從表礦井水質(zhì)臺(tái)賬中選擇26組水樣，其中第四系下組水11組，3煤層頂板砂巖裂隙水10組，三灰水作為BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，為了消除綱量的影響，對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)1159次迭代后MSE = 1.0e-005, 達(dá)到精度要求, 訓(xùn)練結(jié)束，見(jiàn)圖2。
圖2 訓(xùn)練收斂曲線
表1 上組煤主要含水層水化學(xué)訓(xùn)練樣本
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TDS | Na++K+ | Ca2+ | Mg2+ | CL- | SO42- | HCO3- | 類型 |
0.013 | 0.043 | 0.601 | 0.382 | 0.223 | 0.076 | 0.118 | 1 0 0 |
0.050 | 0.039 | 0.905 | 0.567 | 0.257 | 0.106 | 0.138 | 1 0 0 |
0.054 | 0.014 | 1.000 | 0.411 | 0.185 | 0.035 | 0.152 | 1 0 0 |
0.047 | 0.013 | 0.974 | 0.356 | 0.170 | 0.027 | 0.146 | 1 0 0 |
0.049 | 0.014 | 0.994 | 0.398 | 0.170 | 0.023 | 0.151 | 1 0 0 |
0.000 | 0.007 | 0.725 | 0.501 | 0.164 | 0.019 | 0.126 | 1 0 0 |
0.031 | 0.000 | 0.667 | 0.315 | 0.018 | 0.010 | 0.129 | 1 0 0 |
0.079 | 0.050 | 0.733 | 0.515 | 0.298 | 0.038 | 0.166 | 1 0 0 |
0.061 | 0.007 | 0.962 | 0.526 | 0.125 | 0.031 | 0.154 | 1 0 0 |
0.058 | 0.017 | 0.975 | 0.456 | 0.171 | 0.024 | 0.153 | 1 0 0 |
0.049 | 0.018 | 0.748 | 0.415 | 0.125 | 0.035 | 0.138 | 1 0 0 |
0.356 | 0.410 | 0.083 | 0.128 | 0.494 | 0.019 | 0.492 | 0 1 0 |
0.324 | 0.311 | 0.633 | 0.702 | 0.253 | 0.298 | 0.396 | 0 1 0 |
0.322 | 0.290 | 0.854 | 0.616 | 0.260 | 0.255 | 0.417 | 0 1 0 |
0.205 | 0.035 | 0.073 | 0.718 | 0.000 | 0.020 | 0.000 | 0 1 0 |
0.392 | 0.396 | 0.233 | 0.308 | 0.158 | 0.236 | 0.543 | 0 1 0 |
0.214 | 0.191 | 0.500 | 1.000 | 0.363 | 0.066 | 0.350 | 0 1 0 |
0.694 | 0.711 | 0.206 | 0.086 | 1.000 | 0.434 | 0.820 | 0 1 0 |
1.000 | 1.000 | 0.355 | 0.390 | 0.809 | 1.000 | 1.000 | 0 1 0 |
0.902 | 0.898 | 0.315 | 0.129 | 0.911 | 0.856 | 0.928 | 0 1 0 |
0.243 | 0.256 | 0.234 | 0.159 | 0.269 | 0.130 | 0.371 | 0 1 0 |
0.082 | 0.197 | 0.147 | 0.159 | 0.410 | 0.008 | 0.310 | 0 0 1 |
0.329 | 0.547 | 0.021 | 0.000 | 0.557 | 0.031 | 0.752 | 0 0 1 |
0.305 | 0.531 | 0.000 | 0.036 | 0.525 | 0.000 | 0.743 | 0 0 1 |
0.238 | 0.414 | 0.014 | 0.012 | 0.384 | 0.093 | 0.438 | 0 0 1 |
0.414 | 0.474 | 0.027 | 0.081 | 0.541 | 0.038 | 0.588 | 0 0 1 |
為了檢驗(yàn)訓(xùn)練好的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，另外選擇了7個(gè)水樣為檢驗(yàn)樣本，其預(yù)測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，從表中可以看出利用該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)有一個(gè)三灰水誤判為3煤頂板砂巖水，主要是因?yàn)閮烧咚|(zhì)較為相似，總體來(lái)看精度能夠滿足礦井生產(chǎn)要求，可以用于水源識(shí)別。
表2 上組煤水源識(shí)別檢驗(yàn)樣本及檢驗(yàn)結(jié)果
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TDS | Na++K+ | Ca2+ | Mg2+ | CL- | SO42- | HCO3- | 期望輸出 | 實(shí)際輸出 |
0.041 | 0.013 | 0.832 | 0.494 | 0.170 | 0.027 | 0.137 | 1 0 0 | 1 0 0 |
0.051 | 0.013 | 0.987 | 0.411 | 0.181 | 0.028 | 0.151 | 1 0 0 | 1 0 0 |
0.046 | 0.008 | 0.669 | 0.492 | 0.033 | 0.020 | 0.148 | 1 0 0 | 1 0 0 |
0.253 | 0.240 | 0.670 | 0.465 | 0.269 | 0.135 | 0.373 | 0 1 0 | 0 1 0 |
0.426 | 0.468 | 0.205 | 0.054 | 0.451 | 0.450 | 0.447 | 0 1 0 | 0 1 0 |
0.084 | 0.199 | 0.073 | 0.320 | 0.449 | 0.014 | 0.279 | 0 0 1 | 0 1 0 |
0.365 | 0.563 | 0.020 | 0.084 | 0.562 | 0.039 | 0.835 | 0 0 1 | 0 0 1 |
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四、結(jié)論
上組煤開(kāi)采主要充水含水層為第四系下組松散孔隙含水層、山西組3煤頂砂巖裂隙含水層、石炭—二疊系太原組中的三灰含水層，下組水的水質(zhì)類型以HCO3-Ca?K+Na型為主，礦化度低，3煤頂砂巖裂隙水總礦化度較第四系水明顯增大，水質(zhì)類型以HCO3 - K+Na型為主，三灰水水質(zhì)類型和3煤頂板裂隙水相似，但SO42-含量小于3煤頂板裂隙水。
BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)非線性分析功能，可以實(shí)現(xiàn)礦井水源識(shí)別，能滿足礦井水害防治需求，可以為礦井水害防治工作提供一定的依據(jù)和技術(shù)支撐。
