采场结构参数智能优化研究及其稳定性的可靠度分析

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为了快速获取合理的采场结构参数,从而实现对获各琦铜矿CuI矿体的安全、高效开采,本文在数值模拟技术的基础上,结合强度折减原理与智能控制技术,成功地计算出所设计的参数组合下采场的精确安全系数,进而确定采场结构参数与安全系数的非线性关系,再利用遗传算法全局搜索能力得到最合适的采场结构参数,并从岩体力学参数随机性角度分析了其稳定性的可靠度。文章的主要内容包括以下部分:  (1)系统介绍了矿山开采的工程背景,通过工程地质调查与室内岩石力学试验,得到了矿区几类典型的岩石的物理性质。并在此基础上采用改进的多目标密切值法对矿区几类典型的岩石进行了质量分级,为后续的力学分析奠定了基础。  (2)为了解决矿山开采过程中由于采场顶板破碎带来的安全威胁,提出对矿体上盘围岩环境再造,通过锚索注浆改善围岩的稳定性,并在此基础上改进采矿方法,以达到安全开采的目的。  (3)针对改进的采矿方法,根据矿体埋深及地应力规律,建立矿体开采的数值模型,利用强度折减原理与二分法原理,经FLAC3D有限差分计算得出相邻采场塑性破坏区达到贯通时的采场安全系数Fs,并通过神经网络建立起采场结构参数与Fs之间的非线性关系,结合实际开采情况,确定目标函数,利用遗传算法搜索出目标函数最优解,获得了对应的采场结构参数。  (4)针对智能优化所得的采场结构参数,考虑到岩体力学参数C和(φ)的随机性,开展对该采场结构参数下采场稳定性的可靠度分析,综合考虑几种可靠度计算方法的适应条件以及优缺点,决定采用响应面法对可靠度进行计算,结合具体情况建立极限状态功能函数,并通过二次多项式序列响应面法、插值响应面法和神经网络响应面法三种功能函数响应面拟合方法分别对其可靠度求解,得到的可靠度均很高,即验证了智能优化所得的采场足够稳定。
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