露天转地下开采模型试验系统及其应用

为研究露天转地下开采条件下,高陡边坡与地下采场围岩的变形和应力变化规律,研制出一种高陡边坡露天转地下开采模型试验系统.该系统由开采模拟方法和开采模拟系统组成,其中,模拟试验方法包含完备的模型制作和开采模拟技术,开采模拟系统包含模型框架、模型制作设备和模型监测系统.以大冶铁矿狮子山矿段为工程背景,运用该系统进行露天转地下开采模型试验研究,得到开采过程中矿区边坡、地下采场围岩的变形规律和破坏特征.研究结果表明:该系统具有良好的适应性,可满足露天转地下开采及其他大型地下工程物理模型试验研究的需要.     

基于PSO-SVM的岩石边坡稳定性预测

边坡稳定性与其影响因素之间存在着复杂的非线性关系.结合粒子群优化算法和支持向量机,提出了边坡稳定评价的粒子群优化支持向量机模型.模型采用支持向量机建立边坡稳定性和影响因素之间的非线性关系;同时,利用粒子群算法对支持向量机参数进行全局寻优,从而确保了模型参数的准确性.模型的测试结果显示了良好的精度.将该模型应用到某岩石高边坡中,预测结果与实际情况符合较好,表明该模型在岩石边坡稳定性预测中的可行性和有效性.     

露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟

露天转地下开采围岩应力和工程尺度同时影响着地下工程和露天边坡的稳定性.通过三维数值模拟,揭示了露天边坡内地下开采采场周围和边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了边坡稳定性状况.研究表明,在扰动边坡下进行地下开采,坡脚处的局部弧形破坏区将进一步恶化,但不会影响边坡的整体稳定性.由于边坡的卸荷作用,导致采场上覆岩层成拱机制减弱,采空区覆岩存在整体垮冒的可能性.     

基于LS-SVM的边坡稳定性预测研究

针对边坡工程稳定性估计的复杂性,将最小二乘支持向量机引入到边坡稳定性估计的研究中,分别建立了边坡安全系数预测的最小二乘支持向量机模型和边坡稳定状态预测的最小二乘支持向量机模型,以实例数据为学习样本和测试样本,讨论了基于最小二乘支持向量机的边坡稳定性分析方法及其可行性．该方法具有一定的工程参考和实用价值．     

基于最小二乘支持向量机回归的基坑变形预测

将最小二乘支持向量机回归用于基坑变形预测.根据基坑位移的实测时间序列资料,应用最小二乘支持向量机回归建立了基坑位移与时间的关系模型.研究结果表明,最小二乘支持向量机回归用于基坑变形预测,具有较高的预测精度.与通常采用的BP神经网络相比,该方法具有预测误差小、计算快速、所需数据少等优点.     

深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律

以大冶铁矿为工程背景,采用相似材料模型实验和数值模拟计算相结合的方法,对深凹露天转地下开采高陡边坡的变形和破坏规律进行了系统研究.首先,模型相似实验中,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了高陡边坡的变形和破坏基本规律.其次,采用有限差分软件,从地表沉降量、应力值变化和塑性区分布等方面与相似材料实验结果进行了对比分析.结果表明,高边坡竖向最大沉降为28.2mm,围岩破坏程度随着开采深度的增加递增,塑性区范围不断扩大,剪切破坏主要集中在两侧边坡的边脚部位.相似模型实验和数值模拟相结合可以较好地揭示深凹露天转地下开采过程中高陡边坡的变形和破坏基本特征,是一种较好的理论研究方法.     

基于支持向量机方法的深基坑变形预测

提出了深基坑变形预测的一种新方法,即支持向量机方法.该方法根据有限的学习样本,建立了各种影响因素和深基坑变形之间的一种非线性映射.基于已有的深基坑变形资料,采用支持向量机模型,对深基坑现场实例进行了预测,网络输出结果与实际情况十分吻合.实例研究表明,支持向量机方法用于预测深基坑变形是有效且可行的.     

