基于CRITIC-有限区间云模型的边坡稳定性评价

针对岩质边坡危险性分级的不确定性,选取坡高、坡角岩体结构特征、岩石单轴抗压强度等12项定量评价指标构建评价体系。根据有限区间云模型的相关概念和计算模型,求出露天采场边坡实测数据的云模型特征参数,利用正向云发生器生成云滴图进行量性概念的转化,通过改进的CRITIC法确定指标权重,进而求出不同采场隶属于不同危险等级的综合隶属度,实现边坡稳定性等级的划分。研究结果表明:评价结果与实际相符,利用CRITIC算法求取的权重值,可以考虑各评价指标的综合信息量以及指标间的相关性系数,使评判结果更具有准确性;同时可以快速准确判断出边坡稳定性分级,进行安全预测,为评价边坡的稳定性提供了新思路。     

采空区稳定性的改进云模型二维评判

为更合理有效地评判采空区稳定性,引入云模型理论,采用模糊熵对其进行改进,建立新的采空区稳定性二维评判模型。选取13项评判指标,计算隶属于不同等级的各指标云模型参数;基于博弈论,将评判指标主、客权重优化、融合,得到指标综合权重;然后应用正向高斯云发生器计算样本综合确定度,根据最大综合度隶属等级确定采空区稳定性等级,并引入综合确定度的模糊熵作为第二维评判参量,用以表征采空区稳定性复杂度。最后,将该模型应用于湖南某锑矿14个采空区稳定性评判中。结果表明,该模型评判结果能充分反映现场实际情况。     

基于博弈论-云模型的露天矿岩质边坡稳定性分析

针对露天矿岩质边坡稳定性具有随机性和模糊性的特点,建立了基于博弈论-云模型的边坡稳定性分级评价方法。首先,通过分析边坡稳定性影响因素,构建了包括地质、环境和工程条件等多方面的综合指标评价体系;其次,采用改进层次分析和熵权理论分别确定指标的主观和客观权重,基于博弈论计算指标综合权重;最后,通过计算综合确定度,基于最大隶属度原则确定边坡的稳定性等级。将所建立的评价模型应用到某露天矿边坡稳定性评价中,结果显示该模型的评价结果与实际情况完全符合,与未确知测度和可拓学理论的评价结果一致,表明该模型具有一定可靠性和实用性。     

基于未确知测度理论的巷道稳定性评价

评价指标的不确定性是影响巷道稳定性评价的关键。为提高巷道稳定性评价的针对性,建立科学合理的评价模型,从地质条件和工程实际出发,运用未确知测度理论,选取影响巷道稳定性的岩体结构、顶板岩性、岩层倾角、开采深度、施工质量、断面形状、断面面积、支护效果、顶板控制方法、顶板位移量、巷道使用时间等11项因素。根据实测数据建立各影响因素的未确知测度函数,构建矿山巷道的稳定性等级评价和排序模型。采用定性、定量方法分析巷道稳定性评价中的不确定性影响因素,利用熵计算各影响因素的指标权重。依照置信度识别准则进行等级判定,得出巷道稳定性评价结果,并进行稳定程度排序。将该方法应用于某矿8条回采巷道的稳定性评价中。岩层倾角、开采深度、顶板位移量等3个评价指标权重比值差异较大,属于敏感性评价指标。较巷道R_(03)而言,巷道R_(08)的岩层倾角和开采深度2个评价指标的敏感性尤为明显,比值分别达77.43%、-46.72%。置信度取值的增加对评价结果没有显著影响,评价结果的可靠度较高。研究表明,将未确知测度理论应用于巷道稳定性评价是可行的。     

基于未确知测度的岩体稳定性多元联系度评价模型*

为准确评定岩体稳定性等级,引入未确知测度理论、多元联系度理论和同异反确定不确定体系,建立基于未确知测度的岩体稳定性多元联系度评价模型。该模型通过指标组合权重值和单指标测度矩阵,得出多指标综合测度矩阵、同异反联系度矩阵和模糊评价矩阵。并借助多元联系度定量计算待评岩体的评价等级、定性分析及准确预判岩体稳定性的发展趋势,较好地优化置信度评价过程,克服传统模型不能定量表达不确定性因素的缺陷,而且拓展指标隶属等级交叉的特性。以1号岩体为例,研究结果表明:岩体的稳定性等级为Ⅲ级,处于基本稳定状态,但有着向不稳定状态（Ⅳ级）移动的趋势。模型的评价结果与实际结果相吻合,说明应用该模型评判岩体稳定性等级是有效可行的。     

大面积连续开采采场整体失稳风险评价与预测

为了研究金川二矿区大面积采场围岩整体的稳定性,根据对采场与地表破坏现象的调查与监测结果提出了大面积采场整体失稳的4种模式,确定了采场稳定性评价指标。设计了13因素3水平的数值正交试验方案,采取最小二乘法进行多元线性回归,获得了4个评价指标的评价函数,利用可靠度理论对各评价指标的采场稳定性可靠度进行分析和风险预测。结果表明,对于采场围岩整体稳定性系统,将4个评价指标以串联形式作为一个整体,计算出采场整体失稳风险概率达11.28%,采场围岩整体失稳有一定的可能性。     

