基于Fisher判别法模型的矿山安全标准化等级评价

为简化矿山安全标准化等级评价的内容和过程,真实反映矿山安全标准化的水平,从安全管理、安全培训、安全意识、安全行为、员工参与和安全绩效6个方面,结合矿山的实际情况,选取了18个因素作为等级评价的指标,建立基于Fisher判别分析（FDA）的矿山安全标准化等级评价模型。根据矿山的安全管理水平及运行过程中存在的问题和缺陷,将安全标准化等级分为4个等级。选取16组数据作为训练样本,采用判别函数进行回检,回判估计误判率为0,并对其余4组数据作为检验样本进行判别,判别率为100%。最后,利用该模型对5家金属矿山安全标准化的指标数据进行预测,预测结果与实际情况一致。研究结果表明：该模型在评价矿山安全标准化等级中可靠性高且判别准确。该评价模型为矿山安全标准化的建设提供了方向和途径,有利于矿山安全管理水平的提高。     

基于经验模态分解和加权最小二乘支持向量机的采空区地面塌陷预测

根据采空区路面塌陷数据的特性,提出了基于经验模态分解(EMD)和加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)预测采空区地面塌陷的新方法,并将其应用于吉林省长平高速公路因刘房子煤矿开采而引起的塌陷预测中.对实测的塌陷数据首先利用三次样条插值得到平滑的信号曲线,然后用EMD对插值后的信号进行时空滤波降噪处理,得到反映塌陷趋势的剩余分量,最后将其馈入到WLS-SVM模型完成预测.预测给出了采空区塌陷的中长期预测结果.得到塌陷区的最终塌陷值为174.34 cm,预测结果与实际监测数据平均偏差约1.06%.对长平高速公路下伏采空区段的实测数据进行分析,并与最小二乘支持向量机(LS-SVM)和BP神经网络预测结果进行了对比.结果表明:基于EMD和WLS-SRM的采空区地面塌陷预测方法具有更高的预测精度和广泛的适用性.     

基于量纲分析法的分段嗣后充填法采空区顶板稳定性判别

随着开采深度的增加,大量铁矿山逐渐由崩落法转为充填法开采,其中分段嗣后充填法是主要的方法之一。正确判别采空区顶板稳定性,是保证采场安全的关键前提之一。以某铁矿为工程背景,总结得到了分段空场嗣后充填法采空区顶板稳定性影响因素,采用量纲分析法,建立了采空区顶板稳定判别数学模型,选取顶板许用应变作为采场稳定性判断标准,根据许用应变得到合理的厚跨比。结合现场实际,运用有限元法计算得到了顶板的应力及应变,进而求得了顶板的厚跨比r的取值为1.16～2.5。试验采场按此厚跨比进行生产,顶板未失稳。工程试验检验了此关系模型的有效性。该方法简单高效,可为矿山采空区顶板参数选取、稳定性判别提供参考。     

基于Bayes判别法的矿井通风系统安全可靠性评价

针对传统通风系统安全可靠性评价方法存在的问题,本文采用多组逐步 Bayes 判别分析理论,并结合矿井通风系统对经济、安全方面的要求,选取 16 项指标作为判别因子,建立了基于 Bayes 判别法的矿井通风系统安全可靠性评价模型。利用国内某矿山提供的实测资料作为训练样本,得到了相应线性判别函数 ;并利用回代估计方法进行回检,误判率为 0% ;而后对 3 组检测样本进行评判,正确识别率为 100%。最后,该模型对 5 个实测生产矿井通风系统数据进行测试,得出预测结果与实际吻合良好。综上所述 ：该模型对矿井通风系统的安全评价具有较高的可信度,也为矿井通风系统的安全可靠性评价提供了一条新方法。     

基于组合预测与变精度粗糙模糊集的采空区稳定性评价

为了准确评价矿山采空区稳定性,分析其影响因素,结合采空区顶板下沉位移前期检测数据,先利用组合预测理论对顶板下沉位移的多种模型预测结果进行了组合,然后根据组合预测值对采空区稳定性进行评判。以采空区稳定性评价作为决策属性,以其影响因素作为条件属性,利用变精度粗糙模糊集对采空区稳定性评价知识系统进行概率决策分析,得到13条β为70%的β-约简概率决策规则。结果表明：对于该矿山而言,采空区面积、地应力大小和临时支护方式是评判采空区稳定性的决定性影响因素,所得概率决策规则的分类质量为62.96%,分类质量较高,可为采空区稳定性判定及规律分析提供参考。     

矿山采空区地表塌陷范围预测探讨

就采空区地表塌陷范围预测探讨了新的计算方法--剖面几何法.利用该法可以简单、准确、完整地描述采空区地表塌陷坑范围和形状.     

