BP神经网络在开采沉陷相似材料配比中的应用

相似材料模型试验是矿山开采沉陷机理研究的重要研究方法,相似材料配比是实现相似材料模型模拟可靠性的关键因素。由传统试验方法确定相似材料配比费时、费力。综合分析了相似材料选择原则,以中国矿业大学研究制作的相似材料配比表为基础,建立了相似材料配比的BP神经网络模型。以33组试验数据作为训练和测试样本,模型预测的最大相对误差为7.39%。研究表明:所建立BP神经网络模型可基本反映出相似材料抗压、抗拉强度与各材料配比之间的内在影响规律,用该模型进行相似材料配比预测是可行的。     

BP神经网络在开采沉陷相似材料配比中的应用

相似材料模型试验是矿山开采沉陷机理研究的重要研究方法,相似材料配比是实现相似材料模型模拟可靠性的关键因素。由传统试验方法确定相似材料配比费时、费力。综合分析了相似材料选择原则,以中国矿业大学研究制作的相似材料配比表为基础,建立了相似材料配比的BP神经网络模型。以33组试验数据作为训练和测试样本,模型预测的最大相对误差为7.39%。研究表明:所建立BP神经网络模型可基本反映出相似材料抗压、抗拉强度与各材料配比之间的内在影响规律,用该模型进行相似材料配比预测是可行的。     

相似材料模型及压力传感器性能试验研究

 为了研究不同配比的相似材料模型的力学性质,解决压力传感器与被测相似材料间的匹配问题,本文依据相似理论,采用分级加载方式对不同配比的相似材料模型进行了重复加载试验,得到了各模型的应力—压力曲线和破坏强度。试验结果表明不同配比的相似材料与传感器间的匹配性存在显著差异,且相同配比的不同模型与传感器间的匹配性也存在一定差异,需要对压力传感器与相似材料间的匹配性进行检测以修正试验数据。试验结果还表明不同配比的相似材料具有稳定而不同的力学性质,通过改变材料配比,可以对相似材料的力学性质进行适当的调整,在进行相似材料模拟试验前,需要对不同配比的相似材料的力学性质进行测试。     

模拟煤体的相似材料配比试验研究

对模拟煤体或软岩的相似材料配比进行了试验研究,分析了砂胶比、水固比等因素对相似材料模型的物理力学性能的影响规律,并确定了不同抗压强度的相似材料的配比方案。     

低强度相似材料性能指标双因素方差分析

为了研究低强度相似材料性能与相似材料配比因素之间的关系,根据相似材料配比试验结果,确定了上横山矿床硅质页岩、含钒页岩和炭质页岩相似材料的合理配比,分别为8(37)、9(64)、10(37),通过双因素方差分析方法,重点分析相似材料配比因素中砂胶比和水膏比两个因素对低强度相似材料性能指标的影响。试验结果表明,砂胶比对相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和泊松比均有高度显著影响;水膏比对材料的密度和弹性模量有高度显著影响,而对材料的泊松比影响不显著。通过双因素方差分析确定对低强度相似材料力学参数影响较显著的因素,进而控制相似材料参数,避免了选择低强度相似材料的误选、误判,有利于提高试验效率。     

石灰岩相似材料力学性能试验研究

石灰岩分布广泛,是工程施工常见的岩石种类.针对石灰石相似模型试验的需要,采用水泥石膏材料,对石灰石相似材料开展了试验研究.相似材料试验的条件设置包括３种水泥石膏比、３种砂胶比以及３种水固比,总共有２７种配比.对不同配比的相似材料试件开展了单轴抗压试验、巴西劈裂法试验、直剪试验、霍普金斯杆试验,测得了不同配比相似材料的抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比及动态抗压强度等力学参数.基于试验数据,分析了水固比、砂胶比、水泥石膏比对水泥石膏相似材料的力学强度变化规律.结合实测的石灰岩力学参数,分析了石灰岩相似模型试验的材料适用配比.     

