I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 ,   p p .   3291 ~ 3 3 0 8   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 3 . pp 3 2 9 1 - 3 3 0 8           3291       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Applica tion o f  art ificial int ellig ence  and ma chine  lea r ning  in  ex per sy stems  fo r t he  mining  ind u stry mo dern  met ho ds a nd  technolo g ies       Na t a ly a   M uto v ina M a rg ula n Nurt a y ,   Alex ey   K a lin in,  Al ek s a nd T o m ilo v Na dezhda   T o m ilo v a   I n f o r mat i o n   a n d   C o m p u t i n g   S y st e ms  D e p a r t me n t ,   F a c u l t y   o f   I n n o v a t i o n   Te c h n o l o g i e s,   A b y l k a s Sa g i n o v   K a r a g a n d a   Te c h n i c a l   U n i v e r si t y ,   K a r a g a n d a ,   K a z a k h st a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Dec   2 4 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J an   1 6 ,   2 0 2 5       Th e   m in in g   in d u str y   h a c h a n g e d   sig n if ica n tl y   i n   re c e n d e c a d e with   th e   in tro d u c ti o n   o a d v a n c e d   tec h n o l o g ies   s u c h   a s   a rti ficia i n telli g e n c e   (AI)  a n d   m a c h in e   lea rn in g   (M L) .   T h e se   in n o v a ti o n c o n tri b u te  to   th e   c r e a ti o n   o f   e x p e rt  s y ste m th a t   h e l p   in   o p ti m izin g   p ro c e ss e s,  i n c re a sin g   th e   sa fe ty   a n d   su sta in a b il it y   o o p e ra ti o n s.  T h is   a rti c le  is  a   li tera tu re   re v iew   o m o d e rn   AI   a n d   M L   m e th o d a n d   tec h n o lo g i e u se d   in   th e   m in i n g   i n d u stry .   Disc u ss e s   v a rio u i n telli g e n a n d   e x p e rt  sy s tem u se d   to   imp ro v e   p r o d u c ti v i t y ,   re d u c e   o p e ra ti n g   c o sts,  imp ro v e   o c c u p a ti o n a sa fe ty ,   e n v iro n m e n tal  su st a in a b il it y ,   m a c h in e   a u to m a ti o n ,   p re d icti v e   a n a ly ti c s,  q u a li ty   m o n it o r in g   a n d   c o n tr o l,   a n d   i n v e n to r y   a n d   l o g isti c m a n a g e m e n t.   T h e   a d v a n tag e a n d   d isa d v a n ta g e o d iffere n t   a p p r o a c h e a re   a n a l y z e d ,   a we ll   a s   th e ir   p o ten ti a l   imp a c o n   th e   fu tu re   o f   th e   m in i n g   i n d u stry .   Th e   re v iew   h i g h l ig h ts  t h e   im p o rtan c e   o f   in teg ra ti n g   AI  a n d   M i n to   m i n i n g   p ro c e ss e to   a c h iev e   m o re   e fficie n a n d   sa fe so lu ti o n s.   K ey w o r d s :   Ar tific ial  in tellig en ce   Dee p   lear n in g   I n ter n et  o f   th in g s   Ma ch in lear n in g   Min in g   in d u s tr y   Pre d ictiv an aly s is   R ein f o r ce m en t le ar n i n g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nata ly Mu to v in a   I n f o r m atio n   an d   C o m p u tin g   S y s tem s   Dep ar tm en t,  Facu lty   o f   I n n o v atio n   T ec h n o lo g ies,  Ab y lk as Sag in o v   Kar ag an d T ec h n ical  Un iv er s i ty   5 6   N.   Naz ar b a y ev   a v . ,   Kar ag a n d a,   Kaz ak h s tan   E m ail: m u to v in a _ n ataly a@ m ail. r u       1.   I NT RO D UCT I O N   Ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   a n d   m ac h i n lear n in g   ( ML )   ar p iv o tal  tech n o lo g ies  tr an s f o r m in g   n u m er o u s   s ec to r s ,   m in in g   in clu d ed .   AI   en co m p ass es  th r e alm   o f   co m p u ter   s cien ce   f o c u s ed   o n   d ev elo p in g   s y s tem s   th at  ca n   p er f o r m   task s   tr ad itio n ally   r eq u ir in g   h u m a n   in tellig en ce ,   lik s p ee ch   r ec o g n itio n ,   d ec is io n - m ak in g ,   an d   p r o b lem - s o lv in g   [ 1 ] [ 3 ] .   Ma ch in lear n in g ,   s u b s et  o f   AI ,   s p ec if ically   co n ce n tr ates  o n   d ev is in g   alg o r ith m s   th at  en ab le  c o m p u ter s   to   lear n   f r o m   d ata  an d   e n h an ce   th eir   p er f o r m an ce   o v e r   tim e.   T h m in in g   in d u s tr y ,   as  o n o f   t h o ld e s an d   m o s r eso u r ce - in ten s iv s ec to r s ,   h as  alwa y s   b ee n   in   p u r s u it  o f   n ew   tech n o lo g ies  ca p ab le  o f   en h a n cin g   th ef f icien cy   a n d   s af ety   o f   m in er al  ex tr ac tio n .   Ma ch i n lear n in g   h as  th p o ten tial  to   p r ev en t   o r   a n ticip ate  v ar io u s   in cid en ts   at  in d u s tr ial  f ac ilit ies  [ 4 ] .   T h a p p licatio n   o f   AI   a n d   ML   i n   m in in g   o p en s   u p   n ew  p o s s ib ilit ies  f o r   ad d r ess in g   m an y   c h a llen g es  f ac ed   b y   m i n in g   co m p an ies  [ 5 ] [ 7 ] .   T h u s o f   AI   en ab les  en h an ce d   p r o d u ctiv ity ,   l o wer   o p er atio n al   co s ts ,   im p r o v ed   wo r k p lace   s af ety ,   an d   r e d u ce d   en v ir o n m en tal  im p ac t.  T h u s o f   ML   alg o r ith m s   m ak es  it   p o s s ib le  to   o p tim ize  t h p r o ce s s es  o f   m in in g   an d   p r o ce s s in g   o f   m in er als.  Fo r   in s tan ce ,   ML - b ased   s y s tem s   ca n   an aly ze   m in i n g   d ata  i n   r ea tim e,   s u g g est  o p tim al  r o u tes  f o r   m in in g   eq u ip m en t,  a n d   p r ed ict   th m o s ef f icien m in in g   m eth o d s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   Pre d ictiv e   an aly tics   b ased   o n   ML   im p r o v es  th p r e d ictio n   o f   eq u ip m e n b r ea k d o wn s   an d   p la n s   its   m ain ten an ce ,   w h ich   r ed u ce s   th co s o f   r ep air   a n d   r ep lace m en o f   e q u ip m e n t.  Su ch   ap p r o ac h   is   esp ec ially   im p o r tan f o r   lar g an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 2 9 1 - 3 3 0 8   3292   ex p en s iv m in in g   eq u ip m en t   [ 1 0 ] .   AI   an d   ML   ca n   a n aly ze   d ata  f r o m   s en s o r s   a n d   s u r v e illan ce   ca m er as  to   id en tify   p o ten tially   d an g er o u s   s itu atio n s   an d   war n   wo r k er s   a b o u t p o s s ib le  ac cid en ts .   Fo r   e x am p le,   m o n ito r in g   s y s tem s   ca n   m o n ito r   th e   co n d itio n   o f   m in es  an d   p r e d ict  co llap s es  o r   m eth an e   em is s io n s ,   wh ich   all o ws  wo r k er s   to   b e   ev ac u ate d   in   t im ely   m an n e r   an d   p r ec a u tio n s   tak en   [ 1 1 ] [ 1 3 ] .   ML   ca n   also   b u s ed   to   m o n ito r   an d   m a n ag e   en v ir o n m e n tal  a s p ec ts   o f   m in i n g   o p er atio n s ,   s u ch   as   air   a n d   wate r   p o llu tio n   co n tr o l,   waste   m an ag em en a n d   lan d   r ec la m atio n .   I also   r e d u ce s   n eg ativ en v ir o n m en tal  im p ac ts   an d   co m p lies   with   en v ir o n m en tal  r eg u latio n s   an d   s tan d ar d s .   L ea d in g   m in in g   c o m p an ies  ar d ep lo y in g   a u to n o m o u s   v eh icles  an d   AI - d r iv en   d r illi n g   r ig s ,   r e d u ci n g   th e   r is k   to   h u m a n   life   a n d   in cr ea s in g   m in in g   ef f icien cy .   ML   alg o r ith m s   ar e   u s ed   to   a n aly ze   lar g v o lu m e s   o f   d ata   co llected   f r o m   s en s o r s   an d   eq u i p m en t o   p r ed ict  p o ten tial  eq u ip m en t   f ailu r es  an d   p lan   p r ev e n tiv m ain ten an ce   [ 1 4 ] [ 1 6 ] .   AI   s y s tem s   h elp   m o n ito r   th q u alit y   o f   ex tr ac ted   r aw  m ater ials   in   r ea tim e,   an aly zin g   s am p les  an d   p r ed ictin g   p o s s ib le  d ev iatio n s   f r o m   th s tan d ar d .   ML   allo ws  o p tim izatio n   o f   s u p p ly   ch ain s   an d   in v en t o r y   m an a g em en t ,   wh ich   r ed u ce s   co s ts   an d   in cr ea s es  o p er atio n a l   ef f icien cy   [ 1 7 ] [ 2 0 ] .   T h a p p licatio n   o f   AI   a n d   ML   in   t h m in in g   in d u s tr y   r e p r esen t s   s ig n if ican s tep   f o r war d   i n   th d e v elo p m e n t o f   th in d u s tr y   as sh o wn   in   Fig u r 1 .             Fig u r 1 .   Ad v an tag es a n d   o p p o r tu n ities   o f   u s in g   AI   an d   ML   in   th m in in g   in d u s tr y       T h ese  tech n o lo g ies  n o o n l y   i n cr ea s p r o d u ctiv ity   an d   r ed u ce   co s ts ,   b u also   s ig n if ican tly   im p r o v o cc u p atio n al  r eliab ilit y   an d   m in im ize  n eg ativ en v ir o n m en tal  im p ac ts .   W ith   in cr ea s in g   d em an d s   f o r   ef f icien cy   an d   s u s tain ab ilit y ,   m in in g   co m p an ies  u s in g   AI   a n d   ML   g ain   c o m p etitiv ad v a n tag es  an d   o p e n   u p   n ew  o p p o r t u n ities   f o r   f u r th er   g r o wth   an d   d e v elo p m e n t.  T h is   r ev iew   will  p r o v id e   c o m p r e h en s iv an al y s is   o f   all  asp ec ts   an d   p o ten tial  p r o b l em s   th at  o cc u r   in   th e   p r o ce s s   o f   ex p e r s y s tem s   d ev elo p m en to   s o lv p r o b lem s   in   th m i n in g   i n d u s tr y .   th o r o u g h   an aly s is   o f   ex is tin g   s tu d i es  o n   th e   ap p licatio n   o f   ar tific ial  alg o r ith m s   wer e   u s ed   to   s o lv s p ec if ic  p r ac tic al  is s u es  in   th m in in g   in d u s t r y .   Sin ce   th a u th o r s '   f u r th er   g o al  is   to   d ev elo p   I n tellig en ce   m eth o d s   in   m in in g   will  h elp   id e n tify   t h m o s r elev an an d   p r i o r ity   ar ea s   f o r   f u r th er   d ev elo p m en t   in   th is   s u b ject  ar ea .   T h r o u g h   th r ev iew  au th o r s   will  an aly ze   s tu d ies  in   wh ich   ML   an d   d ee p   lear n in g   an   ex p er s y s tem   f o r   s o lv in g   p r o b lem s   o f   m in w o r k in g s   s u p p o r t,  s p ec ial  atten tio n   in   th e   r e v iew  s h o u ld   b e   p aid   to   s tu d ies aim ed   at  p r ed ictin g   an d   d iag n o s in g   v ar io u s   s itu atio n s   th at  ar is d u r i n g   m in i n g .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     T he  g o a l   a nd   o bje ct iv es  o f   t he  s t ud y   T h m ain   o b jectiv o f   th is   s tu d y   is   to   p r o v id e   a   co m p r eh en s iv r ev iew  o f   t h ap p licatio n   o f   AI   a n d   ML   in   th m in in g   in d u s tr y ,   wi th   f o cu s   o n   ex p er t sy s tem s .   