基于多指标综合评价的采场结构参数及回采顺序优选

基于山东金鼎铁矿现有分段凿岩阶段矿房采矿方法和采场结构参数,设计包含3种回采顺序和3种采场跨度共9组正交试验方案,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对9组试验方案进行数值模拟研究,获得采场应力、位移大小以及塑性区分布等计算结果。在此基础上,建立基于满意度的多指标综合评价模型,选取侧壁最大主应力、顶板最大主应力、侧壁最大水平位移、顶板最大竖直位移及塑性区体积共5个指标进行多指标综合评价及敏感性分析。研究结果表明:金鼎铁矿-470m水平采用"中央推向两侧"的回采顺序时满意度最大,在总体满意度达标的前提下,考虑采充次序过程中的满意度,进而确定最优采场跨度为18m。     

基于OED-GRA评价模型的采场岩体参数敏感性分析

针对岩体参数对采场稳定性的敏感性问题,提出一种正交—灰色关联评价模型(OED-GRA),可分析相互影响的多种岩体参数与采场稳定性之间的关联度。选取Hoek-Brown准则岩体参数中的地质强度指标GSI、岩石单轴抗压强度σci、岩石软硬程度常数mi、岩体扰动系数D等4个因素,采用正交试验方法和数值模拟方法进行16次典型的试验。取顶板沉降位移、顶板水平应力、矿柱水平位移、矿柱竖直应力4个指标进行指标满意度的敏感性分析。基于灰色关联理论,求得各评价指标与岩体性质参数的灰色关联系数,并获得Hoek-Brown准则岩体性质参数与Mohr-Coulumb准则岩体力学参数之间的关联系数。研究结果表明,GSI对采场稳定的敏感性最大,D的敏感度明显最小,σci、mi参数敏感性较GSI次之。采用正交灰色关联评价模型,避免了单因素分析敏感性的局限,同时可分析不同量纲的多因素关联度,结论更为客观、可靠,为多因素关联的敏感性分析提供一种新的思路。     

基于正交模拟的采场结构参数研究

针对某铅锌矿现有的采场结构参数不合理的情况,采用FLAC3D正交试验对采场的顶柱厚度、矿房走向长度、间柱厚度进行模拟研究,建立了多指标综合评价模型,针对各个指标进行满意度分析,并通过回归曲线分析得出了最佳的采场结构参数。研究结果表明:在间柱厚度为12 m,矿房走向长度为38 m,顶柱厚度为8 m时,模型综合满意度指标处于高峰值,结合矿山实际生产条件,此时的采场结构参数对矿山实际生产具有指导意义。     

大规模充填采矿采场稳定性研究与结构参数优化

甲玛铜多金属矿二期地下开采采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法,为有效控制地压灾害,实现矿体安全高效开采,采用理论计算、Mathews稳定图和FLAC3D数值模拟多种方法对采场顶板及矿柱的稳定性进行综合研究,在此基础上确定合理的采场结构参数。结果表明,12 m、15 m和18 m的采场宽度均能满足矿柱稳定的要求;当采场宽度为18 m时,最大允许采场长度为77.3 m;当采场长度为60 m时,最大允许采场宽度为22.4 m。综合考虑采场稳定性以及深部高应力环境等因素,甲玛铜多金属矿采场宽度采用15 m较为合适,推荐的采场结构参数为15 m×60 m。     

白象山铁矿“天窗”下部采场结构参数优化数值模拟研究

基于多孔介质流固耦合理论,以白象山铁矿下层局部疏干条件下的带压充填开采为原型,选取4线以北、7线以南"天窗"下部矿体的开采作为评价地质模型,建立了渗流条件下矿山"采场围岩系统"的三维数值模型。并根据正交试验设计的方法制定了不同采场跨度、进路宽度、分层开采高度和充填体类型的四因素三水平的9个采场结构参数开采模拟方案,选取顶板最大沉降量、顶板最大拉应力和顶板塑性区最大破坏高度作为评价采场顶板稳定性的指标,通过对不同方案模拟结果的分析,确定了各采场结构参数因素对顶板稳定性影响作用的大小以及合理的开采方案。     