七角井铁矿采空区地压监测及分析

地压监测是研究矿山采空区力学状态和地压活动规律的科学手段。为了防止七角井铁矿采空区发生塌陷事故,提出了采用围岩应力变形和顶板位移相结合的地压监测系统方案,并对实际监测结果进行围岩应力应变及顶板位移变化分析。结果表明,采空区整体处于相对稳定状态,短期内不会发生大范围冒落;地压监测系统的建立及实施揭示了采空区围岩、顶板的矿山力学状态及地压活动规律,对促进七角井铁矿安全生产和提高矿山安全生产管理水平等具有重要的意义。     

马兰庄铁矿生产爆破地震效应神经网络模型

在马兰庄铁矿生产爆破中,运用神经网络方法,建立了爆破地震效应的神经网络模型.该模型利用马兰庄铁矿生产爆破数据为基础,建立训练样本,并在生产爆破中进行实际预测,取得了良好的效果.     

基于相对差异函数的金属矿采空区危险性识别

为了经济合理地治理金属矿采空区,建立了相对差异函数的采空区危险性识别模型。首先建立含14个指标的采空区危险性识别指标体系,并采用相对差异函数确定评价指标对评价级别的相对隶属度和熵权法、层次分析法（AHP）确定评价指标的组合权重;然后计算采空区危险性对评价级别的综合相对隶属度和级别特征值;最后根据级别特征值的平均值确定采空区的危险性级别。将该模型运用于某锡矿山8个采空区的危险性评价识别中,确定了各采空区的危险性级别,识别结果与未确知测度理论法识别结果相一致,符合现场实际。研究结果表明：该模型可通过自身参数的4种组合来提高采空区危险性识别结果的可靠性,为采空区危险性识别提供了一种新的方法。     

昭通铅锌矿采空区稳定性的FLAC^3D数值模拟研究

昭通铅锌矿古采空区体积达60多万m3,且形态复杂.由于古采空区未得到处理和矿区民采泛滥,Ⅰ号矿带主矿体古采空区多次发生垮塌,并引发地表塌陷、山体开裂和井下采场垮塌等现象.本文采用FLAC3D快速拉格朗日差分分析方法,对采空区稳定性进行了数值模拟,以便对采空区处理方案提供理论依据.模拟结果表明,采空区顶板发生向下位移,围岩位移剧烈,引起地表变形大;采空区顶板处出现明显的竖直应力集中和水平应力集中,而采空区周围塑性区可延伸至地表.     

大型复杂采空区群的稳定性数值分析及隐患区域预测

大型采空区灾害存在突发性与破坏范围大等特点,如何对采空区灾害进行有效的预防和控制是采空区隐患治理的重要工作。以某矿山为背景,利用井下无人机三维激光扫描系统对采空区进行精细探测,并利用Geomagic对模型进行优化,然后利用FLAC3D进行采空区稳定性分析,确定了大型复杂采空区的隐患区域;将圈定的隐患区域与现场采空区实际冒落情况进行对比,验证了采空区空间结构演化结果与数值分析结果相吻合,证实了该数值分析方法的可靠性。最后基于采空区三维激光扫描结果,再次对采空区进行数值分析,重新圈定采空区的隐患区域。研究结果为矿山采空区安全隐患识别和治理措施的制定提供了科学依据。     

基于蠕变试验的浅埋空区群结构时变力学特性研究

空区结构力学特性随时间发生劣化是导致地表塌陷和空区坍塌的重要因素之一。以古马岭金矿浅埋空区群为研究对象,结合矿岩的压缩蠕变试验获取了围岩蠕变模型,利用数值模拟方法研究了该空区群结构时变力学特性。结果显示：矿岩的蠕变力学特性可用Cvisc模型加以描述;空区群形成后,地表岩体和围岩内部的应力和位移均随时间推移而发生变化,表现出显著的时变力学特性;空区群顶板下沉位移随时间加速增长,且中部采空区顶板位移最大,第5年时已达0.24 m,表明采空区顶板会随着时间发展而逐渐坍塌;矿柱两侧均出现随时间增大的横向变形,表面围岩逐渐片落,导致矿柱不断变窄,可能引起空区群发生大规模破坏;地表围岩形成以空区群中部为中心的塌陷区域,且塌陷深度和范围均随时间加速增长,在第5年时达到0.21 m,需要采取措施进行空区治理。     

考虑水平荷载的采空区群系统灾变失稳模型

为了研究采空区群系统的灾变失稳，将顶板简化为弹性薄板，矿柱简化为在长期荷载作用下会产生蠕变损伤的Poynting-Thomson体，考虑水平荷载和竖直荷载的共同作用，结合流变理论和燕尾突变建立采空区群顶板—矿柱系统灾变失稳模型。计算出模型突变时顶板中心的下沉量，矿柱有效支撑面积与顶板面积的比值，以及模型从开始到发生突变的时间，以广西盘龙铅锌矿为工程实例进行验证，得出盘龙矿采空区群系统的稳定时间与实际情况相符，验证了该模型的可靠性和实用性。同时，研究了各影响因素对采空区群系统稳定性的影响，为采空区群系统稳定性分析提供了新思路和新方法。     