T o   ac h iev th is   g o al,   th f o llo win g   task s   wer s et:   Q1 : I d en tific atio n   o f   th m ain   d ir ec tio n s   an d   a p p licatio n s   o f   AI   an d   ML   in   th m in in g   in d u s tr y .   Q2 : A n aly s is   o f   ex is tin g   ex p e r t sy s tem s ,   th eir   ad v an tag es a n d   d is ad v an tag es.   Q3 I d en tific atio n   o f   p r o m is in g   tech n o lo g ies  an d   m eth o d s   f o r   th f u r t h er   d ev el o p m en an d   im p lem en tatio n   o f   AI   an d   ML   in   m in in g   p r o c ess es.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A p p lica tio n   o f a r tifi cia l in tellig en ce   a n d   ma ch i n lea r n in g   in   ex p ert s ystems   fo r     ( N a ta l ya   Mu to vin a )   3293   T h is   r ev iew  aim s   to   h ig h lig h t   b o th   th e   th eo r etica ad v an ce m en ts   an d   p r ac tical  ap p licatio n s   o f   AI   an d   ML   in   im p r o v in g   m in in g   o p er atio n s .   B y   a d d r ess in g   t h ese  k ey   q u esti o n s ,   th s tu d y   s ee k s   to   p r o v id e   c r itical  an aly s is   o f   th c u r r en t   s tate  o f   AI   an d   ML   tech n o lo g ies  in   m in in g   a n d   th eir   p o te n tial  f o r   f u tu r e   in n o v atio n .   Fu r th er m o r e ,   th f in d in g s   w ill  o f f er   in s ig h ts   in to   h o e x p er s y s tem s   ca n   b o p tim ized   f o r   e n h an c ed   d ec is io n - m ak in g   an d   o p er atio n al  ef f icien cy   i n   v ar i o u s   m in in g   en v ir o n m en ts .     2 . 2 .     F o rm ula t i o n o f   lite ra t ure  s elec t io n c rit er ia   T o   co n d u ct  q u alitativ liter atu r r ev iew,   t h f o llo win g   s elec tio n   cr iter ia  wer id e n tifie d :   a.   Ar ticles p u b lis h ed   in   p ee r - r ev i ewe d   jo u r n als an d   co n f er en ce s .     b.   R esear ch   co n d u cted   o v er   th l ast 1 0   y ea r s   to   en s u r d ata  is   u p   to   d ate.     c.   W o r k s   r elate d   to   th e   u s o f   AI   an d   ML   d ir ec tly   i n   th m in in g   in d u s tr y .   R esear ch   c o n t ain in g   em p ir ical   d ata,   test   r esu lts ,   an d   ca s s tu d ies o f   AI   an d   ML .     I n   ad d itio n ,   p r ef er e n ce   was  g iv en   to   s tu d ies  th at  p r o v id ed   co m p ar ativ e   an aly s is   o f   d if f er en AI   a n d   ML   m eth o d o l o g ies  em p lo y ed   in   m in in g .   Pap er s   th at   ad d r ess ed   th o b s tacle s   an d   p r ac tical  ap p licatio n s   o f   im p lem en tin g   th ese  tech n o l o g ies  in   r ea l - wo r ld   m in in g   en v ir o n m e n ts   wer also   p r io r itized .   L astl y ,   in ter d is cip lin ar y   r esear ch   th a co m b in ed   AI ,   ML ,   an d   o t h er   f ield s   s   was  in clu d ed   to   ca p tu r b r o ad er   p er s p ec tiv o n   in n o v atio n   in   th m in in g   in d u s tr y .     2 . 3 .     So urce s   o f   inf o rm a t io s ea rc h   T h f o llo win g   d atab ases   an d   r eso u r ce s   wer e   u s ed   to   f in d   f o r   p er tin en t   liter atu r e:  Sco p u s ,   W eb   o f   Scien ce ,   I E E E   Xp lo r e,   an d   Go o g le  Sch o lar .   Mo r e o v er ,   s cien tific   jo u r n als  an d   co n f e r en ce   p r o ce e d in g s   d ev o ted   t o   th u s o f   AI   an d   ML   in   th m in in g   in d u s tr y   we r an aly ze d .   T h s ea r ch   also   in clu d ed   s p ec ialized   m in in g   e n g in ee r in g   p u b licatio n s   an d   in d u s tr y   r ep o r ts   to   ca p tu r e   th e   latest  ad v an ce m en ts   an d   p r ac tical   ap p licatio n s   o f   AI   an d   ML   i n   m in in g .   I n   ad d itio n ,   ca s s t u d ies  an d   tech n ical  p ap er s   f r o m   lead in g   m in in g   co m p an ies  wer r ev iewe d   t o   ass es s   r ea l - wo r ld   im p lem e n tatio n s .   T h is   co m p r eh e n s iv ap p r o ac h   e n s u r ed   t h at   th liter atu r r ev iew  co v er ed   b o th   ac ad e m ic  an d   in d u s tr y   p er s p ec tiv es  o n   th ap p licatio n   o f   AI   an d   ML   in   m in in g   in d u s tr y .     2 . 4 .     L it er a t ure  s ea rc h a nd   s elec t io n pro ce s s   T h e   l i t e r a t u r e   s e a r c h   wa s   c o n d u c t e d   u s i n g   k e y w o r d s   a n d   p h r a s e s   s u c h   a s   “A I   i n   m i n i n g ,   M L   i n   m i n i n g   i n d u s t r y ,   e x p e r t   s y s te m s   i n   m i n i n g ,   A I   a p p l i c a t io n s   i n   m i n i n g ,   M L   i n   m i n i n g   p r o c e s s e s ,   a n d   o t h e r s .   A l l   r et r i e v e d   a r t ic l es   w e r e   p r e - e v a l u a t e d   b a s e d   o n   t h e i r   a b s t r a ct s   a n d   k e y w o r d s   t o   d e t e r m i n e   t h e i r   r e l e v a n c e .   A f t e r   t h e   i n i ti a l   s c r e e n i n g ,   f u l l - t e x t   a r ti c l es   w e r e   o b t a i n e d   f o r   a   m o r e   d e t a i l e d   e v a l u a t i o n   o f   t h e i r   m e t h o d o l o g i e s   a n d   f i n d i n g s .   T h e   i n c l u s i o n   c r it e r i a ls o   f o cu s e d   o n   t h d i v e r s i t y   o f   A I   an d   M L   a p p l i ca t i o n s   a c r o s s   v a r i o u s   s t a g es   o f   m i n i n g   o p e r a t i o n s ,   s u c h   a s   e x p l o r a tio n ,   e x t r a c t i o n ,   p r o c e s s i n g ,   a n d   s a f e t y   m o n i t o r i n g .   S t u d i es   t h a t   o f f e r e d   i n n o v a t i v e   a p p r o a c h e s   o r   p r o p o s e d   n o v e l   a l g o r i t h m s   w e r e   p a r t i cu l a r l y   e m p h a s i z e d .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   g e o g r a p h i c al  d i s t r i b u t i o n   o f   r es e a r c h   wa s   c o n s i d e r e d   t o   e n s u r e   g l o b a p e r s p e c ti v e   o n   t h a d o p t i o n   o f   A I   a n d   M L   i n   m i n i n g .   F i n a l l y ,   a r t ic l es   t h a t   p r o v i d e d   k n o w l e d g e   a b o u t   t h e   f u t u r e   p o t e n t i a l   a n d   d i f f i c u l t i es   o f   A I - d r i v e n   t e c h n o l o g i e s   i n   t h e   i n d u s t r y   we r e   p r i o r i t i z e d   f o r   i n - d e p t h   a n a l y s is .     2 . 5 .     Da t a   a na ly s is   a nd   cla s s i f ica t io n   Data   an aly s is   an d   class if icati o n   p lay   a   cr u cial  r o le  in   u n d e r s tan d in g   th d iv er s ap p licat io n s   o f   AI   an d   ML   in   th e   m in in g   in d u s tr y .   B y   s y s tem atica lly   ca teg o r izin g   th f in d in g s   f r o m   t h s elec ted   ar ticles,  v alu ab le  in s ig h ts   in to   th cu r r en tr en d s   an d   c h allen g es  f ac e d   in   th f ield   ca n   b g ain e d .   All  s elec ted   ar ticle s   wer an aly ze d   a n d   class if ied   in to   th f o llo win g   ca teg o r ies:   a.   Ap p licatio n s   o f   AI   an d   ML   in   d if f er en f ac ets  o f   th m in in g   s ec to r   ( e. g . ,   au to m atio n ,   p r e d ictiv an aly tics ,   m o n ito r in g   an d   q u ality   c o n tr o l ) .   b.   T y p es  o f   ex p er s y s tem s   an d   alg o r ith m s   u s ed   ( e. g . ,   n eu r a n etwo r k s ,   d ee p   lea r n in g   m e th o d s ,   d ec is io n   s u p p o r t sy s tem s ) .   c.   Ad v an tag es a n d   d is ad v an ta g es o f   ap p ly in g   AI   an d   ML   in   m i n in g   p r o ce s s es.   d.   Pra ctica l e x am p les o f   im p lem en tatio n   an d   r esu lts   o f   u s in g   e x p er t sy s tem s   in   th m in in g   in d u s tr y .     2 . 6   Sy nthesis   a nd   inte rpre t a t io n o f   re s ults   B ased   o n   th an aly s is   an d   class if icatio n   o f   d ata,   s y n th esis   o f   k ey   f in d in g s   an d   tr en d s   was   co n d u cte d .   T h k ey   a r ea s   wh er AI   an d   ML   s h o th m o s p o ten tial  f o r   ap p licatio n   h av b ee n   r ec o g n ized ,   as   well  as  th c u r r en t   p r o b lem s   an d   ch allen g es  t h at  th e   m in in g   in d u s tr y   f ac es  wh e n   i m p lem en tin g   th ese   tech n o lo g ies.  T h s y n th esis   r ev ea led   th at  AI   an d   ML   h a v e   th g r ea test   p o ten tial  in   ar ea s   s u ch   as  p r ed ictiv e   m ain ten an ce ,   o r g r ad esti m atio n ,   an d   o p tim izin g   d r illi n g   a n d   b last in g   p r o ce s s es.  Ho wev er ,   ch allen g es  s u ch   as  th lack   o f   h ig h - q u ality   d ata,   in teg r atio n   with   ex is tin g   s y s tem s ,   an d   h ig h   im p lem e n tatio n   co s ts   r em ain   s ig n if ican b ar r ie r s .   T h a n al y s is   also   h ig h lig h ted   th n ee d   f o r   m o r r o b u s cy b er s ec u r ity   m ea s u r es  as  AI   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 2 9 1 - 3 3 0 8   3294   s y s tem s   b ec o m in cr ea s in g ly   in teg r ated   in to   m in in g   o p er ati o n s .   Ad d itio n ally ,   th im p o r ta n ce   o f   d ev elo p i n g   s k illed   p er s o n n el   ca p ab le   o f   m an ag in g   an d   m ain tain i n g   AI   tech n o lo g ies  was  u n d er s co r e d .   Up co m in g   s tu d ies  s h o u ld   c o n ce n tr ate   o n   o v er co m in g   th ese   ch allen g es  to   co m p letely   r ea lize  th e   ca p a b ilit ies  o f   AI   an d   ML   i n   th e   m in in g   in d u s tr y .   Fu r th e r m o r e,   co llab o r atio n   b etwe en   ac ad em ic  in s titu tio n s ,   in d u s tr y   s tak eh o ld er s ,   an d   tech n o lo g y   p r o v id e r s   is   ess en tial  to   s p ee d   u p   t h ad v an ce m en an d   im p le m en tatio n   o f   AI   an d   ML   tech n o lo g ies in   th m in in g   in d u s tr y .   I n v estme n t in   r esear ch   a n d   in n o v atio n   will b cr u cial  f o r   ad d r ess in g   b o t h   tech n ical  an d   p r ac tical  ch allen g es,  en ab lin g   m o r e f f icien t a n d   s u s tain ab le  m in in g   p r ac tice s   in   th f u tu r e .     2 . 7 .   Dis cus s io n a nd   f o rm ula t io n o f   re co m mend a t io ns   T h f in al   p ar t   o f   th e   r ev iew   d i s cu s s es  th o b tain ed   r esu lts ,   d r aws  co n clu s io n s   a b o u t   th e   cu r r en s tate  o f   ap p licatio n   o f   AI   a n d   ML   in   m in in g   in d u s tr y ,   a n d   f o r m u lates  r ec o m m en d atio n s   f o r   f u r th er   r esear c h   an d   p r ac tical  im p lem en tatio n   o f   e x p er s y s tem s .   