基于Optuna-LSTM的矿压预测方法研究

工作面矿压的精准预测对减少顶板灾害和安全生产有重要的指导意义。为提高矿压预测精度，提出了基于Optuna优化的长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型矿压预测方法。首先将线性插值后的矿压数据通过中值滤波算法去噪，然后利用Optuna框架优化影响LSTM模型精度的超参数，并使用均方误差对模型进行评估，最后对比预测矿压值与真实矿压值。结果表明，超参数学习率对模型的影响最大，其次是模型层数；通过训练去噪后的Optuna-LSTM模型，MSE分别在训练集和测试集上下降了0.010 34和0.006 71,验证了LSTM模型在矿压预测中具有较好的效果，能有效预测矿压变化。     

弱胶结断层岩体蠕变–冲蚀耦合突水模型

为研究弱胶结断层岩体突水灾变过程的时空演化特征，构建了弱胶结断层岩体蠕变–冲蚀耦合突水模型。该模型拓展了连续等效介质渗流理论，分别建立了弱胶结断层岩体的蠕变子模型和冲蚀子模型，其中所建立蠕变子模型充分考虑物质间质量转化、应力–应变及应变–孔隙率之间关系；所建立冲蚀子模型充分考虑了物质质量守恒、颗粒迁移及非Darcy流动规律。根据质量守恒方程叠加原理及孔隙率–有效应力、孔隙率–蠕变材料系数、蠕变应变–孔隙率–渗透率3组影响关系实现了子模型间的耦合，并给出了一维径向渗流方向耦合模型的控制方程。设定了突水模型的定解条件，并基于COMSOL Multiphysics计算软件构建了模型在空间和时间域的数值解算方法。通过比较室内试验及模型计算的孔隙率演化结果，验证了该模型的有效性。在此基础上，求解并分析了突水过程中巷道弱胶结围岩蠕变–冲蚀特征的时空演化规律。模型计算结果表明，对于蠕变演化特征，随着时间增长，有效应力下降，蠕变应变增加，试样出现加速蠕变特征；有效应力和蠕变应变空间分布的非均匀性特征随蠕变–冲蚀耦合进程显著加强。对于冲蚀演化特征，蠕变–冲蚀耦合进程初期细小岩石颗粒在渗水作用下不断迁移流...