冬瓜山铜矿深井开采岩爆危险区分析与预测

根据冬瓜山矿床典型岩石的抗拉试验、全应力应变试验和峰值强度变形状态下的松弛试验结果以及矿床构造、岩性分布,研究了该矿床岩层的岩爆倾向性分布特征,分析了已发生的井巷岩爆特征;采用数值模拟方法,以硐室周边最大切向应力与岩石的抗压强度之比为判别指标,对采场围岩岩爆危险区进行了预测.研究结果表明矿体和矿体上盘岩石具有中等岩爆倾向,矿体下盘岩石具有弱岩爆倾向,它们都属于诱导性的岩爆;岩爆发生于具有岩爆倾向、应力大且能够产生能量突然释放的区域,主要集中于工程的交叉处附近、不同岩层的接触带附近的较坚硬岩体以及采场顶板、矿柱和采场四角的局部区域.     

深井硬岩矿山岩爆灾害防治研究

采用室内试验、数值计算和现场岩爆研究相结合的综合研究方法,以冬瓜山矿床开采为对象,对深井矿床开采岩爆防治进行了系统的研究.由矿岩力学试验,采用岩爆综合评判指标确定了矿岩的岩爆倾向性,指出岩爆倾向性具有本源性和诱导性两种属性;电镜试验、物理模型试验和现场岩爆研究发现岩爆主要由张拉断裂引起,具有明显的岩石破坏和工程施工异常性前兆;现场岩爆研究和数值计算表明岩爆危险区位于应力集中、能量贮存大及具有快速释放能力和条件的区域;从岩爆预防角度,采用数值分析方法以能量释放率为衡量指标,对采场结构参数、开采步骤等进行了优化;从减少能量贮存、控制能量释放、采用柔性支护和建立岩爆监测系统4个方面,得出了具体的岩爆防治措施.图3,表2,参11.     

厚大矿床阶段嗣后充填采场逐段优化设计与数值分析

针对厚大矿床阶段嗣后充填采矿设计采用单一和确定的采场结构型式和参数的局限性,提出采场逐段优化设计方法。以河北省滦县司家营铁矿南区为工程背景,综合考虑安全生产和矿岩稳固条件存在的差异性,选择与之相适应的间隔式、对角式和点柱式的采场结构类型;从首采阶段开始,按照阶段开采顺序,以盘区采矿成本为优化目标,采场安全系数、地表岩移和矿石损失率为约束条件,借助FLAC3D三维数值模拟分析软件逐段建立阶段嗣后充填采场设计的优化模型,获得各个阶段的采场结构型式和优化参数。通过对最优方案的数值分析,研究和评价分段采矿设计地表岩移、围岩应力和采场稳定性。研究结果表明:逐段优化设计是实现厚大贫矿床安全高效开采的关键技术,对矿床生产具有一定的指导意义。     

缓倾斜薄矿体采场伪倾斜布置及参数优化研究

为了实现高效低成本开采缓倾斜薄矿体的目标,基于对缓倾斜薄矿体开采方法以及铲运机运距的研究,利用数学方法定量分析了伪倾斜采场布置中的各个采场参数之间的关系,得到各采场参数之间的数学公式,为生产实践确定采场参数提供了理论参考标准。针对国内某矿山1～9号缓倾斜薄矿体,在伪倾斜布置理论分析的基础上,运用正交试验方法对矿山采场参数的确定进行优化定量研究,选出最优的采场参数布置方案以及各因素影响采场指标值(采矿生产能力和采场成本)的权重大小,确定最优方案为A2B2C1,即矿体伪倾斜布置方向与矿体倾向夹角为45°、采场宽度8 m、采场沿倾向长度50 m。改善了传统采场参数的定性确定,提供了科学、准确、定量的理论判定依据,使得采场的生产能力得到提升以及采准工程的布置成本减低。此优化方案可推广应用到类似矿山。     

新建有岩爆倾向硬岩矿床采矿技术研究工作程序

目前矿山的岩爆研究工作大都是围绕着如何预报和防治岩爆展开的，针对如何开展新建或尚未发生过岩爆矿山的岩爆研究工作不多。文章重点探讨了新建有岩爆倾向硬岩矿床开采技术研究工作程序，为建立有岩爆倾向深赋硬岩矿床采矿理论体系奠定了基础。     

