基于拓展的Mathews稳定图法和数值模拟的采空区稳定性分析

某铅锌矿经多年开采遗留下一些未处理采空区,为进行后续开采,现需对采空区进行稳定性研究。通过拓展的Mathews稳定图法、FLAC3D数值模拟软件进行研究,并基于Mathews稳定图法分析暴露时间对采空区稳定性的影响。以矿山三个未处理采空区作为研究对象,利用RMR和Q′值进行岩体质量分级,根据获得的岩体力学参数,使用增加了稳定性等概率线的Mathews稳定图,计算出采空区顶板及上盘的稳定性及稳定概率;计算考虑暴露时间的采空区稳定性概率,进行比较;利用FLAC3D数值模拟软件对采空区进行稳定性数值模拟分析,并与Mathews合成图得出的结果进行对比。结果表明:综合Mathews稳定图法和FLAC3D数值模拟,6204采空区顶板评价结果为不稳定,其他采空面均为稳定;随着暴露时间的增加,采空区稳定性随之降低,且对岩性较差的采空区有较大影响;拓展的Mathews稳定图法与数值模拟可以相互验证,综合分析采空区的稳定性。

充填条件下采空区稳定性分析

对某矿山采空区稳定性进行了分析。首先对采空区现状进行了详细调查,明确其分布状态及体积;其次,基于FLAC3D模拟结果评价采空区现状及充填后的稳定性变化规律。结果表明,矿山主要存在5个采空区,分布在700~860 m中段,采空区总体积约40.45×10^(4)m^(3);当前采空区顶板不稳定,存在较大垮落风险,1^(#)~4^(#)采空区之间未贯通的岩体受力集中,塑性区贯通,有可能产生大规模失稳破坏;对700~820 m中段之间采空区逐步充填后,采空区失稳风险逐渐消除,不会影响700 m以下中段生产活动。建议优先对1^(#)~4^(#)采空区进行充填处理,降低采空区垮塌和贯通的风险。

考虑采空区稳定性的矿柱回采爆破参数的优化与应用

为安全、高效地回收大型贯通采空区残留的厚大矿柱资源,应用LS-DYNA软件对炸药单耗和排间延时进行数值模拟并优化。依据Von Mises屈服准则,分析在不同炸药单耗和排间延时条件下孔底单元的等效应力、采空区底板单元的峰值等效应力和峰值振速。使用优化后的方案进行爆破,对采空区围岩进行爆破振动监测,分析采空区的稳定性。采用Split-Desktop 4.0软件对爆堆进行块度分析。结果显示:峰值等效应力和峰值振速均与炸药单耗正相关;排间延时对等效应力的影响不显著;峰值振速随排间延时的增大呈先降低、后小幅波动的变化。当炸药单耗为1.32 kg/m^(3)、排间延时为100 ms时,单元的等效应力达到爆破破碎效果,且爆破振动未对采空区的安全稳定造成影响。将优化后的炸药单耗和排间延时应用于矿柱回采爆破,采空区底板的实测峰值振速为14.39 cm/s,满足矿山巷道安全标准,保证了采空区的安全稳定;爆破大块率由8.00%左右下降到4.28%,提升了爆破效果。

基于支持向量机的采空区稳定性分级

针对采空区稳定性分级的影响因素众多且关系复杂的特点,提出采用支持向量机理论对采空区稳定性进行分级。根据分级评价指标选取原则,选取岩体结构、地质构造、岩石的质量指标、地下可见水、地下水体、周边开采的影响、相邻空区的情况、工程布置、跨度、面积、高度、矿柱的尺寸及布置、埋藏深度和采空区的规格14个影响因子,建立了采空区稳定性评价指标体系,引入支持向量机理论,选择有向无环图方式构造多类分类器,得到采空区稳定性分级的支持向量机模型。将该模型用于山东黄金矿业西山矿区的25个采空区进行分级,并与未确知测度方法的分级情况进行比较,结果表明:该方法科学合理,意义明确,计算结果更能反映采空区稳定性的实际情况,可以在实际工程中进行推广应用。

采空区稳定性评价的综合指数法

房柱法开采容易造成采空区失稳事故。考虑地质条件和开采技术条件因素在采空区灾害形成过程中的作用,利用综合指数方法建立了房柱法开采形成的采空区危险源的分级评判模型;根据某石膏矿具体情况,采用综合指数分级法对其大面积采空区失稳的危险性进行了综合评价,求解出用于评价该石膏矿空区失稳危险程度的综合指数W和危险性等级,并把该评价结果与基于二维离散单元法的数值计算模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:该采空区稳定性评价方法评价结果与实际情况吻合较好。

基于Mathews稳定图法的采空区稳定性评价

针对赤峰红岭铅锌矿多年开采遗留下的80个未处理的采空区问题,通过对该矿山工程地质调查、矿岩力学试验,获取了表征矿山岩体质量的多种指标.依据获取的矿岩力学指标,利用Mathews稳定图法计算出试验采空区的稳定数和水力半径,并通过重新绘制的Mathews稳定图和等概率图的合成图,评价出采空区的稳定性以及稳定概率.利用FLAC^(3D)对试验采空区进行数值模拟,结果与利用Mathews稳定图法评价的结果一致.对不稳定采空区进行了参数优化,并对不稳定采空区提出了支护措施.可通过该方法对红岭铅锌矿所有采空区进行评价,并可为类似矿山提供参考.

