采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5): 1204-1213.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0629

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基于深度学习的矿井瓦斯爆炸源强度和位置反演方法

尚晓吉1,2,3,4,杨忠原3,张志镇1,3,杨维好1,3,翟成4   

  1. 1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏 徐州 221116; 2. 深地科学与工程云龙湖实验室,江苏 徐州 221116; 3. 中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏 徐州 221116; 4. 中国矿业大学煤矿灾害防控全国重点实验室,江苏 徐州 221116
  • 出版日期:2025-09-15 发布日期:2025-09-17
  • 通讯作者: 尚晓吉,E-mail:shangxj2016@cumt.edu.cn,Tel:13952260756
  • 作者简介: 尚晓吉(1988— ),女,河北省承德市人,博士,副教授,从事爆炸波传播及裂隙岩体渗流方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52374105,52204113);国家重点研发计划项目(2022YFE0129100);江苏省自然科学基金项目(BK20220232);中国博士后基金面上项目(2023M733764)

Source intensity and location inversion method of gas explosion in mine based on deep learning

  • Online:2025-09-15 Published:2025-09-17

摘要: 针对矿井瓦斯爆炸源反演问题,分别构建了一维循环神经网络(RNN)和二维卷积神经网络(CNN)深度学习模型,对不同测点位置及超压数据下的爆炸源强度和位置进行反演研究。通过分析瓦斯爆炸超压随距离的衰减规律,利用一维RNN模型处理时间序列数据的优势,实现了瓦斯爆炸源强度和位置的反演。将研究扩展到二维空间,进一步设计了可同步处理测点位置与最大超压数据的二维CNN模型,针对已有瓦斯爆炸数据进行了反演。研究结果表明:所构建的深度学习模型在测试工况上表现出显著的反演准确性,测试工况的均方误差值为0.000 3,决定系数(R2)值为0.883 1,误差显著低于基线模型,且反演结果与真实工况结果高度一致。研究成果为巷道瓦斯爆炸事故预防与控制提供了有效的技术支撑。

关键词: 爆炸源反演, 深度学习, 冲击波超压, 神经网络模型, 瓦斯爆炸

中图分类号: