金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (2): 203-217.
刘 超1 夏大平2
LIU Chao1 XIA Daping2
摘要: 为实现地表沉陷的精准预测,以及对预测结果进行深度解释来指导实际工程,提出了基于改进生成对
抗网络(WGAN-GP)与Transformer 的地表沉陷SHAP 可解释模型。利用该模型对地表下沉量、影响角正切和拐点偏
移距进行预测,从而将预测参数结合概率积分法来建立地表沉陷公式。首先,利用Wasserstein 距离、梯度惩罚策略对
传统生成对抗网络进行改进,以增强地表沉陷数据,丰富训练集。然后,采用基于多头自注意力机制的Transformer 架
构对增强数据进行深度学习,并通过贝叶斯优化寻优超参数。最后,基于SHAP 法对预测过程与结果进行全面剖析解
释,以揭示不同特征对预测参数的影响规律。结果表明:WGAN-GP-Transformer 对下沉量、影响角正切与拐点偏移距
在测试集上表现出优异的预测能力,表明模型能有效捕捉预测地表沉陷的复杂非线性特征,以及可有效应对数据稀
缺的场景。揭示了影响3 个预测参数的特征贡献强度与作用方向存在显著差异;松散层厚度对预测下沉量影响最大,
采深对预测影响角正切和拐点偏移距的影响最大。模型在鲁西南某矿3301 工作面的实际应用表明,其预测沉陷曲线
与实际情况高度吻合,验证了其在实际工程中的可靠性与泛化性能。
中图分类号: