基于工程類比煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)與應(yīng)用

馬鑫民，楊仁樹，2，王茂源，陳　凱，馬石巖，林天舒

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083；2.深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點實驗室，北京 100083)

基于工程類比煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)與應(yīng)用

馬鑫民1，楊仁樹1，2，王茂源1，陳凱1，馬石巖1，林天舒1

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083；2.深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點實驗室，北京 100083)

摘要：基于煤巷支護理論研究成果和生產(chǎn)一線調(diào)研，分析研究了影響工程類比法煤巷支護設(shè)計的六個主要影響因素。采用一線調(diào)查問卷和實驗室實測等方式，獲得52條煤巷支護典型巷道數(shù)據(jù)，并結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜页晒⒘嗣合镏ёo設(shè)計典型案例知識庫。應(yīng)用最新的人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)和可視化的設(shè)計方法，研發(fā)了工程類比煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)。將工程類比、現(xiàn)場實測和專業(yè)理論有機結(jié)合，實現(xiàn)待測巷道的支護方案預(yù)測和優(yōu)化，較大程度發(fā)揮了工程類比法支護設(shè)計的優(yōu)勢。應(yīng)用系統(tǒng)對山西霍州煤礦進行支護方案預(yù)測，其預(yù)測結(jié)果與實際情況吻合較好。系統(tǒng)的研發(fā)和使用對利用信息技術(shù)發(fā)揮工程類比優(yōu)勢，提高煤巷實際支護效果具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：工程類比，煤巷支護，智能，預(yù)測系統(tǒng)

工程類比法在巖土工程設(shè)計中應(yīng)用廣泛，是解決巖土工程領(lǐng)域技術(shù)問題有效和實用的手段，許多重要巖土工程正是采用了工程類比法設(shè)計成功[1]。煤礦巷道地質(zhì)條件復(fù)雜性和多樣性特點，使得工程類比法成為巷道支護方案設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)手段。一些巖土規(guī)范也曾明確規(guī)定[2]，在巖土工程設(shè)計中應(yīng)采用工程類比法。但規(guī)范只是給出了參考意見，并未給出類比法的準(zhǔn)確定義和具體技術(shù)操作方法。但該方法在工程實踐中確實能發(fā)揮重要作用，尤其是對于巷道支護這種對經(jīng)驗很倚重的工程設(shè)計問題，工程類比法的使用尤其重要。因此，隨著煤礦開采深度的增加和支護難度的加大，如何有效運用先進的技術(shù)手段更好發(fā)揮工程類比法是一個值得深入研究的課題。

在我國煤巷支護方案設(shè)計中，采用先進的技術(shù)手段豐富工程類比法的應(yīng)用研究相對較少。本文基于最新發(fā)展的人工智能技術(shù)與工程類比法有機結(jié)合，對于工程類比法中類比的關(guān)鍵指標(biāo)，典型工程案例的選取，類比的影響因素等進行分析和研究。開發(fā)了工程類比煤巷支護計算機智能預(yù)測系統(tǒng)，為工程類比設(shè)計支護參數(shù)提供科學(xué)的定量依據(jù)，使工程設(shè)計更合理有效和經(jīng)濟。

1基于工程類比煤巷支護智能預(yù)測思路的提出

1.1煤巷支護設(shè)計傳統(tǒng)工程類比法

類比推理是一種極為重要的人類思維形式。一般而言，類比設(shè)計就是主要參考類似工程的經(jīng)驗進行新項目的設(shè)計[3]。煤巷支護工程類比是基于成功支護的類似工程的經(jīng)驗，通過工程類比提出待開挖巷道支護參數(shù)。目前，我國絕大多數(shù)煤巷支護工程設(shè)計依賴工程類比進行初始設(shè)計，屬于定性設(shè)計的水平。究其原因是煤礦巷道復(fù)雜的地質(zhì)和生產(chǎn)條件難以獲取有效的工程信息，而經(jīng)驗性的知識就起到了主導(dǎo)的作用。經(jīng)過大量的實地調(diào)研和分析研究可知，我國現(xiàn)行的巷道支護工程類比設(shè)計中，一般是通過圍巖分類單一關(guān)鍵指標(biāo)比較來選擇巷道支護類型和參數(shù)[4]。這種傳統(tǒng)的工程類比法也有諸多弊端：類比指標(biāo)選取簡單且單一，不能完全達(dá)到類比的實際效果；已有的經(jīng)驗性知識涉及范圍有限，遇到工程技術(shù)新問題時可能判斷失誤；簡單粗糙的經(jīng)驗方法做出的預(yù)測是定性的，一般偏于保守，不能完全滿足合理、經(jīng)濟安全施工的效果。工程類比不是簡單的對比和比較，要經(jīng)過大量的真是有效的樣本數(shù)據(jù)來進行深入的對比和分析，而目前我國煤礦一線技術(shù)人員對這項技術(shù)的掌握還存在一定問題。