支持向量机在边坡稳定分析预测的应用

目的提出一种基于改进算法的支持向量机模型(PSO-SVM),利用边坡的参数分析预测边坡稳定性.方法利用支持向量机有效解决小样本、高维数、非线性等问题的优势,建立粒子群算法(PSO)优化的支持向量机模型,粒子群算法优化支持向量机参数,模型中边坡几何参数和强度参数:边坡角β、边坡高度H、岩石容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ以及孔隙水压力ru作为输入参数,边坡稳定性系数FS和边坡稳定状态S作为输出参数.结果 PSO-SVM模型与网格搜索算法(GS)、遗传算法(GA)优化SVM模型以及人工神经网络ANN模型相比,具有更高的分类精度和更强的预测能力.结论 PSO-SVM模型能够准确地获得边坡的稳定性系数,评价其稳定性,在边坡稳定分析和预测中具有良好的实际应用价值.     

基于粒子群最小二乘支持向量机的瓦斯含量预测

针对经验模型与确定性模型在应用中受到限制问题,采用基于统计学习理论的支持向量机对经验数据进行学习,建立瓦斯含量与其影响因素之间的映射模型,从而实现煤层瓦斯含量预测.支持向量机的惩罚因子和核参数取值不同将会明显影响其预测的精度,支持向量机本身也没给出解决的办法,引入粒子群算法自动搜索支持向量机参数.该方法克服了神经网络过学习问题和支持向量机人为选取参数的盲目性问题.通过对某矿区样本的学习预测研究,表明该方法可取得良好的预测效果,具有较好的适应性.     

边坡变形时序分析的进化-自适应神经模糊推理模型

变形监测与预报是保证边坡工程施工安全与工程质量的重要措施,但由于位移时间序列的强非线性,边坡变形预报成为非常困难的问题.自适应模糊神经推理系统(ANFIS)有优越的学习和泛化性能,而遗传算法(GA)是优秀的全局优化工具.采用遗传算法优化ANFIS参数,并编制了相应的计算程序.结合三峡工程永久船闸施工变形监测和新滩滑坡变形监测,建立了边坡变形时序分析的GA-ANFIS智能模型.为了对比该模型的预测精度,采用GA优化支持向量回归(SVR)和BP神经网络的模型参数,编制了GA-SVR及GA-BP程序,对相同的算例进行了变形预测分析.按滚动预测法对三峡永久船闸高边坡和新滩滑坡的计算结果表明,文中提出的GA-ANFIS模型能够获得比GA-SVR和GA-BP模型更高的预测精度,可以应用于边坡工程变形监测预报分析,并为类似工程提供参考.     

露井联采下边坡体变形机制的研究

在露天和井工同期开采下,因边坡体处于井工开采的影响范围内,两种采动效应互相扰动、互相叠加和互相影响,从而构成了复合叠加的作用,边坡体的变形表现为露天和井工两种采动效应叠加的变形机制。以紫金山金铜矿露井联采实例为工程背景,应用Midas GTS软件建立露井联采作用下边坡体三维分析模型,并采用FLAC3D数值模拟软件对三维模型进行数值分析,通过研究各个开采阶段露天边坡体的水平位移、下沉值及应力值,总结露井联采下边坡体的变形机制。     

露井联采下岩体变形规律

在研究露天开采浅部煤层时,为了研究深部煤层进行井工开采情况下岩体的变形规律,建立了露天与井工开采岩体移动模型,对露井联合开采条件下岩层变形、破坏过程进行理论描述并求解;应用数值模拟的方法研究露井联采条件下露天矿与井工矿相互影响时的岩层活动规律,同时考虑露天矿排土场大面积、高载荷、高强度排弃等特点,研究在井工开采影响下的变形特点等;并选取典型矿区,对露井联采条件下的岩层、矿坑边坡或排土场演化过程和变形发展趋势进行评价并对灾害进行预报;为排土场边坡、矿坑边坡稳定性分析与评价及露井联采条件下的开采寻找合理的方案,为预测和防治灾害发生提供理论依据。     

具有深凹特征的改进挂帮矿诱导冒落开采方法

大孤山铁矿为大型深凹露天铁矿山,在露天转地下过渡期中,采用诱导冒落法开采挂帮矿的新型露天转地下过渡模式.对大孤山铁矿现存挂帮矿进行三维建模分析,依据过渡模式的露天地下协同开采的安全要求,选择南帮挂帮矿作为过渡期第一阶段露天地下协同开采区域,通过采用合理的回采顺序控制边坡上塌陷坑范围和塌陷坑容积,使滑移体全部滑入塌陷坑.开采东帮挂帮矿为露天转地下第二阶段,利用露天原有运输系统迅速提高地下产能,并采用合理方式控制东帮边坡滑移岩体.最后采用该方法对大孤山铁矿露天转地下进行方案设计和验证.     

