50 采矿技术 态的各种因素:矿石矿物含量、平均结晶颗粒、空隙 分比,平均空隙比和密度;输出层输出的是3个正交 方向上的压缩系数。训练数据由30个试验数据的 向量组成,随后用7个数据向量进行验证,结果比较 满意。 乏,使采矿工程师很难获得优化的结果。因此,近年 来,不少人从不同角度探讨了应用神经网络优化选 择采矿方法 。主要成就如下。 (1)文献[33]作者首先提出基于神经网络方 法的采矿方法选择专家系统。利用基于产生式规则 的专家系统进行方案初选,借助于BP网络模型,为 预测老顶初次来压步距的BP网络模型输入层 输入岩石种类、煤层厚度、工作面长度、关键层的支 撑条件和老顶厚度,输出来压步距。应用结果表明, 初选的采矿方法获取基本技术经济指标,由此推测 计算出所需的综合技经指标的数据,再终选采矿方 利用神经网络预测顶板来压步距是可行的。 近几十年来,支护设计理论和方法虽有了长足 的发展,但目前仍然主要依赖于设计者的经验。我 国学者将神经网络、专家系统综合地应用于巷道支 护设计,一方面,利用神经网络的自学习特性从积累 的大量工程实例中学习支护设计的知识,并添加到 专家系统的知识库中;另一方面,利用神经网络的非 线性动态处理与自适应模式特性进行巷道支护方案 的自适应类比,作为一条新的支护决策途径,服务于 巷道辅助设计系统。 总之,将神经网络应用于岩石力学与岩石工程 是一项崭新的工作,作为一种更成熟的工程实用方 法,它尚处于探索与发展阶段 。在决策方法上, 研究多途径的集成系统,用人工神经网络对岩石力 学的思维模拟,建立神经网络专家系统可能是今后 一段时间内的主攻方向。 岩;6-性炸药凿岩 综合分级单耗速度 岩石声菌碎岩石点荷 波速度比功载强度 图l0矿岩设计参数预测的神经网络结构 2.4采矿方法 地下采矿方法的合理选择,历来是矿山设计和 生产中的一个重要课题。由于地质特征和矿床赋存 条件复杂多变,很难建立完全等效的数学方程来描 述各种地质因素与采矿方法之间的关系。所以,至 今采矿方法选择仍主要依赖于设计人员的经验和大 脑思维。不完善的知识和矿床地质特征信息的缺 法。该文作者已陆续发表了这方面的研究成 果 。 (2)文献[34]作者提出的基于神经网络的采 矿方法自适应模式识别系统,模式识别工作分3步 进行:第1步,从积累的大量工程实例中选择样本, 通过网络自学习建立各种矿床地质特征——采矿方 法模式对;第2步,待识别矿山的矿床地质特征数据 经预处理,作为训练网络的输入数据,利用学的知识 和训练网络结构进行模式匹配,识别出合理的采矿 方法及其主要技术经济指标;第3步,模式求精,即 随着不断实践,将新的工程实例加入到网络学习样 本库中,让网络连续学习,使模式得到求精和增广。 这些成果已在文献[31]中得到更进一步的发展。 (3)目前,将神经网络与专家系统结合起来,建 立采矿方法选择系统是一个发展方向。文献l加 报道了这方面的研究进展。将神经网络应用于采矿 方法专家系统设计主要有2种方法:一是把神经网 络模型构造成专家系统,利用其自学习能力确定网 络中的加权量,以这些权作为不确定性因子,将这种 结构理解为一个类语义网络,并在这个网络上进行 非精确推理;二是将神经网络理解为某一类知识表 达方式,将这种知识表达方式和其它的知识表达方 式(如语义网络、框架等)结合在一起,共同表达领 域专家的知识并进行推理,从而解决了建立采矿方 法专家系统时的知识获取“瓶颈”问题。 2.5其它方面 除上述几个方面以外,人们还将神经网络技术 应用于矿业的其他工程领域。如:矿床技术经济评 价 、矿井通风系统优化与评价 ]、矿井安全生产 的神经网络评价 引、基于人工神经网络的矿井水排 水量预测 、矿业可持续发展的神经网络评 价 。‘ 、膏体充填质量评价 、边坡安全系数估算 和边坡稳定性评价_5 川、综放工作面生产能力预 测 、燃煤着火温度预测 ]、原地爆破浸出筑堆块 度预测 等等。 维普资讯 http://www.cqvip.com 田敏,等: 神经网络在矿业工程中的若干应用进展 3 神经网络的发展 目前,对神经网络的研究主要有神经网络理论, 混沌与时间序列预测,新学习体系结构,新算法,回 归神经网络,联想记忆,神经控制与系统建模,神经 模糊系统,神经网络优化方法,神经网络专家系统, 神经网络硬件实现方法等。 神经网络技术在矿业工程中的应用发展方向是 网络实现。目前,神经网络的实现主要以软件仿真 为主。即在现有的计算机系统上,以编程手段“虚 拟”地建立神经网络,实现某种算法。通过仿真,一 方面可以对各种网络模型、学习算法进行研究和比 较,另一方面可向应用人员提供实用的软件产品。 将神经网络应用于解决常规方法难以解决的实 际问题,是神经网络应用研究的主要课题。此外,将 神经网络与专家系统、模糊系统、遗传算法、小波分 析、混沌等相结合,组成实际的应用系统,也是神经 网络应用研究的一个重要的发展方向。 参考文献: [1] 焦李成 神经网络系统理论[M] 西安:西安电子科技大学 出版社,1992:17~l9. 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