基于BP神经网络模型的充填体强度值预测

在探究充填体强度值大小时为了减少人力、物力的损耗,尝试利用BP神经网络模型对某矿山的四种尾砂材料浇筑的充填体试块进行预测。建立了输入层为8,隐含层为9,输出层为2的BP神经网络模型,并用该模型对某矿山四种不同尾砂材料浇筑的充填体试块进行预测试验。在随机选择的8种试块预测试验结果中,去除误差较大的情况后,充填体27天强度预测平均误差5.8%,充填体60天强度预测平均误差为5%,其中最优预测值与实际偏差值仅为1%。实利了利用BP神经网络模型在不同胶凝材料、不同灰砂比、不同浓度等多个条件下对充填体强度的预测。为其它矿山充填体强度的预测提供一种新的思路。     

采场二步骤回采充填体稳定性分析研究

阿舍勒铜矿采用大直径深孔嗣后充填法二步骤回采工艺,矿房充填体作为二步骤采场回采时的围岩,其强度和稳定性关系到二步骤采场回采的安全和经济效益。本文以0 m中段北1 #采场为试验采场,采用多种理论计算方法对矿房充填体的稳定性进行了计算和分析,建立数值计算模型,基于Phase2软件从位移、应力及塑性区进行模拟计算分析,综合分析得出：矿房采场的设计充填强度能满足二步骤采场回采强度要求,试验采场开挖后,其两侧帮充填体整体位移量较小,最大主应力普遍小于充填体的极限抗压强度,塑性区分布范围有限,且拉伸破坏区域未出现大范围相互贯通,说明矿房充填体稳定性较好,二步骤开采出现充填体大范围垮塌、冒落的可能性小。     

不同灰砂比条件下机制砂率对充填体强度影响 试验研究

为确定机制砂率达到 40% 左右时高浓度全尾砂胶结充填料浆的合理配合比，确定不同灰砂比条件下 机制砂率对充填体强度的影响趋势，开展了以灰砂比、机制砂率为主要影响因素的充填体强度试验。试验表明，当 机制砂率在 30%~50% 范围内时，灰砂比的变化对充填体强度发展速度的影响较小。当料浆浓度控制在 80% 或以 上时，灰砂比 1∶10，标准养护 28 d 后的充填体强度可达到 4.5 MPa；灰砂比 1∶6，养护 14 d 后的强度可以达到 5.5 MPa 以上。满足上述条件的充填料浆配比可用于云南某铅锌矿第一步骤矿房的充填。     

北衙金矿上向进路法胶结充填体灰砂比的确定

北衙金矿岩体较破碎,力学强度低,岩体完整性较差,稳固性差,因此矿山拟采用上向进路式充填采矿法,分两步骤进行矿体回采。为了确保二步骤矿体安全回采,一步骤胶结充填体要能有足够的强度来支撑采场顶板,进而面临需要确定胶结充填体灰砂比的问题,因此针对这一问题分别对1:6、1:8和1:15的灰砂比采用FLAC~(3D)数值模拟软件进行稳定性分析。模拟结果表明,灰砂比1:6的胶结充填体对顶板的支撑有着很显著有效的作用,能很好地维护采场顶板的稳定性,为该矿体安全高效回采提供了指导性的理论依据。     

全尾砂充填体正交-BP神经网络强度预测

某矿山采用全尾砂胶结充填,需加入减水剂以保证充填料浆流动性能,其充填体强度各影响因素之间存在着更为复杂的化学物理作用。为了解各因素对充填体强度的影响规律,准确预测其强度,建立了基于正交试验的BP神经网络全尾砂胶结充填体强度预测模型。预测过程中,为提高样本可信度,以料浆浓度、灰砂比、减水剂比例为影响因素,设计了3因素、4水平正交试验方案作为研究数据基础。采用灰色关联度理论分析了各因素对全尾砂充填体强度的影响规律,结果表明：对充填体早期强度（7 d）影响最大的是料浆质量浓度,其次为灰砂比、减水剂比例,对充填体后期强度（28 d）影响最大的是灰砂比,其次为料浆浓度、减水剂。以7 d、28 d强度为输出因子,运用BP神经网络对充填体强度进行预测,预测结果与试验结果最大误差为9.98%,平均误差为2.71%,精度较高,预测可靠性强,具有较好的工程应用价值。     

