关于金属矿山地下开采方法探讨

随着我国金属资源产能增加和金属资源总量减少,金属矿山的开采由地表开采逐渐转为地下开采,而且开采深度还在不断加深。露天开采和地下开采的条件有很大差异,各金属矿山地下矿层的条件不相同,其开采方式也各自不同。因此选择最合适的开采方法是金属矿山生产建设的重要前提,也是实现科学决策、经济开采和生产安全的重要依据。该文着重研究了影响金属矿山地下开采方式的因素,介绍了几种常见的开采方法,并就如何科学合理选择开采方式提供了建议。     

基于模糊人工神经网络的金属矿山投资风险评价

为了尽量减少金属矿山项目开发投资风险,总结分析了影响金属矿山投资的众多因素,将这些影响因素进行分级分类,建立科学的矿山投资评价体系.将模糊理论与神经网络结合起来建立评价模型,首先利用模糊理论对各影响指标进行模糊化处理,然后将模糊化后的结果作为神经网络的初始输入,利用神经网络进行学习训练,模型的最终输出结果可以用来评价金...     

基于遗传规划的盾构隧道开挖地表最大沉降预测

由于盾构隧道开挖引起的地面沉降是一个重要而艰巨的任务,许多影响因素都必须考虑,如隧道埋深、盾构直径、盾构掘进时推力、盾构推进速率、注浆填充率、注浆压力、地层的黏聚力、摩擦角、压缩模量等．然而目前没有模型能完全反映各种因素对地面沉降的影响规律,综合考虑各种影响因素,运用遗传规划理论对地表最大沉降进行预测．利用地表沉降实测数据对模型进行测试,建立了确定盾构隧道开挖引起地表最大沉降的遗传规划模型．研究结果表明：预测值与实测值是一致的,误差小于10％．     

模糊综合评价法在矸石山绿化评价中的应用

为了确定矸石山绿化方向,利用模糊综合评价法对其适宜性进行评价。根据模糊综合评价原理,建立矸石山绿化评价模型。选取影响评判矸石山绿化的因素(坡度、地表组成物质、覆土厚度、灌溉条件、排水条件、土壤肥力)为评价因子,选矸石山绿化适宜性评价模式(林地、耕地、果园、草地)为评价等级,建立模糊综合评价隶属度矩阵,确定各评价因素权重,根据最大隶属度原则得出评价结果是草地评价。分析新邱区矸石山绿化草地评价应用效果,结果表明:该方法符合实际,模糊综合评价方法能为矸石山绿化提供比较合理的绿化方案。     

上海地面沉降对轨道交通安全运营风险评估

地面沉降灾害对基础设施的安全运营造成了很大的威胁.轨道交通作为一种线状结构穿越于上海软土地层中,地面沉降灾害不可避免地会对轨道交通的安全运营产生影响,轨道交通自建成以来长期遭受地面沉降灾害带来的风险.基于梯形模糊AHP(Analytical Hierarchical Process)和集对分析法,通过主客观相结合的方式,以GIS(Geographic Information System)平台为分析工具,对上海地面沉降造成轨道交通沉降风险进行全面综合的评估,从而得出以考虑基础设施安全为侧重点的地面沉降防治区划以及轨道交通沿线的沉降风险等级.分析表明,采用梯形模糊AHP与集对分析相结合的方法可以对区域地面沉降综合风险进行合理有效的评估,并对重要基础设施所在区域的风险等级进行合理的识别.轨道交通沿线沉降风险等级表明中心城区以北和靠近黄浦江地区的轨道交通相比于其他区域具有较高的沉降风险,建议对该部位的轨道交通线路采取必要的沉降监测及防治措施.     

小曲率半径隧道盾构施工的地表沉降规律分析——以南昌地铁1号线为例

为探究小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的变化规律,利用Mindlin解建立小曲率半径隧道盾构施工引起地表沉降的解析计算模型,以南昌地铁1号线盾构隧道工程为依托,通过与现场监测和已有Mindlin解析计算模型的对比分析,验证本文所建立沉降预测模型的合理性,并依次从盾构附加推力、盾壳不均匀摩擦力和地层损失对地面变形的影响进行分析。结果表明：本文所建立的小曲率半径隧道盾构施工引起的地表沉降解析计算模型可有效应用于实际隧道工程的沉降预测,提高了预测精度;盾构开挖过程中,横断面地表沉降槽呈V形,近似正态分布,施工产生的地层损失对地面沉降的影响更大;随着盾构路径两侧推力及摩擦力分布不均程度的增加,地面沉降槽中心偏移情况而增大,地面沉降与地层损失呈非线性相关。研究结果可为类似拟建和在建盾构隧道工程提供理论指导与参考。     

平行隧道施工引起地表沉降的数值试验研究

浅埋暗挖隧道施工产生的地表沉降是施工过程中令人关注的问题,采用数值试验的方法,通过模拟假设、建立模型和数值计算,研究了相邻隧道断面不同布置方式和注浆材料参数对地表沉降的影响.结果表明:隧道埋深越深,越需要大的隧道间距来实现沉降槽的双峰状态.在隧道埋深为2倍洞径时,倾斜布置条件下双隧道的垂直距离和水平距离接近25倍洞径时产生的地面沉降较小,垂直布置条件下双隧道间距越大,产生的地面沉降越小.拱顶注浆对控制地表沉降有明显效果,注浆参数提高要比注浆层厚度增加的效果好.     