高峰矿深地中部矿段采场结构参数仿真优化

高峰矿深地资源的开发利用关键是合理确定矿山开采的结构参数。运用数值分析方法,建立5种采场结构参数的深地中部矿段的三维力学模型,获得了不同参数下的中部矿段开采的应力、位移和塑性区演化规律。研究结果表明:①优化的采场结构参数长度为20m,宽度为矿体厚度;②在阶段内需要分段或分层开采,减少开采扰动的影响,提高采场安全稳定性;③加强上下盘的超前支护,保护采场出矿安全。     

可拓方法在采场稳定性评价中的应用

采场顶板稳定性的评价是一个较为复杂的问题,本文把可抗方法应用于采场顶板稳定性的评价,建立采场多指标参数的稳定性评价模型,并以定量的数值表示评定结果,能较完整地反映实际采场的综合稳定性。     

石材矿山地下采场结构参数正交数值模拟试验研究

采用露天开采的石材矿山存在一系列问题,如破坏植被、污染环境、高陡边坡潜在地质灾害危险、剥离量大、经济合理剥离比接近境界剥采比而迫使矿山关闭等。为有效开发石材矿产资源,开展石材矿山地下开采技术研究,尤其是地下采场结构参数的研究是十分必要的。以某地下大理石矿山为工程背景,采用多指标综合评价、数值模拟与正交试验相结合的方法,对地下采场稳定性影响因素进行了综合指标评价与敏感度分析,并在此基础上优化了采场结构参数;结果表明:(1)采场跨度对采场稳定性的影响最大,顶板厚度和采场高度的影响次之,矿柱宽度的影响最小;(2)地下采场结构参数为跨度8m,顶板厚度6m,高度16m,矿柱宽度6m。研究成果可为类似石材矿山地下采场结构参数设计提供参考。     

矿柱稳定性影响因素敏感性正交极差分析

基于正交极差分析方法对矿柱稳定性影响因素敏感性进行了评价。在分析矿柱荷载、强度、失稳势函数、破坏形式的基础上,总结了影响矿柱稳定性的主要因素;针对矩形矿柱8个主要影响因素：采深、矿房宽度、矿柱宽度、矿柱高度、矿体的单轴抗压强度、上覆岩层的容重、矿柱长度、矿柱长度方向的间距,建立了计算矩形矿柱安全系数的简化公式。以江西某钨矿为例,采用正交极差分析理论,得到该矿矿柱稳定性影响因素的主次顺序为：矿房宽度＞矿柱宽度＞采深＞矿柱高度＞矿体的单轴抗压强度＞上覆岩层容重,即矿房宽度、矿柱宽度对矿柱稳定性的影响最为显著,并得到了矿房宽度、矿柱宽度与矿柱安全系数间的关系曲线,对采场结构参数进行了优化,矿房宽度值小于21.03 m,矿柱宽度值大于3.718 m。     

基于满意度模型的采场结构参数多目标综合优化研究

以矿柱宽度、矿房跨度与分段高度3个主要采场结构参数为影响因素,最大压应力、最大拉应力、顶板位移和矿房回采矿量为评价指标,进行了响应面试验设计。采用3DMINE-MIDAS/GTS-FLAC^3D联合模型的计算结果,得到响应面结果和评价指标的回归方程,并据此得出单一因素和因素交互作用对评价指标的影响规律; 将回归方程和矿房回采矿量引入基于满意度的多目标优化模型,得到最佳采场结构参数。结果表明,所建立评价指标的回归方程相关性很高,能在试验范围内准确地预测结果; 评价指标受到单因素和因素间交互作用影响,交互作用中,矿柱宽度与矿房跨度交互作用影响最显著。最佳采场结构参数为：矿柱宽9 m,矿房跨度11 m,分段高度12 m; 把该参数应用于招金矿业夏甸金矿,取得了良好的效果。     