1.2基于工程類比煤巷支護人工智能的應(yīng)用

以單純的經(jīng)驗性或圍巖分類為類比指標(biāo)的傳統(tǒng)類比設(shè)計法已不能滿足設(shè)計定量、科學(xué)和合理的要求。為解決這個問題，專業(yè)領(lǐng)域?qū)W者們做出了積極的努力。周保生[5]等提出了預(yù)測巷道圍巖參數(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法，構(gòu)造了預(yù)測圍巖參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。預(yù)測結(jié)果證明，該模型具有很高的預(yù)測精度。為了改變大多數(shù)工程仍然依賴工程類比的經(jīng)驗方法的定性水平，李世輝[6]基于典型類比分析法和研制的相關(guān)程序，從理論和實踐層面為初步解決這一問題提供了必要的技術(shù)條件。朱琢華[7]等利用模糊經(jīng)驗法開展了錨噴支護工程類比研究，考慮錨噴支護的現(xiàn)有經(jīng)驗，提出了錨噴支護工程類比設(shè)計的模糊經(jīng)驗分析法。金峰[8]等有效利用工程類比進行了小灣拱壩安全評價，解決了條件復(fù)雜，工程規(guī)模巨大的安全評價技術(shù)問題。汝佧[9]等利用模糊數(shù)學(xué)的方法進行了分析，采用工程類比進行邊坡工程的治理，取得良好效果。朱川曲，繆協(xié)興[10]等根據(jù)軟巖的力學(xué)及物理性質(zhì)，分析了軟巖巷道穩(wěn)定性的影響因素，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立了軟巖巷道支護方式優(yōu)化及巷道變形預(yù)測模型。采用改進型算法增加了網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)速度，加快了網(wǎng)絡(luò)的收斂，提高了模型的精度。

立足于當(dāng)前研究成果和工程實際應(yīng)用現(xiàn)狀，利用最新發(fā)展的計算機開發(fā)技術(shù)，提出了基于人工智能技術(shù)中、典型案例工程類比法。充分利用典型工程系統(tǒng)實踐和完整的現(xiàn)場原位測試資料，將經(jīng)驗類比、現(xiàn)場量測、人工智能有機結(jié)合，堅持專業(yè)、實際、實用、操作簡單的原則，開發(fā)了能在各個煤礦普及應(yīng)用的煤巷支護技術(shù)咨詢設(shè)計的智能化系統(tǒng)，在工程實用的前提下有效進行煤巷支護方案預(yù)測。

2基于工程類比煤巷支護影響因素

2.1工程類比法煤巷支護設(shè)計智能預(yù)測實踐基礎(chǔ)

工程類比法分析法的實踐基礎(chǔ)是對于煤巷支護典型工程設(shè)計施工具有成功實踐經(jīng)驗的案例，對于同類圍巖一般工程進行技術(shù)咨詢的思路和方法的一種概括和總結(jié)[11]。①圍巖穩(wěn)定性分類是煤巷支護類比的基礎(chǔ)。在圍巖分類基礎(chǔ)上，以同類圍巖典型工程的成功經(jīng)驗和現(xiàn)場原位測試資料作為類比的基準(zhǔn)；②在眾多的復(fù)雜的影響因素里面，選取關(guān)鍵的、核心對比指標(biāo)，便于盡快找出相同屬性；③依據(jù)預(yù)測系統(tǒng)的智能化、自適應(yīng)、學(xué)習(xí)和自組織的特點，依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度，通過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點之間相互連接的關(guān)系，將典型案例的關(guān)鍵原始條件和支護參數(shù)完成具有規(guī)律性的信息。

