大尺度采空区围岩断裂失稳信号数据挖掘及破坏预测分析

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.05.029 第25卷第5期 北京科技大学学报 Vol.25 No.5 2003年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0et.2003 大尺度采空区围岩断裂失稳信号数据 挖掘及破坏预测分析 来兴平2)蔡美峰) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)西安科技大学能源学院，西安710054 摘要随着监测技术数字化和信息化程度逐步提高，获得的大尺度采空区围岩损伤演化过 程，以及包括各种数据格式的图形、矢量等信息量呈数量级增加.将小波变换、固体断裂非平 衡统计和神经网络理论用于对非线性采空区围岩断裂失稳信号进行数据挖掘以及综合分析， 竹利于正确认识和理解采空区围岩体损伤演化的全过程. 关键词大尺度采空区；围岩断裂失稳；数据挖掘 分类号TD315 随着监测手段和仪器的精密、数字化和信息 工智能中的专家系统)、数据库和统计学三者相 化程度逐步提高，获得的岩石力学（系统）的信息 结合的产物网.知识发现就是从数据库中发现有 量大幅度增加（包括各种数据格式的图形、矢量 用知识的整个过程（包括抽取出潜在的、不为人 等)，形成了岩石力学参数的“体数据”(Volume 知的有用信息、模式和趋势).一般认为数据挖掘 Data).例如为了分析坚硬岩石介质组成的采空 是知识发现过程中的一个特定步骤，它用专门算 区破坏的复杂性、多尺度非均匀性、系统学及动 法从数据中抽取模式，然后再通过知识发现中的 力学非线性的耦合效应，利用多种监测手段，详 解释和评价模块转换成最终用户可以理解的知 细记录了断裂失稳的时间、空间、强度演化过程. 识，其目的在于检测异常模式或临界现象以及预 在这种情况下，识别有效、正确的力学参数和围 测预报等 岩断裂失稳模式等信息极为困难，这就需要先进 数据挖掘在实现过程中常用的算法有： 的信息处理系统， (1)统计学方法.数据挖掘最早来源于统计学 本文尝试将子波变换、神经网络与固体断裂 领域，因此统计学方法是其最常用、最实用的方 非平衡统理论用于山东玲珑金矿255m主运输巷 法.基于经典统计学方法有回归分析、相关分析、 围岩断裂失稳信号的数据挖掘以及综合分析，以 主成分分析；基于现代统计学理论方法主要有人 便正确认识及理解大尺度采空区围岩体从群体 工智能技术（包括神经网络算法）、决策树方法、 微裂纹萌生、扩展、汇合到破坏的损伤演化全 集合论方法、可视化技术等线性模型和非线性模 过程 型.其中线性回归用于预测：线性差别分析技术 用于分类：非线性技术用于估值、抽样、神经元网 1数据挖掘的定义及特性 络、遗传算法， (2)规则推理法，该方法在训练数据集合中搜 数据挖掘(Data Mining,DM)来源于基于数据 索规则空间，寻找对目标数据进行分类最有效的 库的知识发现，是机器学习（包括数值计算和人 规则（一般用f-then结构）.每次做出的预测都是 收稿日期2002-11-04来兴平男，30岁，副教授，博士 根据每条已有规则做出组合预测.由于每一条规 ★国家白然科学基金(No.50074002)和尊土点基金(No 则都带有响应的关联强度，用户可以由此得到每 2000000802)联合资助项目

