神经网络与遗传算法预测充填配比的研究

为确定最优充填配比方案,在实验的基础上,基于神经网络遗传算法,预测全局最优充填实验条件,最优实验条件为灰砂质量比0.2024,养护时间5.863 d,溶度67.8%,最大充填体抗压强度0.6777 MPa,与实际最佳配比方案灰砂质量比1∶4、养护天数28 d、溶度75%、最大抗压强度5.48 MPa相差较大,预测结果不是很满意.说明该方法有较强的适用条件,神经网络的预测精度对遗传算法的极值寻优有影响,建议扩大样本的数量.     

分层胶结充填体力学特性及裂纹演化规律

在进行大尺寸采空区嗣后充填过程中,胶结充填体易出现分层等结构现象。为深入分析结构特征对胶结充填体力学特性及裂纹演化规律的影响,首先制作中间层高度比为0.2、0.4、0.6和0.8,灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10的分层胶结充填体试件,然后利用GAW–2000伺服试验系统开展单轴压缩试验,最后借助二维颗粒流软件（PFC–2D）,分析胶结充填体内部裂纹分布规律。结果表明:（1）分层充填体单轴抗压强度与高度比呈指数函数关系、与灰砂比呈多项式函数关系;弹性模量与高度比及灰砂比均呈多项式函数关系;单轴抗压强度及弹性模量均随高度比的增加而减小、随灰砂比的增大而增大,且两者对灰砂比敏感度更高。（2）充填体内部裂纹演化曲线先缓慢上升,达到单轴抗压强度的80%左右时快速上升,且灰砂比越大、高度比越大,上升速度越快,拐点到来越早,充填体试件越易发生破坏,超过单轴抗压强度后曲线开始迅速下降。（3）分层充填体主要表现为剪切破坏、张拉破坏及共轭剪切破坏,且破坏主要集中于中间软弱层;高度比越大,试件内部裂纹越密集,灰砂比越大,裂纹越易向两端演化。      

不同块石配比充填体的强度特性研究

利用RMT-150C型液压伺服控制系统进行不同块石含量胶结充填体的室内单轴抗压试验,得到块石质量百分数为0时抗压强度值为3.800 MPa,30%时抗压强度值为4.090 MPa,40%时抗压强度值为2.729 MPa,50%时抗压强度值为3.333 MPa,抗压强度值随块石含量增加呈现先增后减再增的变化规律;分析4组应力-应变曲线峰值应力对应的应变可得,块石含量为0时峰值应力对应的应变在0.006附近,30%时峰值应力对应的应变在0.0075附近,40%时峰值应力对应的应变在0.010附近,50%时峰值应力对应的应变在0.0125附近.说明块石的增加有效提高了充填体的变形能力,但在一定程度上削减了充填体的支承能力.     

基于ANSYS和GeoStudio耦合的充填体底板稳定性分级

武山铜矿胶结充填体顶板在自重应力、爆破振动等作用下产生的不同宽度和深度的裂隙,当裂隙达到一定规模时将影响充填体的稳定性,文中采用ANSYS软件和GeoStudio2007的SIGMA/W模块来模拟含裂隙充填体顶板的应力应变情况,通过2个数值模拟软件的模拟结果的对比验证,研究含裂隙条件下的充填体稳定性,对充填体顶板在不同深度、宽度裂隙影响下的稳定性进行了分级并针对含裂隙顶板的不同稳定性状态提出了合理的支护建议.     

胶结充填体自立的受力分析与研究

针对充填体自立问题,介绍了不同开采条件下充填体的计算模型,进行了力学分析与比较,在此基础上建立了煤矿充填体的自立模型并进行了力学推导,研究结果对充填料浆的自立强度设计具有一定的指导意义.     

基于神经网络与遗传算法的多目标充填料浆配比优化

随着充填法在地下矿山开采中的应用越来越广,在满足充填体强度要求的情况下,寻找生产成本最低的充填料浆配比对于矿山生产经营十分重要。基于人工神经网络和遗传算法提出了一种新的充填料浆配比优化方法。首先,以水泥质量分数、粉煤灰质量分数和尾砂质量分数3个充填料浆配比参数为优化参数,以充填体强度为优化目标,建立了3-9-1的BP神经网络,并基于遗传算法对BP神经网络进行优化,建立起预测精度更高的GA_BP神经网络。然后,将预测精度更高的GA_BP神经网络作为适应度函数,结合成本计算函数,通过遗传算法进行多目标优化以获取最优的充填料浆配比参数。结果表明：当充填体抗压强度为1.5 MPa时的成本最低,充填料浆配比组合为水泥质量分数为8%,粉煤灰质量分数为2.3%,尾砂质量分数为66.3%,最低成本为29.3元/t,优化结果与实际情况一致。     

节理岩体分形维数与抗压强度的关系探讨

应用有限元数值模拟和多重分形理论研究探讨了节理岩体(白云岩)的抗压强度与分形维数之间的关系.研究表明,节理岩体的分形维数与抗压强度具有负线性关系,分维数越大,则岩体的抗压强度越低.     