Sp ec ial  f o cu s   i s   g iv en   t o   th e   p r o s p ec ts   f o r   t h d ev elo p m e n o f   tech n o lo g ies  an d   t h eir   p r o s p e ctiv in f lu en ce   o n   th f u t u r o f   th m in in g   s ec to r .   T h r ev iew  em p h asizes  th e   n ee d   f o r   co n tin u ed   ad v an ce m e n ts   in   AI   alg o r ith m s ,   p ar ticu lar ly   in   h an d lin g   c o m p lex   an d   u n s tr u ctu r ed   m in in g   d ata.   Ad d itio n ally ,   it  h i g h lig h ts   th im p o r ta n ce   o f   d e v elo p i n g   m o r s ca lab le  a n d   c o s t - ef f ec tiv s o lu tio n s   to   m ak AI   an d   ML   tech n o lo g ie s   ac ce s s ib le  to   m in in g   co m p a n ies  o f   all  s ize s .   T h in teg r atio n   o f   AI   with   o th er   em er g in g   tec h n o lo g ies,  s u ch   a s   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   an d   r o b o tics ,   is   id en tifie d   as  cr it ical  ar ea   f o r   f u tu r e   ex p lo r atio n .   Fu r t h er m o r e,   th e   r ev iew  s tr ess es  th im p o r ta n c o f   r eg u lato r y   f r am ew o r k s   a n d   eth ical  g u id elin es  to   en s u r r esp o n s ib le  AI   im p le m en tatio n   in   th e   m in in g   s ec to r .         3.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   T h is   r ev iew  an aly ze s   th lead in g   s tu d ies  u s in g   AI   m eth o d s   in   th m in in g   in d u s tr y .   Ap p licatio n s   o f   ML ,   in clu d i n g   r eg r ess io n   an al y s is ,   clu s ter in g ,   a n d   class if icatio n ,   to   p r ed ict  o r g r ad e   an d   o p tim ize  p r o d u ctio n   p r o ce s s es  ar d is cu s s ed .   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s ,   wh ich   ar e   u s ed   t o   an aly z e   r o ck   s am p les,  an d   r ec u r r en n e u r al  n etwo r k s ,   wh ich   ar u s ed   f o r   tim s er ies  an ticip atin g   in   th m in in g   in d u s tr y ,   ar h ig h lig h te d   as  s h o wn   in   Fig u r 2 .   E ac h   s tu d y   is   an aly ze d   in   r elatio n   to   i ts   p o s itiv s id e s   an d   d r awb ac k s .   B en ef its   in clu d e   in cr ea s ed   f o r ec asti n g   ac cu r ac y   an d   im p r o v ed   r eso u r ce   m an ag em en th an k s   to   th ca p ac it y   to   id en tify   v ar io u s   tr en d s   an d   d ep en d en cies  o f   in f o r m atio n   b ase.   Ho wev er ,   d is ad v an tag es  in clu d d if f icu lty   in   in ter p r etin g   r esu lts ,   h ig h   co m p u tatio n al  r eq u ir em en ts ,   an d   th r eq u ir e m en f o r   s u b s tan tial  d ata  to   tr ain   m o d els.   T h is   r ev iew  s ee k s   to   o f f er   c o m p r eh en s iv s u m m ar y   o f   r ec en t d ev elo p m en ts   in   t h u s ag o f   in tellig en s y s tem s   in   m in in g   in d u s tr y ,   h ig h lig h t h e   p o ten tial  an d   d if f ic u lties   o f   e ac h   o f   th r ev iewe d   tec h n iq u e s ,   an d   co n t r ib u te  to   th f u r th e r   d ev el o p m en o f   th i s   im p o r tan t a r ea   o f   s cien ce   an d   tech n o l o g y .           Fig u r 2 .   Dir ec tio n s   o f   AI   in   m in in g       3 . 1 .   Cla s s ica ma chine le a rning   m o dels   T h i s   p a p e r   u s e s   ML   t o   f o r e c a s t   b o l t   f a i l u r e s   i n   a   m i n i n g   e n v i r o n m e n t .   T h e   a d v a n t a g e s   i n c l u d e   t h e   a b i l i t y   t o   a n a l y z e   r e a l   d a t a   f r o m   u n d e r g r o u n d   m i n e s .   T h e   a u t h o r s   a p p l i e d   d i f f e r e n t   v a r i a t i o n s   o f   t h e   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e s   ( S V M )   m o d e l   s u c h   a s   p r i n c i p a l   c o m p o n e n t s   a n a l y s i s   ( P C A - S V M )   a n d   g r a d i e n t   t r e e   b o o s t i n g     ( G T B - S V M )   t o   a s s e s s   t h e   f a i l u r e   r i s k   o f   b o l t   s u p p o r t s   i n   u n d e r g r o u n d   c o a l   m i n e s .   T h e   P C A - S V M   m o d e l   s t a n d s   o u t   a n d   s h o w e d   s i g n i f i c a n t   a d v a n t a g e s   o v e r   t h e   o t h e r   t w o   a p p r o a c h e s .   B y   a p p l y i n g   P C A - S V M ,   t h e   a u t h o r s   w e r e   a b l e   t o   s o l v e   t h e   p r o b l e m   o f   m u l t i c o l l i n e a r i t y   o f   f e a t u r e s   a n d   s e l e c t   o n l y   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   o n e s ,   a s   w e l l   a s   a c h i e v e   a n   a r e a   u n d e r   t h e   R O C   c u r v e   ( A U C s c o r e   o f   0 . 8 5   o n   t h e   t r a i n i n g   s e t   a n d   a n   A U C   s c o r e   o f   0 . 8 6   o n   t h e   t e s t   s e t .   T h e   G T B   m o d e l   a l s o   r e d u c e d   t h e   n u m b e r   o f   f e a t u r e s ,   b u t   i t s   A U C   w a s   0 . 8 2   o n   t h e   t r a i n i n g   s e t   a n d   0 . 8 1   o n   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A p p lica tio n   o f a r tifi cia l in tellig en ce   a n d   ma ch i n lea r n in g   in   ex p ert s ystems   fo r     ( N a ta l ya   Mu to vin a )   3295   t e s t   s e t ,   i n d i c a t i n g   a   s i g n i f i c a n t   l o s s   o f   d a t a   f o l l o w i n g   f e a t u r e   e x t r a c t i o n .   T h e   u t i l i z e d   d a t a s e t   i n   t h e   s t u d y   i n c l u d e s   b o t h   c o n t i n u o u s   d a t a   a n d   d i s c r e t e   s p a t i a l   d a t a .   A d d i t i o n a l l y ,   t h e   o u t c o m e s   r e v e a l e d   t h a t   P C A ,   a s   a   f e a t u r e   c o n v e r s i o n   m e t h o d ,   a l l o w s   f o r   b e t t e r   e x t r a c t i o n   o f   c o m p l e x   d a t a   c o m p a r e d   t o   t h e   f e a t u r e   s e l e c t i o n   m e t h o d .   T h e   a u t h o r s   a l s o   n o t e d   t h a t   t h e i r   f u t u r e   w o r k   w i l l   b e   a i m e d   a t   t e s t i n g   n o n l i n e a r   f e a t u r e   t r a n s f o r m a t i o n   m e t h o d s ,   s u c h   a s   a u t o e n c o d e r s ,   a s   w e l l   a s   m o r e   c o m p l e x   d a t a s e t s   [ 2 1 ] .   T h au th o r s   co n s id er e d   p r em a tu r f ailu r o f   r o c k   b o lts   in   u n d er g r o u n d   m i n es.  I t is b ec o m in g   m ajo r   cr itical  is s u d u to   th co m p lex   m ec h an is m s   an d   m u ltip le  in f lu en cin g   f ac to r s ,   wh ich   m ak es  lab o r ato r y   p r ed ictio n s   o f ten   u n r eliab le.   T h s tu d y   ad d r ess es  th is   is s u b y   ap p licatio n   o f   th ca te g o r ica g r ad ie n b o o s tin g   ( C at B o o s t)   alg o r ith m   an d   Sh ap ley   ad d itiv e x p lan atio n s   ( SHAP)  to   p r ed ict  r o ck   b o lt  f ailu r es  with   h ig h   ac cu r ac y   an d   tr an s p ar en cy .   Usi n g   d ataset  f r o m   an   u n d er g r o u n d   co al   m in e,   th e   C at B o o s alg o r ith m   d em o n s tr ated   e x ce llen p r ed ic tio n   ca p ab ilit ies,  with   h ig h   A UC   v alu es  an d   b etter   p er f o r m an ce   th an   R an d o m   Fo r est.  T h SHAP   an aly s is   s h o wed   th at  "r o ad way   len g th is   th m ain   f ac to r   co n tr ib u tin g   to   r o ck   b o lt  f ailu r e ,   with   in cr ea s in g   r is k s   in   r o a d way s   lo n g er   th a n   3 0   m eter s   an d   in   th e   p r esen ce   o f   h ig h - s u lf u r   g r o u n d wate r .   R o ck   b o lts   y o u n g er   th an   f i v y ea r s   wer f o u n d   to   b s ig n if ican tly   less   s u s ce p tib le  t o   f ailu r e.   T h s tu d y   d em o n s tr ates  v alu a b le  u n d er s tan d in g   o f   t h in tr icate   r elatio n s h ip s   b etwe en   r o ck   b o lt  f a ilu r es  an d   v ar io u s   g eo tech n ical  a n d   ec o lo g ical   v ar iab les,  h ig h lig h tin g   th im p o r tan ce   o f   e x p lain ab le   ML   to   im p r o v e   s af ety   a n d   r eliab ilit y   in   u n d er g r o u n d   m i n in g .   T h u s ,   th is   s tu d y   illu m i n ates  th co m p lex   r elatio n s h ip s   b etwe en   r o ck   b o lt  f ailu r es  an d   th im p ac o f   g eo tech n ical  an d   en v ir o n m e n tal  v ar iab les.  T h p r o p o s ed   ap p r o a ch   h as  clar ity   an d   in ter p r etab ilit y ,   wh ich   ca n   f ac ilit ate  th im p lem en tatio n   o f   tr an s p ar en ML   f o r   r o c k   b o lt  f ailu r r is k   ev alu atio n   in   s u b ter r an ea n   m i n in g   o p er atio n s   [ 2 2 ] .   T h is   r ev iew  p r esen ts   th cu r r en s tate  o f   th ar in   ap p ly in g   ML   to   s tr ess   co r r o s io n   cr a ck in g   r is k   ass es s m en t.  T h er ar e   m an y   f o r m s   o f   c o r r o s io n ,   s o m o f   wh ich   ca r r y   m in o r   r is k s   wh il o th er s   ca n   lead   to   ca tast r o p h ic  f ailu r es  o f   e n g in ee r in g   m ater ials .   Stre s s   co r r o s io n   cr ac k in g   ( SC C )   is   h ig h ly   s ev er f o r m   o f   co r r o s io n   th at  is   c h allen g in g   t o   d etec t.   I r esu lts   f r o m   cr ac k   p r o p a g atio n   i n   a   co r r o s iv en v ir o n m en t   co m b i n ed   with   th a p p licatio n   o f   ten s ile  s tr es s   to   m etal s   o r   allo y s .   Pre d ictin g   an d   id en tify in g   SC C   o cc u r r en ce s   r em ain s   cr itical  ch allen g f o r   co r r o s io n   s cien tis ts   an d   en g in ee r s   [ 2 2 ] .   T h p r o g r ess io n   o f   tech n o l o g y   an d   th f o u r th   in d u s tr ial  r ev o lu tio n   h a v led   to   an   u n p r ec e d en ted   in cr ea s in   av ailab le  d ata.   L ev er ag in g   th is   d ata  to   ad d r ess   r ea l - wo r ld   ch allen g es h as g ain ed   s ig n if ican t a tten tio n   in   r ec e n t y ea r s .   T h ac ce s s ib ilit y   o f   t h is   d ata  en ab les  AI   an d   ML   to   s er v as  ad v an ce d   tech n o lo g ies  f o r   tac k lin g   c o m p lex   is s u es  an d   u n co v e r in g   in s ig h ts   th at  wo u ld   o th er wis b u n attain a b le.   