模糊数学在充填开采方法中的应用-论文.pdf

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1、ＩＳＳＮ１６７１－２９００采矿技术第１４卷第１期２０１４年１月ＣＮ４３－１３４７/ＴＤＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ.１４，Ｎｏ.１Ｊａｎ.２０１４模糊数学在充填开采方法中的应用１２１２２李凤义，聂文波，陈维新，李光琦，陈雷(１.黑龙江科技大学黑龙江矿业研究院，黑龙江哈尔滨１５００２７；２.黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨１５００２７)摘要:针对煤矿充填开采的复杂性和不确定性，利用模糊数学的方法对影响充填体稳定性的各因素进行了模糊聚类分析，建立了模糊综合评判模型，确定了各因素等级标准和权重，并选取充填开采中矸石充填和高水充填的两矿井

2、做综合评价，最后得出采用高水充填后充填体的稳定性综合评价结果０.２６４３２高于前者的０.２３６１２５，为推广高水充填做了进一步验证。关键词:充填开采；充填体稳定性；高水充填；矸石充填；模糊综合评判目前我国煤矿的“三下”压煤量约为１３７.９亿ｔ，层顶板５个方面。其中建筑下压煤量８７.６亿ｔ，约占整个压煤量的１.１充填方法(Ｕ)１６３.５％。随着工农业生产的发展，建筑下压煤量有充填是采用外来材料充填矿物资源采出后的采增大趋势，很多矿区建筑下压煤量占到矿区可采储空区，包括水砂充填、矸石充填、高水充填等。充填量的６０％，严重制约着煤矿量的生产。针

3、对这种情开采与其他开采方法相比，最大程度地采出地下矿况的紧迫性，钱鸣高院士等提出了绿色开采[１]的概物资源、保证安全生产、增加了矿山经济效益。但是念，而充填开采更是绿色开采技术体系中的重点。充填需要设备，增加充填工序，矿山必须支出充填成煤矿充填开采主要采用矸石充填和高水充填。本。当充填成本与采矿效益均衡时，充填技术才有[４]矸石充填作为我国最早利用的充填开采法，以其充生命力。因此，不同的充填方法会直接影响到充填成本低、方法简便受到广泛利用。随着充填技术填开采的成本和煤矿经济效益，所以，充填方法的选的成熟和煤矿开采难度的加剧，高水充填因其灵

4、活取显得十分重要。性好、流动渗透性好、固结体塑性好、能适应围岩变１.２充填体强度(Ｕ)２形、具有微膨胀性、充填程度高而越来越受重视。充填体主要是对上覆岩层起着支撑作用，减少本文采用模糊数学的方法，建立模糊数学评判覆岩的沉陷，控制地表的移动和变形，达到保护地面模型，并选取两个不同类型充填体为例，进行综合分的目的。在理论上，充填开采是对岩层扰动和破坏析、对比、验证，为以后矿井选取合理的充填开采方最小的采矿方法，是实现绿色开采的理想途径。这式提供依据。就要求充填体的强度足以支撑上覆岩层的压力，对关键层能起到稳定作用。充填体的强度主要取决于１充填

5、体稳定性的影响因素自身材料的一些性质，主要有弹性模量，泊松比和压在充填开采中，充填体进入采场后，改变了采场实率三个方面。的应力状态，使其原来的单轴或双轴应力状态变为１.３开采厚度(Ｕ)３双轴或三轴应力状态，大大提高了围岩的强度，增强充填开采法的实践表明，地表的下沉值与开采了围岩的支撑能力。因此，充填体不仅起到支撑作的厚度有很大的联系，开采的厚度越大，地表的最大用，更重要的是提高了围岩自身强度和自支撑能下沉值也越大。采用全部冒落法管理顶板时，地表[３]力。充填体在短时间内达到一定的强度，而后逐的下沉值可达采高的６０％~８０％，而采用水砂充填

6、渐达到接近于原应力的状态，从而能实现稳定关键法管理顶板时，最大下沉值为采高的８％~２０％。层的作用。影响充填体稳定性的因素主要为充填１.４充填浆料的凝固时间(Ｕ)４法、充填体强度、开采厚度、充填料浆的凝固时间、煤我国现在主要采用的是“采—注—采”和“采—２２采矿技术２０１４，１４(１)注—跳采”三步法开采，在矿井充填开采中，无论采因素所作的权重视为定值。因素权重集Ａ＝(Ａ，１用何种充填方法，都要求充填体具有快速凝固的性Ａ，Ａ，⋯，Ａ)是指各因素对于拟选定方法而言２３ｍ质，使其在短时间内实现对上覆岩层的支撑和稳定ｍ的重要性及影响程度，且要求

7、满足０<Ａ<１，且∑ｋ主关键层。同时有一定膨胀的作用，能够实现主动ｋ－１Ａｋ＝１，式中Ａ(０<Ａ<１)为ｕ对Ａ的隶属度定[５]ｉｉｉ接顶。它是单因素ｕ在总评价中影响程度的一种度量，Ａｉ１.５煤层顶底板(Ｕ)５中的分向量称为因素ｕ的重要程度系数或称在煤层回采过程中，煤层顶底板的岩性及其工ｉ[７]权重。程地质性质，决定了回采方法、回采效率和生产安[６]２.４模糊综合评价向量全条件等。不少煤矿由于对煤层顶底板的工程将权分配模糊子集Ａ结合被评判对象的各因素地质性质研究不够，管理措施和采掘方法选用不模糊矩阵Ｒ，可进行模糊综合评判。引入评语模糊当，给

8、煤矿生产和安全带来很大困难，甚至造成人⋯子集Ｂ，Ｂ＝(ｂ，ｂ，，ｂ)，一般Ｂ＝Ａ議Ｒ(議为员伤亡或巨大经济损失。１２ｎ算子符号)，表示该被评事物总体上来看对各等级２模糊数学方法的综合评判模糊自