2.2工程類比法煤巷支護設(shè)計主要影響因素的確定

鑒于煤礦地質(zhì)和生產(chǎn)條件的特殊性，煤巷支護的工程類比可比度影響因素較多。但是，作為科學(xué)研究，考慮所有的影響因素會有實際困難，也不利于抓住事物主要矛盾來定量分析。確定這些因素主要從以下三個方面考慮：要保證其是巷道支護工程類比的主要影響因素，并且能定量表示；能反映巷道圍巖穩(wěn)定性的特點，對工程類比中支護形式和參數(shù)起決定性作用[12]；基于生產(chǎn)應(yīng)用的實際要求在煤礦生產(chǎn)條件下能容易測取，物理意義明確，便于技術(shù)人員使用；在能夠滿足實際工程應(yīng)用的技術(shù)條件下，盡量控制影響因素指標(biāo)的數(shù)量，充分體現(xiàn)技術(shù)人員操作的可行性和指標(biāo)的實用性。

基于以上考慮，通過對不同礦區(qū)井下巷道工程生產(chǎn)條件和實際應(yīng)用，總結(jié)我國巷道礦壓與支護的實踐經(jīng)驗和理論研究成果[13]，并參考了國內(nèi)外有關(guān)巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素研究成果，應(yīng)用權(quán)值分析法做出影響煤巷支護工程類比可比度因素。主要包括巷道頂板強度、底板強度、巷道埋深、直接頂初次垮落步距、巷道凈寬、巷道凈高等。

3基于工程類比的煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1基于工程類比煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于智能系統(tǒng)的特點和工程要求，采用人工智能中的改進型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為預(yù)測算法。模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：人機接口、工程類比典型案例知識庫、數(shù)據(jù)分析計算、智能預(yù)測、信息管理等組成，如圖1所示。

圖1　基于工程類比煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.1系統(tǒng)人機交互界面

人機交互界面是實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)、知識工程師與系統(tǒng)進行交互的窗口[14]。該系統(tǒng)較大程度體現(xiàn)了界面友好、操作簡單、實用的特點，是煤礦生產(chǎn)一線技術(shù)人員應(yīng)用系統(tǒng)功能的平臺。

3.1.2知識庫

1)典型工程案例獲取的主要依據(jù)。典型類比分析法是巷道支護設(shè)計工程中傳統(tǒng)方法的繼承和發(fā)展。工程類比主要考慮類比的樣本，也就是參照物，這對于新開挖巷道的支護設(shè)計至關(guān)重要?；诿合镏ёo工程類比法實現(xiàn)的具體特點，確定典型案例的主要依據(jù)為：典型案例具有普遍適用性，其地質(zhì)和生產(chǎn)條件均能代表一般巷道特點；確實能夠體現(xiàn)出“典型”特點，且經(jīng)過一定時間檢驗后表現(xiàn)為支護效果好，返修率低，圍巖變形小等；典型案例各項支護技術(shù)指標(biāo)齊全，能夠為工程類比提供參考。

2)典型工程案例知識來源。系統(tǒng)建立的典型工程實例數(shù)據(jù)庫，包含2所礦區(qū)各種類型的典型巷道支護案例52條。其數(shù)據(jù)來源有，一是深入大型礦區(qū)生產(chǎn)一線，通過已開展科研項目取得第一手生產(chǎn)技術(shù)資料；二是參閱有巷道支護工程實例的文獻(xiàn)；三是開展巷道支護典型案例調(diào)查問卷，由生產(chǎn)一線技術(shù)負(fù)責(zé)人填寫，并分析和整理。調(diào)查問卷技術(shù)參數(shù)如圖2(a)、圖2(b)所示；四是對開展科研項目相關(guān)巷道進行地應(yīng)力測試，并通過實驗室試驗獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。表1為基于工程類比煤巷支護神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測典型案例樣本。