黑岱沟露天煤矿高台阶抛掷爆破混凝土模型的相似材料配比试验研究

小尺寸模型试验在爆破机理研究中具有重要作用,相似材料的选取是模型试验的前提。以准格尔黑岱沟露天煤矿高台阶抛掷爆破为原型,利用量纲分析法确定了模型与原型之间的相似关系,采用河砂、碎石（<7 mm）、石膏、水泥、水等相似材料成分按照5种配比制作了标准试件,对标准试件进行单轴抗压强度试验和纵波波速测试试验,得到了各配比相似材料的密度、抗压强度、弹性模量、波阻抗等物理力学参数;同时制作了5种配比下的圆柱体素混凝土模型,通过单孔爆破漏斗试验算出各配比相似材料的单耗,最终选取了合适的模型材料配比,该配比可用于下一步的高台阶抛掷爆破模型试验。     

膏体充填相似材料配比及力学特征分析

根据某煤矿2351工作面的实际情况,对膏体充填的相似材料、配比及力学特征进行分析,得到了实验室相似条件下的充填材料P10的最优配比。     

石膏-砂相似材料配比试验

结合多次开采扰动下边坡稳定性的相似模拟研究方法,采用石膏-砂相似材料进行配比试验。根据实际情况,顾及了相似材料的砂膏比和水膏比等2个因素进行配比试验,研究了不同配比对相似材料抗压强度的影响规律。结果表明:当水膏比不变时,相似材料的抗压强度随砂膏比的增大而增大;当砂膏比不变时,抗压强度随水膏比的增大呈现出先增大后减小的规律,当水膏比约1.2时,抗压强度达到了最大值。     

固气耦合相似材料配比的确定方法

为研究固气耦合相似材料特性,运用多元线性回归分析法,结合MATLAB软件求出多因素影响下固气耦合相似材料的回归方程,剔除异常点,从而预测固气相似材料成型特性,得到确定固气耦合相似材料配比的经验方程。试验结果表明:经验方程计算所得的相似材料配比可以满足试验要求。     

原料配比对相似材料放散初速度影响的实验研究

煤与瓦斯突出相似材料是由骨料、辅料、黏结剂混合后在一定成型压力下制作而成,原料配比对相似材料的放散初速度影响较大。为研究原料配比对相似材料放散初速度的影响,通过正交实验设计,选取水泥、砂子和成型压力3个因素作为研究对象,分别测定不同配比条件下相似材料在吸附CH₄和CO₂情况下的放散初速度。实验结果表明:对相似材料放散初速度影响较大的因素为水泥和砂子的添加比例,随着水泥和砂子比例的增大,相似材料的放散初速度逐渐减小;相似材料吸附CO₂比吸附CH₄时的放散初速度高约30%,成型压力对相似材料放散初速度的影响较小。实验分析结果对后续制作相似材料具有重要参考意义。     

水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响

为探索水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响,选用粒径小于0.18 mm和0.18~0.25 mm、二者质量比为1∶1的煤粉作为骨料,水泥为黏结剂,水为溶解剂,在不同条件(成型压力、含水率)下压制突出煤相似材料。利用岩石三轴试验机、瓦斯放散初速度测定仪测定突出煤相似材料的单轴抗压强度及瓦斯放散初速度,获得了不同条件下突出煤相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的变化规律。实验结果表明:当含水率为12%~20%时,配制出的突出煤相似材料单轴抗压强度随含水率的增大呈现先增大后减小的趋势;当含水率达到16%时,其单轴抗压强度达到最大值8.99 MPa;当含水率为20%时,成型压力越大,突出煤相似材料成型后密实度越大、脱模后的试件含水率越低,单轴抗压强度越大;突出煤相似材料的瓦斯放散初速度随含水率的增大而减小。     

