基于混沌-廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井涌水量預(yù)測(cè)

李建林，高培強(qiáng)，王心義，趙帥鵬

(1.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000；2.煤炭安全生產(chǎn)與清潔高效利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 焦作 454000)

0 引 言

礦井涌水量是指在單位時(shí)間內(nèi)，礦山建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中涌入井巷中的總水量。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)涌水量對(duì)于礦山安全生產(chǎn)具有重要作用[1]。地表水體(大氣降水、河流等)、開(kāi)采條件(開(kāi)采深度和規(guī)模、煤層圍巖出露條件、上覆地層透水性等)、地質(zhì)構(gòu)造等因素都會(huì)對(duì)礦井涌水造成直接或間接的影響。學(xué)者們針對(duì)礦井涌水量的預(yù)測(cè)從確定性方法逐漸發(fā)展到非確定性隨機(jī)預(yù)測(cè)，研究方法不斷更新[2-4]。但受水文地質(zhì)條件復(fù)雜性的影響，確定性方法(解析法、水均衡法等)的計(jì)算結(jié)果往往會(huì)出現(xiàn)較大誤差[5]；非確定性隨機(jī)預(yù)測(cè)方法(水文地質(zhì)比擬法、模糊數(shù)學(xué)模型、灰色系統(tǒng)理論、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)主要受限于實(shí)測(cè)資料的積累程度，而且這類(lèi)方法對(duì)開(kāi)采條件下礦井充水因素的動(dòng)態(tài)變化考慮不夠[6]。整體而言，目前涌水量預(yù)測(cè)存在的主要問(wèn)題是對(duì)影響涌水量的因素認(rèn)識(shí)不夠、不能找出起決定作用的因素；或已找到起決定作用的因素，但這些因素的資料不全或數(shù)據(jù)難以獲取，導(dǎo)致建模及預(yù)測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)化。

混沌理論(Chaos Theory)可以讓時(shí)間序列中隱藏的豐富的動(dòng)力學(xué)信息得以恢復(fù)[7]，是研究復(fù)雜系統(tǒng)的有效工具。我國(guó)將其應(yīng)用到礦井涌水量預(yù)測(cè)的研究始于1996 年，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，取得了一定的成果[8-10]：①很多礦井的涌水量時(shí)間序列具有混沌特性；……