建筑荷载作用下城市地面沉降地理信息模型——以天津市东南部沉降区为例

密集建筑群以及高层建筑荷载引发的地面沉降是一个日益严重的城市灾害问题.本文以天津市东南沉降区为例,从地理信息模型基本理论和建筑荷载引发地面沉降的机制出发,综合考虑了建筑容积率、土壤竖向应力、压缩层厚度、土体压缩模量、地下水的埋深和弱透水层渗透性6个诱发因子对沉降的影响,构建了建筑荷载作用下城市地面沉降地理信息模型.通过实际应用和ROC检验,模型的AUC值达到0.85,证明此模型能够准确清晰地反映沉降变形的大小和趋势,从而为城市地面沉降的分析与计算、总结建筑荷载作用下城市地面沉降的变形规律奠定了基础.     

基于循环神经网络的超大直径盾构掘进地表沉降预测方法研究

为了研究超大直径盾构掘进过程地面沉降规律,以武汉市和平大道南延线盾构工程为研究对象,首先收集了超大直径盾构下穿过程掘进参数和地层地质参数,并使用盾构掘进过程深跨比描述超大直径盾构影响特征;其次,通过收集现场沉降测点数据分析盾构隧道施工阶段地表沉降的影响范围,计算了90%、95%、99%三种置信区间下地表沉降影响范围;最后,选取不同范围内的多元时序数据作为输入参数,分别建立了基于贝叶斯优化算法（BO）的长短期记忆（LSTM）、BP神经网络和随机森林（RF）大直径盾构地面沉降预测模型.模型运行过程中,通过贝叶斯优化算法分别寻找三种不同模型下的最优超参数,并通过四种评价指标对比模型精度.结果如下：(1)在90%置信水平下三种算法均表现出最高精度,通过区间计算筛选有效输入参数能有效提高模型预测精度;(2)LSTM对隧道沉降的预测结果优于传统机器学习算法模型,MAPE最低达到8.91%,R2达到90%.     

矿区地面沉降的危害及其防治

地下开采引起的地面沉降问题越来越受到人们的关注,因此要从多方面总结地面沉降的危害,及时采取有效措施,减少由地下采矿引起的沉降,真正实现可持续发展.     

AHP法在确定地表变形因素权重中的应用

地表沉陷变形是一个复杂的力学过程,影响地表沉陷变形的因素集是一个由相互关联相互制约的众多因素构成的复杂系统。准确地预测各因素对地表沉陷变形的影响情况对矿产资源开采研究、采动灾害的控制、矿山生态环境的改善等具有重要的意义。层次分析法最终为综合评价地表沉陷变形以及地表沉陷变形的预测提供了科学依据。文中在分析层次分析法确定指标权重不足的基础上,结合物元分析理论,将专家作为样本,以各专家判断矩阵得出的权重构造的复合物元作为因子,通过物元分析得出各专家效度,从而建立了确定影响地表沉陷变形各因素权重的物元分析模型。该方法充分考虑各专家对不同事物的认识程度,修正了层次分析法确定权重地片面性,使指标体系能全面客观地反映被评价对象。     

基于模糊层次分析法的采动地裂缝发育等级评价——以沁水煤田为例

煤炭资源的开采对生态环境造有极大破坏。为准确掌握采煤裂缝的诱发因素、发育规律并对裂缝发育等级进行预测,基于层次分析法和模糊综合评价法建立采动地裂缝发育等级评价模型。根据工程条件,确定合适的评价指标体系,依据层次分析法确定各评价指标权重,通过模糊数学方法构造隶属函数,并以某矿80806与80808工作面为研究背景,对地裂缝发育情况进行模糊综合评价。结果表明：工作面上方地表裂缝发育情况与所提出评价方法的评价结果匹配良好,说明所提出的评价方法适合该煤矿的采动地裂缝发育等级评价,评价结果对开采沉陷损害程度评价具有一定的指导意义。     

ANP模糊综合评价法在地下铲运机作业中的应用

 对地下铲运机作业安全进行科学客观的评价,可有效降低人员、设备、环境以及管理因素导致的事故发生频率,提高地下铲运机作业的安全水平。运用ANP模糊综合评价方法,以地下铲运机作业的人-机-环境-管理系统为研究对象,对影响地下铲运机作业的安全因素进行系统分析,并结合某金属矿山的实际情况,构建地下铲运机作业安全状况的评价指标体系,确定一级和二级指标的权重。模糊综合评价结果显示:目标层-地下铲运机作业是不安全的,需要采取相应的安全措施以降低危险因素的发生。研究结果论证了该方法的科学性和有效性,可为地下铲运机作业中的风险控制和管理提供参考。     