井下采空区全尾砂充填材料试验研究

银鑫矿经过多年开采,井下形成较大采空区,为充填治理井下采空区,需要进行实验室充填材料试验。通过进行流动性和强度试验,并在室内和矿山井下采场中进行养护,优选得到最佳的充填料浆质量浓度和材料配比,确定了银鑫矿的充填工艺。结果表明,使用胶固粉G料作为胶凝材料,74%质量浓度、灰砂比1∶10可以达到3 d强度1 MPa以上;74%质量浓度、灰砂比1∶6可以达到28 d强度4 MPa以上,银鑫矿充填料浆在其井下采场条件下,充填体的强度明显降低,采场中的充填体强度只有室内试验试块强度的80%左右。     

充填体强度的支持向量机设计匹配模型

充填体强度设计的预测受到多种高维度、非线性、随机性因素的影响。为改善当前充填体强度设计预测效果不佳的现状,使用支持向量机（SVM）方法在matlab软件中借助LibSVM工具箱建立充填体强度设计匹配模型。分析并筛选出8个主要因素作为条件属性,充填体强度作为决策属性,并挑选出72组训练样本和6组校验样本。模型选择径向基函数（RBF）为核函数,采用网格搜索法对参数寻优,再通过交叉验证检验最优参数组合。结果表明：SVM匹配模型做出的回归预测平均误差为1.94%,校验预测平均误差为2.23%,相对于BP神经网络模型,预测准确度更高。在保证采场稳定性的前提下,SVM匹配模型更为有效地减少水泥消耗、降低充填成本,提高企业经济效益。     

张家洼铁矿崩落转充填采矿工艺及结构参数研究

随着绿色矿山理念的发展,崩落法矿山逐渐向充填法转型,隔离矿柱厚度和矿房参数对崩落转充填 后采场整体稳定性具有重要影响。针对张家洼铁矿无底柱分段崩落法转充填法问题,通过理论计算对隔离矿柱位 移进行求解获得保证下部充填采场稳定的隔离矿柱安全厚度。同时,利用 FLAC3D软件对不同矿房跨度和充填工 艺回采过程中的采场稳定性进行分析评价,确定最优采矿工艺和结构参数。研究表明：①12.5 m 厚隔离矿柱能够 满足过渡阶段采场稳定性;②15 m 矿房跨度顶板拉应力集中较大,且顶板位移显著增大,为了确保回采安全,优先 采用 10 m 矿房跨度,在顶板条件好的区域可以考虑采用 12 m 跨度;③采用 3 MPa、4 MPa 和 5 MPa 强度的人工假顶 均可保证下中段开采过程中采场稳定,因此可将 3 MPa 作为人工假顶的充填体强度标准;④阶段矿房内人工假顶 上部采用 1 MPa 充填体整体充填满足二步采充填体单侧揭露稳定要求,可降低原设计多次不同强度分层充填带来 的施工组织难度。     

金厂河多金属矿尾砂胶结充填试验研究

为保障金厂河多金属矿充填系统的正常运行,亟需确定适合矿山条件的最佳充填参数。通过矿山取样和实验室试验研究,结合矿山采矿方法所需的胶结充填体强度,确定了一步骤采场充填料浆浓度为72%,底部采用分级尾砂胶结充填,灰砂比为1∶4;中上部采用全尾砂胶结充填,灰砂比为1∶6。研究成果可为确定同类矿山尾砂胶结充填参数提供参考。     

高阶段胶结充填体强度的变化规律

根据企业降本增效要求,矿山使用的充填胶结材料由原来的P.C32.5标号水泥改为新型胶结材料--胶固粉。按照设计要求的充填配比,发现地表实验室料浆试块和井下充填体取芯的强度存在很大差异。在-400 m中段的14-1#和10-3#充填采场中,提取不同深度的地表实验室和井下充填体的岩芯,分析2种胶结材料在不同养护条件下所对应的强度变化规律。对于水泥充填的采场,充填体取芯的强度要比实验室试块的强度高1.8 MPa以上;对于胶固粉充填的采场,灰砂比分别为1∶4、1∶5、1∶6时充填体取芯的强度要比实验室试块强度高2.0、1.35和0.7 MPa以上,且随着充填灰砂比的降低而降低。研究结果为进一步优化充填灰砂比提供了可靠的依据,进而可减少充填材料的消耗,降低充填成本。     