ML   is   p ar ticu lar ly   u s ef u i n   co r r o s io n   p r ed ictio n   ap p licatio n s ,   allo win g   th u s o f   co r r o s io n - i n f lu en ci n g   d ata  s u c h   as  en v ir o n m en tal  p ar a m eter s   ( tem p er atu r an d   h u m id ity ) ,   p r o ce s s   co n d itio n s   ( f lo cir c u m s tan ce s ,   f lo w   t em p er atu r e   an d   p r ess u r e) ,   m ater ial  ch ar ac ter is tics   ( m at er ial  ty p e,   m ater ial  th ick n ess ,   p r o ce s s   d ev ice  d im en s io n s ) ,   ex is tin g   co r r o s io n   p r o tectio n   m ea s u r es,  an d   v is u al  co n d itio n s   [ 2 2 ] .   All  th ese  d ata  ca n   b u tili ze d   in   ML   alg o r ith m s   to   m o d el  an d   p r ed ict  th o cc u r r e n ce   o f   s tr ess   co r r o s io n   cr ac k in g   an d   c o n d u ct  r is k   ass ess m en ts .   T h is   p a p er   attem p ts   t o   r e v ie th av ailab le   r esear ch   o n   th ap p licatio n   o f   ML   to   SC C .   I t a ls o   p r esen ts   th cu r r en t a d v an ce s   in   ML   an d   SC C ,   id en tifie s   cu r r en t g a p s   in   k n o wled g e,   as we ll a s   o u tlin es p o ten tial a v e n u es f o r   f u tu r r esear c h   in   th f ield   o f   d eter io r atio n   r is k   ass ess m en u s in g   ML   [ 2 3 ] .   T h is   s tu d y   aim s   to   q u ick l y   an d   ac cu r ately   p r ed ict  g as  ex p lo s io n s   in   co al  m in es  u s in g   th e   r ea l - tim d ata  g ath e r ed   b y   th e   s m ar s y s tem   o f   m in in g ,   c o v er i n g   m o n ito r in g   o f   m i n in g   s af ety ,   wo r k er   tr ac k in g ,   an d   v is u al  m o n ito r in g   s y s tem s .   I n itially ,   th m in ac cid e n p r ev en tio n   s o f twar h as  d iv i d ed   o n   s u b s y s tem s   co n s id er in g   ac ci d en co n tr ib u t in g   f ac to r s ,   s u r r o u n d in g   co n d i tio n s   an d   v u ln er ab le   o b jects,  wh ich   ca n   estab lis h   p r o ac tiv e   war n i n g   s y s tem   t o   p r ed ict   g as  lev els  e x p lo s io n s .   T h er ef o r e,   d ataset  to   tr ain   i s   ch o s en   ar b itra r ily   b eg in n in g   f r o m   th id e n tifie d   co al  m in s am p les,  wh ich   is   a n aly ze d   an d   p r o ce s s ed   u s in g   MA T L AB   s o f twar e.   Nex t,  lear n in g   alg o r ith m   f o r m ed   f r o m   t h b ag g in g   class if icatio n   alg o r ith m   ( K o p   et  a l . )   is   b u ilt,  wh ich   is   en h an ce d   u s in g   th p ar am eter s   Mtr y   an d   Ntr ee .   As  a   r esu lt  o f   c o m p a r in g   t h b u ilt  m o d e with   th s u p p o r t   v ec to r   m ac h in class if icatio n   m o d el,   s p ec ial  co al   m in ca s e s   ar ca r r ied   o u to   v alid ate  t h ef f ec tiv e n ess   o f   th im p r o v ed   g as   ex p lo s io n   war n in g   alg o r ith m .   T h p r ac t ical  o u tco m es   r ev ea l   th at  t h e   im p r o v ed   b a g g in g   class if icatio n   alg o r ith m   ac h ie v es  1 0 0 ac cu r ac y   in   f o r ec a s tin g   r esu lts   in   co al  m in es,  wh ile  th p r ec is io n   m etr ics  o f   th SVM  m o d el  i s   o n ly   7 5 %.  T h im p r o v ed   alg o r ith m   also   d em o n s tr ates  r ed u ce d   m o d el  d ev iatio n   an d   p r o p o r tio n al  er r o r ,   co n f ir m in g   its   s u p er io r   p e r f o r m an c in   ea r ly   d etec tio n   s y s tem s   f o r   co al  m in e   g as  ex p lo s io n s .   T h e   ad v a n tag es  o f   th is   ap p r o ac h   i n clu d h ig h   p r ed ictio n   in d icato r   an d   d ep en d ab ilit y   o f   th e   war n in g   s y s tem ,   ca p ab ilit y   to   o p er ate  in   r ea l - tim e,   an d   th u s o f   m u ltiv ar iate  d ata  an aly s i s   to   im p r o v s af ety   m an ag em en i n   co al  m in es.  Ho wev er ,   th s tu d y   h as  lim itatio n s ,   in clu d in g   t h lim ited   n u m b e r   o f   s tu d y   s am p les  an d   o n ly   f o c u s in g   o n   th p r ev e n tio n   o f   g as  ex p lo s io n s ,   n o co v er in g   o th er   p o t en tial  r is k s   s u ch   a s   f ir es a n d   g e o lo g ical  d is aster s   [ 2 4 ] .   Min in g   ac tiv ities   lead   to   ad v er s en v ir o n m en tal  im p ac ts ,   an d   s u ch   r eg io n s   d em an d   co n tin u o u s   o b s er v atio n ,   w h ich   ca n   b d o n u s in g   r em o te  m o n ito r e d   d ata .   T h p ap e r   ex am in es  th ef f e cts  o f   s u b ter r an ea n   co al  ex tr ac tio n   in   o n m in o f   Po lan d .   Sp ec tr al  in d ices,  s atellite - b ased   r ad ar   in ter f er o m etr y ,   g e o g r a p h ic  in f o r m atio n   s y s tem   ( GI S)  to o ls   an d   ML   alg o r ith m s   wer em p lo y ed .   s p atial  m o d e was  cr ea ted   th at   d eter m in es  th s tatis tical  im p o r tan ce   o f   th im p ac o f   v ar i o u s   elem en ts   o n   t h em er g en ce   o f   s wam p s .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 2 9 1 - 3 3 0 8   3296   f in d in g s   d em o n s tr ated   th at  ch an g es  in   th n o r m alize d   d if f e r en ce   v eg etatio n   in d ex ,   ter r ain   elev atio n ,   wate r   tab le  lev el  an d   s u r f ac d e f o r m atio n   s ig n if ican tly   a f f ec th e   em er g en ce   o f   wetlan d s .   T h m o d el  b ased   o n   th e   r an d o m   f o r est  ( R F)  class if ier   ef f ec tiv ely   i d en tifie d   p o t en tial  f lo o d   z o n es  with   an   ac cu r ac y   o f   7 6 %.  Geo g r ap h ically   weig h ted   r e g r ess io n   ( GW R )   an aly s is   allo wed   u s   t o   id e n tify   lo ca a n o m al ies  in   th e   in f lu en ce   o f   th ch o s en   v ar iab les  in   th f o r m atio n   o f   s wam p s ,   wh ich   co n tr ib u ted   to   u n d er s tan d in g   t h r ea s o n s   f o r   t h eir   d ev elo p m e n t.  T h u s o f   RF   an d   GW R   allo wed   u s   to   o b tain   ac cu r ate  an d   d etailed   d ata  o n   th in f lu en ce   o f   v ar io u s   f ac to r s   o n   t h f o r m atio n   o f   wetlan d s .   T h e   s tu d y   tak es  in to   ac co u n t   v ar io u s   p ar am eter s   ( o p tical,   r ad a r ,   g eo lo g ical,   h y d r o lo g ical  an d   m eteo r o lo g ical   d ata) ,   wh ich   al lo ws  u s   to   o b tain   c o m p r e h e n s iv u n d e r s tan d in g   o f   th p r o b lem .   T h u s o f   av ailab le  r em o te  s en s in g   d at m ak es  th m eth o d o l o g y   ac ce s s ib le  an d   co s t - ef f ec tiv f o r   wid esp r ea d   u s e.   T h m o d el  ca n   s o m etim es  in co r r ec tly   class if y   f l o o d   z o n es,  wh ich   r eq u i r es  ad d itio n al  d ata  f ilter in g   e f f o r t s .   T h s co r o f   ML   m o d els  is   s tr o n g ly   r elian o n   th q u al ity   an d   v o lu m o f   av ailab le  d ataset,   wh ich   m ay   l im it th eir   u s in   s o m r eg io n s .   T o   en h an ce   t h m o d el  p r ec is io n ,   it is   ess en tial to   u tili ze   m o r e   ac cu r ate   g e o lo g ic al  an d   h y d r o l o g ical  d ata,   as  w ell  as  ex p a n d   th m o d el   with   a d d itio n al  v ar iab les,   wh ich   ca n   co m p licate  t h a n aly s is   p r o ce s s   [ 2 5 ] .   C o al  a n d   g as  e m is s io n s   ar o n e   o f   th m ajo r   f ac t o r s   co n tr ib u tin g   to   f atalities  in   u n d er g r o u n d   co al  m in es  an d   ass o ciate d   r is k s   to   co al - f ir ed   o p er atio n s   g lo b al   en er g y   p r o d u cin g   f r o m   co al.   C u r r en tly ,   m eth o d s   s u ch   as   tr ac k in g   m eth an e   co n ce n tr at io n s   with   s en s o r s ,   co n d u ctin g   g eo p h y s ical  in v e s tig atio n s   to   d etec t   g eo l o g ic al  f o r m atio n s   an d   e m is s io n - p r o n e   zo n es,  an d   em p ir ical  m o d elin g   t o   p r ed i ct  em is s io n s   ar u s ed   to   p r ev en th em .   Ho wev e r ,   with   th d ev elo p m en o f   in d u s tr y   4 . 0   ad v an ce s ,   n u m er o u s   ex a m in atio n s   h av e   ex p lo r ed   th u s o f   AI   m eth o d s   f o r   f o r ec asti n g   em is s io n s .   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h es  an d   th eir   o u tc o m es  s h o co n s id er a b le  v a r iatio n   i n   t h p u b licatio n s .   T h r esear ch   [ 2 6 ]   ex a m in es  h o ML   is   u s ed   to   f o r ec ast  co al  an d   g as  em is s io n s   in   s u b ter r a n e an   m in es  em p lo y in g   h y b r i d   m eth o d .   T h e   m ajo r it y   p ar o f   th f o u n d   wo r k s   f o c u s in g   o n   p r ed ictio n   o f   t h co a an d   g as  em is s io n s   u s in g   ML   was r ev iewe d   in   C h in [ 2 6 ]   T h r esu lts   s h o t h at  au th o r s   tr ain ed   v a r io u s   ML   m o d els,  m ain ly   co m b in in g   th em   with   v ar io u s   o p tim izatio n   tech n iq u es,  in co r p o r atin g   an aly s is   o f   p ar ticle  s war m ,   g en etic  alg o r ith m s ,   th th eo r y   o f   r o u g h   s ets,  an d   in v er ted   alg o r ith m   o f   f ly   o p tim izatio n   t o   f o r ec a s th em is s io n .   T h q u an tity   an d   k in d   o f   in p u v ar iab les  f o r   f o r ec asti n g   v ar ie d   s u b s tan tially ,   wh er th in iti al  g as  v elo city   is   th m o s s ig n if ican v ar iab le  to   f in d   g as  em is s io n s   an d   d ep th   o f   th co al  s ea m   b ein g   th m o s s ig n if ican ar g u m en o f   co al  em is s io n s .   T h e   tr ain in g   an d   test in g   s et   o f   th m o d els  p r o p o s ed   in   th liter atu r s h o wed   s ig n if ican v ar i atio n ,   y et  th ey   wer in ad eq u ate  in   m o s ca s es,  wh ich   ca s ts   d o u b o n   t h d e p en d ab ilit y   o f   ce r tain   a p p lied   m o d els.  Up co m in g   s tu d ies  will  ex p lo r h o d ata  s ize  an d   in p u p ar a m eter s   in f l u en ce   th e   f o r ec asti n g   o f   co al  an d   g as  em is s io n s .   T h ad v a n tag es  o f   ap p l y in g   ML   m eth o d s   t o   em is s io n   f o r ec asti n g   in clu d e   th ca p ac ity   to   h a n d le  h u g d atasets   an d   a u to m atica lly   e n h an ce   m o d els  as  n ew  d ata  b ec o m es  a v ai lab le,   en h an cin g   th e   p r e cisi o n   an d   d ep en d ab ilit y   o f   f o r e ca s ts .   