基于BS架构的巷道支护智能专家系统研究.pdf

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1、2煤矿支护2015年第1期基亏BS架构的巷道支护智能专家系统研究靖洪文孟波k陈坤福冯月新。[1一中国矿业大学力学与建筑工程学院；2一中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221116；大同煤矿集团有限责任公司，山西大同0370002摘要知识库的自动学习和更新问题是目前制约巷道支护专家系统发展的瓶颈。以大同矿区双系煤层巷道支护为背景，对5种共102条巷道成功支护案例进行参数量化，建立包含7038条记录的支护参数知识库，并对围岩稳定影响指标体系进行反分析，获得了围岩稳定影响系数指标体系，进而确定了围岩稳定分级标准。在此基础上对不同稳定级别围岩条件下

2、的巷道支护方案进行现场试验与批量数值计算优选，确定了包含2829条记录的41种最优支护方案知识库。将大同矿区工程地质背景知识库、可生长成功案例知识库以及支护标准与规范知识库嵌入BS架构中，采用基于规则的正向推理和基于成功案例的两种推理模式，最终建立了大同矿区巷道支护智能专家系统。工业性试验结果表明，该系统可实现知识库自动更新、自动化程度高、速度快、稳定性好，设计方案合理、经济、可行。关键词知识库BS架构巷道支护专家系统护形式经济比较原则等作为知识库内容建立1前言了HZES支护专家系统。冯夏庭等[6]根据岩石坚硬性及岩体完整性等7类因素作为依地下工程的特殊性决定了巷

3、道稳定问题据开发了RMCES围岩分级专家系统以及是一个多因素、多水平、交叉影响的复杂系OEEST支护设计决策专家系统。卫道毅统问题口]。巷道稳定影响因素的组成、相互等[7]根据围岩强度、松动圈大小等10类因之间的关系、具体量值等信息是不确定或不素对围岩进行分级以及方案设计，最终通过完全的，因此目前通过力学模型、数值计算FUZZY综合评判选取最优方案。谭云亮等手段得到的仅仅是巷道稳定的定性规律。等选取围岩综合强度、节理影响系数等7专家系统内部含有大量某个领域专家水平的个指标将围岩分为4级，然后通过规则反向知识与经验，能够利用专家的知识和解决问推理和模式计算推理进行支

4、护设计。近年来题的方法来处理该领域需要专家才能求解的随着计算机技术和人工智能的发展，BP和高难度问题，是目前进行巷道支护科学决策ANN神经网络[9，模糊综合评判等方法的一个有效手段。被引入巷道围岩分级和支护方案选择中。可自上世纪80年代巷道支护领域出现巷以看出，支护专家系统的构建基本都是以围道支护专家系统以来，国内外学者围绕巷道岩分类为基础，而后利用知识库、规则推理围岩分类及支护决策问题进行了大量的研和计算为支护提供方案参数，参与围岩分级究，各种新方法、新思想层出不穷]。李的因素权重的确定若缺乏可靠根据将直接影效甫等_5将支护形式选择的原则和经验、支响最终支护方案

5、的选取。以往支护专家系统2015年第1期煤矿支护3绝大多数均基于CS架构，这直接成为知识第二步，考虑动压影响、地应力场的影响，库自动学习和扩充的瓶颈。对其进行修正，得到修正的巷道围岩稳定性本文将大同矿区工程地质背景知识库、指数，计算公式见式(2)。巷道围岩稳定性可生长成功案例知识库以及支护标准与规范指数的修正值[S]：知识库嵌入BS架构中，采用基于规则的正Es]一S×KXK2×K。(2)向推理和基于成功案例的两种推理模式，最式中：S一巷道围岩稳定性指数的基本值，终建立了大同矿区巷道支护智能专家系统，可由Omax／R求得，无法获得o一时参考矿在实际应用中取得了良好的

6、效果。井周边矿井数据或用式代替；K一层间距影响系数，其取值参照2巷道围岩稳定性分级表1；K一地应力影响修正系数，其取值巷道围岩稳定性指数是进行围岩分级的参照表2；重要指标。为了反映岩性对大同矿区巷道围K。一动压影响修正系数。岩稳定性的影响，选取顶板上巷道宽度2倍收集大同矿区忻州窑矿、云冈矿、塔山范围、底板下巷道宽度范围内岩柱的加权平矿、四台矿、虎龙沟矿、煤峪口矿、白洞均强度作为强度指标，计算公式如(1)所矿、永定庄矿、晋华宫矿、同家梁矿等14示。巷道周围岩柱的强度：对矿井近3年共102条各类巷道成功案例，D，(2BXRl+B×R2+R3×H)XK0／1、并将工程地

7、质参数及支护参数量化进入一——————干可————一SQLServer数据库，建立了包含7038条记式中：Rc一岩柱的抗压强度，单位：MPa；录的支护参数知识库，按照式(2)对案例R。一巷道上方2倍巷道宽度范围内进行反分析计算确定了围岩稳定性指数关键岩体的抗压强度，单位：MPa；影响因子及其权重。K，K。，K。的取值参R一巷道下方巷道宽度范围内岩体照表3。的抗压强度，单位：MPa；表1层间距影响修正系数Kl的确定R。一巷道帮部岩体的抗压强度，单位：MPa；B一巷道的宽度，m；H为巷道的高表2地应力影响修正系数K2的确定度，单位：m；地应力场区划类型埋深K。一复合顶

8、板折减系数