基于代價(jià)敏感理論的多決策樹煤層底板突水預(yù)測(cè)模型

李彥民，周晨陽，李鳳蓮

(1.太原理工大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院， 山西 晉中 030600；2.太原理工大學(xué) 大數(shù)據(jù)學(xué)院， 山西 晉中 030600)

0 引言

在煤礦開采活動(dòng)中，水害是僅次于瓦斯突出的第二大煤礦災(zāi)害[1]。我國華北煤田大多屬于帶壓開采，由帶壓開采導(dǎo)致的煤層底板突水成為當(dāng)前一種主要的突水形式。開展煤層底板突水預(yù)測(cè)研究，對(duì)降低煤礦水害事故發(fā)生、提高煤礦安全生產(chǎn)效率具有重要意義。

在進(jìn)行煤層底板突水預(yù)測(cè)時(shí)，水害狀況一般分為安全和突水2種狀態(tài)，因此，煤層底板突水可被看作為二分類問題。預(yù)測(cè)結(jié)果如果將實(shí)際安全的情況誤判為突水，所付出的代價(jià)是引起人們的注意，積極采取應(yīng)對(duì)措施。而一旦將可能出現(xiàn)突水的危險(xiǎn)情況誤判為安全狀態(tài)，將會(huì)直接造成煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)腥藛T傷亡。在采集到的煤礦突水?dāng)?shù)據(jù)中，安全狀態(tài)下的煤層水文地質(zhì)信息數(shù)據(jù)遠(yuǎn)多于突水狀態(tài)下的水文數(shù)據(jù)，煤礦突水?dāng)?shù)據(jù)具有非平衡數(shù)據(jù)集的特點(diǎn)。其中安全狀態(tài)下采集的煤層水文信息數(shù)據(jù)占多數(shù)，稱為多數(shù)類(或者負(fù)類)數(shù)據(jù)；突水狀態(tài)下采集的水文地質(zhì)信息數(shù)據(jù)占少數(shù)，稱為少數(shù)類(或者正類)數(shù)據(jù)。而少數(shù)類誤判所帶來的損失遠(yuǎn)高于多數(shù)類誤判所帶來的損失。因此，如何提高突水狀況時(shí)少數(shù)類數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率是本文研究重點(diǎn)。

構(gòu)建煤層底板突水預(yù)測(cè)模型常用的方法有基于底板突水機(jī)理的方法及基于智能信息處理的方法。基于底板突水機(jī)理的方法有尖點(diǎn)突變模型[2-3]、突水極限水壓值法[4]、脆弱性評(píng)價(jià)模型[5]及突水系數(shù)法等。……