作者 孙小岩 范书凯 《矿业安全与环保》 北大核心 2009年第1期32-34,共3页
应用同位素技术可以获得常规方法所不能取得的关键数据,为分析矿区地下水补给来源、各含水层之间的联系、地下水年龄及地下水混合比例等方面起了重要作用。研究结果表明:应用此项技术能准确、快速地确定矿区地下水的同位素特征,并判断... 应用同位素技术可以获得常规方法所不能取得的关键数据,为分析矿区地下水补给来源、各含水层之间的联系、地下水年龄及地下水混合比例等方面起了重要作用。研究结果表明:应用此项技术能准确、快速地确定矿区地下水的同位素特征,并判断出矿井突水的主要来源,可为制订有效的防治水措施提供科学依据。 展开更多
关键词 同位素 判别 水源
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基于多元统计分析的矿井突水水源Fisher识别及混合模型 被引量:47
9
作者 黄平华 陈建生 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期131-136,共6页
综合运用多元统计分析技术、Fisher判别分析理论和混合计算理论,依据含水层地下水组分数据,分别建立河南焦作矿区突水水源的Fisher识别模型和混合模型,并分别对它们进行验证。结果表明:因子分析能有效建立识别模型训练水样;突水水源Fis... 综合运用多元统计分析技术、Fisher判别分析理论和混合计算理论,依据含水层地下水组分数据,分别建立河南焦作矿区突水水源的Fisher识别模型和混合模型,并分别对它们进行验证。结果表明:因子分析能有效建立识别模型训练水样;突水水源Fisher识别模型对混合程度较低地下水判别精度较高,利用回代估计法所得到的误判率小,具有较强的涌水水源判别能力;混合模型能有效确定地下水混合程度,δ18O的预测值与实测值偏差总体上低于10%,应用混合模型还能进行水文地球化学质量平衡模拟。 展开更多
关键词 水源判别 Fisher识别模型 混合模型
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水化学法在矿井突水水源判断中的应用 被引量:53
10
作者 高卫东 何元东 李新社 《矿业安全与环保》 2001年第5期44-45,共2页
介绍了徐州矿区不同含水层中地下水的主要化学特征,在此基础上应用水化学法,结合灰色系统关联理论,对徐州矿区董庄煤矿发生的一次突水进行了分析计算,判定突水水源为矿区老窑水。结果表明,该判断是可靠的。
关键词 水化学法 水源 矿井 地下水 关联度 灰色理论
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矿井突水水源的水化学特征分析及其判别模型 被引量:17
11
作者 张磊 许光泉 《矿业安全与环保》 北大核心 2010年第2期7-10,共4页
以徐庄煤矿为例,分析了矿井4个突水水源的水化学成分;应用逐步判别方法建立了徐庄煤矿突水水源判别模型,经检验,该模型具有较好的判别效果。对矿井突水水源判别及防治水工作具有一定的指导意义。
关键词 水源 水化学 逐步判别 水源判别
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用模糊综合评判方法判定曹庄煤矿突水水源 被引量:10
12
作者 夏筱红 张华 杨伟峰 《西部探矿工程》 CAS 2002年第4期54-56,共3页
详细介绍了模糊综合评判方法 ,通过对曹庄煤矿各含水层已知水样的水质分析 ,得出各含水层的水化学指标各有特点 。
关键词 煤矿 模糊综合评判模型 水源 水文地质 含水层 水质 水化学特征
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济宁三号井田矿井突水的水化学特征和水源判别 被引量:16
13
作者 周来 冯启言 +1 位作者 杨建华 李永涛 《中国矿业》 北大核心 2005年第8期66-69,共4页