充填回收房式煤柱采场煤柱稳定性分析

为了提供充填回收房式煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,采用理论分析和数学推导对充填体-煤柱共同支撑下的围岩力学结构进行了研究,发现煤柱区域弹性地基系数kp、充实率φ、顶板抗弯刚度EI、覆岩载荷q是影响煤柱稳定性的主要控制因素。基于弹性地基梁理论建立了顶板岩梁的挠度方程,提出了煤柱区域及充填体的弹性地基系数计算方法,推导出了充实率对煤柱受力、顶板下沉量、采场应力分布特征的计算方程组,并建立了煤柱稳定性的评价公式。     

充填开采充实率控制原理及技术研究

为评估固体充填开采采空区充填效果,提出以充实率作为技术衡量指标,并分析了影响充实率的关键因素。研究表明,顶板的提前下沉量、欠接顶量和充填物料的压缩变形量是决定充实率的三大关键因素,并据此优化了充填设备的结构及性能参数、改进了充填工艺、建立了充实率监控体系。该成果成功应用于平煤十二矿充填采煤工作面,采空区的实际充实率达到89.4%,实测地表最大下沉量仅15 mm,保证了地表建筑物的安全使用。     

水胶比对铁尾矿混凝土强度的影响

将鞍钢齐大山铁矿尾矿与高炉矿渣、水泥熟料、脱硫石膏进行3级混磨,形成胶凝材料,然后将胶凝材料与作为骨料的原始粒级铁尾矿混合,并加入减水剂制备成无粗骨料的高强混凝土材料。研究了水胶比对混凝土强度的影响,并通过SEM对水化产物及微观结构进行了分析。试验结果表明,随着水胶比的增大,混凝土的流动度也增大,但抗折强度和抗压强度均呈现下降趋势;结合实际生产需要,利用齐大山铁尾矿制备混凝土最合适的水胶比为0.24。     

铁碳复合球团直接还原试验研究

根据转底炉工艺高温快速还原的特点, 在实验室模拟生产条件, 以烧结常用铁矿粉和还原剂(焦粉或煤粉)为原料进行了压球直接还原试验研究, 讨论了焙烧温度、C/O摩尔比、焙烧时间、球团粒径等工艺参数对球团还原后金属化率和强度指标的影响, 并对不同原料条件下焙烧特性进行了基础研究。结果表明, 在焙烧温度1 350 ℃、C/O比1.15、焙烧时间25 min、球团粒径25 mm条件下金属化率达到85.33%, 球团抗压强度达到2 240 N/个。     

沿空留巷巷旁充填材料的配制

根据水泥砂浆材料不同配比条件下材料强度的不同,经过实验室强度试验测试,确定了水泥砂浆材料的水灰比以及水泥砂浆材料配比。进一步通过水泥砂浆材料外加剂配比试验,确定了沿空留巷巷旁充填材料配比最终方案,得出井下作业时充填材料组分配比。     

煤体爆破漏斗的试验研究

通过相似材料配比试验得到煤体相似材料及4组配比关系,根据配比制作煤体模型进行爆破漏斗试验。对爆破漏斗半径、可见爆后漏斗深度和爆破体积爆破漏斗参数等试验数据进行分析,得到了相同药量和埋深下,一般煤体(第Ⅱ组)较岩体(第Ⅰ组)容易爆破、不同药量和埋深下煤体爆破漏斗特性曲线及其关系式,1—4组爆破最佳埋深分别为0.092、0.096、0.094和0.100m。试验结果可为煤体爆破作用研究和煤体中爆破参数合理选择提供参考。     

矿山充填成本的测算与控制方法研究

针对充填采矿法在地下矿山应用中存在的成本较高问题,开展了充填成本测算与控制方法的研究。通过对矿山充填成本的构成分析,建立了计算模型;以福建省某铜矿为例,将其计算结果与同类其他矿山进行对比分析,总结提出成本控制的方法。结果表明：福建某铜矿充填成本为60.27元/m3（占采矿成本的18.83%）。充填材料、充填挡墙、人工和设备折旧等是充填成本控制的主要因素;使用新型胶结材料降低灰砂比、改进充填挡墙尺寸和材料、提高充填系统自动化程度以及加强设备管理等是充填成本控制的重要方法。