缓倾斜薄矿体连续开采的采场稳定性数值模拟

介绍了ＲＦＰＡ′９８ 数值模拟计算软件的特点和计算方法,并结合湘西金矿深部无间柱连续开采技术研究课题,建立了采场数值模拟计算模型,分析了采场的稳定性．通过计算,准确模拟了采场回采过程中的应力分布情况,为优化采场结构参数和指导采场地压控制提供了可靠的理论依据．     

无底柱深孔后退式崩矿法采场结构参数优化

为实现某铅锌矿山无底柱深孔后退式崩矿法安全高效开采,开展采场结构参数优化研究.实测-650 m中段原岩应力,运用Surpac-FLAC3D模型生成技术构建数值分析模型,进而采用多元应力回归方法反演初始地应力场.通过弹性力学小薄板理论分析得到顶板稳定性随采场结构参数的变化关系,结合实际采准条件,提出采场结构参数初选方案.基于反演地应力场,进行初选方案开采数值分析,获得各方案力学响应指标.引入多目标理想点法决策,考虑安全和经济指标,计算方案评价指标集与理想解的向量近似度,优化确定该矿无底柱深孔后退式崩矿法采场结构参数为矿房采场宽10 m,矿柱采场宽8 m.     

基于数据挖掘的深部采场岩爆知识的自动获取

将岩石力学和人工智能相结合,提出了深部采场岩爆风险估计知识自学习的一种新方法·它利用数据挖掘的方法从岩爆实例数据中挖掘出知识,并在此基础上建立了岩爆风险估计的智能系统·从而可以根据获得的现场测试和监测资料,综合估计深部采场因开采而诱发的岩爆风险·     

二道沟金矿采场岩爆控制试验

二道沟金矿三条急倾斜极薄矿脉平行产出,应用浅孔留矿法与削壁充填法开采,随着采深增大,岩爆现象逐渐增加,严重影响采矿生产的正常进行.从调查分析岩爆采场入手,总结出二道沟金矿岩爆发生的三大必要条件,即岩体受高应力作用、应变能的高度积蓄与其突然释放,揭示出上盘楔形体的附加应力是引起高应力的主要原因,提出了卸压控制采场岩爆的技术方案,并在现场进行了工业试验,取得了显著的卸压效果,使岩爆采场得到了正常开采.     

基于岩爆灾害的围岩变形量时间分形分析

根据岩爆孕育及发生过程中围岩变形量的自相似特征,提出了一种时间分形计算方法.基于该方法,针对某水电站深埋引水隧洞施工过程中大量不同等级即时型的岩爆典型案例,进行岩爆过程围岩变形量的时间分形研究,结果表明:深部岩体隧洞岩爆过程中围岩变形量在时间上具有分形结构,并且表现出很好的自相似特征;依据围岩变形量时间分形维数可以对即时性岩爆进行等级划分,强烈岩爆分形维数均大于1.8,中等岩爆分形维数在1.5~1.8内,轻微岩爆分形维数小于1.5;在岩爆孕育及发生过程中,每一日的变形量时间分形维数随着岩爆孕育过程不断增加,当岩爆发生时达到最大值.上述研究结果可以为高地应力条件下深埋硬岩隧洞施工过程中岩爆灾害的预测与防治提供合理的科学依据.     

缓倾斜采空区处理的理论与实践

坚硬顶板下特大型采空场的处理是中国普遍存在的、特有的一类采矿技术难题.国内外已有的采空区处理方法中能解决冲击地压问题的,应用成本昂贵.为了经济有效地处理全面采矿法等空场法遗留的大量采空区及矿体残采,在国内外采空区处理与利用方法的基础上,提出了切槽放顶法和切顶与矿柱崩落法,并应用数值模拟、相似模拟和岩体声发射技术研究了各新方法的基本参数的设计方法和实施效果的分析、评价方法,形成了针对缓倾斜采空区处理的从理论分析、方案设计、现场实施到效果观测的一整套可供推广借鉴的理论、实施和评价体系.实践表明,提出的理论、实施和评价体系是技术可行、经济合理、简便适用的,具有重大的社会意义和重要的经济价值.     

复杂应力扰动下围岩稳定性评价与采场参数优化

夏甸金矿采矿活动已经进入深部，临近崩落法与充填法影响区域的采场受到多重扰动应力的影响，该区域围岩稳定性与采场尺寸的合理选取对矿山安全生产至关重要.采用先进的数字摄影测量技术，获取试验采场周围岩体结构面参数;并从多角度对采场围岩稳定性进行评价;在此基础上，运用Mathews图表法与跨度经验公式对试验采场的参数进行优化;最后，通过数值模拟，对得到的试验采场参数合理性进行分析与验证.图表法优化的采场尺寸在矿山开采的成功应用，验证了图表法在复杂应力下采场尺寸设计的可行性.     