Su ch   d is ad v an ta g es  in clu d th r elian ce   o n   th q u ality   an d   q u an tity   o f   in p u d ata,   an d   th n ee d   f o r   co m p lex   m o d el  tu n in g   to   o b tain   r eliab le  r esu lts .     3 . 2 .   Dee neura l net wo rk s   s m ar id en tific atio n   an d   lo ca lizatio n   s y s tem   m eth o d   f o r   s teel  b elt  an ch o r   h o le  in   u n d er g r o u n d   co al  m in was  p r o p o s ed   b ased   o n   th im p r o v e d   y o u   o n ly   lo o k   o n ce   v er s io n   5   ( YOL Ov 5 )   m o d el.   T h m ai n   ad v an tag es  o f   th is   ap p r o ac h   in clu d th e   im p r o v ed   d etec tio n   ac cu r ac y   o f   an ch o r   h o l es  b y   u s in g   s u p er - r eso lu tio n   ( SR )   m eth o d s   to   e n h an ce   im a g clar ity   an d   im p lem en tin g   th e   co o r d in ate  atte n tio n   ( C A)   m o d u le   in to   th YOL Ov 5 s   b ac k b o n n etwo r k .   T h is   m o d el  is   ca p ab le  o f   ac cu r ately   d etec tin g   th ch ar ac ter is tics   o f   s m all  tar g et  o b jects,  a n d   im p r o v e   th d etec tio n   s u cc ess   r ate.   I n   ad d itio n ,   th e   SR - CA - YOL Ov 5 s   m o d el   ac h iev es  h ig h   av er ag e   d etec ti o n   ac cu r ac y   ( 9 6 . 8 %)  an d   is   ca p ab le  o f   r ea l - tim o p er atio n   wh ile  m ain tain in g   a   h ig h   p r o ce s s in g   s p ee d   ( 1 6 6 . 7   f p s ) ,   wh ich   m ee ts   th r e q u ir em en ts   f o r   r esp o n s iv en e s s .   T h u s ,   SR - CA - YOL Ov 5 s   is   m o d if ied   v er s io n   o f   YOL Ov 5 s   with   C m ec h an is m   an d   lik ely   ad d itio n al   SR   o p tim izatio n   to   im p r o v t h p er f o r m a n ce   o f   t h m o d el  a n d   ac cu r ac y   in   im a g p r o ce s s in g .   Ho we v er ,   d is ad v an tag es  o f   m o d el   in clu d d ec r ea s in   th f r a m r ate  o f   1 8 . 5   f p s   an d   th n ee d   f o r   h ig h - p er f o r m an ce   c o m p u tin g   to   tr ai n   an d   o p er ate  th m o d el  in   an   u n d er g r o u n d   m in e   en v ir o n m e n [ 2 7 ] .   T h is   p ap er   o u tlin es th f in d in g s   o f   r esear ch   o n   h o m eth o d   b ased   o n   ar tific ial  n eu r al  n et wo r k   h av e   b ee n   ap p lied   t o   s im u late  th tu n n el  b o r in g   m ac h in ( T B M)   ad v an ce m e n r ate.   T h a d v an ce m en r ate  o f   a   T B in   r o ck   co n d itio n s   is   an   ess en tial  f ac to r   f o r   th e   s u cc ess f u co m p letio n   o f   a   tu n n el   c o n s tr u ctio n   p r o ject.   d atab ase  was  cr ea ted   in clu d in g   th e   r ea T B ad v an ce m e n in d icato r s ,   s in g le - ax is   c o m p r ess iv s tr en g th   o f   r o ck ,   s p ac in g   b etwe en   p lan es   o f   f laws  in   th e   m ass es  o f   r o ck s   an d   t h r o c k   q u ality   in d ex .   T h d ata  wer e   g ath er ed   f r o m   th r ee   d is tin ct  T B p r o jects.  An   o p tim al  ar ch itectu r was  d eter m in ed   to   b f iv e - lay e r   n e u r al   n etwo r k   with   th r ee   n eu r o n s   in   th in p u la y er ,   9 ,   7 ,   an d   3   n e u r o n s   in   t h f ir s t,  s ec o n d ,   an d   th ir d   h id d en   lay e r s   r esp ec tiv ely ,   an d   s in g le  n e u r o n   in   th e   o u t p u lay er .   T h c o r r elatio n   h as  b ee n   ca lcu lated   f o r   th ad v an ce m en t   r ate  f o r ec asted   b y   ar tific ial  n e u r al  n etwo r k   was  s u f f icien tly   h ig h .   T h co r r elatio n   co ef f icien o f   0 . 9 4   in d icate s   h ig h   ac cu r ac y   o f   T B a d v an ce m en in d icato r   p r ed ictio n s   th at  is   ca p ab le   to   s ig n if ica n tly   im p r o v p r o ject  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A p p lica tio n   o f a r tifi cia l in tellig en ce   a n d   ma ch i n lea r n in g   in   ex p ert s ystems   fo r     ( N a ta l ya   Mu to vin a )   3297   p lan n in g   an d   im p lem en tatio n .   T h m o d el  was  tr ain ed   o n   d a ta  f r o m   th r ee   d if f e r en p r o ject s ,   wh ich   in cr ea s es  its   ap p licab ilit y   in   d if f e r en g e o lo g ical  co n d itio n s .   T h e   s tu d y   allo wed   u s   to   d eter m in e   th e   o p tim al  s tr u ctu r e   o f   th n eu r al   n etwo r k   f o r   th is   task ,   wh ich   im p r o v es  its   p er f o r m an ce   an d   r eliab ilit y .   As  d r aw b ac k ,   we  n o ted   t h d ep en d e n ce   o n   d ata  q u ality th m o d el  r eq u i r es  h ig h - q u ality   an d   r ep r esen tativ in f o r m at io n ,   wh ich   ca n   b e   co m p lex   to   p r o v id e.   T u n in g   an d   o p tim izin g   th n e u r al  n e two r k   p ar am eter s   r e q u ir s ig n if ican co m p u tin g   r eso u r ce s   an d   s p ec ialized   k n o wled g e.   T h m o d el  m a y   b less   ef f ec tiv wh en   u s ed   o n   p r o je cts with   g eo lo g ical  co n d itio n s   th at  ar v er y   d if f er en f r o m   th o s o n   wh ich   i was  tr ain ed .   T h u s ,   th u tili za tio n   o f   th d ee p   lear n in g   m eth o d s   f o r   T B p e n etr atio n   r ate  m o d elin g   o f f e r s   s ig n if ican ad v an ta g es  in   ter m s   o f   ac cu r ac y   an d   o p tim izatio n ,   b u r e q u ir es  tak i n g   in to   ac co u n th lim itatio n s   ass o ciate d   with   d ata  q u ality   an d   th co m p le x ity   o f   m o d el  tu n in g   [ 2 8 ] .   I n   th is   p ap er ,   th e   an ticip atio n   o f   r o ck - ca u s ed   s tr ess   d u r i n g   p illar   ex tr ac tio n   is   in v esti g ated   u s in g   ML  m eth o d s   [ 2 9 ] .   T h e   m o d els  tak in to   ac co u n f ac to r s   s u ch   as  wo r k in g   d ep t h   ( H) ,   p a n el  wid th /len g th   ( W /L) ,   p illar   wid th /wo r k   h eig h ( w/h ) ,   g o a f   len g t h ,   an d   ex tr ac tio n   ar ea   [ 2 9 ] .   T h p a p er   em p h asizes  th s ig n if ican ce   o f   o p er atio n al   p ar am eter s   i n   c o m p ar is o n   to   g eo lo g ical   o n es.   I n   t h ca s es  an aly ze d ,   th e   co r r elatio n   co ef f icien t   f o r   r o c k - in d u ce d   s tr ess   is   ap p r o x im ately   8 0 f o r   th RF   m o d el  an d   ab o u 7 6 f o r   th m u ltil ay er   p er ce p tr o n   ( ML P) ,   d em o n s tr atin g   th s u p er io r   p er f o r m a n ce   o f   th RF   m o d el.   T h d e v elo p ed   m o d e ls   p r ed ict  th s tr ess   co n d itio n s   o f   p illar s .   Desp ite  m an y   a d v an tag es,  ML   also   h as  its   d r awb ac k s .   ML   m o d els  r eq u ir e   tr ain in g   o n   h is to r ical  d ata  to   o b tain   ac c u r ate  p r ed ictio n s ,   an d   t h al g o r ith m s   p r ec is io n   r elies  o n   th q u an tity   a n d   d ep en d a b ilit y   in   th is   d ataset.   Ho wev er ,   ML   h as  lim ited   to   b ap p lied   o n l y   to   s p ec if ic  ar ea s ,   an d   ad d itio n al   tr ain in g   o f   th m o d el  is   r eq u ir ed   to   wo r k   with   n ew  d ata.   I n   t h is   s tu d y ,   o n ly   f o u r   p an els  o f   co n tin u o u s   m in er s   ar an aly ze d ,   c o n s id er in g   th e   lim itatio n s   o f   d ata  co llectio n   an d   th lim itatio n s   f r o m   o n e   co al  m in e.   Go in g   f o r war d ,   ad d itio n al  p an els  a n d   v a r ied   g e o - m in in g   co n d it io n s   ca n   b e   co n s id er e d   to   i m p r o v e   th m o d el.   T h er ef o r e,   s tr ess   p r ed ictio n   i n   s u b s u r f ac e   co al  m in es  r em ain s   as  th m o s im p o r tan o b s tacle s   f o r   m in in g   en g in ee r s ,   d esp ite  au t o m atio n ,   ad v an ce d   to o ls ,   an d   n u m er ica l m o d elin g   m eth o d s   [ 2 9 ] .   E f f ec tiv f o r ec asti n g   g r o u n d   v ib r atio n s   r esu ltin g   f r o m   b last in g   in   o p en ca s m in in g   p lay s   a   s ig n if ican r o le  in   m in im izin g   en v ir o n m en tal  g r ie v an ce s .   T h is   s tu d y   p r o p o s es  n ew  h y b r id   ev o lu tio n ar y   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   o p tim ized   u s in g   g en e tic  alg o r ith m   ( GA)   f o r   p r ed i ctin g   p ea k   p ar ticle   v elo city   ( PP V) .   T h o p tim i ze d   GA - ANN  m o d el  au t o m atica lly   s elec ts   th o p tim al  ANN  ar ch itectu r in clu d in g   t h q u a n tity   o f   n eu r al  u n its ,   f u n ctio n s   o f   ac tiv atio n ,   lear n in g   alg o r ith m   an d   th n u m b er   o f   e p o ch s .   T h d ataset,   c o m p r is in g   m a x im u m   c h ar g e   m ass   p er   d elay ,   h o r izo n tal  d is tan ce   ( HD) ,   r a d ial  d is tan ce   ( R D) ,   an d   n ewly   m o d if ie d   r ad ial  d is tan ce   ( MRD)   b etwe en   th m o n ito r in g   an d   b last in g   s tatio n s ,   was  u tili ze d   to   ev alu ate  th p r o p o s ed   m eth o d   at  th Su n g u n   co p p er   m i n in   I r an .   p er f o r m a n ce   ev alu ati o n   o f   th GA - ANN  m o d el  u s in g   s tatis tical  in d ica to r s   d em o n s tr ates  its   s u p er io r ity   o v er   em p ir ical  p r ed ictio n   m eth o d s   an d   t h e   n eu r o - f u zz y   in f er en ce   s y s tem .   A   s ig n if ican r esu lt  i s   th at  u s in g   m o d if ied   r ad ial  d is tan ce   ( MRD)   in s tead   o f   tr ad itio n al  HD  an d   R d is tan ce s   im p r o v es  th p r ed ictio n   a cc u r ac y .   I n   s u m m a r y ,   th e   r esu lts   d em o n s tr ate  th e   ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s e d   GA - ANN  m eth o d   f o r   id e n tify in g   t h o p tim al  ANN  a r ch itectu r f o r   PP f o r ec asti n g .   T h ad v an tag es  o f   u s in g   th e   n o v el  h y b r id   e v o lu tio n ar y   ANN  ar e:  in c r ea s ed   f o r ec asti n g   ac cu r ac y   d u to   th u s o f   MRD,  o p tim izatio n   o f   th ANN  ar ch itectu r u s in g   GA  p r o v id es  h ig h er   m o d el  p er f o r m a n ce ,   an d   s y s tem atic  an d   au to m ated   ap p r o ac h   to   s elec tin g   A NN  p ar am eter s .   