基于粒子群算法的RS-SVM改进与空区危险程度智能判识研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bohecha_j
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伴随着矿产资源的消耗使用,矿山生产活动愈来愈多,常年的开采给矿山带来了大量且范围较广的采空区,采空区对矿山的安全造成愈加严重的威胁,带来的岩层错动、裂缝变形等现象逐步危化,采空区的危险性给矿山安全带来了一定的安全隐患,成为评价矿山安全的重要因素。本文为克服采空区危险性具有的隐蔽性以及不确定性特点,通过改进信息熵的粗糙集知识与支持向量机理论,结合粒子群优化,构建了一种采空区危险性分级模型,并采用数值模拟法探究了隐患较大采空区的时空演化特征,得到的主要研究成果和结论如下:(1)在统计分析与实测资料的基础上,基于华东某铁矿采空区的实际情况,选取了采矿方式、空区开挖深度、采空区高度、空区最大暴露面积、暴露高度、最大暴露跨度、矿柱情形、空区体积、治理率这9个因素作为主要影响因素,基于粗糙集理论(RS)的属性约简,通过改进信息熵的属性约简法对训练样本进行属性约简,得出最终属性约简结果:采矿方式、最大暴露面积、最大暴露跨度、矿柱情形、最大暴露高度,此次约简结果在一定程度上能为采空区定向治理提供理论指导。(2)采用粒子群算法(PSO)进行参数优化,选取最优的支持向量机核参数以及惩罚参数,以Matlab编制了支持向量机模型,采用“一对一法”(one-against-one)构造二值分类器来实现采空区的多类分类算法,最终获得评价采空区的危险性等级的支持向量机模型,结果显示,基于该支持向量机模型的采空区危险性识别准确率达到94.0%,表明了支持向量机对采空区进行危险性评价的可行性与实用性。(3)引入3D激光扫描仪,对采空区进行轮廓扫描探测,基于三维激光探测结果采用3D mine对隐患大的采空区进行建模,导入FLAC3D实现对采空区的数值模拟分析,在支持向量机预测结果的基础上深入探究了隐患较大的采空区开采过程中的围岩内部的应力、位移、塑性区的分布与发展规律,为现实工程中矿山资源开采和灾害预防提供一定的参考依据,体现了本文研究内容的实用性。
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