济三井田,尤其是一采区在开采3煤过程中受到上覆3煤顶板砂岩、侏罗纪红层和第四系下组等含水层的突水威胁。本文基于水化学方法,利用水质测试资料,结合聚类分析法描述了一采区含水层的水化学特征,分析了突水水源。目前,进入一采区工作... 济三井田,尤其是一采区在开采3煤过程中受到上覆3煤顶板砂岩、侏罗纪红层和第四系下组等含水层的突水威胁。本文基于水化学方法,利用水质测试资料,结合聚类分析法描述了一采区含水层的水化学特征,分析了突水水源。目前,进入一采区工作面的的水源主要为红层水和3煤顶板砂岩水,3煤顶板砂岩水所占比例随着采空面积的增加有增大的趋势。工作面涌水量资料验证了水化学法判定突水水源的可靠性。 展开更多
关键词 水化学 水源 聚类分析 济三井田
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基于PCA-CRHJ模型的矿井突水水源判别 被引量:7
14
作者 秋兴国 王瑞知 +2 位作者 张卫国 张昭昭 张婧 《工矿自动化》 北大核心 2020年第11期65-71,共7页
针对传统矿井突水水源判别模型存在非线性能力较差、模型稳定性较差、判别精度低等问题,基于主成分分析(PCA)法和确定性分层跳跃循环网络(CRHJ)构建了PCA-CRHJ矿井突水水源判别模型。引入PCA对多元时间突水序列进行降维并提取关键特征,... 针对传统矿井突水水源判别模型存在非线性能力较差、模型稳定性较差、判别精度低等问题,基于主成分分析(PCA)法和确定性分层跳跃循环网络(CRHJ)构建了PCA-CRHJ矿井突水水源判别模型。引入PCA对多元时间突水序列进行降维并提取关键特征,重构突水数据,获得主成分突水序列,对CRHJ进行模型训练,将训练完成的模型应用到张集煤矿和新庄孜煤矿突水水源判别中进行有效性验证。结果表明:①通过与CRHJ、确定性循环跳跃网络(CRJ)、回声状态网络(ESN)模型进行对比,表明PCA-CRHJ模型的实际判别效果最优,准确率可达100%;②PCA-CRHJ模型有5类主要参数,分别为储备池规模、输入连接权重、单向连接权重、分层双向跳跃权重、跳跃步长,对该5类参数进行敏感性分析,表明输入权重参数对模型判别结果的影响最大;当3类权重参数取得最优值且保持不变时,储备池规模对模型误差影响最大,而跳跃步长的影响则较小。 展开更多
关键词 矿井 水源判别 确定性分层跳跃循环网络 主成分分析 多元时间序列
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用Fisher判别法确定矿井突水水源 被引量:67
15
作者 陈红江 李夕兵 +1 位作者 刘爱华 彭述权 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1114-1120,共7页
运用Fisher判别分析(FDA)理论,根据含水层的标型组分和涌水点水样的化学成分,针对简单的两类和复杂的多类突(涌)水水源识别,分别建立Fisher的线性判别函数模型和典则判别的函数模型,并对它们进行判别分析,将所建的矿井突(涌)水水源识别... 运用Fisher判别分析(FDA)理论,根据含水层的标型组分和涌水点水样的化学成分,针对简单的两类和复杂的多类突(涌)水水源识别,分别建立Fisher的线性判别函数模型和典则判别的函数模型,并对它们进行判别分析,将所建的矿井突(涌)水水源识别的Fisher判别模型应用于华北某矿井予以验证。研究结果表明:该模型利用回代估计法所得到的误判率小,并具有较强的判别能力。运用该模型进行判别分析,简易方便,分类效率高,对研究矿井突(涌)水水源的快速、有效判别意义明显;该模型适用性强,有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 矿井 (涌)水水源判别 水化学方法 FISHER判别分析
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潘谢矿区矿井突水水源的QLT法判别 被引量:12
16
作者 刘文明 桂和荣 +2 位作者 孙雪芳 罗巨安 王厚柱 《中国煤炭》 北大核心 2001年第5期31-34,共4页
近年来 ,国内外在利用水化学资料判别矿井突水水源方面 ,已发表了许多论著 ,但在淮南潘谢矿区的应用效果均不佳。本文在考虑水化学资料的基础上 ,增加了水温及水位的因素 ,介绍了矿井突水水源的QLT法判别数学模型 ,并对潘谢矿区分别计... 近年来 ,国内外在利用水化学资料判别矿井突水水源方面 ,已发表了许多论著 ,但在淮南潘谢矿区的应用效果均不佳。本文在考虑水化学资料的基础上 ,增加了水温及水位的因素 ,介绍了矿井突水水源的QLT法判别数学模型 ,并对潘谢矿区分别计算了标准参数值(aki、bki、E ) ,开发了“潘谢矿区矿井突水水源QLT法判别系统”。 展开更多