条带矿柱破裂区宽度影响因素敏感性正交方差分析

为研究矿柱破裂区宽度影响因素的敏感性,以上横山矿床V3矿体为研究对象,基于正交试验原理,选取采深、采厚、条带采宽、矿体力学参数以及矿体倾角等为主控因素,设计21个不同的模拟试验方案,根据相应的模拟试验方案建立矿床数值模型并对矿床进行模拟开采;运用FALC3D自带的fish语言编写莫尔库仑屈服接近度(YAIm-c)函数来模拟计算矿柱的破裂区宽度;对破裂区宽度模拟结果进行正交方差分析得到:采深对破裂区宽度的影响显著,条带采宽、采厚对破裂区宽度影响不显著;矿体抗拉强度对破裂区宽度的影响显著,抗拉强度、黏聚力、内摩擦角对破裂区宽度的敏感性主次顺序为抗拉强度内摩擦角黏聚力。研究结果表明:采深越大,矿柱破裂区宽度越大;矿柱破裂区宽度与抗拉强度呈反相关。研究结果对估算矿柱破裂区宽度及安全评价矿柱稳定性具有重要的工程意义。     

基于SURPAC-FLAC~(3D)的采场结构参数研究

针对某铜矿深部复杂开采条件,为了确定合理的采场结构参数,基于SURPAC地质模型与FLAC3D数值模型转换原理建立了尽可能接近实际的三维数值模型,对高地应力、较不稳固围岩下的4种采场结构参数进行了模拟计算,对比各开采步骤、各位置矿岩、充填体中的应力、位移、塑性区分布特征,确定采场长度为矿体厚度、跨度为14m时稳定性最优。现场工程实践验证,推荐采场结构参数达到了安全、高效生产的目的。     

露天采场土地复垦适宜性评价的FAHP-Entropy赋权法

评价指标体系的建立和适宜性评价方法的选取是露天采场土地复垦的主要研究内容。在选取评价指标时,添加了原始土地利用方式和周围土地利用现状等指标,优化了土壤因素方面评价指标选取方式;在此基础上,建立了基于FAHP-Entropy赋权法的露天采场土地复垦适宜性评价模型,对天生坝露天采场东采坑进行了土地复垦适宜性评价。根据评价结果和天生坝露天采场东采坑的实际情况,得出结论:天生坝露天采场东采坑平台、边坡应复垦为灌木林地,坑底应复垦为天然水坑。建立的评价指标体系和适宜性评价模型具有适用性,可为露天采场土地复垦提供技术支持。     

基于多因素正交设计法采场结构参数数值模拟研究

以某铜矿V#矿体为例,采用多因素正交设计法对采场结构参数进行了有限差分数值模拟研究,得到位移、应力和塑性区分布情况的多个指标。通过比对法求得多指标模糊权重值,从而得到位移、应力综合评价指标来对采场稳定性进行分析评价,最终确定合理的采场结构参数。对类似矿山问题以及其他领域的多因素、多水平和多指标问题有重要的参考价值,对矿山安全生产起到科学的指导作用。     

哈图金矿盘区机械化采场结构参数数值模拟研究

合理采场结构参数的选取过程本质上是安全生产与高效生产的权衡统一过程。根据哈图金矿盘区机械化上向水平分层充填法工艺特点及矿体赋存条件,编排对比方案,采用FLAC3D数值模拟分析,最后选取采场最大控顶高度为3 m,盘区内中间采场超前3分层回采,当矿体厚度为4 m时,推荐采场长度为50 m;当矿体厚度为8 m时,推荐采场长度为40 m。     

地下采场作业环境安全等级的CM-AHP评价

在风险因素分析的基础上,确定10个评价指标要素,建立综合评价指标体系。采用耦合CM-AHP的赋权方法,构建了地下采场作业环境安全等级的云模型评价模型。研究结果表明:基于CM-AHP模糊赋权的地下采场作业环境安全评价,以云模型表征其指标要素权重,可有效保留评价指标权重的模糊性和随机性;通过云模型评语集直观地刻画作业安全等级,为含有多指标模糊因素的评价提供了一种有效方法。以某金矿地下采场作业环境安全评价为案例,构建了云模型模糊评语集,结合评价云模型认为该矿地下采场作业环境安全等级为安全,与实际情况相符。     