基于采充时序的空场嗣后充填体强度要求优化研究

为解决江西某钨矿空场嗣后充填法一步骤采场充填体强度要求优化设计问题,以该矿开采技术条件为基础,利用加拿大米切尔法进行了强度要求解析计算,并基于实际采充时序过程,考虑充填体与矿岩接触作用、二步骤采场非胶结充填体对一步骤采场胶结充填体侧向推力作用,提出了充填体强度要求修正解析方法,并计算了同等条件采场充填体强度要求,进而采用FLAC3D开展采充时序过程中一步骤采场充填体强度要求数值解的搜索计算,对比分析了充填体强度要求数值解与两种解析解,讨论了米切尔法的适用性,校验了修正解析模型可靠性,可为同类矿山充填体强度要求优化计算提供参考。     

喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体配比研究

充填体强度是影响地下采场稳定性的重要参数。本文以喀拉通克铜镍矿为研究对象,通过理论计算分析确定了喀拉通克铜镍矿下向空场嗣后充填采场充填体胶结充填体强度要求,即3 d强度不小于0.7 MPa,同时通过对矿山胶结充填体进行抗压强度试验,得到了不同浓度、不同配比的28 d抗压强度,并对数据进行拟合,得到了不同浓度条件下砂灰比与充填体强度关系,最后,根据试验结果,获得了满足矿山需求的胶结充填配比方案。     

废石尾砂胶结充填材料流动与强度性能的研究

为了解决极细全尾砂作为充填骨料制备充填料浆脱水困难、充填体强度偏低的问题,通过开展废石尾砂胶结充填试验,改善充填骨料粒级组成,研究废石掺量对充填料浆流动性能及充填体强度的影响规律。结果表明:相比较全尾砂胶结充填,掺入废石可以显著改善充填料浆的流动性能,提高充填料浆的输送浓度;在相同灰砂比和浓度情况下,废石尾砂胶结充填体强度高于全尾砂胶结充填体。因此,废石尾砂胶结充填体可以降低灰砂比,减少水泥用量,消纳地表废石。在云南金厂河矿山开展工业试验,确定了充填参数为浓度80%、灰砂比1∶8、废石掺量60%,原位取芯平均抗压强度为3.36MPa,满足采场充填体强度设计要求。     

基于CSSA-BPNN模型的胶结充填体动态抗压强度预测

充填采矿法二步骤回采时胶结充填体稳定性受爆破扰动而降低。为快速准确地获得充填体动态抗压强度，利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了40组不同应变率的单轴冲击实验，以灰砂比、充填体密度、养护龄期和平均应变率作为输入参数，充填体动态抗压强度作为输出参数，建立了一种基于Logistic混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化BP神经网络(BPNN)的预测模型，并与传统BPNN和麻雀搜索算法优化的BPNN进行了对比分析。研究结果表明：CSSA-BPNN模型的平均相对误差为4.11％，预测值与实测值之间拟合的相关系数均在0.96以上，模型预测精度高。CSSA-BPNN模型的均方根误差为0.3950 MPa，平均绝对误差为0.3592 MPa，决定系数为0.9952，均优于另外两种预测模型。实现了对充填体动态抗压强度的准确预测，可大幅减小物理实验量，为矿山胶结充填体的强度设计提供了一种新方法。     

窄长采场胶结充填体强度要求及结构设计

为了解决金厂河多金属矿空场嗣后充填法窄长采场胶结充填体强度要求优化设计问题,以该矿矿岩-充填体力学参数为基础,利用优选3种理论方法,进行了强度要求解析计算。通过构建矿山典型开采区域的三维数值模型,采用FLAC^3D软件开展了两步骤采充时序的数值模拟计算,搜索得出了一步骤窄长采场胶结充填体极限稳定状态下的强度数值解,进而对比分析了充填体强度要求数值解与理论解,确定了一步骤窄长采场胶结充填体所需的强度和结构设计,可为同类矿山胶结充填体强度要求优化设计提供参考。     