露转地逆倾分步开采对含断层高陡边坡稳定性的影响

以攀枝花某钒钛磁铁矿高陡边坡为工程背景,对逆倾分步开挖条件下含有断层边坡的稳定性问题进行了研究.通过现场踏勘、工程地质钻探方法,初步掌握岩层及断层分布情况,通过对现场钻孔岩块样品的测试,获取了岩层物理力学参数.在此基础上,运用FLAG3D软件数值模拟了有断层存在的情况下露天转地下逆倾分步开采对露天高陡边坡稳定性的影响,得出了该矿区露转地边坡内部应力及位移分布特征和边坡变形及破坏规律,揭示了F316、F317断层对边坡滑移模式与稳定性的影响,对于采矿安全和提前预警有重要意义,同时为正确确定合理开采方案和制定合理的安全治理技术措施提供了依据.     

诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳

在露天转地下过渡期利用诱导冒落法回采挂帮矿时将引发边坡大规模失稳,这将对坑底的露天采矿、露天运输系统以及地表设施和建筑产生威胁.岩体结构对边坡失稳的发展有着关键的控制作用,通过非连续变形分析(DDA)方法研究了不同边坡岩体结构下,采用诱导冒落法回采挂帮矿时引发的边坡失稳过程.通过7组岩体结构各不相同的边坡模型,得到三种边坡失稳模式:滑移失稳、倾倒失稳、复合失稳,不同的边坡失稳模式导致不同的边坡破坏程度及破坏规模.最后以海南铁矿为背景,对诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳过程进行了实例分析,为挂帮矿的开采设计和边坡失稳风险预测及预防提供技术支撑.     

露天转地下嵌入式复合型人工境界矿柱构建

针对传统方法处理露天坑底的矿量损失大、隔离效果差等缺陷,提出采用地下开采方法对露天坑底的矿体进行回采,铺设底部结构,使用混凝土充填采空区,构建露天转地下矿山嵌入式复合型境界矿柱的新方法.利用嵌入式复合结构对充填体进行连接,在完成进路假底铺设、进路充填、进路与围岩间、进路与进路间、进路与沟槽间的锚固连接后,形成完整的覆盖矿体的10m厚的人工境界矿柱.数值计算表明,嵌入式复合型人工矿柱的施工过程对于边坡的应力场与塑性区影响不大,不会对边坡的稳定性产生影响.工程实践表明,嵌入式复合型人工矿柱铺设的同时对矿体进行回收,回收率可达95%,铺设的境界矿柱密闭性良好,具有隔水、防洪、承压能力,能很好地隔离露...     

基于多轨道SBAS方法的露天矿高陡边坡形变监测

面向深凹露天矿形变监测,利用三组Sentinel-1数据对鞍钢集团大孤山铁矿进行小基线子集分析,研究了一种基于地形特征的坡向位移求解方法,将三组卫星视线(line of sight,LOS)方向形变转换为坡向位移.三组监测结果均与实测数据存在较高一致性,且与矿区降水量变化存在相关性.大孤山铁矿矿坑的形变区域主要集中在西北帮.研究表明:岩体结构、岩性与降水是影响露天矿坑边坡稳定性的主要因素.多轨道小基线子集法可作为常规监测手段来监测深凹露天矿潜在的形变,为防灾减灾、安全生产提供技术支持与依据.     

露井联采边坡稳定性数值模拟

为了揭示露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律,结合平庄西露天矿工程实际,基于强度折减法,应用RFPA-SRM模拟岩体的变形破坏过程,分析了边坡的稳定性,表明受到双重采动的影响,边坡岩体的变形加剧,稳定性下降.该成果对露井联采矿山具有一定的参考价值和指导意义.