ANFIS模型预测铀尾渣胶结充填体抗压强度.pdf

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1、第3O卷第1期铀矿冶Vo1．3ONO．12011年2月URANIUMMININGANDMETALLURGYFeb．2011ANFIS模型预测铀尾渣胶结充填体抗压强度刘玉龙，丁德馨，李广悦，张志军，王有团，胡南(南华大学核资源与核燃料工程学院，湖南衡阳421001)摘要：对不同渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期的铀尾渣充填体试件进行单轴抗压试验，测得充填体的全应力一应变曲线。利用试验结果，采用自适应神经模糊推理系统，根据渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期建立预测充填体抗压强度的自适应神经模糊推理

2、系统(ANFIS)模型。结果表明，铀尾渣充填体的抗压强度与渣浆固体质量分数、灰渣质量比和养护龄期成正相关；充填体的破坏规律遵循塑一弹一塑性破坏模型；建立的ANFIS模型的预测结果精度高达94，为充填体抗压强度的预测开辟新的途径。关键词：铀尾渣；胶结充填体；抗压强度；自适应神经模糊推理系统中图分类号：TP183；B815．6；TD853．343文献标志码：A文章编号：1000—8063(2011)01-0009—05胶结充填技术在解决深部地压控制、维护采分析法等方法，但这些方法均存在预测结果精度空区稳定

3、、保障安全作业、保护地表完整和维持既不高、误差较大等问题_6。]。由人工神经网络和模有的生态环境等方面具有重要作用n。]。尾砂胶糊逻辑推理相结合构成的自适应神经模糊推理系结充填技术在国外金属矿山已经有20多年的发统(AdaptiveNeuro—FuzzyInferenceSystem，展历史，国内金川有色金属公司二矿区、大冶有色ANFIS)，具有收敛速度快、预测模型稳定性好、金属公司铜绿山矿近年也应用了该技术_4]。网络训练结果可重复等优势l8～】。尾砂胶结充填体是一种低强度、非刚性采场为此，在分析渣

4、浆固体质量分数、灰渣质量比充填支护材料，它的支护作用既不同于钢、木支和养护龄期与抗压强度关系基础上，结合试验数架，也不同于锚杆支护l5j。其主要作用是承载不据，利用自适应神经模糊推理系统，建立充填体强同的外部压力。铀矿山堆浸尾渣比传统金属矿山度的预测模型，以用于充填体抗压强度的预测。选厂产生的尾砂粒度要大，尾渣膏体的流动性及1试验力学性能与尾砂膏体有很大差别。因此，研究尾渣胶结充填体力学性能有重要的现实意义。1．1试验材料实践证明，影响充填体强度的因素很多，这些骨料为某矿地表堆浸中和后的尾渣，胶结剂因

5、素有些是确定的、定量的，有些是随机不确定为325硅酸盐水泥，中和剂为工业生石灰，水为的，各个因素之间还存在着复杂的物理化学作用，自来水。将缩分的3Okg尾渣进行破碎，并缩分难以用数学模型或物理模型来描述它们之间复杂至15kg，于105℃下烘干后磨至一0．074mm的非线性关系。目前，解决这一问题的主要手段(一200目)进行化学分析。尾渣化学成分见表1，是采用预测的经验类比法、物理模拟法、弹性力学尾渣的物理性质见表2，尾渣的粒级组成见表3。表1堆浸尾渣化学成分的质量分数％收稿日期：2010—08—08基

6、金项目：国家卣然科学基金(50274043)；湖南省自然科学基金重点项目(01JJY1004)与湖南省教育厅科学基金(01A015)联合资助课题作者简介：刘玉龙(1983一)，男，陕西省延安市人，硕士，讲师，主要从事铀矿开采及矿冶生物技术研究。10铀矿冶第30卷加5表3铀尾渣粒级组成粒级／mm产率／累计产率／％≈＼图1充填体应力～应变关系曲线轴向变形较大，试件体积随着荷载增大而减小。1．2物料配比2)微裂隙稳定发展的弹性变形阶段(AB段)。参考国内其他金属矿山尾渣充填试验参数设全应力～应变曲线近似为直

7、线，此段随应力的增计方案[1”]，本试验取渣浆固体质量分数分别为加，应变增量很小，并伴随有微裂隙稳定发展。试78、80、83，灰渣质量比分别选取1：6、1：件养护龄期越大，弹性模量越大，极限强度越大。8、1：10、1：15、1：20、1：25、1：30，中和剂加入3)非稳定裂隙发展的塑性变形阶段(BC段)。量为尾渣质量的1。全应力～应变曲线斜率逐渐减小，此段在载荷作用1．3标准试件制作下，未破裂的发展出现质的变化，纵向裂隙扩展导将搅拌好的渣浆分别装入12个15cm×15致试件破坏。试件由体积压缩转变为

8、扩容，轴向应cm×15cm的立方体试模中，放在振动台上振动变和体积应变迅速增大。出现试件的峰值强度。1min。振动过程中如渣浆高度沉落到模口以下，4)应力软化阶段(CD段)。在此阶段，试件则应随时添加渣浆。振动持续到表面出浆为止。内部结构遭到严重破坏，试件的承载力随着变形再将多余的渣浆刮去，表面如有凹陷应填平。自的增大迅速降低，但不会降低到零，说明破坏的试然养护24h后拆模，移人标准养护间(温度为件仍具有一定的承载力。到D点达到残余强度。(20-+-1)