NGHIÊN CỨU MỘT SỐ MÔ HÌNH TRÍ TUỆ NHÂN TẠO DỰ BÁO CHẤN ĐỘNG NỔ MÌN TRONG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN
Khai thác mỏ lộ thiên
Luận án tiến sĩ này tập trung nghiên cứu và phát triển các mô hình trí tuệ nhân tạo (TTNT) nhằm dự báo chấn động nổ mìn trong khai thác mỏ lộ thiên, một vấn đề khoa học cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao tại Việt Nam. Chấn động nổ mìn là tác động tiêu cực gây phá hủy cấu trúc công trình, nứt nẻ nhà cửa, mất ổn định tầng và bờ mỏ, đồng thời gây hoang mang cho người dân. Các phương pháp dự báo truyền thống còn thiếu cơ sở khoa học và độ chính xác, chỉ dựa trên khối lượng thuốc nổ và khoảng cách, chưa xem xét tổng thể các yếu tố ảnh hưởng.
Mục tiêu của luận án là phát triển các mô hình TTNT dự báo sóng chấn động nổ mìn với độ chính xác cao, áp dụng thử nghiệm cho mỏ than Núi Béo (Quảng Ninh), và làm sáng tỏ mối quan hệ giữa sóng chấn động với các thông số nổ mìn. Đối tượng nghiên cứu bao gồm các thông số nổ mìn, sóng chấn động và các mô hình TTNT có khả năng dự báo. Luận án đã nghiên cứu đặc điểm công tác nổ mìn, lý thuyết nổ, ảnh hưởng của chấn động, tổng quan tài liệu trong và ngoài nước, cơ sở lý thuyết của các mô hình TTNT và phát triển chúng cho mỏ than Núi Béo.
Điểm mới của luận án là lần đầu tiên nghiên cứu, phát triển 4 mô hình TTNT mới để dự báo chấn động nổ mìn cho mỏ lộ thiên Việt Nam với độ chính xác cao, sử dụng các phương pháp so sánh và đánh giá hiệu suất tiên tiến như phổ màu, xếp hạng và đồ thị Taylor. Các phát hiện cho thấy khối lượng thuốc nổ, khoảng cách giám sát, độ chênh cao giữa bãi nổ và vị trí giám sát, cùng số nhóm vi sai là các yếu tố có ảnh hưởng mạnh mẽ. Luận án khẳng định TTNT là công cụ hiệu quả, các mô hình lai (hybrid models) cải thiện đáng kể độ chính xác, và các thông số ảnh hưởng có mối quan hệ phi tuyến tính, được các mô hình TTNT giải thích rõ ràng, nhanh chóng và tin cậy.
Kết quả nghiên cứu cho thấy các mô hình TTNT phát triển trong luận án (ANN, RF, SVR, XGBoost, Cubist, HKM-CA, PSO-XGBoost và FFA-ANN) đạt mức độ chính xác từ 94% đến 98% trong dự báo. Đặc biệt, mô hình lai HKM-CA được đánh giá là tốt nhất cho mỏ than Núi Béo với sai số RMSE = 1,034, MAE = 0,605 và MAPE = 0,061, đạt mức độ tương đồng 0,986 và chính xác 98,3%. Các mô hình này được khuyến nghị sử dụng để tối ưu hóa công tác nổ mìn, giảm thiểu chấn động và đảm bảo an toàn môi trường.