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 、勺 劝 。 大尺度采空 区围岩断裂失稳信号数据 挖掘及破坏预测分析 来兴 平 ’， 蔡 美峰 ” 北 京科技大 学 土 木与环 境 工 程 学 院 ， 北 京 西 安科技 大 学 能源 学 院 ， 西 安 摘 要 随着监 测 技术数字化 和 信 息化 程 度 逐步提 高 ， 获得 的大尺 度采 空 区 围岩 损伤 演化过 程 ， 以及 包 括 各种数据 格式 的 图形 、 矢量 等信 息 量 呈 数量 级 增加 将小波变换 、 固体断裂 非平 衡统 计和 神 经 网络 理 论用 于对非线性采 空 区 围岩断裂 失稳信 号进 行数据挖 搁 以及 综 合 分析 ， 有利 于正 确 认 识 和 理 解 采空 区 围岩 体损伤演化 的全过 程 关键词 大尺 度采 空 区 围岩 断裂 失稳 数据 挖 掘 分 类号 随着 监 测 手 段 和 仪 器 的精密 、 数 字 化 和 信 息 化 程度逐 步 提 高 ， 获得 的岩石 力学 系统 的信 息 量 大 幅度 增加 包 括 各种 数据 格 式 的 图形 、 矢 量 等 ， 形 成 了岩 石 力 学 参 数 的 “ 体 数 据 ” 例 如 为 了 分 析坚 硬 岩 石 介 质 组 成 的采 空 区破 坏 的复 杂 性 、 多尺 度 非均 匀 性 、 系 统 学及 动 力 学 非 线性 的祸 合 效应 ， 利用 多种 监 测 手 段 ， 详 细记 录 了断裂 失稳 的时 间 、 空 间 、 强度演 化过程 在这 种 情 况 下 ， 识 别 有 效 、 正 确 的力学 参 数 和 围 岩 断裂 失稳模 式 等信 息极 为 困难 ， 这 就 需 要 先进 的信 息 处 理 系 统 本文 尝试 将 子波 变换 、 神 经 网络 与 固体 断裂 非平 衡 统 理 论用 于 山东玲珑 金矿 主运 输巷 围岩 断裂 失稳信 号 的数 据 挖 掘 以及 综合 分 析 ， 以 便 正 确 认 识 及 理 解 大尺 度 采 空 区 围岩 体 从 群 体 微 裂 纹 萌 生 、 扩 展 、 汇 合 到破 坏 的损 伤 演 化 全 过程 ，·〕 数 据 挖 掘 的 定 义 及 特 性 数据 挖 掘 ， 来源 于基 于数 据 库 的知 识 发现 ， 是机 器 学 习 包 括 数值 计 算和 人 收稿 日期 一 一 来 兴 平 男 ， 岁 ， 副教授 ， 博 士 国家 自然 科 学 基 金 和 博 士 点 基 金 联合 资助项 目 工 智 能 中 的专 家系 统 、 数 据 库 和 统 计 学 三 者 相 结 合 的产 物 ‘ ， 知 识 发现 就 是 从 数据 库 中发现 有 用 知 识 的整 个 过 程 包 括 抽 取 出潜在 的 、 不 为人 知 的有 用 信 息 、 模式 和 趋 势 一般 认 为数据 挖 掘 是 知 识 发现 过程 中 的一个特 定步骤 ， 它 用 专 门算 法 从数 据 中抽 取 模 式 ， 然 后 再通 过 知 识 发现 中 的 解 释 和 评 价模块 转 换 成 最 终 用 户 可 以理 解 的知 识 ， 其 目的在 于 检测 异 常模式 或 临界现 象 以及 预 测 预 报 等 口一 ， 数 据 挖 掘 在 实现 过 程 中常用 的算 法 有 统 计 学方 法 数 据 挖 掘 最 早来源 于 统 计 学 领 域 ， 因此 统计 学 方 法 是其 最 常用 、 最 实用 的方 法 基 于 经 典统计 学方 法 有 回 归分 析 、 相关分 析 、 主 成 分分析 基 于现代 统 计 学理 论 方法 主 要 有 人 工 智 能技 术 包 括 神经 网络 算法 、 决 策树 方法 、 集合 论 方 法 、 可 视 化 技 术等 线性 模型和 非线性 模 型 其 中线 性 回 归用 于 预 测 线 性 差 别分 析 技 术 用 于 分类 非线性技术 用 于估值 、 抽 样 、 神经 元 网 络 、 遗 传 算法 规 则推 理法 该 方法 在 训 练数据 集合 中搜 索规 则空 间 ， 寻 找对 目标数据 进 行 分类最 有效 的 规 则 一 般用 结构 每 次做 出 的预 测 都 是 根 据 每条 已有规则 做 出组 合 预测 由于 每一条规 则都 带有 响应 的关联 强度 ， 用 户 可 以 由此 得 到每 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．05．029

