基于随钻数据的岩体强度预测模型及其适配性评价
赵志强
王箫鹤
武璟
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083
摘要：为了研究在锚杆钻机钻进过程中实时识别顶板岩层强度及结构状态,为巷道掘进过程中进行顶板隐患探测提供技术途径,采用综合研究手段,揭示了不同强度岩体及组合岩体的钻进信号响应规律,研究了基于钻进数据的岩体强度表征及预测模型,并对比评估了其适配性.结果表明:推力、扭矩及转速等信号对围岩强度的变化具有较强的响应性,与岩层结构变化呈现一致性,三轴振动对岩体强度的响应性较不明显,但在岩层界面处信号突变显著;各表征参量及其强度表征值趋势与钻进信号趋势基本保持一致,基于钻头单位体积研磨能的单轴抗压强度表征模型与真实值偏离度最小(适配性最优);推力及扭矩与除三轴振动之外的其他参量均呈现较为明显的线性正相关关系,转速也同样具有较为明显的线性相关关系,但与除可钻性指数外其他特征均呈负相关趋势,三轴振动中,X方向与Y方向振动与其余各特征相关性程度较小,但仍存在一定相关性,其中Z方向振动中相关性程度极小.Attention-CNN模型在鲁棒性、准确率和适配性上表现最优,预测值与由单轴压缩实验所得的真实值之间决定系数R2 达 0.94,拟合度最高,在岩体单轴抗压强度预测上预测精度较其他模型的模型精度至少超出 12%,研究成果为巷道顶板岩层强度实时感知及支护决策提供了理论与技术支撑.
关键词：巷道顶板随钻探测岩层识别回归预测模型强度表征模型
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(U22A20165)国家自然科学基金(U24A2086)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 4743-4758 )
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