偏最小二乘回归分析法的突水水源判别模型

李昂, 程迅, 吕璐娜, 丁学松, 景长生, 刘军亮, 高喆森, 范六一

doi:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2025.0413

西安科技大学学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (04) : 771 -783. DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2025.0413

偏最小二乘回归分析法的突水水源判别模型

李昂, 程迅, 吕璐娜, 丁学松, 景长生, 刘军亮, 高喆森, 范六一

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摘要

为弥补现有判别方法与矿区实际水源数据库结合不足等问题，提出一种基于Piper三线图、箱型图和聚类分析的突水水源判别方法，构建平煤五矿水源常量离子库，并结合偏最小二乘回归分析法（PLS-DA）预测矿井突水来源；通过MATLAB软件研发一套矿井水源判别软件系统，快速、准确地判别煤矿井下突水水源，将矿区地下水层常量离子库中34个水样作为训练样本，其中6个水样作为测试样本进行训练测试，并在平煤五矿工作面中应用。结果表明：模型的累积解释力R²X（cum）达到99.96%,交叉验证累积预测力Q²（cum）为73.7%,模型对砂岩水、太灰水和寒灰水的分类预测准确，该方法判别出的采空区水源与实际情况相符。研究为井下注浆支护和回采设计提供了理论支持，并为矿井突水的快速识别提供了一种新的定量分析方法。