T h d is ad v an tag es  n o ted   ar e:  a   s u b s tan tial  v o lu m e   o f   d ata  f o r   m o d el  to   ac h iev e   h ig h   ac c u r ac y ,   th e   m o d el   m ay   b e   lim ited   b y   th s p ec if icity   o f   th ap p licatio n   d o m ain   a n d   n o ad ap to   n ew  co n d itio n s   with o u ad d itio n al  t r ain in g ,   a   lim ited   am o u n o f   d ata  an d   test s   m ay   af f ec th a b ilit y   o f   th m o d el  t o   g en e r alize   an d   its   r ea l - wo r ld   ap p licab ili ty   to   o th er   m in in g   d ev elo p m e n ts   [ 3 0 ] .   An   attem p was  m ad to   esti m ate  an d   f o r ec ast  b last - in d u ce d   g r o u n d   v ib r atio n s   an d   f r eq u en cies  b ased   o n   r o ck   v ar iab les,  m o d elin g   o f   b last s   an d   ex p lo s iv p ar am eter s   th r o u g h   an   ar tific i al  n eu r al  n etwo r k .   th r ee - lay er ,   f ee d - f o r war d ,   b ac k - p r o p ag atio n   n eu r al  n etwo r k   with   1 5   h id d e n   u n its ,   1 0   i n p u v a r iab les,  an d   two   o u tp u v ar iab les  was  d ev elo p ed   u s in g   1 5 4   ex p e r im en ta an d   m o n ito r in g   b last   d ata  f r o m   lar g s u r f ac e   co al  m in in   I n d ia.   T wen ty   n ew  b last   d atasets   wer u tili ze d   to   v alid ate   an d   co m p a r th e   p r ed ictio n   o f   p ea k   p ar ticle  v elo city   an d   f r eq u en cy   u s in g   ANN  an d   o th er   f o r ec asti n g   m eth o d s .   T o   en h an c r eliab ilit y   in   th s u g g ested   ap p r o ac h ,   t h s am d atasets   wer em p lo y ed   t o   p r ed ict  PP u s in g   b o th   estab lis h ed   v ib r atio n   p r ed icto r s   a n d   m u ltiv ar iate  r e g r ess io n   an aly s is .   T h e   o u tco m es  wer ev alu ated   b y   c o m p ar in g   t h co r r elatio n   an d   m ea n   ab s o lu te   er r o r   b et wee n   th o b s er v ed   an d   f o r ec asted   PP an d   f r e q u en c y   in d icato r s .   T h e   ANN  r esu lts   s h o wed   v er y   clo s e   m atch   with   th ex p e r im en t al  d ata,   in d icatin g   h i g h   ac cu r ac y   in   co n tr ast  to   tr ad itio n al  an ticip ato r s   an d   m u ltiv ar iate  r eg r ess io n   an aly s is   ( MV R A) .   ANN  h as  th ab ilit y   to   r ec o g n ize  n ew   p atter n s   th at  wer e   n o t   p r ev i o u s ly   p r esen ted   in   th e   tr ain   p ar t a n d   r e f r esh   its   u n d er s tan d in g   o v er   tim e   wh en   n ew   tr ain in g   d ata   is   ad d ed .   As  d is ad v an tag e,   it  is   n o ted   th at   th d ev el o p m en t   an d   tu n in g   o f   ANN  r eq u ir es  s ig n if ican co m p u tatio n al  r e s o u r ce s   an d   s p ec ialized   k n o wled g to   o p tim ize  th n etwo r k   ar c h itectu r e .   Alth o u g h   ANN  tak es  in to   ac co u n m o r p ar am ete r s   th an   tr ad itio n al  p r ed icto r s ,   it  m ay   s till   n o tak in to   ac co u n t a ll p o s s ib le  in f lu en cin g   f ac to r s ,   wh ich   m ay   lim it th ac cu r ac y   o f   f o r ec asts   in   s o m ca s es  [ 3 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 2 9 1 - 3 3 0 8   3298   T h is   s tu d y   f o cu s es  o n   th a p p licatio n   o f   m eth o d s ,   n a m ely   b ag g i n g   m o d els  an d   one - lay er   n eu r al  n etwo r k ,   to   f o r ec ast  s tr ess   c o n d itio n s   ca u s ed   b y   m in in g   ac tiv ities   o f   I n d ian   s u b s u r f ac co al  ex ca v atio n s .   Fo cu s   is   o n   p r ed ictin g   th b e h av io r   o f   s tr ata  in   m in in g   zo n es  wh er th co b b lest o n an d   p illar   m eth o d   is   u s ed .   T h e   s tu d y   r ev ea led   th at   o p er atio n al  p a r am eter s   s u ch   as  wo r k in g   d ep th ,   p a n el  wid t h   an d   len g th ,   p illar   wid th   an d   wo r k in g   h eig h t ,   co r r u g atio n   len g th   an d   m in in g   a r ea   p lay   k ey   r o le  in   th m o d els  b u ilt  to   p r ed ict  m in in g   in d u ce d   s tr ess .   As  o p p o s ed   to   g eo lo g ical  f ac to r s ,   o p er atio n al  p ar am ete r s   wer f o u n d   to   b m o r e   im p o r tan f o r   th ac cu r ac y   o f   p r ed ictio n s .   T h d ev el o p ed   m o d els  ex h ib ited   h ig h   co r r elatio n   co ef f icien ( R 2 )   r ea ch in g   8 5 f o r   b ag g in g   m o d el  an d   7 6 f o r   one - lay er   n eu r al  n etwo r k ,   in d icatin g   th eir   ef f ec tiv en ess   in   p r ed ictin g   p illar   s tr ess   co n d itio n s   u n d er   d if f e r en o p er atin g   co n d itio n s .   T h ese  f in d in g s   h el p   m an a g er s   to   tak e   p r o ac tiv m ea s u r es  to   m in im i ze   r is k s   in   th co al  in d u s tr y   i n clu d in g   d ev elo p in g   e m er g e n cy   r esp o n s p la n s .   T h s tu d y   also   f o u n d   th at  RF   d em o n s tr ated   h ig h er   ac cu r ac y   co m p ar e d   to   MLP ,   alth o u g h   th latter   s h o wed   h ig h er   m ea n   ab s o lu te  er r o r .   I n   th r ea lm   o f   s u b s u r f ac co al  m in in g ,   th a p p licatio n   o f   ML   to o ls   is   in n o v ativ e   an d   ca n   s ig n if ican tly   i m p r o v th s af ety   an d   ef f icien cy   o f   p r o ce s s es.  Fu tu r r esear ch   ca n   b aim ed   at  im p r o v in g   th m o d els,  as  wel as  ex p lo r in g   o th er   c o m p u tat io n al  tech n iq u es,  s u ch   as  th f in ite  elem en way   an d   f in ite  d if f e r en ce   ap p r o ac h ,   wh ich   will  allo f o r   m o r in - d ep th   an d   ac cu r ate  p r ed ictio n s   o f   r o ck   b e h av io r   u n d er   d if f er e n o p er atin g   c o n d itio n s .   T h u s ,   wh ile  t h ap p l icatio n   o f   AI   an d   ML   tech n i q u es  o f   s tr u ctu r al   h ea lth   m o n ito r in g   o f f er s   s ig n i f ican b e n ef its ,   it  is   im p o r ta n to   co n s id er   th eir   lim itatio n s   t o   d e v elo p   ef f ec tiv e   an d   r eliab le  d a m ag d etec tio n   s y s tem s   [ 3 2 ] .   T h is   s tu d y   f o cu s es  o n   th e   u s e   o f   ex p l o s iv es  as  a   p o wer   s o u r ce   f o r   b r ea k in g   r o ck   m ater ial .   Mo s o f   th b last   p o wer   is   m i s p lace d   a s   ea r th q u ak es,  n o is e,   air   b u r s ts ,   an d   o th er   f ac to r s .   E ar th q u a k es  ca u s ed   b y   b last s   d ep en d   o n   n u m e r o u s   elem en t s   in clu d in g   r o ck   m ass   co m p o s itio n ,   ex p lo s iv p r o p e r ties ,   an d   b last   p lan n in g .   Fo r ec asti n g   o f   b last - in d u ce d   ea r th q u ak es  th o u g h   r eg r ess io n   m eth o d s   is   at  tim es,  o v er ly   ca u tio u s ,   wh ich   cr ea tes  o b s tacle s   f o r   ef f icien an d   s af m in o p er atio n .   T h s ca led   d is tan ce   a p p r o ac h   r em ain s   r eliab le   m eth o d   f o r   p r e d ictin g   v i b r ati o n s ,   h o wev er ,   th er ar o th er   alter n ativ m eth o d s   th at  s h o s im ilar   o u tco m es  with   s tr o n g   co r r elatio n   co e f f ic ien ts   [ 3 3 ] .   C o n tem p o r ar y   an aly s is   an d   an ticip atio n   to o ls   s u ch   as  ANN  h av d e m o n s tr ated   t o   b e   an   o u ts tan d in g   m eth o d   o f   v ib r atio n   p r ed ictio n ,   as  co n f ir m e d   b y   m an y   r ese ar ch er s   in   th eir   w o r k .   An o th er   m eth o d   u s ed   in   th s tu d y   is   an   en s em b le  lear n in g   m eth o d   s u ch   as  RF ,   wh ich   b u ild s   m u ltip le  d ec is io n   tr ee s   an d   s h o ws  g o o d   r esu lts   in   b o th   class if icatio n   an d   r eg r ess io n .   T h wo r k   m ak es  an   ef f o r was  m ad t o   f o r ec ast  m ax im u m   f r ag m en v el o cities  in   ex p lo s io n s   at  d if f er en d is tan ce s   u s in g   th RF ,   ANN  an d   s ca led   r eg r ess io n   m eth o d s .   E ac h   m eth o d ,   c o r r elatio n   c o e f f icien ts   wer o b tain ed   u s in g   d if f er en in itiatio n   s y s tem s ,   wh ich   r ev ea led   th at  ANN  d em o n s tr ates  th h ig h e s v alu es  o f   co r r elatio n   co ef f i cien ts ,   s h o win g   th m o s ac cu r ate  r esu lts   am o n g   th th r ee   co n s id er ed   m eth o d s .   RF   al s o   s h o wed   g o o d   r esu lts ,   alth o u g h   lo wer   co m p ar e d   to   ANN,   b u s u p er io r   to   th s ca led   r eg r ess io n   m et h o d s .   T h au th o r s   m ad th f o llo win g   u s ef u l c o n clu s io n s :   a.   Ou o f   th t h r ee   m eth o d s   u tili ze d   to   p r ed ict  b last - in d u ce d   v ib r atio n s ,   ANN  an ticip ated   th m o s r eliab le   v alu es o f   th b ig g est co r r elati o n   in d icato r s .   T h is   m ak es AN th p r ef er r ed   to o l to   an ticip ate  b last - in d u ce d   o s cillatio n s   in   m in in g .   b.   T h s tr o n g est  co r r elatio n   in d i ca to r   v alu es  f o r   all  o f   th ese  ap p r o ac h es  wer ac h iev ed   u s in g   th elec tr o n ic   in itiatio n   s y s tem .   T h is   d em o n s tr ates  th ac cu r ac y   o f   s u ch   a   s y s tem ,   wh ich   co n tr ib u tes  to   m o r e   ac cu r ate  p r ed ictio n   o f   v i b r atio n s   ca u s e d   b y   e x p lo s io n s .   c.   B ased   o n   th co n d u cted   s tu d y ,   it  ca n   b e   co n clu d ed   th at  it   is   r ec o m m en d e d   to   u s elec tr o n ic  d eto n ato r s   with   th p r ed ictiv ANN  m o d el  to   ac cu r ately   p r ed ict  th v i b r atio n s   ca u s ed   b y   b last s   in   co n tr o lled   b last in g   o p er atio n s   to   ca lcu late  th e   p e ak   v alu e   in   r e g u lated   b last in g   o p er atio n s ,   in s tead   o f   th b a g g in g   m o d el   an d   s ca led   r eg r ess io n   m eth o d s .   T h is   ca n   g r ea tly   h elp   m in o p er ato r s   wh en   co n d u ctin g   co n tr o lled   b last in g   o p er atio n s   n ea r   p o p u lated   a r ea s .   T h p a p er   e x p lo r es   h o w   d ee p   lear n in g   is   u s ed   to   d etec o p en - p it  m in in g   o p er atio n s   u s in g   s p ac im ag er y ,   tr ea tin g   it  as  la n d   u tili za tio n   an d   la n d   c o v er   cl ass if icatio n   p r o b lem .   