基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的山西煤礦礦井涌水量預(yù)測模型研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，煤炭資源被大量的開采，礦井水害防治和礦井水的資源化利用越來越受人們的重視。礦井涌水量是指在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)過程中單位時(shí)間內(nèi)流入礦井的水量，是煤礦設(shè)計(jì)部門確定排水設(shè)施和制定防治水措施以及綜合利用礦井水的主要依據(jù)，礦井涌水量預(yù)測成為一項(xiàng)至關(guān)重要的內(nèi)容。一方面，由于我國的煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井涌水量難以準(zhǔn)確預(yù)測，礦井涌水事故時(shí)有發(fā)生，這不僅給煤礦的安全生產(chǎn)帶來威脅，在透水事故嚴(yán)重發(fā)生時(shí)也會(huì)給煤礦帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡

2、。另一方面，由于我國的煤礦多集中在北方缺水省份，煤炭資源的大規(guī)模開采造成了對水資源的嚴(yán)重破壞，同時(shí)伴生的礦井水未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)隨意排放，污染周圍農(nóng)田和水體，危害人畜健康。這不僅加劇了水資源相對短缺的矛盾，進(jìn)而影響了本地區(qū)乃至全國的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，準(zhǔn)確預(yù)測礦井涌水量，有助于合理確定礦井水處理設(shè)施的建設(shè)規(guī)模，有效利用建設(shè)資金，減少或避免安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。礦井涌水量受水文、地質(zhì)、河流和降水等自然因素以及煤炭開采量、開采

3、面積和開采方式等人為因素綜合影響。各個(gè)影響因素之間又相互作用相互影響，使礦井涌水量表現(xiàn)出極大的偶然性和隨機(jī)性，礦井水年排水量時(shí)間序列呈現(xiàn)非線性特征，給礦井涌水量預(yù)測帶來難度。礦井涌水的這種特點(diǎn)使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在其應(yīng)用上具有優(yōu)勢。
　　 本文針對該問題利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與方法建立了礦井水涌水量預(yù)測模型，通過對預(yù)測結(jié)果的分析得知該方法預(yù)測精度高，顯示出此方法的優(yōu)越性。本文在比較分析各種預(yù)測方法和山西省水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，建立了

4、礦井涌水量預(yù)測的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。該模型是利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與方法建立起的預(yù)測模型，以MATLAB 程序語言為計(jì)算平臺(tái)。同其它預(yù)測模型相比該模型結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算簡捷，模型適應(yīng)性較強(qiáng)，可信度較高。本文應(yīng)用該模型對山西礦井涌水量作了預(yù)測，預(yù)測結(jié)果表明該模型在礦井涌水量預(yù)測方面具有較好的可靠性和實(shí)用性，是一種具有廣闊前景的預(yù)測方法。用該方法預(yù)測礦井水的準(zhǔn)確性與訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)的豐富程度和預(yù)測期的長短有關(guān)，在礦井水涌水量預(yù)測的實(shí)際工作中，應(yīng)盡可能

5、地查找大量詳細(xì)豐富的數(shù)據(jù)，以提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。本文應(yīng)用該模型對對山西省2004年和2005年礦井涌水量作了檢驗(yàn)性預(yù)測，并與實(shí)際涌水量做了比較分析。結(jié)果表明，涌水量預(yù)測值和實(shí)際值之間，最小誤差為1.08[％]，最大誤差僅為3.75[％]，平均誤差為2.42[％]，礦井涌水量計(jì)算值與實(shí)際值基本一致。此外，用此方法對山西省各礦井涌水量做了檢驗(yàn)性預(yù)測和對2010年涌水量作了預(yù)測。涌水量預(yù)測結(jié)果和實(shí)際數(shù)值能夠較好地吻合，表明本文所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)