Vol.25 No.5 来兴平等：大尺度采空区围岩断裂失稳信号数据挖掘及破坏预测分析 ·395 次预测的可信度 经网络识别等新兴信号处理技术的方向发展.子 (3)可视化.可视化表达数据挖掘结果， 波变换中的频谱变换更适合于工程现场围岩失 (4)并行处理.数据挖掘算法（本构关系）与并 稳模态测试的非稳态短数据序列瞬态信号的表 行处理技术相结合，就形成并行数据挖掘算法， 征及处理.八. 例如采用并行数值计算程序进行采空区应力、位 小波变换如同一台可变焦距的数学显微镜， 移以及系统结构参数耦合效应的模拟计算，这在 改变各种焦距便可探测到被处理信号中所隐含 采空区围岩介质断裂统计和破坏预测与工程应 的奇异点并识别出它的性质，或分析出非平衡信 用中有很大的研究价值. 号所包含的各种成分，从而可有效地探测并诊断 出精密复杂设备中的疑难故障，是该领域具有明 2声发射信号的子波变换分析 显应用前景的前沿， 大尺度采空区围岩失稳是介质从微裂隙损 为了把小波变换的数学显微镜功能转化成 伤、裂隙扩展、离层演化、劈裂的过程界面摩擦是 一台可供实际使用的仪器实体，重庆大学秦树人 围岩典型的破坏机制，也是可测的声发射源.源 教授及其课题组针对工程应用背景下信号小波 的机制与声发射信号之间有一定的因果关系。 变换的三个主要问题，即母小波和小波基的研 然而，不同的破坏机制通常以组合形式出 究、小波变换的快速算法研究，以及小波变换中 现，其响应为瞬态随机信号，类别特征相互重叠， 的采样原理和技术研究，开展了深入的研究工 且又受介质的传播特性及传感器的转换特性耦 作，建立了包含众多母小波函数和小波基的可供 合影响，这就加大了声发射信号识别的难度， 调用的母小波和小波基库：研究成功了小波直接 图1给出了对岩石声发射数据信息进行数据挖 变换快速算法和Mallat塔形快速算法，它们的变 掘的流程 换速度达到了可用于在线测试的要求：在采样原 子波变换（也称小波变换）是近代非线性科 理及技术方面针对信号的高频成分采取逐渐精 学研究的热点之一，对于信号具有平滑、降噪以 细的时（空）域采样间隔和小波基随尺度参数m 及突出突变信号的作用.近年来，声发射信号的 变化的二次采样. 模式识别技术从常规信号参数鉴别正逐步向波 大尺度采空区围岩断裂失稳信号小波预测 形鉴别、频谱鉴别、小波鉴别、模式识别及人工神 分析过程为：首先对声发射监测信号与响应函数 值做卷积，然后使用同样的响应函数对卷积信号 监测数据信息 做反卷积，反卷积的结果就是原始信号.其对瞬 态随机信号识别过程，其主要包括：(1)围岩断裂 样本数据集合 失稳的声发射原始离散、混沌信号：(2)反映非稳 态、非连续、断续信号：(3)反映非连续信号的连 续化；(4)反映连续信号的模拟形成 重新选择参数，再处理 数据净化预处理 3声发射信号的统计与挖掘 数据映射和转换 统计学和数据挖掘有着共同的目标：发现数 数据挖掘 据中的结构，数据挖掘还应用了其他领域的思 性能评价 数据模式 想、工具和方法，尤其是计算机学科，如人工智能 中的专家系统、神经网络和机器学习等.在研究 数据表达结果 过程中利用有限差分程序(FLAC)对采空区的应 力、位移的演化历史进行耦合计算，采用固体断 集成岩石力学领域知识 裂非平衡统计方法对采空区围岩断裂进行累计 用户 统计和分析均.其主要包括三个阶段：(I)初始 图1围岩断裂声发射信号数据挖掘工作流程 阶段岩体破裂声发射特征参数统计：（Ⅱ）第二阶 Fig.1 Data mining flowchart of acoustic emission signals 段声发射特征参数统计：(D第三阶段声发射特 during rock failure and damage process 征参数统计，见图2