开采沉陷反分析的神经网络方法研究

建立了沉陷反分析的神经网络模型,并用基于正交试验获得的训练样本对网 络进行学习,以此训练好的神经网络模型来描述岩体力学参数与开采沉陷之间的关系,利用反演结果,建立拉格朗日快速计算法(FLAC)模型,对地表沉陷进行预测,其预测结果是令人满意的。     

基于概率积分法的地面沉陷灾害预测

为了解决采矿引起的地表沉降与塌陷的破坏程度以及对地表用地的影响问题,结合采煤引起的开采沉陷研究理论,应用概率积分法,建立基本数学模型,选取合理的计算参数,模拟出了2006—2014年地面沉降变形曲线。结果表明:由于概率积分法是通过随机介质理论,从统计观点出发,把整个开采区域分解为无限个微小单元的开采,因此概率积分法能够准确的计算出地下采矿与地面沉降之间的相互关系,对于未来进行灾害预测具有重要的意义。实践表明这种算法具有很好的使用价值。     

模糊综合评判在矿山地质环境中的应用

针对丘陵山区复杂的地质情况,构建了矿山地质环境影响程度的模糊综合评判指标体系;并引入弱模糊一致矩阵结合层次分析法确定权重,解决了传统AHP很难满足一致性检验的问题;依据矿山特殊地质条件,将地质环境影响程度划分为三个等级构建模糊综合评判表,确定各影响因子的隶属度;运用模糊综合评判方法,建立矿山地质环境影响程度的二级模糊综合评判模型。通过该模型在实际矿山中的应用,模型评估结果与实际结果显示的滑坡、地面沉降等地质灾害影响程度吻合性较高。     

基于VTK的地下矿开采沉陷预计研究与实现

为对地表沉陷进行方便准确的预计,以大型可视化工具包VTK为开发平台,对VTK过滤器进行扩展,将开采沉陷预计算法写入VTK过滤器,实现地下矿开采沉陷预计及三维可视化.首先设计vtk Conforming Delaunay2D类,实现相容Delaunay三角化,得到高质量的地表模型;再根据沉陷预计模型,设计开采沉陷预计过滤器vtk Subsidence Filter,实现沉陷计算;然后基于VTK实现属性提取和后处理,进而实现沉陷地表的动态更新;最后建立VTK流水管线,将结果三维可视化.该方法突破了以往VTK主要用于三维可视化的局限,通过扩展VTK过滤器,拓宽了其专业应用.研究成果可用于地下煤矿与金属矿开采沉陷预计、开采沉陷的土地资源管理与复垦以及自然崩落法放矿的矿岩接触面模拟.     

深部开采陷落范围的预测与控制方法

按已往的错动角圈定地表陷落范围的传统方法,不适用于深部开采.因此,从维持塌陷坑侧壁岩体稳定性的角度,分析了塌陷坑内移动散体的侧向支撑力作用,当塌陷坑散体的厚度不小于临界散体柱高度时,散体的主动压力与被动压力共同阻止边壁岩体的片落活动.通过分析弓长岭井下矿塌陷区的实测数据,得出临界散体柱的高度主要与围岩稳定性、采空区倾角、散体内磨擦角及岩体碎胀系数有关.在深部开采中,用矿山固体废料填充地表塌陷坑,由此降低临界深度,可有效控制地表陷落范围,并给出了陷落角与采深的关系式.     

基于组合赋权的煤矿透水应急救援能力评价

煤矿透水事故应急救援能力对于煤矿透水事故发生后的应急救援具有重要意义。煤矿透水应急救援能力的影响因素较多,并且各因素具有一定的模糊性和不确定性,导致在安全评价时无法得到合适的指标权重。据此给出了一种组合赋权的方法,通过引入拉格朗日函数,建立决策模型;引入欧氏距离函数,建立主客观权重和偏好系数关系;通过层次分析法与熵权法获得更加合理的组合权重,并运用到模糊综合评价中。运用提出的组合赋权-模糊综合评价模型对黑龙江某煤矿透水应急救援能力进行评价,评价结果为“优”,符合工程实际。结果表明：组合赋权能够获得合理的煤矿透水事故应急救援能力指标权重,可了解应急救援中真实存在的问题,从而有针对性地提升应急救援能力指标。基于组合赋权的模糊综合评价模型具有较好的科学性和准确性,在工程应用上有良好的实用价值。     

煤矿运输安全性的可拓综合评价

应用可拓学的理论与方法,结合熵理论,建立了基于熵权的可拓综合评价模型.该模型以综合关联度作为评价准则,避免了评价中的主观性.使用该方法对平顶山煤业(集团)有限责任公司一矿运输系统进行安全性评价,得出了各子系统安全性优劣的排序及安全性差异程度,同时指出了在人、机、环境等方面各子系统存在的安全问题,并提出了相应的改进对策.