面向区域新经济的地方高校矿业类创新人才培养模式改革研究

“新工科”建设为采矿工程、矿物加工工程等传统矿业类专业改造升级提供了发展机遇。论文深刻分析了地方高校矿业类人才培养中存在的主要问题,以立德树人为根本,提出了开展基于人才培养方案、多模态教学、新工科教材、师资队伍、校企合作协同育人、人才培养保障制度等“六位一体”的人才培养模式改革,以培养面向区域新经济的绿色化与智能化、工程性与创新性相融合的有色金属矿业类创新人才,为国家绿色“一带一路”建设提供人才智力支持。     

深部高应力松散破碎软岩巷道支护技术研究

云南某铅锌矿860坑550中段阶段运输大巷应力高,围岩松软破碎,难于支护,严重影响着矿山的生产.在现场岩体结构调查和室内力学实验的基础上,采用声波测试法对该巷道3类不同围岩进行了3个断面的测试.测试结果表明:550中段1号监测断面层纹灰岩和2号监测断面结晶灰岩的松动圈厚度为1.3 m,属于中松动圈Ⅲ类围岩;3号监测断面一般千枚岩松动圈厚度为2.0 m,属于大松动圈Ⅳ-Ⅴ类软岩.根据巷道三类围岩松动圈测试结果,分别提出了相应的支护措施.通过FLAC3D数值模拟软件对一般千枚岩支护措施和方案进行了优化.最后在550中段开展了一般千枚岩巷道的支护试验,现场监测结果表明巷道支护效果良好.研究成果为类似巷道的支护方法提供借鉴.     

基于集成算法和普通机器学习算法的岩爆分级预测及选择

岩爆是国内外深部地下工程面临的巨大灾害,岩爆预测具有显著的现实意义。现阶段单一的机器学习算法准确率较低、泛化性不足,难以发挥各个算法优点。为满足岩爆预测与工程实际需要,提出基于集成算法和普通机器学习算法相互结合预测岩爆各个等级,充分发挥不同算法在某一岩爆等级预测的优势并形成互补。提出改进的Boosting、Bagging集成预测算法,与stacking、random forest、random subspace集成算法和普通学习算法诸如BP、贝叶斯算法（bayes）、k最近邻（KNN）、支持向量机（SVM）等在内的14种预测算法进行相互结合验证。基于国内外地下工程165组岩爆实例,选取围岩最大切向应力(MTS),岩石单轴抗压强度(UCS),岩石单轴抗拉强度(UTS),岩石弹性能量指数(Wet) 构建岩爆预测体系,引入T–分布邻域嵌入(T-SNE),对数据进行降维可视化。为避免算法预测岩爆过程中预测结果的偶然性,即出现预测准确率过高或过低的现象,采用在各个岩爆等级按照比例随机筛选训练集和测试集,确保数据集分类的严谨性;每次机器学习过程的数据都具有随机性,再采用10次运行结果后取各项预测平均值,评价算法在各个等级的准确率和算法整体的预测稳定性。结果表明：LDA 对 Ⅱ 级岩爆有更高的准确率,Bayes分类 Ⅳ 级岩爆效果最好,Adaboost.M1对 Ⅰ 级和 Ⅲ 级有最高的准确率。整体预测效果基于决策树的Bagging预测稳定性更好,预测精确率高。最后引入终南山隧道竖井工程案例,预测结果与现场实际工况较为一致,表明本文所建立算法的可靠性。     

天然和饱水状态下路堑边坡稳定性离散元分析

路堑边坡稳定性分析是公路工程建设中的核心问题,而大多数滑坡都是在雨季或降雨后的短时间内发生,在边坡稳定性分析中合理地考虑降雨作用的影响是十分必要的。以渝黔高速公路某路堑边坡为研究对象,根据工程施工的实际情况,分五个开挖步、六个阶段对处于天然及饱水两种状态下的边坡稳定性进行了离散元动态模拟,并对软弱结构面处的关键块体进行了跟踪分析。分析结果表明,在整个开挖过程当中,天然状态时的边坡整体稳定性较好;如果边坡岩体处于饱水状态,边坡的稳定性程度则会明显降低,尤其是当边坡开挖至第3阶段时,即软弱结构面被切割临空后,边坡的位移值及安全系数大小均出现了大的跳跃式变化。再次证明了该岩质路堑边坡是否可能滑坡,实质上是受软弱夹层的强度控制,而水是导致边坡发生失稳破坏的诱发因素。研究结果能够为边坡的合理防治提供必要的理论依据。     