某铁矿山矿柱回收技术研究

某铁矿山采用房柱法开采,矿房采用浅孔分段空场嗣后（废石）充填采矿法回采,回采已经接近尾声。结合该矿矿柱的实际情况,提出了采用留设矿壁的上向水平分层进路充填采矿法来回收废石充填体之间的间柱,采取安全管理措施,实现了间柱的安全回采,取得了较好的经济效益和社会效益。     

充填体与岩体强度合理匹配下的采场结构参数优化

选取合理的充填配比和采场结构参数是采用阶段空场嗣后充填采矿法矿山实现安全回采和提高生产效率的有效措施。根据岩体开挖释放能量与充填体峰值变形能相近的原则,确定了符合中关铁矿的最佳充填配比为1∶6。在此充填配比下,针对中关铁矿的开采技术条件,对影响采场稳定性的矿房长度、矿房跨度和顶板厚度这3个因素进行了3因素3水平的正交试验设计,得到9种试验方案。运用FLAC3D对9种不同方案的采场结构参数进行模拟计算,分析对比了各方案矿房回采充填后采场顶板和充填体矿柱的应力及位移分布情况,研究了各因素对采场稳定性的影响顺序,进而对采场结构参数进行了优选。计算结果表明：矿房长度和矿房跨度是影响采场稳定性的重要因素,最优的结构参数为矿房长度50 m、矿房跨度18 m、顶板厚度8 m,该结构参数下能够保证采场的稳定性且能有效提高矿山生产能力。     

基于协同理念的地下采场稳定性分析及结构参数优化

针对某大型露天-地下联合开采铜矿山的开采现状,将协同理论引入地下采场的稳定性分析,主要考虑了地下采场中矿房、矿柱以及充填体假柱在结构尺寸上的协同作用,对原有采场结构参数进行了改进。为保证改进后地下采场在巷道掘进及矿房回采过程中的稳定,对3个充填方案下掘进巷道和回采采场的稳定性进行了数值模拟。结果表明：对于不同的充填方案,在待开挖矿体中掘进较大尺寸的巷道,其巷道基本稳定;回采过程中,其采场的稳定性与充填体刚度相关,充填体的刚度高低结合,采场应变、位移较理想。底部块石胶结、上部尾砂胶结充填是地下采场的首选方案;采用的大采矿横巷9 m扩底采场结构方案,回采过程中,采场顶板的稳定性提高了,同时出矿巷道的变形较小、保持稳定,该改进采场结构参数具有明显的优势。     

嗣后充填采场爆破与充填体稳定协同效应研究

嗣后充填采场二步采过程中,兼顾爆破破碎效果和充填体稳定对于矿山高效、安全开采有重要意义。通过分离式霍普金森压杆（SHPB）试验获得矿石和充填体的动力学参数,以此为基础,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同孔底距、排间距和充填体保护层厚度等多种方案的爆破效果及充填体响应进行模拟分析,并通过山东金鼎铁矿现场爆破监测数据,拟合了质点振动速度的萨道夫斯基公式,结合数值模拟结果,分析应用数值模拟的可行性。研究结果表明：①50.3%品位磁铁矿动态抗压强度为53.8 MPa、动态弹性模量为21.6 GPa、动态抗拉强度为11.7 MPa,充填体平均动态抗压强度约为6.19 MPa;②爆破效果数值模拟显示,孔底距2.9~3.1 m、排间距1.8 m、保护层厚度大于等于1.5 m的爆破方案炸药能量利用最充分,爆破效果最好,且充填体最大振动速度小于12 cm/s,满足爆破安全规程的要求,能保证充填体稳定;③拟合公式推算结果和数值模拟结果基本一致,ANSYS/LS-DYNA软件用于模拟地下深孔爆破效果及充填体稳定性可以获得较为理想的效果。