基于模糊统计法的采空区稳定性评价

针对采空区稳定性评价指标权重计算的主观随意性和指标分级标准的模糊不确定性问题，采用文献调研法收集近10年60余篇采空区稳定性评价的研究成果，统计分析采空区稳定性评价指标的频次，建立基于指标统计频次的采空区稳定性评价指标体系；根据采空区稳定性评价指标相对频次的分布信息特征，采用1—9位标度法描述18个相对频次等长分布区间的相对关系，提出基于指标相对频次的权重计算方法，减少主观随意性对指标权重计算的影响；通过对各评价指标各等级划分边界信息的统计法分析，建立采空区稳定性评价指标各等级的隶属度函数，并采用30个采空区样本数据验证隶属度函数的可靠性，进而构建基于指标相对频次权重算法和评价指标各等级隶属度函数的采空区稳定性评价模型，并将其应用于肖家河磷矿采空区稳定性评价分析中。结果表明：该磷矿的某采空区稳定性等级为Ⅰ等级，评价结果与实际情况相符，验证了该采空区稳定性评价模型的有效性。     

基于UAHP的采空区稳定性模糊综合评判

为准确评判矿山采空区稳定性等级,通过分析采空区稳定性各影响因素,确定地质、水文、采空区几何参数、环境等4个2级指标为影响其稳定性的主要因素。运用层次分析法(AHP)并结合模糊数学理论,建立采空区稳定性2级模糊综合评判模型。用区间数表示评判结果,分析处理评判矩阵得到专家评判的相似度和差异度,进而获取专家评判的可信度,建立基于不确定型层次分析法(UAHP)的采空区稳定性模糊评判方法。实例计算结果表明:在Ⅰ级评判指标中,地质构造、周围开采影响、地下水活动程度、跨度对采空区稳定性影响较大;用该采空区的稳定性等级为Ⅱ级。用该方法能得出各影响因素的综合权重,准确评判采空区稳定性等级。     

基于随机森林理论的采场稳定性预测研究

为预防采场安全事故,选取地下采场地质构造、埋深、围岩强度等10个因素作为采场稳定性预测指标,从收集到的实际采场稳定性数据中选取25组作为训练样本,建立采场稳定性预测的随机森林(RF)模型,通过8组测试数据预测采场稳定性;将该模型预测结果与支持向量机(SVM)模型及人工神经网络(ANN)模型的预测结果进行对比。研究表明:采用RF模型采场稳定性等级预测准确率最高,而使用SVM模型次之,ANN模型的准确率较差;用RF模型能够相对有效地判定采场稳定性。     

基于未确知测度理论的煤层底板突水危险性评价

运用未确知测度理论,建立煤矿奥灰岩岩溶水类底板突水评价模型。选取煤层底板的地质构造(断裂构造密度、褶皱、断层导水性、岩体的裂隙发育情况)、水文地质条件(水压、含水性、岩溶含水层发育情况、强水源补给情况)、底板隔水层条件(隔水层厚度、岩石力学强度以及隔水岩层的完整性)、开采条件(采厚和采深)4个一级指标、13项二级指标作为未确知测度模型的判别指标;根据指标值的类型采用定量或定性的方法对其进行分级和赋值,建立评判集,进而构建单指标测度函数。将13个突水评价指标值代入单指标测度函数计算得到单指标测度评价矩阵。利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出煤层底板突水危险性评价结果。利用该方法对肥城矿区14个地质块段的煤层底板突水危险性进行评价,结果表明,该评价结果与矿山实际情况相符。     

岩爆倾向性的改进有限云评价模型与工程应用

为解决深部开采顶板岩爆评价问题,以挑水河磷矿为例,提出由3个岩爆倾向性评价指标e0/ec、e1/ec、ec/et组成的综合性评价指标体系,采用消除云雾化的综合权重法,建立顶板多指标岩爆倾向性的改进有限云评价模型;通过FLAC3D模拟计算采场的应力值,获得e0/ec、e1/ec、ec/et的参数值;开展挑水河磷矿顶板岩爆...     