】 来 兴 平 等 大尺 度 采空 区 围岩 断裂 失 稳信 号数据 挖 掘及破 坏 预测 分 析 一 次预 测 的可 信度 可 视 化 可 视 化 表 达 数 据 挖 掘 结 果 并行 处理 数 据 挖掘 算 法 本构 关系 与 并 行 处 理 技术 相 结 合 ， 就 形 成 并 行 数据 挖 掘 算 法 ， 例 如采 用 并行 数 值 计 算程 序 进 行 采 空 区 应 力 、 位 移 以及 系统 结 构 参 数 祸 合 效应 的模 拟 计 算 ， 这 在 采 空 区 围 岩 介 质 断 裂 统 计 和 破 坏 预 测 与 工 程 应 用 中有很 大 的研 究 价 值 声 发射 信 号 的子 波 变换 分 析 大 尺 度 采 空 区 围岩 失 稳 是 介 质 从 微 裂 隙损 伤 、 裂 隙扩 展 、 离层 演 化 、 劈裂 的过 程 界 面摩擦 是 围岩 典型 的破 坏 机 制 ， 也 是 可 测 的 声发 射 源 源 的机 制 与 声 发 射信 号之 间有 一 定 的 因果 关 系 然 而 ， 不 同 的破 坏 机 制 通 常 以组 合 形 式 出 现 ， 其 响应 为瞬 态 随机信 号 ， 类 别特 征相 互 重 叠 ， 且 又 受 介 质 的传 播 特 性 及 传 感 器 的转 换 特 性 祸 合 影 响 ， 这 就 加 大 了 声 发 射 信 号 识 别 的难 度 图 给 出 了对 岩 石 声 发 射 数 据 信 息 进 行 数 据 挖 掘 的流 程 子波 变 换 也称 小波 变换 是 近 代 非 线性 科 学研 究 的热 点之 一 ， 对 于 信 号 具 有 平 滑 、 降噪 以 及 突 出突 变 信 号 的作 用 近 年 来 ， 声 发射 信 号 的 模 式 识 别 技 术 从 常 规 信 号 参 数 鉴 别 正 逐 步 向波 形 鉴 别 、 频 谱 鉴别 、 小波鉴 别 、 模 式识 别及 人 工 神 经 网络 识 别 等 新 兴 信 号 处 理 技 术 的方 向发展 子 波 变 换 中 的频 谱 变 换 更 适 合 于 工 程 现 场 围岩 失 稳 模 态 测 试 的 非 稳 态 短 数 据 序 列 瞬 态 信 号 的表 征及 处 理 ， 小 波 变 换 如 同一 台可 变 焦 距 的数 学显 微 镜 ， 改 变 各 种 焦 距 便 可 探 测 到 被 处 理 信 号 中所 隐含 的奇 异 点并 识 别 出它 的性 质 ， 或 分 析 出非 平 衡 信 号所 包 含 的各种 成 分 ， 从 而 可 有效地探 测 并诊 断 出精 密 复杂 设 备 中 的疑 难 故 障 ， 是 该领 域 具有 明 显 应 用 前 景 的前 沿 为 了把 小 波 变 换 的 数 学 显 微 镜 功 能 转 化 成 一 台可供 实 际使用 的仪 器 实体 ， 重庆 大 学 秦树 人 教授 及 其 课 题 组 针 对 工 程 应 用 背 景 下 信 号 小 波 变 换 的三 个 主 要 问题 ， 即 母 小 波 和 小 波 基 的研 究 、 小波 变 换 的快 速 算 法 研 究 ， 以及 小 波 变 换 中 的采 样 原 理 和 技 术 研 究 ， 开 展 了深 入 的研 究 工 作 ， 建 立 了包 含 众 多母 小波 函 数和 小波基 的可供 调用 的母 小波和 小 波基 库 研 究成 功 了小波直接 变换快 速 算 法 和 塔 形 快速 算 法 ， 它 们 的变 换速 度达 到 了可 用 于在 线测 试 的要 求 在 采样 原 理 及 技 术 方 面 针 对 信 号 的 高 频 成 分 采 取 逐 渐 精 细 的 时 空 域 采 样 间 隔和 小 波 基 随尺 度 参 数 变 化 的二 次 采 样 一 ， 大 尺 度 采 空 