基于云模型的某露天煤矿安全评价

露天矿采场安全现状评价反映了采场实际安全生产的现状,也是提高被评价采场在生产过程中的本质安全程度及安全管理水平的重要手段。结合采场实际,基于云模型理论,建立综合评价指标体系,采用逆向云与正向云生成器,对评价指标体系进行评价,构建包含岩层的稳定性、防排水系统等9个指标组成的综合安全评价指标体系,利用专家打分法和MATLAB软件对数据结果进行模拟;指出安全性较差的相关单元,为该露天煤矿的安全开采提供科学依据。     

大空间孤岛采场覆岩结构演化与区段煤柱合理宽度研究

大空间孤岛采场覆岩结构演化与稳定对区段煤柱的稳定性至关重要,而区段煤柱的稳定性与煤柱宽度有直接关联.为了提高区段煤柱稳定性和煤炭回收率,应用数理推导的方式研究大空间孤岛采场覆岩结构演化与区段煤柱的变形和承载特性,基于区段煤柱的极限平衡导出煤柱的合理宽度,确定影响区段煤柱合理宽度的系统内部参量;采用单因素分析法和函数增减性判别准则研究系统内部参量对区段煤柱合理宽度的影响规律,并由此提出减小煤柱宽度以提高回采率的措施.结果表明:大空间孤岛采场区段煤柱的合理宽度由煤层埋深、煤柱高度、工作面长度、煤柱上方悬臂岩梁长度、煤层到关键层高度、应力集中程度、关键层悬顶距、煤柱内部弹塑性区交界面的侧压系数及煤岩体交界面的摩擦系数等9个系统内部参量共同确定;区段煤柱的合理宽度随着煤层埋深、煤柱高度、工作面长度、煤柱上方悬臂岩梁长度、煤层到关键层高度、应力集中程度和煤柱内部弹塑性区交界面处侧压系数的增大而增大,随着关键层悬顶距和煤岩体交界面上摩擦系数的增大而减小.基于系统内部参量对区段煤柱合理宽度的影响规律,提出控制大空间孤岛采场工作面长度、爆破或水力切顶以改变覆岩结构、煤柱高强注浆和锚喷支护及提高煤岩体摩擦系数等措施减小大空间孤岛采场区段煤柱宽度以达到提高回采率的目的.     

基于CRITIC赋权法的采场结构参数优选模拟研究

为了优选出最佳的采场结构参数,基于CRITIC赋权方法建立了由应力、位移和技术经济指标等组成的综合评价指标体系。利用3D Mine和MIDAS/GTS-FLAC~(3D)软件对矿柱宽度、采场跨度和采场分段高度在不同尺度设计方案下采空区的最大主应力、最小主应力、位移进行数值模拟,并基于CRITIC赋权综合评价模型对不同采场结构参数方案进行综合评价。结果表明:不同尺度设计方案对矿房中的应力和位移具有明显的影响,不同尺度设计方案的最大主应力、最小主应力随采场结构参数尺度变化呈现波动趋势,位移随采场结构参数尺度增大而逐渐增大,综合评价确定的最佳采场结构参数为:矿柱宽度7m、采场跨度7m、采场分段高度10m。     

基于正交试验原理的某铁矿床采场参数优化

为了保证厚大矿体回采采场稳定,提高矿石回采的安全可靠性、降低支护成本、提高生产效率,以霍邱地区某大型沉积型铁矿床为例,对影响采场稳定性的矿房长度、宽度、高度三个主要因素进行正交试验设计,基于正交试验原理,运用有限差分软件FLAC~(3D)进行了9种方案数值模拟,分析了不同采场参数下周围岩体最大拉应力、最大压应力和位移沉降量分布特征。通过极差分析表明,影响矿房稳定性的主要因素为矿房回采长度,其次是采场高度,采场宽度对采场稳定性影响最小;同时确定某铁矿厚大型矿体回采矿房长、宽、高参数分别为60,20,100m时,最有利于采场稳定。