3.2基于工程類比煤巷支護智能預(yù)測系統(tǒng)建立

3.2.1智能預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)平臺

基于預(yù)測算法和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，利用C#開發(fā)語言將智能算法用計算機語言實現(xiàn)，并且依據(jù)工程類比煤巷支護要求進行了函數(shù)設(shè)定和界面設(shè)計。用戶不需要具備任何智能預(yù)測專業(yè)知識，只需輸入指定的相關(guān)原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)便可自動進行數(shù)據(jù)分析處理，基于內(nèi)容豐富的知識庫并應(yīng)用改進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進行支護設(shè)計。為了充分實現(xiàn)實用、方便、準(zhǔn)確的功能，系統(tǒng)設(shè)計了讀取、導(dǎo)入、導(dǎo)出模塊，為更有效使用系統(tǒng)提供方便。

3.2.2系統(tǒng)智能預(yù)測參數(shù)確定及模型建立

1)隱含層個數(shù)。BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即前饋式誤差反傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有自學(xué)習(xí)、自組織、強容錯性和并行處理速度快等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)之一[15]。單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂性己經(jīng)得到了研究論證，在實際應(yīng)用中也得以普及和推廣。鑒于此，將單隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為工程類比支護設(shè)計模型的理論基礎(chǔ)[16]。隱含層單元的數(shù)目太多會導(dǎo)致學(xué)習(xí)時間過長、誤差不一定最佳[17]，也會導(dǎo)致容錯性差、不能識別以前沒有看到的樣本，因此一定存在一個最佳隱含層單元數(shù)，基于經(jīng)驗公式并兼顧Kolmogorow定理，系統(tǒng)選擇隱含層神經(jīng)元數(shù)為9個。

2)輸出向量個數(shù)?；谙锏乐ёo工程類比系統(tǒng)的特點及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出精度的要求，同時考慮到輸出節(jié)點應(yīng)滿足煤巷支護圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵性參數(shù)指標(biāo)，確定輸出樣本節(jié)點定為4個，分別為：巷道頂板(或兩幫)錨桿長度、錨桿直徑、錨桿間距、錨桿排距。系統(tǒng)預(yù)測結(jié)構(gòu)模型見圖3。

圖2　支護典型案例調(diào)查問卷設(shè)計結(jié)構(gòu)

礦區(qū)霍州礦區(qū)汾西礦區(qū)礦井三交河辛置礦李雅莊曹村礦團柏礦龐龐塔水峪礦曙光礦編號12121121131212巷道2-51212-10812-107110-415160312-1201211-1112110-20525-109110-70325118611312181208頂板強度65.9674.4158.8164.1746.8972.8258.6859.641.7277.9191.1998.2347.353.64底板強度45.8751.7970.3747.825945.468.7541.7273.938.3528.6830.5253.6749.73直接頂初次垮落步距241215128121271535881515埋深225320532296639570150323684180246240500510巷道凈高3.83.73.62.633.22.63.83.43.22.82.833巷道凈寬4.84.84.4454.64.62.654.44.64.64.64.2頂板錨桿長度25002500250020002500250025001800250025002200220024002400頂錨桿直徑2022221820222218222222222020頂間距9008008008008007209008008008009009008501000頂排距1200800800100090085095080080080090090010001000幫錨桿長度18002000200020002500200016001600200020001800180024002400幫錨桿直徑14.620181820181614.6202016162020幫間距900850800900700100010008508008009009008001000幫排距12008008001000900850950120080080090090010001000巷道支護形式11111111112233錨桿類型12222211221122

注：表中支護方式取值代表的含義：1.錨網(wǎng)梁錨索聯(lián)合支護；2.錨桿金屬網(wǎng)支護；3.錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護；錨桿類型取值代表的含義：1.普通圓鋼錨桿；2.左旋螺紋鋼錨。