区 围岩 断 裂 失 稳 信 号 小 波 预 测 分 析过程 为 首 先对 声 发 射监 测 信 号 与 响应 函数 值 做卷 积 ， 然 后 使 用 同样 的响应 函 数对 卷积 信 号 做 反 卷 积 ， 反 卷 积 的 结 果 就 是 原 始 信 号 其 对 瞬 态 随机 信 号识 别 过 程 ， 其 主 要 包 括 围岩 断裂 失稳 的声 发 射 原 始 离散 、 混沌 信 号 反 映 非稳 态 、 非 连 续 、 断 续 信 号 反 映 非 连 续 信 号 的连 续化 反 映 连 续 信 号 的模 拟 形 成 ‘，’」 重新选择参数 ， 再处理 监测数据信息 样本数据集合 数据净化预处理 数据映射和转换 数据挖掘 性能评价 数据模式 数据表达结果 一 一巨蛋 〕 图 围岩 断裂声 发射 信号 数 据挖 掘 工 作 流 程 · 功 似 声 发 射 信 号 的统 计 与挖 掘 统 计 学 和 数据 挖 掘 有着 共 同 的 目标 发 现 数 据 中 的 结 构 数 据 挖 掘 还 应 用 了其 他 领 域 的 思 想 、 工 具 和 方 法 ， 尤 其 是计 算机 学 科 ， 如 人 工 智 能 中 的专 家 系 统 、 神 经 网络 和 机 器 学 习 等 在 研 究 过 程 中利 用 有 限差 分 程序 对 采 空 区 的应 力 、 位 移 的演 化 历 史 进 行 祸合 计 算 ， 采 用 固体 断 裂 非 平 衡 统 计 方 法 对 采 空 区 围岩 断 裂 进 行 累 计 统 计 和 分 析 『一 ‘ 其 主 要 包 括 三 个 阶 段 初 始 阶 段 岩 体 破 裂 声 发 射 特 征 参 数 统 计 第 二 阶 段 声 发 射 特 征 参 数 统 计 第 三 阶 段 声 发射 特 征 参 数 统 计 ， 见 图

396 北京科技大学学报 2003年第5期 875 (a)大事件 1542 (b)总事件 。 。总事件 865 线性统计 1540 0 000 1538 00 855 000 1536 0 00000 845 的 000000 1534 0 835 0 51015 20 2530 0 51015202530 监测信号时间序列 监测信号时间序列 图2第三阶段围岩断裂声发射数据信息挖掘过程 Fig.2 Acoustic emission data mining process in stage III 4神经网络预测围岩位移演化趋势 一定的精度，即认为网络训练成功.将现场量测 位移输入训练好的网络，网络的输出即为围岩位 基于人工神经元的原理，构造出具有若干个 移演化趋势，即位移预测值.图3简单描述了基 自由度的神经元，将计算力学中有限单元的刚度 于神经网络的应力趋势挖掘模型.图4简单描述 矩阵以神经元间的权值来描述，将结构外载荷作 了采空区围岩失稳应力趋势神经网络挖掘过程， 为神经元的外部输入，可以构造出对应于各种有 限单元的神经计算单元，再将其耦合以形成求解 该力学问题的神经网络，基于神经网络的材料本 构模型的分析，这种本构模型不仅可以再现以前 训练过的试验结果，还能对其他试验结果作近似 预测，也可以用试验数据对网络作进一步的训 练，使之更完善. (a)网络训练 (b)网络预测 根据现场量测位移，并以之为训练样本的网 图3基于神经网络的应力预测挖掘模型 络输出，对应的岩体力学参数为训练样本的网络 Fig.3 Data mining model of stress prediction based on neural 输入，用训练样本集训练网络，网络总误差达到 network 321@ 32 (b) ￥28 。数据点 星28 。