Usi n g   c o n v o lu ti o n al  n eu r al   n etwo r k s   ( C NN)   an d   p r e - tr ai n ed   v is u al  g eo m etr y   g r o u p   ( VGG) ,   r esid u al  n etwo r k   ( R esNet )   an d   d en s ely   co n n ec ted   co n v o lu tio n al  n etwo r k s   ( De n s eNe t )   ar ch itectu r es ,   h u g e   tr ain   d ata   o f   “c o al   m in e”   im ag es  a n d   a   lar g n u m b er   o f   “n o n - c o al  m i n e”   im ag es  was  p r ep a r ed .   T h e   VGG  m o d el   u s in g   tr an s f er   le ar n in g   ac h iev e d   th e   h ig h est  m o d el  p r ec is io n   o f   ap p r o x im ately   1 0 0 o n   th v ali d atio n   s et.   T h ese  r esu lts   in d icate   h ig h   ac cu r ac y   an d   th e   p o ten tial  f o r   ap p ly i n g   m o d el  to   d etec co al   o p e r atio n s   in   d if f er e n co u n tr ies.  T h e   m o d el  s h o wed   9 8 %   ac cu r ac y   o n   th e   v alid atio n   d ataset  an d   m o r th a n   9 5 o n   test   im ag es  f r o m   o th er   co u n tr ies,  w h ich   d em o n s tr ates  its   r eliab ilit y .   U s in g   C NN  ca n   g r ea tly   s im p lify   th e   p r o ce s s   o f   m o n ito r in g   an d   d etec tin g   co al   m in es  co m p ar ed   to   tr ad itio n al  m eth o d s .   T h m o d el  ca n   b u p d ated   an d   im p r o v ed   with   n ew  d ata,   allo win g   it  to   r em ain   r elev an a n d   e f f ec ti v e.   We   wo u ld   lik to   n o te  th a th m o d el  is   p r o n to   f alse  p o s itiv es,  wh ich   ca n   lead   to   ad d itio n al  wo r k   to   f ilt er   o u in co r r ec d ata.   T h e   m o d el  m ay   m is class if y   o th er   ty p es  o f   m in es,  s u ch   as  co p p er ,   wh ich   r e q u ir es a d d itio n al  d ata  p r e p r o ce s s in g   m ea s u r es  [ 3 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A p p lica tio n   o f a r tifi cia l in tellig en ce   a n d   ma ch i n lea r n in g   in   ex p ert s ystems   fo r     ( N a ta l ya   Mu to vin a )   3299   A s   a   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   o f   AI ML   o f f e r s   s u b s t a n ti a l   b e n e f i t s   i n   m u l t i - c r i t e r ia   i n t e l li g e n a s s e s s m e n t   a n d   d e ci s i o n - m a k i n g .   T h e   d e g r e e   o f   m a i n t a i n a b le   p r o g r e s s   is   o f   c r u c ia l   r o l e   i n   e v a l u a t i n g   t h e   s a f et y   o f   c o a l   m i n i n g   c o m p a n i e s .   A t h i s   w o r k ,   t h e   B a c k p r o p a g a t io n   n e u r a l   n e t w o r k   a p p r o a c h   i s   e m p l o y e d   t o   m a k e   s o l u t i o n s   o n   t h e   i n d i c a t o r   o f   m a i n t a i n a b l e   d e v el o p m e n t   an d   a s s es s   t h e   s a f et y   o f   c o a l   m i n i n g   e n t e r p r i s es .   D r a w i n g   f r o m   t h e   r es e a r c h   o f   m e t h o d s   f o r   a s s es s i n g   t h e   s u s t ai n a b l e   d e v e l o p m e n t   o f   c o a l   c o m p a n i e s ,   a   s y s t e m   o f   e v a l u a t i o n   i n d i c es   i s   c r e at e d   an d   a   m u l t i l a y e r   f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k   i s   b u i l t   b as e d   o n   t h e   b a c k p r o p a g a t i o n   a l g o r i t h m .   A c c o r d i n g   t o   t h e   h u m a n - m a c h i n e - e n v i r o n m e n t - c o n t r o l   s y s t e m   t h e o r y   a n d   t a k i n g   t h e   f o u r   i n d i v i d u a e l e m e n ts   a n d   t h e   e n t i r e   c o a l   o p e r a t i o n s   s y s t e m   as   t h e   s u b j ec t   o f   t h e   r e s e a r c h ,   a   s y s te m   a n a l y s is   a n d   e x a m i n a t i o n   h a s   b e e n   d o n e   t o   a s s es s   a n d   s im u l t a n e o u s l y   e n h a n c e   t h e   i n t e r n a l   r e l i a b il i t y   o f   m i n es   [ 3 5 ] .   T h b e n ef its   o f   b ac k p r o p ag atio n   n e u r al  n etwo r k   ar e   th at  it  av o id s   s u b jectiv ity   an d   co m p lex   m ath em atics  o f   tr ad itio n al  esti m atio n   ap p r o ac h es,  a n d   it  is   c ap ab le  to   p r o d u ce   s tead y   an d   ac cu r ate  o u tc o m es  ev en   in   th p r esen ce   o f   s o m e   in co m p lete  d ata  an d   a r g u m e n d ev iatio n .   B ac k p r o p ag ati o n   p r o v id es  r esear ch - b ased   an d   co n c ep tu al  in s tr u cti o n   f o r   d ec is io n - m ak i n g   o n   co n tin u o u s   ad v an ce m en f o r   co a m in in g   co m p a n ies  an d   h as  s o m s cien tific   ass ess m en t.  T h d is ad v an tag es  o f   m eth o d   a r th e   d ep e n d en ce   o n   th q u ality   o f   t h e   in itial  d ata  an d   th e   n ee d   t o   f i n e - tu n t h m o d el   to   ac h iev h ig h   ac cu r ac y .   Pro g r ess iv s tu d y   will  c o n ce n tr ate   o n   s u ch   ar ea s   as  en h a n cin g   t h p r o p o s ed   alg o r ith m ' s   an aly zin g   ef f icien cy   an d   ac c u r ac y ,   an d   lev er a g in g   b i g   d ata  tech n o lo g ies  to   an aly ze   tex d ata  co llected   d u r in g   co al  m in o p e r atio n s   to   s tr en g t h en   th p r ed ictiv e   co n tr o l   o f   wo r k p lace   s af ety   r is k s   in   co al  m in es.  T h o b jec tiv o f   co al   s u p p lier s   is   to   p r o v id a   s u b s tan tial  v o lu m o f   c o al  o f   th n ec ess ar y   lev el  with   m in im al  co s ts   f o r   its   ex tr ac tio n .   Su b s eq u en tl y ,   p r ed ictin g   p o wer   ch ar ac ter is tics   is   o n o f   th m o s cr u cial  task s   aim ed   at  o p tim al  u s o f   th en er g y   in d icat o r .   T h g o al  o f   th e   au th o r s '   wo r k   is   to   f in d ,   in v e s tig ate,   an d   ass ess   th m o s ca p ab le  AI   alg o r ith m s   ex ten s i v ely   ad o p ted   in   th m in in g   in d u s tr y   in   p r ac tical  ap p licatio n s   p r ed ictio n   p r o b lem .   T h r esear c h   was  co n d u cted   u s in g   d ata   co llected   f r o m   lab o r ato r y   c o n d itio n s   o v er   p er io d   o f   f iv y ea r s   ( 2 0 0 5 - 2 0 1 0 ) ,   in clu d i n g   3 3 , 2 5 6   co al  s am p les   f r o m   th Kr ek C o al  Min co m p an y .   I t w as a im ed   at  b u ild i n g   p r ed ictio n   m o d el  b ased   o n   th d escr ib ed   d ata,   wh ich   will  b u tili ze d   to   p r e d ict  th q u ality   ca teg o r y   o f   u n ce r tain   c o al  u n its .   As  p ar t   o f   t h wo r k ,   f o u r   alg o r ith m s   wer d eter m in ed C 4 . 5 ,   k - n ea r est n eig h b o r   ( KN N) n aiv B ay es   ( NB )   an d   ML P   [ 3 6 ] .   T h g o al  was  to   i d en tify   t h e   o p tim al  m o d el  b y   f o llo win g   th ese  s tep s ea ch   alg o r ith m   is   tu n ed   to   id en tify   ap p r o p r iate  m o d el  p a r titi o n in g   m eth o d s   th at  en h an ce   alg o r ith m   p r ec is io n ,   th s i g n if ican ce   o f   in p u f ea tu r es  is   ev alu ated ,   a n d   f in ally ,   th alg o r ith m s   ar e   co m p ar ed   b ased   o n   th eir   e f f ec tiv en ess   T h f in al   ev alu atio n   o f   th r esu lts   id en tifie d   ML as  th b est  f o r ec asti n g   m eth o d   f o r   th is   f ield   with   an   id ea l   co n f ig u r atio n   f o r   th e   in p u t,  h id d en ,   an d   o u t p u la y er s .   T h e   p r ed ictiv e   m o d el  f o r   th f ield   was  attain ed   th e   o p tim al  co m p o s itio n   ( 1 4 - 24 - 7 )   f o r   all  o f   th e   n etwo r k   lay er s .   T h o u tco m es  s h o th at  t h m o d el   ca n   b e   a   cr u cial  in s tr u m en t f o r   f o r ec ast in g   co al  q u ality .   New   in s ig h ts   ca n   s er v as  c r u cial  s u p p o r t to   m ak a   d ec is io n   an d   co n t r o th d i f f er en s y s t em s ,   ass u r in g   p r o d u ct  an d   p r o d u ctio n   q u ality .   Fo r   u p c o m in g   r esear ch ,   it  is   p lan n ed   to   s tu d y   th e   p o s s ib ilit y   o f   in tr o d u cin g   th e   r esu ltin g   p r ed ictiv m o d el  i n to   a n   o n lin o b s er v in g   s y s tem   o f   th r ea in d icato r s   o f   th m ater ial  o f   co al  m o v in g   alo n g   th co n v e y o r ,   wh ich   will  p r o v id in f o r m atio n   ab o u th q u ality   o f   co al  in   r ea tim e.   T h is   s tu d y   h ig h lig h t s   th cr itical  v u ln er ab ilit y   o f   co al  m in es  d u to   in s u f f icien air   f lo w,   wh ich   p o s es  s ig n if ican r is k s   to   r el iab ilit y   an d   p er s o n n el  m a n a g em en t.  T h er e f o r e,   o n g o in g   s u r v eillan ce   o f   air   f l o in   u n d er g r o u n d   m in es  is   ess en tial  to   d etec p o ten tial  d is aster s .   Var io u s   AI   m eth o d s   ar e   u s ed   to   esti m ate  n o n lin ea r   air   f lo p ar am eter s   in   m in es,  b u o f ten   en co u n te r   p r o b lem s   s u c h   as  lo ca m in im a n d   p o o r   co n v e r g en ce   s p ee d   [ 3 7 ] Sem in   an d   Ko r m s h ch ik o v   [ 3 7 ]   p r o p o s es  n ew  m o d el  t h at  co m b in es  ad a p tiv n eu r o - f u z zy   in ter f ac e   s y s tem   ( ANFI S)  with   GA  to   f o r ec ast  p o wer   u s ag as  well  as  ai r   f lo in   u n d er g r o u n d   m in e   v e n tilatio n   s y s tem s .   GA  is   u s ed   to   au to m ate  th e   d is co v er y   a n d   co n f ig u r atio n   o f   n etwo r k   ar ch itectu r es,  r e d u ci n g   th n ee d   to   m a n u ally   co n f ig u r o p tim al  n etwo r k   d esig n .   As  co m p ar is o n ,   two   p r ed ictiv b en ch m ar k   m o d els,  p ar ticle  s war m   o p tim izat io n   an d   B ay es  o p tim izatio n   ( B O) ,   ar p r esen ted   to   illu s tr ate  th e f f ec tiv en ess   o f   GA  in   d etec tin g   th b est  h y p er p ar a m eter s   f o r   ANFI an d   ANN  m o d els.   E x p er im en tal  an al y s is   v alid ates  th p r o p o s ed   m o d el  ag ai n s s ev er al  b aselin ap p r o ac h e s   u s in g   s tatis t ical   p ar am eter s   s u ch   as  r o o m ea n   s q u ar er r o r ,   m ea n   a b s o lu te  er r o r ,   an d   co ef f icien o f   d eter m in atio n   ( R   s q u ar e) .   T h f in d in g s   r ev ea o u tp er f o r m an ce   o f   th d ev elo p ed   m o d el  ag ain s b aselin m o d els  o n   th ese  p er f o r m an ce   m etr ics.  T h u s ,   th is   wo r k   ad v an ce s   v en tilatio n   an d   m o n i to r in g   tech n o lo g ies  in   m in es   with   th g o al  o f   im p r o v in g   o p er atio n al   r eliab i lity ,   im p r o v in g   s af ety   an d   h ea lth   co n d itio n s ,   r ed u cin g   e n er g y   a n d   o p er atin g   co s ts ,   an d   in cr ea s in g   o v e r all  m in p r o d u ctiv ity .   