关键词 隶属度 标准参数 水源判别 矿井 QLT法判别 数学模型
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用水化学分析法判别井下突水水源 被引量:8
17
作者 佟凤健 郭爱民 +1 位作者 孟新华 朱泽虎 《煤矿开采》 1999年第4期35-36,39,共3页
地下水的水化学特征可以反映地下水所处的水文地质环境, 分析、研究地下水的水化学特征有助于分析地下水的补给、径流、排泄条件, 对查明井下突水水源和水害防治有明确的指导意义。岱庄煤矿利用水化学分析法判别井下突水水源获得成功... 地下水的水化学特征可以反映地下水所处的水文地质环境, 分析、研究地下水的水化学特征有助于分析地下水的补给、径流、排泄条件, 对查明井下突水水源和水害防治有明确的指导意义。岱庄煤矿利用水化学分析法判别井下突水水源获得成功, 为成功封堵井下涌水奠定了基础。 展开更多
关键词 水化学分析 水源 矿井 水害防治
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灰色局势决策方法在矿井突水水源判别中的应用 被引量:16
18
作者 高卫东 《矿业安全与环保》 北大核心 2007年第6期47-49,共3页
以灰色系统理论为基础,将灰色局势决策方法应用于矿井突水水源判别。利用水质分析资料的数量关系揭示其内在的规律,给出突水水源目标效果测度的计算公式,应用"超标加权法"确定评判因素的权重,从而将多因子判别归结于单目标决... 以灰色系统理论为基础,将灰色局势决策方法应用于矿井突水水源判别。利用水质分析资料的数量关系揭示其内在的规律,给出突水水源目标效果测度的计算公式,应用"超标加权法"确定评判因素的权重,从而将多因子判别归结于单目标决策。实际应用表明该方法判别结果是可靠的,可用于解决矿井突水水源的判别问题。 展开更多
关键词 灰色局势决策方法 超标加权法 水源 判别
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福建马坑铁矿主要含水层水化学特征与突水水源的识别 被引量:6
19
作者 张慧 郑金龙 《有色金属(矿山部分)》 2010年第2期20-24,30,共6页
本文对马坑铁矿主要含水层的水化学特征进行了分析,以灰色系统理论为基础,利用灰色关联度法建立矿坑突水水源的因素序列,对一次突水点建立参考序列,从而判定突水可能来自的含水层,并计算出各个含水层对突水量贡献的大小,为识别矿井突水... 本文对马坑铁矿主要含水层的水化学特征进行了分析,以灰色系统理论为基础,利用灰色关联度法建立矿坑突水水源的因素序列,对一次突水点建立参考序列,从而判定突水可能来自的含水层,并计算出各个含水层对突水量贡献的大小,为识别矿井突水水源提供了科学依据。 展开更多
关键词 水源 水化学特征 灰色关联度
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BP神经网络在潘三煤矿突水水源判别中的应用 被引量:14
20
作者 祝翠 钱家忠 +1 位作者 周小平 马雷 《安徽建筑工业学院学报(自然科学版)》 2010年第5期35-38,共4页
矿井突水是影响煤矿安全生产的五大灾害之一,快速准确地判别突水水源是煤矿安全生产的保障,是矿井防治水工作的前提。本文从矿井突水的机理出发,以潘三矿为例,利用BP算法对训练样本进行学习,构建了BP神经网络判别模型,根据已训练好的神... 矿井突水是影响煤矿安全生产的五大灾害之一,快速准确地判别突水水源是煤矿安全生产的保障,是矿井防治水工作的前提。本文从矿井突水的机理出发,以潘三矿为例,利用BP算法对训练样本进行学习,构建了BP神经网络判别模型,根据已训练好的神经网络对样本进行了判别。最后与模糊综合评判进行了比较,结果表明,运用此方法对矿井水源进行判别,能取得较好的效果。该研究使定性预测转为了定量预测,从而提高了突水预测的科学性和准确性。 展开更多
关键词 BP神经网络 判别模型 水源 潘三煤矿
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