常村煤矿S6-8工作面岩层运动的连续-非连续方法模拟

为了细致地模拟煤矿开采中复杂的岩层运动现象，探讨开采速度的影响，采用自主开发的连续-非连续方法，通过引入应力跌落和准静力计算模式，以常村煤矿S6-8工作面为背景建立数值模型，模拟采动诱发采场上覆岩层的变形-开裂-运动过程。结果表明:本方法可较为细致地模拟煤矿开采中一系列复杂现象，例如，采场上覆岩层的弯曲变形、下沉、开裂、离层和层间错动、直接顶的周期垮落、工作面煤壁上方岩层近似平行展布的倾斜穿层裂缝、若干破断岩块形成的近似等腰梯形结构和采空区局部闭合；开采速度越快，直接顶初次垮距越大，这是由于采场上覆岩层向下运动不充分，直接顶垮落主要受自身和开采卸荷的影响。     

采场整体稳定性可靠度分析与风险预测

为研究金川二矿区采场整体围岩的稳定性,采用数值模拟方法研究影响采场整体围岩的稳定性的13个因素之间的关系。采取最小二乘法对试验结果进行多元线性回归,获得4个评价指标函数。利用可靠度理论进行采场稳定性可靠度分析和失稳风险预测,获得采场围岩的能量释放率(ERR)、地表沉降率(SDR)、采场围岩和充填体收敛率(DCR)和平均屈服率(AFR)4个评价指标,对应的失稳风险分别为7.5%,0.78%,3.02%和0.32%。采用4个评价指标的串联模式系统综合分析采场围岩整体稳定性,计算出采场整体失稳风险概率为11.28%,表明采场整体存在失稳风险,需要进一步监测岩体移动。     

金川二矿区不良岩层采场巷道片帮冒顶事故树分析

金川矿区是典型的高地应力矿区。矿区构造极为发育 ,围岩稳定性极差 ,使采矿生产存在事故隐患。针对采场巷道顶板围岩或充填体的片冒事故 ,考虑人、机、环境 ,确定三种不同条件下片冒事故的影响因素 ,进行事故树分析 ,计算事故的最小割集、径集以及影响因素的重要度系数 ,为预防片冒事故提供了重要的理论依据     

Stability and deformation of surrounding rock in pillarless gob-side entry retaining

We analyzed the stability of the retained gob-side entry in four different Chinese coal mining sites and evaluated the influencing factors of roadway deformation such as mining depth, support strength and area of gob-side hanging roof. It was found that the length of cantilever roof block above roadway has a major impact on the deformation, whereas the impact of mining depth is minor if the depth is less than 500 m. Minimum support resistance of 0.3 MPa is essential to effectively confine the deformation of a retained roadway. We performed physical experiments to further study the features of roof fracturing and their impact on roadway deformation under three typical immediate roof conditions, i.e., thick-immediate roof, thin-immediate roof and non-immediate roof. In addition, equations to calculate desired support resistance of filled gob-side wall were derived based on superimposed continuous laminate model. The results provide valuable theoretical and practical guidance for implementing pillarless gob-side entry retaining in engineering practices.     

深井开采沿空留巷顶板锚杆强化控制技术研究

随着我国煤矿开采深度的逐年增加,瓦斯含量逐渐增大且赋存异常,回采工作面瓦斯超限问题严重威胁着煤矿的安全生产,而沿空留巷则是解决工作面瓦斯超限问题的最有效途径,但沿空留巷顶板稳定性控制问题则制约了沿空留巷技术在我国更广泛地推广应用。本文以顾桥矿1115(1)采煤工作面沿空留巷为背景,全面总结了沿空留巷顶板控制技术的国内外研究现状及存在的主要问题,并分析了沿空留巷顶板控制的基本原理,在煤巷顶板预应力结构理论的基础上,提出了顾桥矿深井开采沿空留巷顶板稳定性控制的锚杆强化控制技术原理,对巷道所处的不同阶段有针对性的提出了顶板的安全控制技术。该研究成果在顾桥矿1115(1)采煤工作面沿空留巷中得到了成功应用,对类似条件下的沿空留巷顶板控制具有重要的指导意义。     

丰山铜矿岩石声学特性研究及其在采场安全预报中的应用

对丰山铜矿的矿岩进行声波特性研究,依据声波特性参数将矿岩的稳定性分为3类,并建立了相应采场安全性的声学监测措施。利用声波特性可以实现对岩石的稳定性进行快速判断,并以此选择采矿方法、优化采场的结构参数及支护方式。通过对井下工作面长期的声发射特性参数的监测,初步确定了丰山铜矿岩石破坏的声发射特性参数的判据。并根据观测到的声发射特性参数时间序列,应用灰色理论模型来预报采场冒顶、片帮事故,通过对多个采场的成功预报,证明该模型的有效性。同时应用声波技术和声发射技术进行开采过程的安全预报是一种新的思路,对指导地下矿山安全生产具有重要的意义。     

沿空留巷直接顶稳定性突变分析及其控制

保持直接顶稳定,降低其突变所引起的危害是沿空留巷顶板控制的关键。基于沿空留巷直接顶力学模型,采用能量平衡分析法,建立直接顶突变的燕尾突变模型。结合某工程实例,阐述沿空留巷直接顶稳定性突变机理,分析巷帮煤体支撑力、巷内支护阻力、充填体支撑力对直接顶稳定性突变的影响。实践表明,增加工作面超前加固范围,巷内支护采用高预应力强力锚杆与锚索等主动支护,巷旁采用膏体充填,能够提高充填体早期强度,延缓直接顶稳定性突变的发生和减轻突变发生的烈度。