尾砂胶结充填体声发射特征的分形分析

对取自某铜矿的尾砂按不同配比制备尾砂胶结充填体试样,在单轴压缩条件下,进行尾砂胶结充填体破坏全过程声发射试验,通过对声发射基本参数序列进行理论分析,证实了充填体的声发射过程具有分形特征,并采用＂G-P算法＂计算了能率时间序列的关联维数.结果表明：低配比（1∶8）试样的关联维数在应力水平为60%时突降到最低,结构内部裂纹扩展开始变得有序,并呈宏观态势发展;高配比（1∶4）试样的关联维数是逐渐降低的,在峰值破坏时降到最小.此外,关联维数的＂突降→平静＂和＂持续降低＂两种模式可分别作为两种配比的充填体现场稳定性监测、预报的前兆判据.     

磷石膏胶结充填体动态力学特性研究

为了研究凿岩爆破对不同磷石膏新型砂浆配比和不同养护时间的磷石膏胶结充填体稳定性的影响,利用Hopkinson压杆实验装置,以不同加载速度轴向冲击充填体试样,对其动态力学性能进行了研究,分析了动态冲击下充填体的波形曲线、应力—应变曲线,动态抗压强度、强度增强因子（DIF）与平均应变率的关系。结果表明：磷石膏胶结充填体的波阻抗较小,能够对应力波产生阻尼作用;在相同配比和相同养护时间下,不同应变率的充填体应力—应变曲线的下降段基本一致,而上升段差异较为明显;随着应变率的提高,上升段曲线随之平缓;动态抗压强度和DIF均随着平均应变率的增加而增加,且均能用多项式函数分别来描述动态抗压强度、DIF与平均应变率之间的关系。     

某铅锌矿全尾膏体充填工艺的选择及分析

介绍了全尾膏体充填技术的特点、工艺方案类型以及研究方向。以某铅锌矿为例,详细分析了该矿原全尾膏体充填工艺方案的选择过程。为了进一步提高金属的回收率,该矿对原选矿工艺流程进行了调整,重新开展了充填试验,优化了原充填工艺。试验研究表明,不同的充填材料对应的最优充填工艺方案可能不同,甚至同一种充填材料由于材料参数的变化所对应的最优充填工艺方案也可能不同。选择膏体充填系统方案时,应综合考虑方案的经济性、场地配置要求、材料运输条件等因素。     

早强剂在膏体充填中的作用机理及其应用研究

缩短充填料浆的凝结时间是提高充填体早期强度、降低充填成本的有效途径之一。为此,开展了早强剂在膏体充填中的应用研究。试验表明,充填料浆中添加水玻璃能满足采场对膏体凝结的要求。工业试验表明,添加10%水玻璃后膏体最终初凝时间为450 min,采场终凝时间为3 d。     

高硫膏体强度劣化机理实验研究

高硫尾矿配制成的膏体表现出不同程度的强度劣化,高硫膏体强度劣化能引起充填体质量的巨大变化.通过不同硫含量的膏体强度劣化实验,同时结合X射线衍射物相分析和环境扫描电镜分析,对高硫膏体的劣化规律和劣化机理进行了分析.得出含硫尾矿在一定程度上能促进膏体早期强度增长,却抑制了后期强度发育,硫含量越高,膏体后期强度劣化越显著.硫化物氧化生成的硫酸盐能促进膨胀性钙矾石和石膏类物质的生成.同时酸性环境造成了C-S-H的脱钙和CH的分解,已形成的胶凝体系遭到破坏,进一步促进了充填体的劣化.通过孔隙计算模型对晶体膨胀应变和裂纹发育过程进行了分析,阐述了膨胀性物质的线弹性应变发育机理.     

泵送剂对膏体抗压强度的影响试验研究及机理分析

泵送剂能有效改善膏体料浆流动性能,然而其对膏体料浆凝结性能的影响机理尚未明确.针对这一问题,本文进行泵送剂的抗压强度试验和环境扫描电镜观察.强度试验结果表明:泵送剂可有效改善膏体料浆凝结性能,泵送剂掺量越高不同龄期的膏体凝结性越好.环境扫描电镜观察结果表明:泵送剂添加后,大尺寸絮团减少,料浆内孔隙减少,改变了膏体微观结构.基于应用计算机图像处理技术和分形理论,计算膏体微观结构计盒维数,量化分析膏体微观结构.最终对泵送剂改善膏体凝结性能的机理进行分析,认为泵送剂通过改变絮团大小和数量、孔隙率、水化反应等方面影响膏体凝结性能.     

缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响

为研究缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响,基于数字图像处理技术,采用功率谱密度方法和数字图像盒维数方法分析水平缝合线和垂直缝合线的分形维数,通过实验和数值模拟研究缝合线对石灰岩强度的影响和石灰岩内部裂纹演化过程.研究结果表明：采用两种分形分析方法得出缝合线分形维数介于1和2之间,表明缝合线是自然界一种自仿射分形构造,且垂直缝合线的粗糙度较大.缝合线平均弱化石灰岩强度约20%,不同倾角缝合线石灰岩强度没有明显的各向异性现象,缝合线对石灰岩弹性模量影响很小.石灰岩失稳破坏过程中,裂纹的萌生发展与缝合线息息相关,缝合线加快了石灰岩的损伤破坏.数值模拟表明缝合线厚度、位置、数量、分形维数等发育因素对石灰岩的强度有着显著的影响.     

