基于采矿地球物理方法的人工智能采矿技术研究——评《采矿地球物理理论与技术》

随着现代科学技术的快速发展,以人工智能为代表的数据信息技术业已融入到社会的各行各业,成为现代产业中提高工作效率、改善生产环境、保障作业安全等的重要手段,推动诸多行业的创新发展。在采矿领域,以人力为主的开采技术因其效率低下、安全风险高等问题,逐渐被机械化、自动化所取代,而人工智能技术的出现更是为采矿技术的创新发展提供了新的契机。《采矿地球物理理论与技术》(科学出版社,2014年12月版)一书由窦林名、牟宗龙、陆菜平、曹安业、巩思园编著,本书立足于采矿地球物理学这一采矿科学的分支部分,从基本任务与学科内容出发,深入浅出地探讨了矿业开采中的各种原理和技术,以及不同技术的适用环境、优势不足等内容,对于现代采矿行业的学术研究与实践操作具有十分务实的指导作用,同时在引入人工智能促进采矿技术革新方面也提出了许多有价值的建议,有助于科研、技术人员进行更加深层的技术研发,同时也可以为高等院校的教学或者相关从业人员的自学提供一定的参与作用。从本书的内容上看,主要彰显出三个方面的特色。     

乌兰矿采矿现状及技术应对方案

本文分析了乌兰矿投产前期采矿现状及存在的主要问题,针对该矿所处蒙古国经济落后、投资风险大的现实状况,为避免生产中断、规避投资风险,早日回收前期投资考虑,采取了双斜坡道开拓、全尾胶结充填、高端壁空场嗣后充填采矿、多中段组合式连续开采等系列技术应对方案。大大降低了一次性投资规模及投资风险,前期投资得以快速回笼的同时,矿山产能也充分释放,确保了矿山的持续稳定,取得了较好的经济和社会效益。为海外地下近地表矿体开采矿山规避投资风险提供了很好的技术方案借鉴。     

基于SVM的充填体强度与采场稳定性需求智能匹配研究

为解决矿山充填体强度的设计问题,提高矿山充填体的强度动态调整能力,本文通过调查国内百座矿山现场充填体强度实际数据,采用SVM方法建立充填体强度智能预测模型,对70组训练样本数据进行训练,采用BP神经网络模型与SVM模型的预测结果进行比较。结果表明：SVM预测模型的最大误差为3.52%,平均误差为2.41%。BP预测模型的最大误差为10.98%,平均误差为7.01%。SVM模型比BP模型预测精度更高,误差更小。采用SVM模型对三山岛金矿充填体强度进行预测,一步骤回采矿房充填体强度1.02MPa,推荐灰砂比1:12,二步骤回采矿房充填体强度0.86MPa,推荐灰砂比1:16。现场采场充填效果良好,未发生充填体失稳现象。基于SVM的充填体强度智能匹配模型能够在满足采场稳定性的前提下,减少充填成本,提高矿山的经济效益。     

一种超细粉充填计量结构研究

以超细粉为研究对象,设计其清洁化全自动包装工艺流程并对实现其充填计量工艺的机构进行设计。以典型超细粉料钛白粉为例,设计满足包装要求的充填计量机构,并对关键零件螺杆参数进行设计计算。选择螺杆供送及传感器的称重方式设计了超细粉充填计量机构,并完成了其中关键零件的设计计算。使用负压排气与变螺距螺杆设计,能有效降低超细粉含气量,再结合传感器称重,电机闭环控制回路可有效提高超细粉包装精度,实现超细粉自动化充填计量。     

水工建筑物下伏采空区稳定性评价及治理措施研究

位于煤矿采空区上的水工建筑物，存在采空引起的沉陷问题，沉陷使采空区上覆岩层的围岩失稳，使地表变形呈现裂缝、塌陷台阶等不同型式的地质灾害，导致建筑物受损，并影响其安全稳定性，使工程建筑物不能发挥其功能。为此需对采空区进行勘察研究，研究其垮落型式和垮落体体积，在此基础上采用概率积分法，对建筑物下伏采空区引发的地表变形进行计算预测，分析评价剩余变形量的稳定性，确定建筑物下伏采空区治理标准，研究采空区的治理范围、防治措施、施工方法，提出质量控制要求。通过垂直钻孔、全胶结法灌浆充填的方法对深层煤炭采空区进行治理，用钻孔检测等多种方法对治理后的采空区进行检测，其倾斜值、曲率值、水平变形值、水平移动值和下沉量均小于采空区场地变形允许值。说明对剩余空洞体灌注混凝土的治理方法达到了预期效果，可以为同类采空区治理工程提供借鉴经验。     

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合，基于正交试验设计方案，开展了 48 组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验，并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时，基于响应曲面法原理，以塌落度和泌水率达到最优为目标，对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明，混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同，料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体，屈服应力主要影响因素是料浆浓度，粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为 0.62、胶砂比为 1∶5、料浆质量浓度为 81.85% 时，料浆塌落度为 27.24 cm、泌水率为 9.25%，满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。     

砾石充填条件下筛管堵塞与冲蚀特性试验

为分析油田水源井筛管失效原因和防砂周期短的内在机制,建立一套模拟井下冲蚀和堵塞问题的砾石充填筛管防砂装置,研究筛管类型、砾石种类与粒径、生产压差等因素对筛管堵塞情况以及堵塞后筛管挡砂介质与本体的损坏情况的影响,分析筛管失效的原因和井下挡砂介质堵塞的内在机制。结果表明:在套管内砾石充填完井条件下,地层砂对砾石充填层和筛管的堵塞具有非均匀性,不同射孔孔眼部位的砾石充填层内的渗流压力分布不均,筛管过滤介质堵塞存在一定随机性;携砂流体流动时的磨蚀作用是造成筛管过滤介质失效主要原因之一;射孔孔眼流出的流体可与充填层的砾石掺混,形成磨料射流冲击正对射孔孔眼处的防砂管,造成防砂管本体的冲蚀失效;地面模拟试验结果与井下取出失效防砂管特征基本一致;试验结果能够为防砂方式的选择、生产制度的建议、筛管材质的选择、筛管结构的改进等提供依据。