基于AHP与粗糙集理论的采空区稳定性影响因素权重分析

为充分吸收层次分析法和粗糙集理论两类评价方法的优点,同时又能克服各自的缺陷,实现二者的优势互补,通过建立采空区稳定性影响因素综合评价指标体系,以层次分析法确定主观权重、粗糙集理论确定客观权重,然后将主、客观权重进行有机集成得到组合权重,使得采空区稳定性影响因素的评价更具客观性,从而提高采空区稳定性影响因素评价的精度。以老鸦巢矿区为例,构建了13个指标的综合评价指标体系,通过计算组合权重得到影响采空区稳定性的主要因素为高跨比、地质构造、最大暴露面积,这与矿山实际情况基本符合。

基于UAHP的采空区稳定性模糊综合评判

为准确评判矿山采空区稳定性等级,通过分析采空区稳定性各影响因素,确定地质、水文、采空区几何参数、环境等4个2级指标为影响其稳定性的主要因素。运用层次分析法(AHP)并结合模糊数学理论,建立采空区稳定性2级模糊综合评判模型。用区间数表示评判结果,分析处理评判矩阵得到专家评判的相似度和差异度,进而获取专家评判的可信度,建立基于不确定型层次分析法(UAHP)的采空区稳定性模糊评判方法。实例计算结果表明:在Ⅰ级评判指标中,地质构造、周围开采影响、地下水活动程度、跨度对采空区稳定性影响较大;用该采空区的稳定性等级为Ⅱ级。用该方法能得出各影响因素的综合权重,准确评判采空区稳定性等级。

石膏长期强度对采空区稳定性的影响分析

以平邑某石膏矿山的生产实际为例,利用数值模拟计算方法,采用FLAC3D软件模拟分析了石膏矿山采空区的稳定性状态,分析对比了长期强度对采空区稳定性的影响,对于控制及预防采空区的垮塌等灾害事故具有积极意义。

基于AHP-模糊评价的采空区稳定性研究

针对采空区频繁出现大规模失稳问题,提出一种基于AHP-模糊评价的失稳预测模型。综合考虑采空区失稳的诱因,优选区域地质水文因素、岩石强度性能因素、采空区环境因素和采空区结构参数等4个一级指标及相对应的20个二级指标,建立采空区稳定性评价指标体系,运用层次分析法计算相应的权重向量,结合模糊综合评价理论,对采空区稳定性进行综合评价,将该模型运用到云南羊拉铜矿里农矿段采空区稳定性评价中。研究结果表明:该矿山的采空区稳定性评价等级为V4,失稳程度高,综合系统得分69.4515,所得结论与矿山实际情况较吻合,验证了该模型的可靠性。为后续采矿方案设计和执行提供理论依据,有效缓解矿山失稳所带来的灾害。

基于信息融合的煤矿采空区稳定性评价模型研究

影响采空区稳定性的因素是多方面的。而信息融合技术可以充分利用多源信息的互补性、综合性,极大地提高评价指标信息的质量和可信度。利用信息融合的理论和方法,建立了煤矿采空区稳定性评估的数学模型,给出了基于D-S证据理论的多源信息分析、处理、分配、融合等信息处理步骤,结合G IS的强大图形处理能力,快速生成成果图。通过对某矿区预测的实际应用,获得了满意的效果,证明了该模型的有效性和实用性。

基于声发射的采空区稳定性模糊综合评价

由于采空区围岩质量及其影响因素的复杂性和不确定性,仅根据声发射结果来评判其稳定性往往不尽合理。运用模糊数学的方法,通过建立二级评判模型,综合考虑岩体声发射特性、岩体工程性质、采空区情况和其他影响因素,能更准确地评判采空区围岩的稳定状态。此外,还建立了相关因子的隶属函数,并对其分级界限进行了模糊化处理。结合佛子矿104矿体采空区及其围岩的调查监测情况,对104号矿体采空区进行稳定性综合评价,评价结果与现场实际情况相吻合。

石膏矿采空区稳定性研究进展

针对石膏矿采空区稳定性研究的紧迫性,系统介绍了国内外采空区稳定性经典理论,以及如何利用FLAC3D﹑ANSYS等软件进行静态数值模拟.论文着重从岩石流变﹑爆破扰动﹑长期强度等多因素动态演变方面对采空区稳定性进行探讨.研究讨论认为,如何将支撑采空区稳定的顶板-矿柱-底板体系中岩石受扰动、流变作用的动态演变纳入采空区稳定性分析中,建立量化多因素耦合模型和基于常应力状态的破坏准则及动态破坏机制,将成为未来研究的重点方向.