监测数据 24 一S型拟合 24 线型拟合 出 20 16/ 16 0 5 10 15 2025 0 5 o 1520 25 监测数据序列 监测数据序列 图4围岩失稳应力趋势神经网络挖掘描述 Fig.4 Stress prediction description based on neural network during rock damage 数据挖掘以及预测分析，有利于正确认识与理解 5讨论与结论 采空区围岩体损伤演化全过程，同时也证实了数 ()针对坚硬岩石介质组成的大尺度采空区破 据挖掘是分析与评价复杂问题的一个有效且实用 坏的复杂性问题，尝试利用数据挖掘技术（包括子 的技术与方法体系， 波变换、神经网络与固体断裂非平衡统计)对山东 (2)复杂采空区的监测手段和预测预报技术必 玲珑金矿255m主运输巷围岩断裂失稳信号进行 须有先进的数据分析理论与技术为依托，在硬件

一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 大事件 一一 ︵ ︸一月日 · 郊沸举润︾ 层已 · 写牡锦︾礴 总事件 监测 信 号 时 间序列 监 测 信 号 时 间序 列 图 第三 阶 段 围岩 断 裂声发射数据信 息 挖 掘 过 程 神经 网络预测 围岩位移演化趋势 基 于 人 工 神 经 元 的原 理 ， 构造 出具 有 若 干 个 自由度 的神经 元 ， 将计 算力学 中有 限单 元 的刚度 矩 阵 以神 经 元 间 的权值 来描 述 ， 将 结构外 载荷 作 为神 经 元 的外 部 输 入 ， 可 以构造 出对 应 于 各种 有 限单 元 的神 经 计 算单 元 ， 再将 其藕 合 以形 成 求 解 该 力学 问题 的神经 网 络 基 于 神经 网 络 的材料 本 构 模型 的 分析 ， 这 种 本 构模型 不 仅 可 以再现 以前 训 练 过 的试 验 结 果 ， 还 能对 其 他 试 验 结 果 作 近 似 预 测 ， 也 可 以用 试 验 数 据 对 网 络 作 进 一 步 的 训 练 ， 使 之 更 完 善 ‘， 根 据 现 场 量 测 位 移 ， 并 以之 为 训 练样 本 的 网 络 输 出 ， 对 应 的岩 体 力 学 参 数 为训练样 本 的 网络 输 入 用 训 练样 本 集 训 练 网络 ， 网络 总误 差 达 到 一 定 的精度 ， 即认 为 网络 训 练 成 功 将 现 场 量 测 位 移 输 入 训练 好 的 网络 ， 网络 的输 出 即 为 围岩 位 移 演 化 趋 势 ， 即位 移 预 测 值 图 简单 描 述 了基 于 神 经 网络 的应 力趋 势挖 掘模 型 图 简单描 述 了采 空 区 围岩 失稳 应 力趋 势神经 网络 挖 掘 过 程 位 工 … 「一 一 一 东 应 移 … 力 量 预 测 测 值 值 网 络 训 练 网络 预 测 图 基 于 神 经 网 络 的应 力预 测 挖 掘 模 型 拦 数 据 点 二 丫 二羚丫 。 一 州 娜只︸巴芝戈 娜只蓬国 监 测 数据 序列 图 围岩 失稳 应 力趋 势神 经 网 络 挖 掘 描 述 监 测 数 据 序 列 讨 论 与结 论 针 对 坚 硬 岩 石 介 质 组成 的大 尺 度采 空 区破 坏 的复杂性 问题 ， 尝试 利 用 数据 挖 掘技 术 包 括 子 波变 换 、 神 经 网络 与 固体 断裂 非平 衡 统 计 对 山 东 玲 珑 金矿 主 运 输 巷 围岩 断裂 失稳 信 号进 行 数据 挖 掘 以及 预 测 分 析 ， 有 利 于 正 确 认 识 与 理 解 采 空 区 围岩 体 损 伤 演 化 全 过 程 同 时也 证 实 了数 据 挖 掘 是 分析 与评 价 复 杂 问题 的一 个 有 效且 实用 的技 术 与 方 法 体 系 复 杂采 空 区 的监 测 手 段 和 预 测 预 报 技 术 必 须 有 先 进 的数 据 分 析 理 论 与 技 术 为依 托 ， 在 硬 件

