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河南理工大学学报(自然科学版)2024年第05期:相空间重构后矿井涌水量序列地质学含义及其应用研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:李建林;贺奇;王树威;王心义;王冲;薛杨;

单位:河南理工大学资源环境学院;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心;天津华北地质勘查局核工业二四七大队;中化地质矿山总局浙江地质勘查院;

摘要:目的 为了确定相空间重构矿井涌水量序列的地质学含义并提高涌水量预测精度,方法以王行庄矿为例,在涌水量序列相空间重构后,对重构后相空间列向量与涌水量主控因素进行相关性分析,并在此基础上建立混沌理论与人工神经网络耦合(Chaos-ENN)的涌水量预测模型。结果 结果表明:相空间的嵌入维数等于矿井涌水量主控因素个数;相空间的第1,2,4,5,6列向量分别与C_2tL_(1-4)含水层水位埋深、O_2m+?_3ch含水层水位埋深、采空区面积、C_2tL_(1-4)含水层水位埋深、开拓长度具有较高的相关性,第3列与不易量化的其他综合因素有关;构建的Chaos-ENN涌水量预测模型在王兴庄矿的预测精度达到97.91%。结论 涌水量序列重构后相空间的列向量具有明确的地质学含义。利用混沌理论可以量化涌水量预测模型中ENN输入层的个数及取值,所以仅需涌水量序列值就可以建立矿井涌水量预测的Chaos-ENN模型,该模型解决了涌水量预测中存在的主控因素难以确定和不易量化的难题,且预测精度高,具有较高的推广价值。

关键词:矿井水文系统;;相空间重构;;涌水量主控因素;;混沌特征;;Chaos-ENN预测模型

基金资助:国家自然科学基金资助项目(41972254);; 河南省高等学校重点科研项目(22A170009)