基于改进CRITIC-G1法组合赋权云模型的高阶段充填体稳定性分析

针对高阶段充填体稳定性风险评估过程中存在模糊性与随机性的特点,引入云模型理论,建立了高阶段充填体稳定性评判模型。以安庆铜矿等国内4座深井矿山为研究对象,选取坍落度、侧向暴露面积、充填料浆坡度、充填接顶效果等16项影响因素作为风险评估指标,借助云理论计算隶属于不同风险等级的各指标云模型参数,同时基于改进CRITIC-G1法,综合考虑指标之间的相关性与专家的理性判断,将主客观权重进行优化组合,最终根据评估指标的云数字特征和组合权重确定4座矿山充填体稳定性等级。研究结果表明,安庆铜矿、李楼铁矿、冬瓜山铜矿、司家营铁矿风险等级分别为Ⅳ级、Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级,司家营铁矿充填体相对更稳定。与其他数学模型相比,该模型在保证结果准确的同时,利用云数字表征模糊性与随机性从而获得不同评估指标耦合作用下的充填体稳定性等级,实现了等级的可视化,具有一定的可靠性,为高阶段充填体稳定性风险评估提供了一种新方法。

安庆铜矿高阶段回采充填体—矿体—岩体稳定性的有限元分析

对安庆铜矿高阶段大直径深孔崩矿的 12 0m高充填体自立高度的稳定性进行分析后 ,着重用弹塑性有限元计算了采场的整体稳定性 ,其结果与现场实测数据比较符合。

高阶段大跨度充填体稳定性评估

为保障矿柱安全回采,建立组合权重与可变模糊集耦合模型,评估高阶段大跨度充填体稳定性。以司家营铁矿等5座矿山为例,选取充填配比、采场结构参数、围岩地质条件、爆破冲击作用等12项主要影响因素为评估指标,评估其高阶段大跨度充填体的稳定性,并与未确知测度理论和AHP-TOPSIS综合评估模型对比。结果表明,5座矿山的综合风险等级特征值分别为2.178,2.678,2.477,2.505和2.479,与其他方法的评估结果一致。司家营高大充填体失稳坍塌风险较高(Ⅱ级),必须对其采取优化采场结构参数、降低爆破扰动、降低充填体暴露时间等预防和保障措施。

高阶段胶结充填体强度空间变化规律研究

在高阶段两步骤回采过程中一步骤胶结充填质量对二步骤矿柱的安全回采具有重要意义。基于李楼铁矿一步骤胶结充填体强度检测和微观电镜扫描实验,对井下原位强度与地表试件进行差异化分析,获得了高阶段采场充填体强度增值呈'驼峰'变化规律,分为上部(-330^-310 m)、中部(-360^-330 m)和下部(-390^-360 m)。采用SEM孔隙定量表征技术,提取了1:4充填采场的3个峰值和4个谷值的孔隙率,阐释了充填体强度增值分布趋势与孔隙率呈非线性负相关,遵循指数函数y=29.281e–0.032x的定量关系。结合采场工程布置,从宏观特征(揭露和取芯)和微观孔隙结构发育特征耦合揭示了自重压力与充填挡墙对高阶段胶结充填体固结强度的作用机制,进而调整采场充填料浆配比参数,保证矿山安全高效回采。

高阶段嗣后胶结充填体配比参数设计及工程优化

在高阶段嗣后胶结充填法中,分析了一步采中胶结充填体的承载机理,其承受的荷载为顶板围岩塑性区内岩体的重力。通过分析充填体与侧压力的关系,推导了胶结充填体强度极限侧压状态下的力学模型。综合理论方法、ANSYS数值模拟以及国内外类似矿山充填现状对李楼铁矿高大采场矿房充填体内的应力情况进行了计算分析。根据胶结充填体受力集中的位置,充填配比采用混合比,其顶部20 m和底部20 m采用配比为1∶4,中间部位采用配比为1∶6。在工程应用中,对6个100 m充填采场的胶结充填体取芯强度进行分析,在满足采场不同段高强度的基础上,20~50 m部位充填配比采用1∶8进行充填,进而降低充填成本。

改进蒙特卡洛算法及其在高阶段充填采矿中的应用

用简便、经济、可靠的方法产生随机数是蒙特卡洛法应用的关键.用Logistic迭代方程产生随机数,不仅简单可靠,而且符合要求,改进了蒙特卡洛算法,为工程可靠性计算提供了一种新的方法.对高阶段充填体进行了力学分析,采用微元应力分析法,推导了分层充填力学计算公式.用改进蒙特卡洛算法分析了高阶段充填体稳定性,并应用于某铜矿5号采场高阶段充填设计.研究结果表明,充填体暴露高度越高,充填体内应力越大,充填体暴露长度越小,充填体向上下盘围岩转移应力的效果越显著,因此缩短采场长度有利于充填体稳定性和降低充填成.