软岩巷道围岩变形及支护优化的3DEC分析

松散软破类岩石是矿山开采过程中经常面对的一类不良工程地质体,为了保证矿山安全生产,针对该类岩巷的加固与支护尤为重要。云南某矿巷道开挖后变形严重,为了提出合理可行的支护优化方案,采用3DEC离散元数值分析软件对开挖后围岩位移与应力分布规律及巷道稳定性进行了模拟分析。研究结果表明,若开挖后不采取任何支护,巷道变形较大,处于失稳状态;进行锚网喷支护和衬砌支护后,围岩变形显著减小,顶底板和两帮位移相对收敛率基本小于2%,综合考虑支护成本,认为锚网喷支护手段更优。研究结果对该矿支护方式的选取有实际的指导作用。     

跑马坪矿2350m以上矿体开采对地表拦渣坝的影响

为了确保地表拦渣坝的稳定,采用离散元程序2D-BLOCK模拟地下矿体开采对地表拦渣坝的影响,计算了矿体开采过程中上覆岩层的冒落过程。通过模拟结果表明:岩层移动是一个自下而上传递的动态过程,只开采左1采场矿体不会影响到地表拦渣坝的安全;而将右2采场回采矿体后,上盘围岩发生大面积冒落,垮落至离地表40m左右时才不再冒落,但上部没有冒落的岩层仍有裂缝存在,说明将右2采场完全采空后极有可能会影响到上部拦渣坝的安全稳定,因此建议处在拦渣坝正下方的右2采场,回采过程中必须保留保安矿柱,这样地表拦渣坝的安全才能有保障。     

几种岩石点荷载强度与单轴抗压强度的相关性

通过对某矿区的矿岩进行单轴抗压强度试验及点荷载试验,用Shapiro-Wilk正态检验法对点荷载试验数据进行正态分布检验,用Grubbs准则对可疑数据进行取舍,再将得到的点荷载强度(I_(S(50))、PLS)与单轴抗压强度(UCS)进行对比分析,研究其相关性。结果表明:点荷载试验结果符合正态分布,其离散程度大于单轴压缩试验;6种岩石的点荷载强度与单轴抗压强度高度正相关,因此能够相互转换,转换得到的抗压强度可作为该矿山岩体分级的依据。     

硐室爆破法处理采空区的应用实践

针对跑马坪矿段采空区暴露面积大、高度高和围岩坚硬的特点,在现场岩体结构调查、围岩取样、室内岩石物理力学试验、岩体可崩性分级和岩样可爆性分级、数值分析和数值模拟的基础上,采用工程类比并结合现场实际,提出了采用硐室爆破崩落围岩的方法来处理采空区,共进行了两次爆破,通过爆后效果观察、振动测试和爆破方量测试,振动控制在允许范围之内,采空区的平均充填高度为2220～2260m,形成了40多米厚的缓冲垫层,可以确保下部采矿作业的安全,说明采用硐室爆破处理采空区的方法不仅可行而且有效。     

某磷矿露天边坡稳定性分析

边坡的稳定性显著影响着矿山的生产安全。以贵州某 磷矿采场边坡为背景,采用 MidasGTS数值分析软件创建 三维数值模型;通过3DMine构建三角网模型(DXF文件), 并与 MidasGTS数值分析软件结合,分析其空间几何拓扑; 再将模型导入 FLAC3D计算分析,并对比现场位移的在线监 测结果,对边坡稳定性进行评价,反向验证了选取的岩体物 理力学参数的合理性及分析结果的精准性。     

含软弱夹层巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为解决滇西某铅锌矿在转向深部开采过程中面临的巷道变形失稳加剧与支护结构破坏严重等问题,通过岩石矿物成分分析、地应力测试和松动圈测试分析围岩失稳机理,建立数值模型分析开挖后和现有支护下围岩变形情况。发现研究段属于高应力作用下的急倾斜薄层状破碎岩体,巷道薄弱部位为软弱夹层区域,根据围岩松动圈理论,提出了锚喷+薄弱部位补强+全断面钢拱架主被动联合支护的优化方案,有效控制了围岩变形破坏。研究结果为类似大埋深、高应力、含软弱夹层巷道围岩的稳定性控制提供了借鉴。