基于多因素的煤矿突水事故预测随机森林模型.pdf
《基于多因素的煤矿突水事故预测随机森林模型.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于多因素的煤矿突水事故预测随机森林模型.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、基于多因素的煤矿突水事故预测随机森林模型胡文博,孙延辉,马红林(新上海一号煤矿,内蒙古 鄂尔多斯市 0 1 6 2 0 0)摘 要:高效、准确、快速地提高突水水源类型预测精度,是防治煤矿发生突水事故的重要手段。以真实矿井数据为例,提出一种简单快速预测煤矿突水水源类型的预测方法。以C a2+、M g2+、N a+K+、C l-、S O2-4、H C O-36类离子实测浓度作为突水水源类型输入参数,建立一种考虑多因素的有监督随机森林突水水源类型预测模型。研究结果表明,模型预测值准确,部分测试集和预测集相关性系数R2为0.9 9;M S E(均方误差)为0.0 0 4 7,R S S(残差平方和)为
2、0.0 4 2 5,预测精度(P A)为9 5%,相较于F i s h e r判别法精度更高。整体预测相关性系数、均方误差和残差平方和分别为0.9 9 9,0.0 0 0 5,0.0 0 4 9,预测精度为9 0%以上,最大误差范围在1 0%以内,预测效果较好。关键词:矿井突水;随机森林;预测模型0 引言矿井水害作为煤矿事故的五大灾害之一12,严重制约着煤矿安全高效生产。据统计,2 0 0 12 0 2 0年3,煤矿事故水害发生起数总体呈现递减的趋势,但仍有发生,如图1所示。这就说明,找到简单、快速、高效及准确率高的煤矿突水水源识别方法对防治煤矿水害事故发生有着极其重要的意义。图1 2 0 0
3、 12 0 2 0年我国煤矿水害发生起数目前,已有大量学者通过不同的方法对矿井突水水源判断进行研究,取得了丰富的研究成果。黄敏等4通过改进的随机森林模型预测了矿井突水水源识别,通过主成分分析降维提高了模型的预测精度。成小雨等5使用支持向量机和随机森林对回采工作面瓦斯涌出量进行了预测,通过交叉验证降维筛选出权重较高的因素作为输入特征,降低了预测模型的绝对、相对误差,提高了预测精度。吴奉亮等6基于随机森林回归,预测煤矿瓦斯涌出量,提取累计影响权重为9 0%的特征变量作为输入变量,奖励模型特征变量维度,从而增加了模型的准确度。刘翔等7基于改进随机森林算法的岩石爆破块度预测,通过随机森林预测了岩石爆破
4、块度。此外,其他学者利用改进的方法或随机森林方法对岩爆等级8、露天煤矿粉尘质量浓度进行预测9、岩性预测1 0,以及通过神经网络1 1、支持向量机1 2、F i s h e r判别法1 3对突水水源识别进行预测。然而,上述方法在预测过程中,当影响因素较多时,大多学者往往利用主成分分析或者粒子群等方法对影响因素进行筛选,剔除掉权重较小的因素,在提高预测准确度的同时,忽略了权重值低的因素影响,使得预测结果不能完全反映现场实际。鉴于此,本文提出了一种基于多因素考虑的随机森林预测方法,综合考虑各个突水水样离子浓度的影响,建立了随机森林矿井突水水源类型预测模型,以期为提高矿井突水水源识别和防治煤矿突水事故
5、提供一定的理论支撑。1 随机森林模型随机森林算法是一种集成算法,其本质是建立多个决策树,然后将他们合并在一起,从而获得稳定且准确的预测结果。随机森林方法的关键是随机性,通过随机抽样训练的决策树,随机选取属性做节点分裂属性。每次有放回地抽取N次用来做样本形成一个决策树。随机森林模型预测流程如图2所示。I S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第3期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.32 0 2 3年5月M a y.2 0 2 3图2 随机森林预测模型流程2 随机森林模型的应用2.1
6、 数据集根据文献1 4 研究可以发现,矿区突水水源类型主要有4类,突水水源类别指标主要有6类,具体数据见表1。文献1 4 在进行预测时,对已经获得的数据进行预测,通过预测结果和新监测的数据进行对比验证,从而预测突水类型。然而,在实际生产过程中,水样的粒子浓度是动态变化的,对于不符合高斯分布的样本,F i s h e r算法预测效果不佳。表1 矿区水样数据序号水样实测离子浓度/(m gL-1)C a2+M g2+N a+K+C l-S O2-4H C O-3类型11 8 3.99 4.5 63 0 0.6 62 3 7.88 1 7.2 3 8 2.3 522 0 6.89 0.9 31 8 7