3)訓(xùn)練函數(shù)選取及優(yōu)化。傳遞函數(shù)的確定對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值的精確度有很大影響[18]。該系統(tǒng)傳遞函數(shù)采取以下兩種：輸入層到隱含層之間的傳遞函數(shù)定為雙曲正切S型函數(shù)(tansig函數(shù))，隱含層到輸出層的傳遞函數(shù)定為S型對數(shù)函數(shù)(logsig函數(shù))。

trainlm函數(shù)基于Levenberg-Marquardt算法，用以最小化那些作為其他非線性函數(shù)平方和的函數(shù)，主要通過雅可比矩陣的計算來對權(quán)值及閥值進行優(yōu)化。相對于其他訓(xùn)練函數(shù)，如traingdm、traingdx等，trainlm函數(shù)是中等規(guī)模的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法中速度最快的一種。其優(yōu)點在于準(zhǔn)確性較高，訓(xùn)練時易于得到較理想的結(jié)果；同時該函數(shù)在運算過程中迭代次數(shù)少，大大節(jié)省了時間的使用。由此，系統(tǒng)以trainlm函數(shù)作為訓(xùn)練函數(shù)。

4)樣本數(shù)據(jù)處理分析?；诨糁荨⒎谖鞯V區(qū)進行現(xiàn)場典型案例收集，調(diào)查問卷，部分巷道地應(yīng)力測試，實驗室試驗所獲得最后得到52組數(shù)據(jù)。對其進行分析整理后，選取其中的25組數(shù)據(jù)作為典型巷道進行分析處理。將其中的22組數(shù)據(jù)用于樣本訓(xùn)練。

圖3　系統(tǒng)預(yù)測結(jié)構(gòu)圖

在進行數(shù)據(jù)訓(xùn)練之前，需要先將輸入及輸出樣本數(shù)據(jù)進行歸一化處理。歸一化的目的是為了加快網(wǎng)絡(luò)的收斂性，方便數(shù)據(jù)的處理而把數(shù)據(jù)映射到-1～1(或0～1)范圍之內(nèi)的一個過程。系統(tǒng)采用了下式進行數(shù)據(jù)處理分析。

式中，x、y分別為轉(zhuǎn)換前、后的值，xmax，xmin為x的最大最小值。

4工程類比煤巷支護神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測系統(tǒng)工程應(yīng)用實例

選取霍州礦區(qū)辛置礦2-1071巷、310巷，三交河礦10-0012巷三條巷道進行支護參數(shù)預(yù)測。三條巷道埋深分別為532m、345m、419m，地質(zhì)條件均比較復(fù)雜，能夠較好地反映出霍州礦區(qū)不同地質(zhì)條件下巷道的支護情況。其基本原始數(shù)據(jù)如表2所示。將三條巷道的相關(guān)支護原始數(shù)據(jù)輸入預(yù)測系統(tǒng)，得到系統(tǒng)推理的支護參數(shù)。由表3對比數(shù)據(jù)可知，實際采用的支護參數(shù)與系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果相差不大，實際平均誤差為0.0534，說明系統(tǒng)用于煤礦巷道支護設(shè)計確實可行?；诠こ填惐饶軌?qū)ο锏乐ёo進行快速智能決策，為礦山的信息化建設(shè)和煤礦支護技術(shù)的發(fā)展提供新的參考。

表2　待預(yù)測測試樣本參數(shù)

表3　系統(tǒng)預(yù)測與現(xiàn)場實際結(jié)果比較

5結(jié)論

1)基于理論和現(xiàn)場實踐，分析研究了工程類比法煤巷支護設(shè)計的主要影響因素巷道頂板強度、底板強度、巷道埋深、直接頂初次垮落步距、巷道凈寬、巷道凈高等。并將它們作為煤巷支護設(shè)計工程類比的關(guān)鍵匹配指標(biāo)。

2)通過大量的現(xiàn)場生產(chǎn)一線問卷調(diào)查和領(lǐng)域?qū)＜页晒?，建立了?nèi)容豐富的煤巷支護知識庫，實現(xiàn)了工程類比法的煤巷支護設(shè)計智能化預(yù)測功能。

3)基于改進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和模型實現(xiàn)待測巷道的支護方案預(yù)測和優(yōu)化，最大程度發(fā)揮了工程類比法支護設(shè)計的優(yōu)勢。

4)將系統(tǒng)應(yīng)用到生產(chǎn)一線煤巷支護，推理結(jié)果與實際情況相符，表明系統(tǒng)在解決現(xiàn)場實際問題和提高支護技術(shù)具有一定實際意義。

參考文獻(xiàn)

[1]楊志法，尚彥軍，劉英.關(guān)于巖土工程類比法的研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，1997，5(4)：299-305.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范(GBJ86-85)[S].1985..