无量纲分析在采空区稳定性分析中的应用

采空区稳定性分析不仅是矿山安全生产的保障,也是确保矿区周边居民及生态环境良好的重要工作。采用有限元分析采空区稳定性时,岩体物理力学参数的准确性对分析结果有着重大的影响。当不能采取直接手段确定岩体物理力学参数时,可借助π定理的无量纲分析,对岩体物理力学参数之间的函数关系进行整理,得到目标参数与相关参数之间的控制方程,利用已知的相关参数来确定目标参数。以岩体弹性模量E为例,结合垴窖铁矿的数据资料解释说明。分析结果表明,该方法在确定岩体物理力学参数时具备一定的可取性。

彬长生产服务区下采空区稳定性评价研究

针对彬长生产服务区建筑群受采空区影响问题,应用数值模拟计算、覆岩变形理论分析方法,结合地表监测成果,综合计算分析了建筑群下107工作面综放开采采空区稳定性及其对建筑物的影响,分析结果表明,107工作面开采属于非充分采动,覆岩中洛河组、宜君组坚硬厚岩层对地表移动变形具有控制性的作用,由于坚硬关键层的整体变形作用,使得地表水平移动范围大于沉陷范围,地表建筑群下采空区已基本稳定。应用影响函数预计模拟方法预计分析了地表剩余移动变形,表明地表移动盆地已经处于基本稳定状态,地表剩余移动变形对建筑物影响很小。研究结果为彬长生产服务区建筑群下开采沉陷灾害治理提供了可靠地依据。

应用层次分析法评价采空区稳定性——以安阳县某采矿厂为例

地下矿产资源的开采而导致的采空区引起严重的地质环境问题,给人类生产、生活带来危害。本文根据层次分析法的基本原理,选用了15个采空区稳定性评价指标并结合区域自然环境条件,应用该方法对安阳县某采矿厂采空区稳定性评价指标进行了定量评价,取得了良好效果,为今后治理打下了基础。

基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型

针对采空区稳定性评价具有模糊性、随机性以及评价指标等级呈有限区间正态分布等问题,考虑评价指标值突变对评价指标权重的影响,提出了基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型。首先选取12个评价指标构建采空区评价指标体系,并通过各指标联系云图反映其实际分布情况;然后利用博弈论和变权理论得到变权权重;最后计算采空区各评价指标对应等级的确定度和采空区的综合确定度,并根据最大隶属度原则确定采空区稳定性等级。为解决指标等级归属不一致的问题,引入模糊熵作为第二维评价系统,以表征采空区稳定性的复杂度。结果表明:变权联系云模型评价结果与实例应用结果一致,验证了该模型的可行性与合理性。

基于模糊综合评判的采空区稳定性分析

基于模糊数学原理对采空区稳定性进行综合评判,在评判过程中按各因素的类型建立评估因素集,建立二级模糊评判模型,采用四值逻辑分区法确定隶属函数,进而求解定量因素,通过专家打分法量级划分确定定性因素,进而确定判断矩阵;采用层次分析法分析影响采空区稳定性的动态、静态、定量、定性指标等因素,建立评估因素权重集。然后将判断矩阵与因素权重集进行交、并、补运算,为确定采空区稳定性提供了一套新思路。

大冶铁矿采空区稳定性模拟分析

为了回收采空区矿柱,以大冶铁矿采空区充填体为例,根据Mohr-Coulomb材料变形模型,建立了采空区应力数值分析模型,模拟了充填前后采空区的应力变化及塑性区的分布情况,通过两者的对比得出充填前后采空区的稳定性结果。研究证明采用充填法对采空区进行处理,不仅改善了采空区应力的作用,还缩小了矿体内的塑性区域,很大程度上提高了采空区的稳定性。

基于AHP和模糊数学方法的采空区稳定性评价

通过AHP和模糊数学方法建立了评价下向水平分层胶结充填法充填前采空区稳定性的评价模型。采用德尔菲法对采空区稳定性的影响因素进行了分析,构造了判断矩阵,通过层次分析法确定了各影响因素的权重;结合采空区四值逻辑评分表和定量表述的采空区灾害危险度的影响因素的隶属函数确定表确定了各影响因素的隶属度,建立了评判矩阵。并对某矿山采空区进行稳定性判断,最终得出该采空区稳定性为Ⅱ级,属于较稳定级别。