冀汶莉,刘艺欣,柴敬,等. 基于随机森林的矿压预测方法[J]. 采矿与岩层控制工程学报,2021,3( 3 ):033525.
JI Wenli,LIU Yixin,CHAI Jing,et al. Mine pressure prediction method based on random forest[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering,2021,3( 3 ):033525.
基于随机森林的矿压预测方法
冀汶莉1,2,刘艺欣1,柴 敬2,3,王 斌1
( 1. 西安科技大学 通信与信息工程学院,陕西 西安 710054;2. 西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054;3. 西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054 )
摘 要:煤矿开采过程中工作面矿压显现的分析与预测,对于保障煤矿安全生产具有重要意义。分布式光纤监测技术是煤矿开采过程中覆岩变形监测的新方法,以分布式光纤监测采动覆岩变形相似物理模拟试验为背景,建立了基于随机森林的MBCT-SR-RF工作面来压预测模型。首先提出光纤加权频移平均变化度,并引入多步逆向云变换算法( MBCT-SR )计算光纤上所有测点频移数据的期望Ex、熵En和超熵He等统计特征;然后以光纤加权频移平均变化度和光纤频移数据的统计特征( Ex,En,He )作为输入样本,以均方根误差( RMSE )、平均绝对误差( MAE )和平均绝对百分比误差( MAPE )作为性能评估指标;最后进行了预测模型的泛化能力研究。试验结果表明,基于MBCT-SR-RF的工作面来压预测方法的RMSE为5.289 6 cm,MAE为4.336 7 cm,MAPE为3.916 7%,与BP神经网络和SVM支持向量机方法相比,均低于相应的评价指标,具有较高的准确率、鲁棒性和泛化能力。该方法实现了基于光纤频移数据的工作面来压预测,为煤矿开采过程中的顶板智能化管理提供了判断依据。
关键词:矿压显现;来压位置预测;MBCT-SR;随机森林;分布式光纤
基金项目:国家重点研发计划资助项目( 2018YFC0808301 );国家自然科学基金资助项目( 41027002,51804244 )
作者简介:冀汶莉( 1973— ),女,陕西西安人,副教授,硕士生导师,主要从事大数据技术、机器学习、物联网技术应用、煤矿信息化等的教学与科研工作。E-mail:jiwenli@xust.edu.cn