千家坪钒矿急倾斜厚大矿体采矿方法优化研究

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1、运用灰色关联理论优选采矿方法的一般步骤是：针对某一矿山的具体情况，提出几种初选采矿方案，从各方案中选出条件最优的技术经济指标构成最优参考数据列，然后计算各备选方案与最优参考数据列的关联度，按关联度的大小排序定出满意方案。在文献[8～10]中，就介绍了采用灰色关联分析法选择采矿方法的一般过程、优选效果。灰色关联分析法可以克服采矿知识的不完全性和非确知性，但在计算关联度时，实际是将各指标视为同等重要作平权处理的，这与实际情况是有一定出入的。为克服这一弊端，许多学者在进行采矿方法优选时将灰色关联理论与其他方法联合使用，考虑各指标对方案选取的影响作用大小，[1

2、1～12]使优选方案与实际情况更加吻合。[4][13～14]除上述方法外，被引入采矿方法优选的理论还有神经网络法、突变级数法、专家系统法。1.2.2采场结构参数国内外研究现状1．解析法[15～16]当前，解析法主要是基于力学理论，通过对围岩进行稳定性分析得出采场结构参数。应用解析法对围岩应力与变形进行计算分析时，往往会采用分离变量、积分变换、积[17]分方程、变分及复变函数等方法，以此求出弹性解析解。文献[18～21]运用岩石力学的方法，系统地总结了地下采场矿柱的设计、应力计算以及预防矿柱失稳的措施，并给出了矿柱尺寸与矿柱强度间关系表达式。错误!未找到

3、引用源。（1.1）式中：Sp—矿柱强度；SR—矿柱矿石的单轴抗圧强度；Bp—矿柱宽度；Hp—矿柱高度；V—矿柱体积；C、d—常数。根据文献[22]，将极限强度理论应用到矿柱极限抗压强度上面，可得矿柱宽度需满足下式：错误!未找到引用源。（1.2）式中：Bp—矿柱矿度；错误!未找到引用源。X0—矿柱塑性区宽度；M—矿体开采厚度；f—矿柱与顶底板的摩擦系数；ξ—三向应力系数；φ—岩体内摩擦角；C—岩体内聚力；3H—开采深度；错误!未找到引用源。—岩体平均容重；k—应力集中系数；P1—支架对岩壁的阻力。根据空区岩石的顶板破坏机理和材料力学知识，推导出采场极限跨

4、度公式为：错误!未找到引用源。（1.3）式中：错误!未找到引用源。—采场极限跨度；L—极限最大冒落高度；σ—顶板岩体最大拉应力值；错误!未找到引用源。—原岩密度。对具体的矿山，由于回采过程中顶板容易受爆破扰动，形成许多的节理裂隙，多裂隙[23]岩体的极限跨度约为无裂隙岩体的0.7～0.85倍，在σ，错误!未找到引用源。确定的情况下，上式可简化为：错误!未找到引用源。（1.4）总体来讲，可以通过解析分析法来指导设计并处理的实际工程问题还是很有限的，当岩体进入蠕变阶段，解析法就难以应用了，不过若能使用解析法，由其获得的一些规律性认识对指导设计及工程实践还是

5、很有帮助的。2．神经网络法采矿作业过程中需要对很多问题进行定量分析，以对各种信息做出综合性判断，而神经网络（ArtificialNeuralNetworks）由于其自学习、自组织与自适应性、高度的非线性、良好的容错性、息处理的并行性、信息存储的分布性等特点，近年来被引入解决采矿工程问[24]题，开辟了一种新的途径。西安科技大学的来兴平教授就在文献[25]中综合介绍了神经网络计算在岩土结构分析及设计中的研究现状、展望以及在地下工程结构分析中的应用原理，并成功通过该方法确定了某矿的采场结构参数和开采顺序，为企业带来了巨大的经济效益；山东科技大学的于小鸽博士

6、在总结目前几种预测采场底板破坏深度的方法和理论的基础上，联系工程实际资料，归纳出了6个影响采场底板破坏的主要因素，结合全国典型案例，以此构建预测底板破坏深度的BP神经网络模型，结合Matlab软件，预测出了肥城煤田曹庄井田两个工作面的底板破坏深度，通过与后来的实测结果对比，证明有较好的可[26]信度。当然，神经网络方法亦有一些不足之处：当数据不充分的时候，网络就难以进行工作，其在确定隐层层数和隐节点数目、处理矛盾样本、选择学习速率等方面的问题还有待进一步解决。3．数值模拟方法数值模拟法包括连续介质力学法和非连续介质力学方法。数值分析法同样是通过对围岩矿

7、柱进行稳定性分析得出采场结构参数，无法直接考虑经济效能因素。4（1）连续介质力学方法连续介质力学分析方法把岩体视为连续固体介质，依据固体力学方法分析岩体在自重[27]或载荷作用下的力学特性及破坏过程。常用的连续介质力学分析方法主要有限元法（FiniteElementMethod）、边界元法（BoundaryElementMethod）和有限差分法（FiniteDifferenceMethod）等几种。[28]a．有限元法最早被应用于结构力学领域，随着计算机技术的发展，有限元法在上世纪六十年代以后得到了飞速的发展及完善，是一种现在较为通用的数值解法。其思

8、路是：依据最小总势能变分原理或者方程余量和权变正交化原理，把建立求解域的平衡微分、几何、物理方