ОБУЧЕНИЕ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ПРЕДСКАЗЫВАТЬ ПАРАМЕТРЫ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НАЛЕГАЮЩЕЙ ТОЛЩИ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ О ТРЕЩИНОВАТОСТИ МАССИВА НА ПРИМЕРЕ РУДНИКА «ЗАПОЛЯРНЫЙ»

В условиях рудника «Заполярный» показан пример создания нейронной сети, способной предсказывать углы сдвижений горных пород налегающей толщи. Обучение сети проводилось по данным инструментальных наблюдений за параметрами сдвижений и результатам кинематического анализа, выполненного на основе картирования существующих в массиве рудника «Заполярный» систем трещиноватости. В качестве исходной сети выбиралась простейшая трехслойная нейронная сеть, состоящая из трех слоев: входного, выходного и скрытого. Входной слой использовался для первичной обработки входных сигналов. Для удобства нейроны входного и выходного слоя раскрашивались цветами, аналогичными тем, которые использовались при построении диаграмм и графиков. Всего в качестве входных данных использовалось 7 показателей, поэтому минимальное количество входных нейронов принималось равным 7, по такому же признаку количество выходных нейронов принималось равным 4. Математическая реализация нейронной сети осуществлялась на языке Python, в состав которого входит библиотека Numpy, используемая для проведения научных вычислений. Корректировка весовых коэффициентов во время обучения осуществлялась по средствам обратной связи. После завершения процесса обучения обратная связь отключалась, и сеть использовалась по своему прямому назначению, т.е. для прогноза углов сдвижения. После построения нейронной сети было произведено ее тестирование на данных, не участвующих в процессе обучения. Полученные результаты позволяют сделать выводы о том, что нейронные сети способны определять точные углы сдвижений.

Благодарность: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 19-17-00034).

Для цитирования: Сергунин М. П., Еременко В. А. Обучение нейронной сети предсказывать параметры сдвижения горных пород налегающей толщи на основании данных о трещиноватости массива на примере рудника «Заполярный» // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 10. – С. 106–116. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-106-116.

Ключевые слова

Трещиноватость, системы трещин, кинематический анализ, сдвижение, нейронная сеть, язык программирования Python, программа Dips.

Номер: 10
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 550.82 + 622.1
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-106-116
Авторы: Сергунин М. П., Еременко В. А.

Информация об авторах: Сергунин Максим Петрович — начальник отдела Центра геодинамической безопасности Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель», e-mail: SerguninMP@nornik.ru, Еременко Виталий Андреевич — д-р техн. наук, профессор РАН, директор научно-исследовательского центра «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии» МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: prof.eremenko@gmail.com. Для контактов: Еременко В.А., e-mail: prof.eremenko@gmail.com.

Библиографический список:

1. Hong K., Han E., Kang K. Determination of geological strength index of jointed rock mass based on image processing // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017. No 9. Pp. 702—708.

2. Журавлев Е. И. Применение нейросетевых технологий при прогнозировании состояния опасности возникновения геодинамических явлений на шахтах // Горный информационноаналитический бюллетень. — 2016. — № 2. — С. 66—75.

3. Московский И. Г., Балабан О. М., Федорова О. С., Кочетков А. В. Применение нейронных сетей при интерпретации данных электромагнитных зондирований вертикально-трещиноватых сред // Науковедение. — 2015. — Т. 7. — № 1. http://naukovedenie.ru/PDF/05TVN115.pdf (доступ свободный). DOI: 10.15862/05TVN115.

4. Thibaut Perol, Michaël Gharbi, Marine Denolle Convolutional neural network for earthquake detection and location // Sci Adv 4 (2), e1700578. (2018) http://advances.sciencemag.org/ content/4/2/e1700578, DOI: 10.1126/sciadv.1700578.

5. Хусаинов А. Т. Применение инструментария искусственных нейронных сетей для оперативного расчета нефтедобычи // Нефтегазовое дело. — 2013. — т. 11. — № 2. — С. 22—25.

6. Линд Ю. Б., Ишбулатова Р. Х., Хашпер А. Л. Вопросы автоматического распознавания каротажных программ // Нефтегазовое дело. — 2015. — № 1. — С. 426—450. DOI: http://dx.doi. org/10.17122/ogbus-2015-1-426-450.

7. Фрейдин А. М., Тапсиев А. П., Усков В. А., Назарова Л. А., Запорожцев А. А., Сергунин М. П. О техническом перевооружении и развитии технологии добычи руды на руднике

«Заполярный» // ФТПРПИ. — 2007. — № 3. — С. 84—94.

8. Карелин В. Н., Марысюк В. П., Сергунин М. П., Наговицин Ю. Н., Тапсиев А. П. Опыт внедрения систем разработки с применением самоходного оборудования на руднике «Заполярный» / Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды. Т. II. Геотехнология. — Новосибирск: Изд. ИГД СО РАН, 2010. — С. 47—53.

9. Бушков В. К. Применительная практика кинематического анализа устойчивости при обосновании параметров основных конструктивных элементов борта карьера. // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 10. — С. 30—42. DOI: 10.25018/02361493-2018-10-0-30-42.

10. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. — СПб.: ВНИМИ, 1998. — 291 с.

11. Дубровская С. А., Ряхов Р. В., Петрищев В. П. Оценка потенциального воздействия горнодобывающего производства на городской ландшафт на примере Гайского месторождения // Экология урбанизированных территорий. — 2016. — № 4. — С. 65—71.

12. Девятков С. Ю. К вопросу определения условий формирования провалов на земной поверхности / Стратегия и процессы освоения георесурсов: сборник научных трудов, Вып. 12. — Пермь: ГИ УрО РАН, 2014. — С. 96—98.

13. Кутепов Ю. Ю., Боргер Е. Б. Численное моделирование процесса сдвижения породных массивов применительно к горно-геологическим условиям шахты имени «Рубана» в Кузбассе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 5. — С. 66—75.

14. Abbas Majdi, Mehdi Amini Flexural toppling failure in rock slopes: from theory to applications // I.J.M.G.E., University of Tehran, Vol. 45, No. 1, December 2011, Pp. 21—32.

15. Рекомендации по параметрам сдвижения земной поверхности на руднике «Заполярный». — Л.: ВНИМИ, 1986.

16. Отчет по теме 9/60 «Изучение процесса сдвижения горных пород и проявлений горного давления под влиянием разработок на руднике «Заполярный» и шахтах «Центральная» и «Кайеркан», НГМК им. А.П. Завенягина. — Норильск, 1961.

Наши партнеры

Подписка на рассылку