Vol.25 No.5 来兴平等：大尺度采空区围岩断裂失稳信号数据挖掘及破坏预测分析 ·397 建设的同时，要加强和拓展分析技术理论体系， 系统的研究[】.中国机械I程，1999,10(4)：443 这样才能实现安全生产的目的， 9陈志奎，徐铭陶，秦树人，等.小波基和它对一维信 (3)监测的数字化和信息处理的数字化一 号的直接分解(I)[J).重庆大学学报，1998,21(3)： 131 数据挖掘过程为最终正确决策提供科学依据，这 10陈忐奎，徐铭陶，秦树人，等，小波基和它对一维信 为实现“数字矿山”奠定坚实的基础. 号的直接分解(IⅡ))重庆大学学报，1998,21(4)：65 参考文献 11 Cai M F,Lai X P.Monitoring and analysis of nonlinear 】米兴平，基于非线性动力学的采空区稳定性集成监 dynamic damage of transport roadway supported by com- 测分析与预报系统研究及其应用[D],北京：北京科 posite hard rock materials in Linglong gold Mine [J].J 技大学，2002 Univ Sci Technol Beijing,2003,10(2):10 2 Han J W,Kambr M.Data Mining-Concepts and Technol- 12蔡美峰，米兴平.耦合监控在地下主运输巷塌陷区 ogy[M].Morgan Kaufmann Publishers,2001 锚固段应用[】.北京科技人学学报，2001,4(23)：293 3杨炳儒，张德政.关于知识发现系统的扩展性研究 13玲珑金矿主运巷塌陷区非线性动态耦合监控与稳 U】.北京科技大学学报，2000,22(1)：84 定性预报研究R]北京科技大学，山东黄金集团（有 4杨炳儒，周颖.知识发现系统内在机理[.北京科技 限)公司玲珑金矿，2002 人学学报，2002,24(3)：345 14蔡美峰，来兴平，复合坚硬岩石巷道塌陷段监控的 5冯夏庭，马平波，基于数据挖掘的深部的地下酮室 研究与应用[.岩石力学与工程学报，2003,22(3)： 391 围岩稳定性判别[U】.岩石力学与工程学报，2000,20 (3):630 15邢修三.固体断裂非平衡统计理论).自然科学进 6冉启文，谭立英，小波分析与分数傅立叶变换及应 展，2000,10(4)，289 用M).北京：国防工业出版社，2002 16 Cai M F,Lai X P.Evaluation on stability of stope structure 7彭玉华，小波变换与工程应用M,北京：科学出版 based on nonlinear dynamics of coupling artifical neural 社，2002 network [J].J Univ Sci Technol Beijing,2002,9(1):1 8秦树人，汤宝平，徐铭陶，等.工程信号小波分析仪 Data Mining on Rock Crack Signals in Large Scale Mined-out Area and Damage Prediction Analysis LAI Xingping,CAI Meifeng" 1)Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Energy School,Xi'an University of Science and Technology,Xi'an 710054.China ABSTRACT With increasing development of digital and communication monitoring techniques,the quantity of obtained information