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文檔簡介
1、隨著生產(chǎn)規(guī)模與開采強度的不斷擴大,不少礦山現(xiàn)已進入深部開采階段。深部賦存的特殊環(huán)境(“三高一擾動”)導(dǎo)致開采工程響應(yīng)特征和巖體力學(xué)特性發(fā)生極大變化,深部地壓顯現(xiàn)更為頻繁,由此帶來的冒頂片幫、巷道變形等災(zāi)害程度也更為嚴(yán)重。如何有效解決深部開采所面臨的的各項技術(shù)難題,實現(xiàn)安全高效開采,是擺在廣大科研工作者面前的重要課題。
本文以國家“十二五”科技支撐計劃專題“采空區(qū)三維激光掃描空間信息建模與動態(tài)監(jiān)測技術(shù)(2012BAK09B02-
2、05)”及橫向課題“深部三維地應(yīng)力測量及其分布規(guī)律研究”為依托,針對凡口鉛鋅礦深部開采現(xiàn)狀,綜合運用現(xiàn)場試驗、理論分析、數(shù)值模擬等方法,采用SURPAC、FLAC3D、Matlab等數(shù)字化工具,開展凡口深部原巖應(yīng)力實測及三維地應(yīng)力場混沌數(shù)值反演研究,并在此基礎(chǔ)上尋求解決深部采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化問題,全文主要研究內(nèi)容及成果如下:
1)在充分掌握深部工程及地質(zhì)構(gòu)造情況的基礎(chǔ)上,采用套孔應(yīng)力解除法于深部-550m及-650m中段開展原巖
3、應(yīng)力實測工作,并對套取巖芯進行雙軸率定試驗,獲取套芯解除應(yīng)變和彈性參數(shù),計算分析獲得了深部實測原巖應(yīng)力及其分布特征。
2)從地應(yīng)力場成因及主要影響因素出發(fā),確定了用于地應(yīng)力場反演的主要荷載形式;統(tǒng)計國內(nèi)近5年地應(yīng)力實測數(shù)據(jù),采用擬合分析方法獲得了反演荷載隨埋深變化的規(guī)律,據(jù)此構(gòu)建了非線性荷載函數(shù)表達式,并編寫了其FISH語言實現(xiàn)程序。
3)采用數(shù)字化礦山軟件SURPAC構(gòu)建了全面反映深部地質(zhì)條件,涵蓋地層、斷層和礦體
4、等信息的實體模型,運用課題組自主研發(fā)的SURPAC-FLAC3D技術(shù),轉(zhuǎn)換生成了地應(yīng)力場反演數(shù)值模型;開展深部礦巖物理力學(xué)參數(shù)試驗,獲取了礦巖塊物理力學(xué)參數(shù);結(jié)合深部實際地質(zhì)情況,采用Hoek-Brown強度準(zhǔn)則折減獲得了深部礦巖體物理力學(xué)參數(shù)。
4)研究提出了基于混沌搜索理論的地應(yīng)力場混沌反演方法。定義自重應(yīng)力修正系數(shù),引入非線性荷載表達式參變量,構(gòu)建了自重修正系數(shù)與非線性荷載參變量的典型組合(反演參數(shù)組合);將反演參數(shù)組合
5、代入地應(yīng)力場反演數(shù)值模型,開展初始地應(yīng)力場試算,提取實測點處應(yīng)力試算值,用反演參數(shù)組合與應(yīng)力試算值的樣本對訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,構(gòu)建了反一演參數(shù)與應(yīng)力試算值之間的非線性映射關(guān)系;建立BP模型輸出(應(yīng)力試算值)與應(yīng)力實測值最優(yōu)逼近的目標(biāo)函數(shù),對其進行混沌全局搜索獲得了最優(yōu)反演參數(shù);按尋優(yōu)所得參數(shù)開展數(shù)值“正算反演”,并模擬深部中段采充過程,揭示了深部初始及現(xiàn)存地應(yīng)力場的分布特征和變化規(guī)律。
5)基于深部地應(yīng)力場反演結(jié)果與礦山實際
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