岩爆预测的支持向量机

针对岩爆预测问题,提出了基于支持向量机的预测方法,通过对影响岩爆因素的分析,然后运用支持向量机理论建立岩爆预测的支持向量机模型·结果表明,基于支持向量机的岩爆预测方法具有较高的准确率,该方法是科学可行的,具有广泛的应用前景·     

深井硬岩岩爆倾向性评价

岩爆是深井硬岩矿山开采中的主要灾害,岩性是决定岩石能否发生岩爆的内在固有因素,根据岩石室内力学性质试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法·对取自凡口铅锌矿深部的矿岩石进行了单轴抗压强度、抗拉强度、全应力-应变曲线、加卸载曲线等试验研究,从岩性角度用脆性系数、应变能储存指标、岩爆能量比、DT法等方法评价了凡口铅锌矿矿石和岩石的岩爆倾向性,结果表明该矿矿石和岩石均具有明显的岩爆倾向性·     

深部采场无底柱深孔后退式开采围岩力学响应特征

 运用Surpac 和FLAC^3D组合建模技术建立深部矿区三维数值分析模型,基于多元线性回归分析方法模拟反演出深部区域现存地应力场,采用模型重构方法获取了采场及周边的局部地应力分布规律.研究某采场利用无底柱深孔后退式采矿方法开采的围岩力学响应特征,结果表明:1)采场围岩的最大拉应力为0.40 MPa,最大水平位移为28.2 mm,出现在采场 Y 向中轴线附近南帮位置,最大垂直位移为27.43 mm,出现在 Y 向中轴线附近顶板位置,采场围岩发生了一定范围的塑性破坏;2)采场 Y 向中轴线附近位置顶板位移较大,应加强地压监测;采场东头由于受到爆破积累损伤的影响,在对东头侧向崩矿时,要适当调整孔网参数;采场南帮临近区域要增加预裂孔、减小单孔装药量及每段起爆药量,防止爆破超挖矿柱,影响整个盘区的稳定.     

矿体阶段开采顺序的选择及数值模拟

利用2D-σ程序对深部矿体不同开采顺序的应力场和位移场进行数值模拟.研究结果表明,采用上行式阶段开采顺序,采场顶板破坏度、位移值和垂直方向应力值均小于下行式开采,在矿床开采末期,地表的沉陷范围及各阶段顶板和边帮的位移均小于下行式开采.因此,采用上行式阶段开采顺序有利于改善采场的稳定性及减轻或避免深部硬岩开采诱发的岩爆灾害,从回采工艺过程方面分析,更有利于矿山实现的无废开采新技术,具有显著的经济效益和社会价值.     

采场围岩特性的反分析研究

本文详细论述了采场围岩特性反分析的方法、数学模型、优化方法、约束条件等等.依据以上理论与龙凤矿的实测位移,采用有限单元与带约束条件的Nelder—Mead优化方法,得出了—635水平采场岩体与岩块杨氏模量之比为0.52,以及采动引起的工作面前方煤体特性的变化规律.     

基于3种机器学习模型的岩爆类型预测

岩爆类型预测是防治和控制硬岩矿山岩爆灾害的有效方式。基于国内外397组岩爆案例数据，规范训练集与测试集的数据预处理方式，采用模型参数优化及交叉验证技术获得最近邻、支持向量机与决策树模型最佳参数；对比分析主成分分析法（PCA）与过采样SMOTE对3种机器学习算法预测准确率的影响，并采用准确率、精确率、召回率、F1等指标对模型预测性能进行评估。结果表明：主成分分析对3种机器学习模型的预测准确率并无提升，不同岩爆类型的样本之间不具有较为明显的决策边界；过采样SMOTE算法仅对决策树模型有明显的提升，基于过采样建立的SMOTE-DT模型预测准确率为77.50%，高于仅对原始数据集进行标准化处理的KNN、SVM模型的68.75%与57.50%；SMOTE-DT在高估与低估岩爆类型表现优于KNN与SVM模型，对于四种岩爆类型的F1值均大于0.7，岩爆预测性能稳定可靠。此外，采用本文构建的3种机器学习模型对山西紫金金矿进行了岩爆类型预测，模型预测结果与现场观测结果相一致。本文构建的三种用于岩爆类型预测的机器学习模型避免了训练集信息泄露对测试集造成影响，研究结果为岩爆类型预测及规范机器学习模型训练过程提供了理论支撑。