about the adamage process of rock mass around large scale mined-out areas is significantly in- creased.The information includes various figures and vectograms in digital form.Data mining and analysis for monitored breakage information from rock mass around mined-out areas using wavelet analysis,non-equilibrium statistics and neural network techniques will be beneficial to correct the understanding of the whole damage process of rock mass around min-out areas. KEY WORDS large scale mined-out area;rock damage and unstability;data mining

来 兴 平 等 大 尺 度 采 空 区 围岩 断裂 失稳 信 号数据 挖 掘 及 破坏 预 测 分析 ，， 建 设 的 同 时 ， 要 加 强 和 拓 展 分 析 技 术 理 论 体 系 ， 这样 才 能 实现 安 全 生 产 的 目的 监 测 的数 字 化 和 信 息 处 理 的数字 化 数 据 挖掘 过 程 为最 终 正 确 决 策提 供科 学依 据－， 这 为 实现 “ 数 字 矿 山 ” 奠 定 坚 实 的基 础 参 考 文 献 来 兴 平 基 于 非 线性 动 力 学 的采 空 区 稳 定 性 集成 监 测 分 析 一 与预 报 系 统研 究及 其 应 用 「 ， 北 京 北 京 科 技 大 学 ， ， 一 ， 杨 炳 儒 ， 张 德 政 关 于 知 识 发现 系统 的扩 展 性 研 究 北 京科 技 大学 学 报 ， ， 杨炳 儒 ， 周 颖 知 识 发现 系统 内在 机理 北 京科 技 大 学 学 报 ， ， 冯 夏 庭 ， 马平 波 基 于 数 据 挖 掘 的深 部 的地 下铜 室 围岩稳 定 性 判 别 岩 石 力学 与 工 程 学报 ， ， 冉启 文 ， 谭 立 英 小 波 分 析 与 分数傅 立 叶变 换 及 应 用 北 京 国 防 工 业 出版 社 ， 彭 玉 华 ， 小 波 变 换 与 工 程 应 用 北 京 科 学 出版 社 ， 秦树 人 ， 汤 宝 平 ， 徐铭 陶 ， 等 工 程 信 号 小波 分 析 仪 系 统 的研 究 中 国 机械 工 程 ， ， 陈 志 奎 ， 徐铭 陶 ， 秦 树 人 ， 等 小 波 基 和 它 对 一 维信 号 的直 接 分 解 重 庆大 学学报 ， ， 陈 志 奎 ， 徐铭 陶 ， 秦树人 ， 等 小波基 和 它 对 一 维 信 号 的直 接分 解 重 庆 大学 学报 ， ， ， ， ， 蔡美 峰 ， 来 兴 平 祸合 监 控在 地 下 主 运输巷 塌 陷区 锚 固段 应 用 北 京 科 技大 学 学报 ， ， 玲 珑 金矿 主 运 巷塌 陷 区 非 线性 动 态 祸 合 监 控 与 稳 定性预 报研 究「 北 京科技大 学 ， 山 东黄 金 集 团 有 限 公 司 玲 珑 金 矿 ， 蔡美峰 ， 来 兴 平 复合 坚 硬 岩 石 巷 道 塌 陷段 监 控 的 研 究 与应用 岩 石 力 学 与 工 程 学报 ， ， 邢 修只 固体 断裂 非 平 衡 统计 理 论 自然 科学 进 展 ， ， ， ， 【 ， ， 一 即 ’孔 毋 ，， ， 群 ， ， ， ， ， ， ， ， 一 助 介 一 ， 一 一 一