T h is   s tu d y   also   d e m o n s tr ates  d is tin ctiv h y b r id   n eu r o - g en etic  s y s tem   ( ANFI S - GA)   to   o p tim izin g   alg o r ith m   s tr u c tu r es,  wh ich   n o o n l y   r ed u ce s   co m p u tatio n   tim e   an d   co s t,  b u t a ls o   lev er ag es th ca p ab ilit y   o f   GA  to   p r o d u ce   m o r o p tim ized   m o d el  s tr u ctu r es.     3 . 3 .   Rec urre nt  neura l net wo rk s   T h au th o r s   o f   s u g g ested   s o lu tio n   b ased   o n   u n if ie d   m an if o l d   ap p r o x im atio n   an d   p r o jectio n   ( UM AP)   an d   l o n g   s h o r t - te r m   m em o r y   ( L STM )   m eth o d s   to   f o r ec ast  f i r co n d itio n s   i n   s ea led   zo n es   o f   u n d er g r o u n d   co al  o p er atio n s .   T h is   m o d el  p r o tec ts   th liv es  o f   m in er s   b y   p r o v id in g   ea r ly   war n i n g   o f   im p en d in g   d an g er s .   T h e   s u g g ested   p r ed ictiv m o d el  v i s u ally   p r esen ts   th f ir co n d itio n s   in   th f o r m at  o f   an   E llico tt  ex p an s io n   p lo t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   3 2 9 1 - 3 3 0 8   3300   E f f ec tiv en ess   o f   t h s u g g ested   f o r ec asti n g   m o d el  is   ex p e r im en tally   m ea s u r ed   in   c o n tr as o f   c u r r en t   m o d els   s u ch   as  s u p p o r t   v ec to r   m ac h in ( SVR )   an d   a u to r eg r ess iv in teg r ated   m o v in g   av e r ag e   ( AR I MA ) .   I t   was  o b s er v ed   t h at  th UM AP - L STM   m o d el  d e m o n s tr ated   t h lo west  r o o m ea n   s q u ar er r o r   in   p r e d ictin g   g as  co n ce n tr atio n s   ac r o s s   v ar io u s   ty p es,  in d icatin g   h ig h er   e f f i cien cy   o f   th p r o p o s ed   f o r ec a s tin g   m o d els.  Fire s   in   m in es  f r eq u en tly   r esu lt  in   ex p lo s io n s   ca u s ed   b y   g as  an d   co al   d u s t,  w h ich   p o s a   d a n g er   to   th e   liv es  o f   m in er s   an d   co m p licate  r escu e   ef f o r ts .   T h e r ef o r e ,   it   is   n ec e s s ar y   to   m o n ito r   th e   s tate  o f   th g as  m ix tu r e   in   s ea led   ar ea s   an d   s tu d y   tr en d s   in   th ex p lo s iv en ess   o f   th e   g as  m ix tu r o v e r   tim e.   Kn o w led g o f   f u tu r g as  co n ce n tr atio n s   allo ws im m ed i ate  ac tio n   to   b ta k en   to   elim i n ate  th h az ar d   [ 3 8 ] .   T h is   s tu d y   in t r o d u ce s   d ee p   n e u r al  n etwo r k   d esig n ed   t o   p r e d ict  g as  c o n ce n tr atio n s   in   s ea led   s ec tio n s   o f   u n d er g r o u n d   co al   m in es,  u tili zin g   v a r io u s   I o T   s en s o r s   p lace d   in   a   m etal  g as  r eser v o ir .   Air   is   au to m atica lly   d r awn   f r o m   th s ea led   ar ea   at  s et  p er io d s   u s in g   s o len o id   v alv e,   s u ctio n   p u m p ,   an d   p r o g r a m m ab le  m icr o co n tr o ll er .   Gas  lev el  m eter s   co n tin u o u s ly   o b s er v th e   g as  lev els  with in   th co al  o p er atio n   a n d   r elay   t h d en s it y   d ata  to   s er v er   r o o m   o n   th s u r f ac v ia  wir eless   n etwo r k ,   with   clo u d   d ata  s to r ag f o r   f u r th er   p r o ce s s in g .   I n   th is   s tu d y ,   a   f o r ec asti n g   m o d el  is   p r o p o s ed   th at   co m b in es  d im en s io n ality   r ed u ctio n   tech n iq u es  with   r ec u r r en m o d els  ca p ab le  o f   r e tain in g   m em o r y ,   aim in g   to   i m p r o v p r ed ictio n   ac cu r ac y .   T h t - SNE  m o d el  m eth o d   is   u s ed   t o   r ed u ce   th e   co m p lex ity   o f   r ec o r d e d   g as  co n ce n tr atio n   d ata,   wh ile  th VAE   lay er   r ec o n s tr u cts  th in ter n al  f ea tu r es  o f   t h lo w - d im e n s io n al  g as  co n c en tr atio n s .   T h e   B i - L STM   lay er   is   th en   em p lo y ed   to   p r ed ict  th co n ce n t r atio n s   o f   g ases .   T h ad v an tag es  o f   s u g g ested   r ec u r r en t   m o d el  f o r   p r ed ictin g   g as  co n ce n tr atio n s   in   s ea led   ar ea s   o f   co al  m in es  in clu d h ig h   p r e d ictio n   ac cu r ac y ,   as  ev id en ce d   b y   lo m ea n   s q u a r er r o r   ( MSE )   v alu es  co m p ar e d   to   alter n ativ au t o   r e g r ess iv in teg r ated   m o v in g   av er ag ( AR I MA )   an d   c h ao s   tim s er ies  ( C HAOS)   m o d els.  T h m o d el  is   ab le  t o   ef f ec tiv ely   ac co u n f o r   th e   co m p lex   r elatio n s h ip s   b etwe e n   th co n ce n tr atio n s   o f   v ar io u s   g ases   an d   tim e,   wh ich   m ak es it m o r ad ap tiv to   ch an g es  in   th m in en v ir o n m en t.  I n   a d d itio n ,   t h u s o f   t - d i s tr ib u ted   s to ch asti n eig h b o r   e m b ed d in g   (t - SNE)   an d   v a r iatio n al  au t o   en c o d er   ( VAE )   tech n o lo g ies  ca n   r e d u ce   d ata   d im en s io n ality   an d   ex tr ac im p o r ta n t   f ea tu r es,  wh ich   en h a n ce   th e   o v er all  p r o d u ctiv ity   o f   th e   s o lu tio n .   Ho wev e r ,   th e   m o d el  also   h as  d is ad v a n tag es.  Par ticu lar ly ,   th co m p lex ity   o f   s ettin g   u p   an d   in ter p r etin g   th r esu lts   ca n   b h ig h   d u to   th u s o f   s ev er al  co m p lex   alg o r ith m s   ( t - SNE,   VAE ,   an d   bi - L STM )   th at  r eq u ir d ee p   u n d e r s tan d in g   an d   ex p er ien ce   in   ML   an d   g eo lo g y .   I n   ad d itio n ,   th m o d el  r eq u ir es  s ig n if ica n co m p u t atio n al  r eso u r ce s   a n d   t r ain in g   tim d u t o   its   d ee p   ar ch itectu r an d   th n ee d   to   p r o ce s s   lar g am o u n ts   o f   d ata   [ 3 9 ] .   E ar ly   d etec tio n   o f   cr ac k s   allo ws  f o r   p r o m p ac tio n   to   ad d r ess   th em ,   g u ar an teein g   th e   r e liab ilit y   o f   b o th   wo r k e r s   an d   m ac h in er y   in   s u r f ac co al  o p er atio n s .   Ob s er v atio n   o f   cr ac k s   in   th ese  ar ea s   is   cr u cial  f o r   s af eg u ar d in g   wo r k er s   a n d   p r o tectin g   n atio n al   r eso u r ce s .   Dig ital  twin s   ( DT s )   a r es s en tial  f o r   f r ac tu r e   id en tific atio n   in   s u r f ac c o al  m in es,  o f f er in g   co n tin u o u s ,   r ea l - tim o b s er v i n g   o f   m in co n d itio n s   an d   th e   ad jace n ar ea .   Mu ltip le  s en s o r s   an d   I o T   t o o ls   co llect  g r o u n d   m o tio n   an d   s tr ess   d ata.   I n teg r atin g   th is   d ata   in t o   DT   allo ws  th id e n tific atio n   a n d   a n aly s is   o f   a n o m alies  th at   co u ld   s ig n al   th e   d ev elo p m en t   o r   s p r ea d   o f   cr ac k s .   T h is   wo r k   p r o p o s es  d ee p   n eu r al  n etwo r k   with   d en s co n n ec tiv ity   an d   lo weig h em b ed d e d   in   DT   f o r   f r ac tu r id en tific atio n   a n d   p r o ac tiv m ain ten an ce   d ec is io n   m ak in g   v ia  in teg r atin g   tim s er ies,  liv d ata  co llected   f r o m   s en s o r s ,   an d   in f o r m atio n   f r o m   f o r ec asti n g   m o d els.  T h p r o p o s ed   DT   s y s tem   is   ca p ab le  to   p r ed ict  th f o r m   o f   cr ac k s ,   wh ich   allo ws  p r o ac tiv m ea s u r es  to   elim in ate  th em .   W h en   co m p a r in g   th e   p er f o r m an ce   o f   th n etwo r k   with   o th er   m o d els,  it  was  f o u n d   to   s u r p ass   all  cu ttin g - e d g d e ep   n eu r al  n etwo r k s   in   s ev er al  k ey   m etr ics,  in clu d in g   ac cu r ac y ,   r ec all,   p r ec is io n ,   av er a g ac cu r ac y ,   F1 - m e asu r e.   T h m o d el   d em o n s tr ated   s u p e r io r   p e r f o r m an ce   in   av er a g ac cu r ac y   an d   s u r p ass ed   s ev er al  d etec tio n   m o d els an d   r ec u r r en t   n eu r al  n etwo r k s   in   b o th   tr ai n in g   an d   p r e d ictio n   tim es.  T h ad v an tag es  o f   th e   p r o p o s ed   s y s tem   lie   in   its   h o lis tic  ap p r o ac h   to   cr ac k   d etec tio n ,   wh ich   co m b in es  liv o b s er v atio n ,   f o r ec asti n g   an aly s is ,   m o d elin g ,   v is u alizin g ,   an d   s o lu tio n   m ai n ten an ce .   T h is   in teg r atio n   e n ab les  s p ec ialis t s   in   m in in g   s e cto r   to   en f o r ce   t h r eliab ilit y ,   im p r o v s u s tain ab l ac tiv ities ,   m o r eo v er ,   to   r e d u ce   th b o ttlen ec k s   r elate d   to   c r ac k s   an d   s tr u ctu r al   v u ln er ab ilit y .   Dis ad v an ta g es  o f   th s y s tem   m ay   in clu d d if f icu lty   in   s ettin g   u p   an d   th n ee d   f o r   lar g e   am o u n o f   d ata  to   en s u r h ig h   ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y   o f   f o r ec asts   [ 4 0 ] .       4.   DE V E L O P M E N T   O F   AI A ND  M L   I T H E   M I NING   I NDUST RY   T o   ad v an ce   th d ev el o p m en an d   ap p licatio n   o f   AI   an d   ML   in   m in in g   o p er atio n s ,   it  is   ess en tial  to   id en tify   p r o m is in g   tech n o lo g i es  an d   m eth o d s .   Ma s ter in g   th ese  tech n o lo g ies  an d   m eth o d s   ca n   s ig n if ican tly   im p r o v e   v a r io u s   asp ec ts   o f   m i n in g   p r o ce s s es.  As  a   r esu lt,  t h ey   ca n   g r ea tly   e n h an ce   th e   ef f icien cy ,   s af ety ,   an d   s u s tain ab ilit y   o f   m in in g   o p er at io n s .   On o f   th k e y   ar ea s   is   th u s o f   I o T   [ 4 1 ]   a n d   in tellig en s en s o r s   f o r   tr ac k i n g   v ar i o u s   p a r am eter s   o f   m in in g   o p er atio n s .   Sm ar s en s o r s   ca n   co llect  d ata  o n   v ib r atio n s ,   tem p er atu r e,   p r ess u r e,   g a s   co n ten an d   o th er   cr itical  in d icato r s .   I n teg r atio n   o f   th is   d ata  with   AI   [ 4 2 ]   an d   ML   s y s tem s   will  allo y o u   to   q u ick ly   an aly ze   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.