基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤層瓦斯壓力快速反演研究.pdf

1、瓦斯事故為我國(guó)煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，準(zhǔn)確測(cè)定煤層瓦斯壓力對(duì)礦井瓦斯綜合治理具有重要意義。目前，煤層瓦斯壓力的測(cè)定有直接測(cè)定法和間接測(cè)定法。隨著煤礦開(kāi)采條件日趨復(fù)雜，開(kāi)采強(qiáng)度不斷增大，現(xiàn)有方法已不能完全滿(mǎn)足煤礦安全生產(chǎn)的需要。因此尋求一種快速準(zhǔn)確確定煤層瓦斯壓力的方法，具有重要的理論意義和工程背景。
　　本文通過(guò)理論分析、函數(shù)擬合和數(shù)值模擬研究煤層中鉆孔瓦斯非穩(wěn)態(tài)涌出規(guī)律，揭示鉆孔瓦斯涌出量q和煤層瓦斯壓力p0之間的關(guān)系，

2、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建快速反演煤層瓦斯壓力的網(wǎng)絡(luò)模型，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練、測(cè)試、驗(yàn)證，提出一種間接測(cè)定煤層瓦斯壓力的新方法和測(cè)試系統(tǒng)。本文得到的主要成果有:
　　(1)通過(guò)研究均質(zhì)煤層和非均質(zhì)煤層中鉆孔瓦斯非穩(wěn)態(tài)涌出規(guī)律，得到在封孔后初期鉆孔瓦斯涌出量q與時(shí)間t的關(guān)系:q=At-B，鉆孔瓦斯涌出初速度A和衰減系數(shù)B均隨著瓦斯壓力p0的增大而增大，揭示了鉆孔瓦斯涌出量q和煤層瓦斯壓力p0之間的關(guān)系，為反演煤層瓦斯壓力提供了依據(jù)。
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3、2)通過(guò)ANSYS軟件模擬得到的鉆孔瓦斯涌出規(guī)律與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相符，驗(yàn)證了使用ANSYS軟件模擬鉆孔瓦斯涌出規(guī)律的可行性和準(zhǔn)確性，并利用模擬結(jié)果豐富了反演煤層瓦斯壓力網(wǎng)絡(luò)模型的樣本庫(kù)。
　　(3)構(gòu)建了反演煤層瓦斯壓力的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，經(jīng)過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練及測(cè)試，確定了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為4×10×1，即輸入神經(jīng)元為4個(gè):鉆孔半徑、煤層埋深、q-t曲線(xiàn)的擬合參數(shù)鉆孔瓦斯涌出初速度A和衰減系數(shù)B，隱含層神經(jīng)元為10個(gè)，輸出神經(jīng)元為1個(gè):煤層瓦斯壓力