7、.0 13 8 4.85 3 0.6 2 6 6.9 931 1 7.42 3.9 74 7 1.59 0 5.82 3.6 33 9.6 645 5.7 39 2.3 33 8 1.6 67 6 3.32 3 0.52 8.7 452.5 39.4 91 8 3.9 11 0 0.4 78.6 41 3 9.7 665.0 58.9 14 5 1.8 42 4 0.3 6 5 6.3 9 7 0 2.0 471 6.8 81 1.8 27 5 9.5 76 3 1.59 6.8 9 6 5 8.1 987.0 13.8 98 6 7.4 16 8 5.41 6.8 1 1 0 2 8.292
8、 0 2.78 9.8 76 5 5.3 41 7 0.8 91 7 5 92 7 6.9 81 01 0.6 26.87 8 8.3 27 3 9.72 4.4 7 7 6 2.1 31 18.4 24.8 68 6 0.2 54 9 6.31 1.5 3 1 1 3 9.21 25.9 72.5 29 6 7.9 55 8 0.91 1.3 8 1 3 8 4.41 31 3.3 52.5 27 1 0.3 55 5 9.24 8.0 3 8 5 4.4 61 41 3 2.86 7.6 58 7 7.22 6 31 8 3 22 8 1.9 51 54.0 50.9 87 5 5.2 7
9、3 9 5.53.6 51 2 1 3.41 61.2 94.3 35 2 6.0 32 6 7.75.7 69 1 8.0 3 续表序号水样实测离子浓度/(m gL-1)C a2+M g2+N a+K+C l-S O2-4H C O-3类型1 71 1.3 62 4.5 68 1 2.2 25 7 2.51 3 51 1 2 9.81 83.6 84.3 36 9 9.5 25 9 6.42.8 88 1 8.4 61 92.8 64.3 36 5 5.25 1 4.94.1 28 3 5.4 62 05 5.3 12 7.5 19 2 7.59 7.9 91 8 5 52 4 1.5 92
10、 13 2 1.61 6 2.86 5 3.32 7 2.51 9 6 13 2 3.1 82 24 0 41 8 5.34 2 4.7 22 6 62 0 3 62 4 2.8 62 31 1 0.66 2.3 82 4 2.5 13 5 5.12 4 7.43 6 7.72 42 5 5.41 5 0.94 3 1.0 91 6 5.41 6 8 42 5 6.4 62 53 4 19 7.1 65 0 5.6 61 0 1 96 2 1.43 2 4.92 63 7 4.96 6.5 23 2 3.0 19 7 8.32 7 3.8 3 0 1.4 42 73 3 5.77 6.8 54
11、 5 1.0 61 0 9 63 3 0.9 2 5 0.1 32 83 7 88 1.2 33 4 0.4 81 0 7 92 6 2.2 2 7 1.5 42 93 5 25 9.0 71 8 4.47 3 22 0 3.7 1 9 8.3 23 02 9 6.81 1 6.52 7 8.1 89 7 2 1.4 2 9 3.9 1 6 9.6 43 13 2 1.61 1 4.65 2 3.0 89 5 2.55 5 8.1 2 4 3.6 23 23 2 4.27 7.3 44 6 7.6 29 0 8.35 9 42 9 8.3 33 33 6 9.58 1.3 53 6 3.71
12、0 8 93 1 82 2 0.2 83 42 9 7.41 2 2.53 5 7.62 7 6.52 1 5.23 0 5.13 52 7 4.38 6.85 6 3.7 11 0 2 65 3 8.3 3 1 7.5 53 62 9 7.21 1 3.93 6 6.6 78 9 7.44 8 8.4 2 3 8.4 73 72 6 8.59 2.2 45 3 1.69 8 1.15 9 8.92 4 4.33 82 7 7.41 2 0.95 1 4.8 21 0 7 95 3 1.9 2 7 0.3 23 92 3 1.41 4 0.53 8 0.97 2 9.84 4 7.5 3 0
13、8.0 94 02.8 61 1.3 41 5 4.3 41 7 93 02 6.6 64 16.8 18.5 11 5 4.7 51 7 1.92 9.7 81 0 7.44 21.8 20.6 11 7 4.8 81 9 3.38.53 4.4 84 33.0 33 0.8 31 3 3.7 91 6 9.21 1.1 1 1 0 3.8 24 41 4 3.23.9 94 4 9.9 89 1 2.26.0 57 2.3 14 51.4 83.0 76 0 8.8 12 3 5.89.0 61 1 4 6.84 61.9 14.3 36 3 5.4 24 4 2.16.5 98 9 7.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 因素 煤矿 事故 预测 随机 森林 模型
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。