厚硬顶板弱化前后垮落致灾数值模拟研究

针对采空区大面积顶板垮落对采区机械设备及工作人员造成的冲击灾害问题，采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件，建立顶板弱化前后块体冲击地面的三维计算模型，研究顶板弱化前后垮落体引起巷道内飓风风速的变化规律及冲击载荷对工作面煤层的影响。结果表明：在顶板下落过程中，由采空区到巷道口处，飓风速度呈增大趋势，且在巷道口处风速急剧增大，但风速在巷道内随着距巷道口距离的增大而衰减；随着顶板下落时间的增加，巷道内的风速整体呈上升趋势，但巷道内风速的衰减速率逐渐降低，且风速峰值随着所在位置与巷道口距离的增大呈对数衰减；大面积顶板垮落使工作面煤层出现应力集中现象，顶板弱化放顶循环步距控制在30 m以下可显著降低飓风的影响范围及冲击载荷对工作面煤层的影响。     

金属矿山地下采空区问题研究现状与展望

为了系统研究金属矿山地下采空区所面临的问题与解决措施,从地下采空区的探测技术、稳定性评价技术、治理技术及监测技术等方面进行综合评述,阐述了采空区关键技术的研究现状及存在的不足。研究指出,以空区智能综合探测为基础,通过智能算法、工程可靠性等现代科学稳定性分析方法,结合矿山地质采矿工艺等实际情况,加强采空区信息化与智能化监测,是现阶段空区治理的有效措施。同时提出,今后研究的重点方向:(1)以大数据为基础,人工智能算法为核心,可靠度为保障,对采空区问题进行全面、客观、准确地分析研究;(2)研究深部多介质、多场耦合作用下采空区顶板及围岩稳定性控制方法;(3)构建非线性空区稳定性分析模型,加强对采空区稳定性在线监测预警方法研究,实现空区监测数据与在线分析管控平台的动态模拟;(4)引进灾害链理论,构建采空区链式效应理论模型,从源头上实施断链减灾,提出可靠的采空区治理技术;(5)制定相应规范或通用技术标准,为采空区治理提供指导。     

基于未确知测度理论的石英脉型钨矿山采空区稳定性评价

采空区是地下矿山重大安全隐患源,其稳定性是行业科技工作者关注的焦点。以石英脉型钨矿山采空区稳定性评价作为研究对象,基于未确知测度计算理论,构建了适用于脉型矿床的采空区危险性评价体系及分级标准,并应用于矿山评价实践。结果表明：浅孔留矿法单脉开采空区稳定性普遍优于阶段矿房法脉带开采空区,矿柱的回收极大地加速了空区的失稳破坏;评价结果与矿区实际情况吻合度高,可为矿区采空区处理与残矿回收提供指导意见。基于未确知测度理论的空区稳定性评价为石英脉型钨矿山采空区稳定性评价提供了一种新的途径。     

采空区失稳辨析的RS-CPM方法研究及应用

采空区稳定性受静态和动态等多种因素影响,且破坏机理复杂,为了有效辨识金属矿山采空区危险性等级,研究采取了基于粗糙集和突变级数的采空区危险性辨识（RS-CPM）方法。根据突变级数法将选取影响金属采空区稳定性的6个主要因素,即抗拉强度、泊松比、采空区体积、采空区宽高比、埋藏深度和空区群影响系数等构建起具有3个层次的辨析指标体系。根据粗糙集理论确定各个层次指标的相对重要性并进行排序,运用突变理论计算得到突变级数值,从而实现对采空区危险性的辨析。实际应用表明,该模型的辨析结果与实际情况相吻合,因而为金属矿采空区的危险性辨析提供了一种新方法。     

模糊综合模型在采空区稳定性评价中的应用

采空区稳定性影响因素众多且相互作用关系复杂,基于模糊数学理论,对采空区稳定性等级进行定量评价。从岩体质量、采场结构特征和工程环境等3方面入手,将采空区稳定性影响因素细分为3大类共13个指标,构建采空区稳定性评价指标体系。通过构建指标因素集、权重集和评价集,建立采空区稳定性模糊综合评价模型。以某地下开采金矿为对象,应用模糊综合模型对其-200 m中段采空区稳定性分级。对象采空区中有5个被划分为Ⅲ级(中等稳定),1个为Ⅳ级(不稳定)。评价结果与现场实际情况相符,验证了模糊综合评价模型的有效性。     

基于BM和IBM的地下空区顶板安全厚度确定

针对似层矿开采的特点,以卡房分矿I-9采空区为工程实例,将地下空区顶板视为梁模型、改进梁模型,结合岩梁、结构力学和材料力学理论,以顶板岩层抗拉强度为控制条件,推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明：顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大,近乎呈线性关系。低水平应力时随空区跨度增加对项板厚度整体影响都较小;当采空区跨度较小时,不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计;当空区跨度达到一定程度时,对比梁模型计算的结果,随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。