[3]薛守義.論巖土工程類比設(shè)計原理[J].巖土工程學(xué)報，2010，32(8)：1279-1283.

[4]楊仁樹，馬鑫民，李清，等.煤礦巷道支護方案專家系統(tǒng)及應(yīng)用研究[J].采礦與安全工程學(xué)報，2013，30(5)：648-652.

[5]周保生，朱維申.巷道圍巖參數(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測[J].巖土力學(xué)，1999，20(1)：22-26.

[6]李世輝.錨噴支護分析預(yù)測的典型類比分析法[J].煤炭學(xué)報，1994，19(1)：33-39.

[7]朱琢華，黃宏偉，楊新安.錨噴支護設(shè)計的工程類比模糊經(jīng)驗法[J].煤炭學(xué)報，1998，23(6)：571-574.

[8]金 峰，胡 衛(wèi)，張楚漢，等.基于工程類比的小灣拱壩安全評價[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報.2008：27(10)，2027-2032.

[9]汝佧，易發(fā)成，張洪.基于模糊數(shù)學(xué)法的工程類比法在邊坡治理中的研究與應(yīng)用[J].長春工程學(xué)院學(xué)報，2013：14(1)，105-107.

[10]朱川曲，繆協(xié)興，謝東海.軟巖巷道支護方式優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[J].巖土工程學(xué)報.2001，23(6)：708-710.

[11]李世輝.錨噴支護分析預(yù)測的典型類比分析法[J].煤炭學(xué)報，1994，19(1)：33-39.

[12]王述紅，朱浮聲，劉斌，等.巖體隧道施工過程智能輔助決策系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2002，21(4)：590-594.

[13]潘一山，肖永惠，李忠華，等.沖擊地壓礦井巷道支護理論研究及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2014，39 (2)：222 - 228.

[14]楊仁樹，馬鑫民，李清，等.煤礦巷道掘進爆破智能設(shè)計系統(tǒng)及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2013，38(7)：1130-1135.

[15]楊永國，黃福臣．非線性方法在礦井突水水源判別中的應(yīng)用研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，36( 3)：283-286．

[16]孫文彬，劉希亮，譚正龍，等.基于拋擲爆破預(yù)測的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化方法[J].煤炭學(xué)報，2012，37(S1)：59-64.

[17]沈花玉，王兆霞，高成耀，等.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層單元數(shù)的確定[J].天津理工大學(xué)學(xué)報，2008，24(5)：13-15.

[18]史峰，王小川，郁磊，等.Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)30個案例分析[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

Intelligent forecast system of roadway support and it’s application based on engineering analogy

MA Xin-min1，YANG Ren-shu1，2，WANG Mao-yuan1，CHEN Kai1，MA Shi-yan1，LIN Tian-shu1

(1.School of Mechanics & Civil Engineering，China University of Mining and Technology (Beijing)，Beijing 100083，China；2.State Key Laboratory of GeoMechanics and Deep Underground Engineering(China University of Mining and Technology (Beijing))，Beijing 100083，China)

Abstract:Based on the research on theory of coal roadway supporting and production line survey，we analyzed the influence of coal roadway supporting design engineering analogy method six main influencing factors.Applying the latest artificial intelligence technology，computer technology and visual design method，we developed the engineering analogy coal roadway supporting neural network prediction system.We used questionnaire and laboratory measurement methods such as a line to get 52 roadway supporting in coal roadway，typical data，and combined with the results of domain experts the typical sample knowledge base of coal roadway supporting design is established.The experience of analogy，field measurement and professional theories combine to achieve the test roadway support forecasting and optimization solutions，has played a large extent support design engineering analogy advantage.Used the system to predict Shanxi Huozhou coal mine roadway supporting plan and the prediction results are in good agreement with actual situation.Development and use of the system has some practical value for the use of information technology has played engineering analogy advantage and improving the actual effect of coal roadway supporting.

Key words：engineering analogy；roadway support；intelligence；forecast system

收稿日期：2015-03-09

中圖分類號：TD353

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)02-0085-06