奥氏体等温淬火工艺对冷轧高强钢扩孔性能的影响

双相钢钢板以其碳当量低、综合性能好的优点在汽车制造中获得广泛应用。但双相钢钢板的扩孔率不够理想,在一些翻边类的应用中表现不够好。以原本用于冷轧双相钢生产的钢板为研究对象,研究不同的奥氏体等温淬火温度对试验用钢扩孔性能的影响。研究结果表明:在Ms点附近的温度区间进行等温淬火,获得回火马氏体+贝氏体的多相组织,可以得到较理想的扩孔性能;在Ms以上的较高温度区间进行奥氏体等温淬火,由于等温过程中奥氏体不能完全转变为贝氏体,在后续冷却时转变成为较多的未回火马氏体,扩孔率反而下降。     

基于超声波波速及BP神经网络的胶结充填体强度预测

尾砂胶结充填体作为一种水泥基多相复合材料,其单轴抗压强度与超声波波速受水泥含量、固体质量分数、试件形态等因素影响.通过制备三种形态(7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm立方体,Φ5 cm×10 cm圆柱体和Φ7 cm×14 cm圆柱体)的试件并进行单轴抗压强度试验和声波波速测试,对充填体强度和波速受水泥含量、固体质量分数和试件形态影响的规律进行了灰色-关联度分析.结果表明:水泥含量是影响强度的关键核心因素,关联度为0.837;固体质量分数是影响波速的关键核心因素,关联度为0.712.建立了充填体强度-波速指数函数预测模型和BP神经网络预测模型,通过对两种预测模型进行统计分析的F检验和t检验验证了两种方法在充填体强度预测的可行性,为胶结充填体的强度预测提供了新方法.     

铁矿含碳球团高温抗压强度研究及机理分析

 为了探究含碳球团高温强度的变化情况,采用全自动球团高温强度在线测试装置,测试了含碳球团高温抗压强度,利用正交试验考察了还原温度、[n(C)/n(O)]（摩尔比）、还原时间3个因素对含碳球团高温抗压强度的影响,并对结果进行了计算分析。根据单因素控制变量进行了含碳球团高温抗压强度与还原冷却后抗压强度的对比试验,结合热力学原理和XRD检测结果分析了含碳球团高温强度的机理。研究结果表明,在950～1 250 ℃条件下,含碳球团高温抗压强度的变化趋势是一个先降低后升高的过程,在1 050 ℃左右时,含碳球团高温抗压强度达到最低值,而后球团强度随金属铁质量分数的增加开始回升。通过因素极差计算得到极差计算结果[RT＝67.33、][Rn(C)/n(O)＝33.80、][Rt＝9.09;]在[n(C)/n(O)]与还原时间相同的条件下,球团还原冷却后抗压强度与高温在线抗压强度随温度变化的差别较大;在还原温度与还原时间相同的条件下,两者抗压强度变化趋势基本一致。     

CeO2对Fe2O3压团焙烧行为及强度的影响

在 Fe2 O3试剂中添加CeO2制成压团试样,对其进行预热及焙烧,利用 X射线衍射、DSC和 SEM相结合的方法,研究CeO2含量对试样抗压强度的影响机理。结果表明,在975℃预热压团中形成了Ce-Fe-O 固溶体,使Fe2 O3晶粒间的连接增强,预热压团强度增大;在1250℃焙烧压团中Ce-Fe-O 固溶体发生了脱溶和分解,析出的高熔点氧化物CeO2存在于 Fe2 O3晶粒间,阻碍了 Fe2 O3晶粒之间的连晶生长,使焙烧压团的强度随 CeO2含量增多而降低。     

980 MPa级冷轧超高强度双相钢边裂原因分析与工艺优化

汽车用超高强度双相钢CR550/980DP冷轧边裂问题,严重影响热轧/冷轧工序界面生产顺行,易造成冷轧机架间及连退炉内断带事故,成为超高强度双相钢生产的难题。基于高温热塑性曲线和热轧动态CCT曲线,采用对显微组织、力学性能、裂纹扩展分析等手段明确冷轧边裂产生原因。试验结果分别指出,精轧阶段带钢横向温度分布不均匀、边部温降大,导致在第Ⅲ脆性区轧制;同时,受Nb作用再结晶温度提高,边部低温区为未再结晶区轧制;当应变量超过塑性极限、轧制力超过边部热强度时,形成热轧卷边裂。边部形成细小弥散的铁素体(F)和马氏体(M)两相组织,不协调应变将导致F/M相界面产生应力集中而形成裂纹;裂纹以微孔聚集方式进行扩展,形成热轧卷无边裂-冷轧边裂现象。通过投用边部加热器和优化初轧定宽量、精轧入口温度、精轧机架间冷却水、终轧温度、卷取温度等措施,实现热轧卷边部质量改善、解决边裂问题。