开放的深井开采复杂巨系统中岩爆灾害研究方法

岩爆是深井开采中的主要灾害之一。随着我国矿床开采由地表、浅部向深部转移，这一问题变得日益突出，传统的关于深井开采过程中岩爆问题的研究，由于没有或较少考虑系统整体性，按照还原论的方法进行，取得的成果与实际应用之间尚存在较大距离。文章通过对深井开采系统特征的分析研究，提出深井开采系统是一个典型的开放的复杂巨系统。对于这种系统的研究，目前行之有效的方法是采用从定性到定量的综合集成方法，将专家群体（包括地质专家、采矿专家、系统工程专家、计算机专家、岩石力学专家等）、统计数据和信息资料、计算机技术三者有机结合起来，构成一个高度智能化的以人为主、人机结合的交互系统。通过集成各种知识，获得对问题的正确的认识和理解，才能在工程实践中发挥具体的指导作用。     

基于Open-GL组件技术的采矿模拟系统

冬瓜山铜矿是目前国内发现的埋深最大、有岩爆倾向的缓倾斜厚度大的铜矿床,为了安全、高效生产,开发一套综合矿床开采模型对该矿山进行管理、调度、分析、控制及模拟.作者对其中的一个子系统“采矿过程动态模拟系统”的技术开发进行了研究.其过程是:通过系统分析,利用Open-GL图形库开发了适用于Delphi的通用三维图形环境及基本图元组件;分析并建立了开采轮数与开采步数之间的数学关系式;根据矿体项、底板倾角设定合理的单元块尺寸,以便既能精确模拟矿体边界形态,又能减少系统处理工作量,提高系统运行效率;运用时钟组件实现模拟过程的动态效果.利用这些技术,开发了一个采矿过程动态模拟系统.实践结果表明,该系统运行效果良好.     

地下矿可视化生产管控系统参数化数据模型

在融合面向实体的数据模型和网络数据模型的基础上,引入参数对象,设计一种网络化、层次化、参数化的实体与网络复合模型(PENDM),解决该系统中RPS的空间数据建模问题,形成以井巷为空间参照的井巷与生产系统整体模型.运用面向对象的思想建立PENDM的主要数据结构.PENDM采用面向实体的元素描述井巷工程和生产系统的实体特征,采用网络元素描述系统内部网络的空间拓扑结构,采用参数描述实体轮廓、定位信息、设备信息和其他附属信息.结合具体应用分析PENDM在地下矿山生产管控系统中的作用.研究结果表明:该模型能够实现复杂生产系统信息管理、空间分析和三维体模型的自动建立,解决了矿山井巷工程与生产系统的表达、自动建模与快速更新以及漫游路径和救避灾路线的求解问题,对于其他(如通风量计算)的需要网络的专业分析同样有效.     

块体形状分类新方法

岩体的特性很大一部分受岩体内块体形状的影响,因此确定原岩的块度形状特征和块体的几何特征分布非常重要,以前的块体形状分类方法都是基于块体是正交体的假设建立的,不被广泛接受,本文提出了一种以共线性ε和容积系数κ为参数,采用三角形分类法对块体形状进行分类的新方法,实现了对矿岩块体体积和形状的联合统计分析.提出了基于块体形状的矿岩块度等效尺寸计算方法,对块体的筛上累计百分率进行了统计分析.并应用三组接近正交的理想节理组,对块度进行了模拟,验证了块体形状分类的效果.     

三维变异函数的稳健统计学计算方法及其应用

在应用地质统计学进行矿床建模工作中，变异函数的计算和拟合占有非常重要的地位，其结果的好坏将直接影响建模效果．针对传统变异函数计算及拟合方法的缺陷，运用稳健统计学理论，讨论了三维情况下实验变异函数的计算以及拟合方法．矿床建模实践表明，采取上述技术取得了良好的效果．     

采空区危险性的支持向量机识别

针对采空区危险性影响因素与其危险性等级之间存在着复杂非线性关系的特点,笔者提出采用支持向量机最优分类理论来识别采空区的危险性等级。研究选取岩体结构、地质构造、岩石抗压强度、弹性模量、采空区形状、矿体倾角、高跨比、空区体积等8个参数作为主要影响因素,根据支持向量机理论,提出了1-V-1的采空区分类算法,并在Matlab中编程,建立了分类预测的SVM模型。以某矿山的实测采空区为例,利用该模型进行了识别,并与BP神经网络预测结果作对比。实例研究表明,采用该方法的分类结果比神经网络更准确,与采空区调查结果一致性好,用支持向量机理论进行采空区危险性评价是可行的。     

自然崩落法矿山井下大规模开采综合评价及模拟技术

为降低矿山采用自然崩落法存在的风险,为后续井下安全大规模开采提供保障,对自然崩落法矿岩可崩性和崩落后的块度分布规律进行综合评价及模拟,提出一种矿岩可崩性三维数字化评价方法和矿岩崩落块度预测算法。通过对评价区域的三维建模,基于地质统计学理论将矿岩岩体参数推估反演到离散化后的矿岩工程模型中,根据三维节理面Monte Carlo模拟原理对矿岩崩落块度进行三维重现。将上述方法用于云南省普朗铜矿进行验证。研究结果表明:普朗铜矿III级和IV级矿岩质量分数之和为99.1%,矿岩可崩性级别为III至IV,适合应用自然崩落法开采;原始崩落块度等效尺寸大于1.65 m的块体筛上累积百分比为40%,建议普朗铜矿放矿口长×宽为5.00 m×5.00 m,此时放矿堵塞概率较小。     

PET断层重建中动态射线追踪算法的实现

迭代重建算法已成为PET的标准重建方法,其系统响应矩阵实现图像空间和投影空间之间的映射关系,是迭代重建算法的关键.面向list-mode断层重建,以优化Siddon算法为基础,实现了一种敏捷的正交距离射线追踪方法,实时计算系统响应矩阵,生成近似高斯形的LOR线,有效建模了探测器响应函数.结果表明该算法在重建精度和效率之间达到较好的平衡,满足了list-mode断层重建的需求.     

井巷掘进工程炮孔智能设计系统

 针对传统的手工及CAD 炮孔设计效率低、修改繁琐等问题,基于Dimine 数字矿山软件,应用计算机图形学、面向对象编程技术,开发了一种智能化的井巷掘进工程炮孔设计系统。该系统可根据井巷掘进工程的爆破方案及有关数据,通过点-四叉树索引算法实现炮孔类型及位置的布设,通过数据编辑实现炮孔的修改、编号、连线和装药设计;通过坐标转换实现炮孔的尺寸标注,同时还可移动标注线避免线条重叠,最终输出适用于实际工程的炮孔布置图和爆破参数表。工程实践表明,该系统有效地提高了井巷掘进爆破工程中炮孔和爆破图表的设计效率。     

地下工程岩爆灾害预测的属性综合评价模型

 针对地下工程岩爆灾害预测各种方法的局限性以及预报准确率低的现状,基于属性数学理论与方法,选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度之比、脆性系数和弹性能量指数作为岩爆灾害预测的主要评价指标,建立了岩爆灾害预测的属性综合评价模型,对岩爆的发生与否及其烈度进行了预测。应用属性数学理论,构造了各评价指标的属性测度函数,并利用相似数定义相似权的方法确定各指标的权重以计算综合属性测度,最后应用置信度准则进行属性识别,给出评价结果。以10 组典型地下工程为例,对该模型进行了验证,结果表明,该模型评价结果与实际情况有较好的一致性,验证了属性综合评价在岩爆灾害预测中的可行性和适用性,为地下工程岩爆灾害的预测提供了一种新途径。