M—SVR方法在“三下”覆巖移動(dòng)范圍預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

賀嚴(yán) 彭永東 李海港 郝顯福 黃文琪

摘 要：為避免因“三下”覆巖移動(dòng)范圍劃定不合理造成的生命財(cái)產(chǎn)損失或土地資源浪費(fèi)，將移動(dòng)范圍-支持向量回歸機(jī)（M-SVR）方法引入“三下”覆巖的移動(dòng)范圍預(yù)測(cè)。通過M-SVR方法的應(yīng)用，在某典型“三下”礦山建立了以覆巖位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量及移動(dòng)速度為關(guān)鍵參數(shù)的覆巖移動(dòng)范圍預(yù)測(cè)模型，得到了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變形值與移動(dòng)速度預(yù)測(cè)結(jié)果，并對(duì)比實(shí)測(cè)值進(jìn)行了誤差分析。預(yù)測(cè)結(jié)果表明：3組覆巖移動(dòng)范圍監(jiān)測(cè)點(diǎn)5月1日至5月10日位移量平均預(yù)測(cè)值為0.049m，絕對(duì)誤差為0.013m；移動(dòng)速度平均預(yù)測(cè)值為0.0049m/d，絕對(duì)誤差為0.0013m/d。由理論驗(yàn)證及誤差分析可知，M-SVR方法有效地解決了“三下”覆巖移動(dòng)范圍的量化問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：M-SVR；移動(dòng)范圍預(yù)測(cè)模型；移動(dòng)速度；相對(duì)誤差 “三下”資源開采技術(shù)復(fù)雜，制約因素多，覆巖應(yīng)力環(huán)境伴隨開挖、爆破震動(dòng)、放礦等作業(yè)方式發(fā)生動(dòng)態(tài)改變，產(chǎn)生巖體破壞、沖擊地壓、覆巖垮落和地表塌陷等災(zāi)害。由于覆巖的微觀破壞特征及移動(dòng)規(guī)律不明確，其移動(dòng)范圍難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，造成生命財(cái)產(chǎn)的損失與土地資源的浪費(fèi)。

國內(nèi)外在“三下”資源合理開采技術(shù)方面，主要側(cè)重于巖石損傷變形特征研究。從微觀變形的角度描述了覆巖變形特征規(guī)律，但存在與實(shí)踐吻合程度不高、推廣應(yīng)用難度較大的缺陷，故亟需提出一種切實(shí)可行的“三下”覆巖移動(dòng)范圍分析預(yù)測(cè)方法。

移動(dòng)范圍-支持向量回歸機(jī)（M-SVR）方法是一種新型的基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原理的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，在處理小樣本、非線性、高維數(shù)和局部極小點(diǎn)等問題上具有獨(dú)到的優(yōu)越性。本文采用M-SVR方法學(xué)習(xí)某典型“三下”礦山覆巖移動(dòng)范圍現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)M-SVR預(yù)測(cè)模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，并分析了預(yù)測(cè)參數(shù)的敏感性，挖掘出“三下”覆巖移動(dòng)范圍的非線性規(guī)律，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性進(jìn)行了誤差分析。

1 移動(dòng)范圍-支持向量回歸機(jī)（M-SVR）原理

1.1基本原理

M-SVR方法是支持向量回歸機(jī)SVR的一種變形，它通過引入目標(biāo)參數(shù)M，將SVR預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了優(yōu)化。首先由若干已知移動(dòng)范圍參數(shù)組成的學(xué)習(xí)訓(xùn)練集：

3 結(jié)論

通過在某典型“三下”礦山建立了以覆巖位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量及移動(dòng)速度為關(guān)鍵參數(shù)的覆巖移動(dòng)范圍預(yù)測(cè)模型，得到了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變形值與移動(dòng)速度預(yù)測(cè)結(jié)果并對(duì)比實(shí)測(cè)值進(jìn)行了誤差分析。

本次預(yù)測(cè)模型以A、B、C監(jiān)測(cè)點(diǎn)的30d實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為學(xué)習(xí)樣本，建立支持向量回歸機(jī)模型，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的30個(gè)學(xué)習(xí)樣本極大地提高了本M-SVR預(yù)測(cè)模型的計(jì)算效率；通過對(duì)未來的10d的位移量預(yù)測(cè)，得出了3組覆巖移動(dòng)范圍監(jiān)測(cè)點(diǎn)10d內(nèi)位移量平均預(yù)測(cè)值為0.049m，絕對(duì)誤差僅為0.013m；移動(dòng)速度平均預(yù)測(cè)值為0.0049m/d，絕對(duì)誤差僅為0.0013m/d，預(yù)測(cè)結(jié)果安全可靠。

本次預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果表明，M-SVR預(yù)測(cè)方法能夠有效地解決“三下”覆巖移動(dòng)范圍的量化問題，且預(yù)測(cè)結(jié)果精度較高、安全可靠，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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