采矿设计优化的主要步骤培养基的优化与设计的步骤

时间：2019-05-29 03:27:26　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：用最安全合理和经济的方法将埋藏在地底下的矿石开采出来是地下采矿设计优化。因为存在于复杂地层中的矿体赋并且有很复杂的地应力作用，在岩层矿体和地应力这方面的知识人类的认识都是非常少的。有着很多不能确定的因素存在而且会在采矿的过程当中是多步骤多次数的开挖，它在最后的力学效应和其稳定态都具有有多样性的发展。额外在选定采矿方法不仅仅是被地层和矿体自身问题有着显著，在安全经济和环境等多方面都有着约束，能够对采矿设计和决策有影响的原因是很多的。所以确定采矿方法以及优化设计不是仅仅一个原因和结果的问题将其影响的，也不是经过力学简单的计算或者经过经济的分析就能将其确定的。作为一个复杂的系统工程，采矿一定要通过系统论原则、不确定性和非线性研究方法、多重目标的理论的运用应用下才能够将采矿设计优化问题得到有效地解决方法。
　　关键词：采矿设计优化主要步骤
　　用最安全合理和经济的方法将埋藏在地底下的矿石开采出来是地下采矿设计优化。因为存在于复杂地层中的矿体赋并且有很复杂的地应力作用，在岩层矿体和地应力这方面的知识人类的认识都是非常少的。有着很多不能确定的因素存在而且会在采矿的过程当中是多步骤多次数的开挖，它在最后的力学效应和其稳定态都具有有多样性的发展。额外在选定采矿方法不仅仅是被地层和矿体自身问题有着显著，在安全经济和环境等多方面都有着约束，能够对采矿设计和决策有影响的原因是很多的。所以确定采矿方法以及优化设计不是仅仅一个原因和结果的问题将其影响的，也不是经过力学简单的计算或者经过经济的分析就能将其确定的。作为一个复杂的系统工程，采矿一定要通过系统论原则、不确定性和非线性研究方法、多重目标的理论的运用应用下才能够将采矿设计优化问题得到有效地解决方法。
　　根据系统论的原则进行采矿设计优化，首先要建立一个优化分析系统，该系统要包括上述影响采矿设计和施工的各种主要因素。同时要确定优化目标，目标不是单一的，而是多元化的，“安全、经济、高效和有利于环境保护”是采矿工程所追求的共同目标。单对每一个具体工程，要求的目标侧重可能不一样。然后，就是要采取计算机数值分析等现代技术手段，对众多的开采技术方案和工艺流程进行定量计算和分析，考虑多因素的影响进行多目标的评价，从中筛选出一种最适合具体工程条件的开采方案。因而进行设计优化必须从实际出发，进行系统的可行性研究。离开了具体的系统环境条件，包括工程地质条件、矿体赋存状况、开采技术条件和经济条件来研究开挖系统优化是没有实际意义的。根据上述的基本思路，进行采矿设计优化应包含下列六个步骤：
　　1.系统目标的确定
　　就是要根据采矿设计优化的目标和内容、影响采矿方法选择和设计的主要因素，确定地下开采所要选定的生产规模、生产能力技术指标以及环境保护的要求等。
　　2.系统信息的获取
　　就是对采矿工程基础资料的调查、实验，研究。这一步的工作量很大，是为建立采矿工程系统提供必需的原始数据。最重要的基础资料包括现场地应力状态，工程地质、水文地质条件和矿体赋存的状态，岩体结构和质量等。由于上述需要调查的基础资料中均存在大量的不确定性因素，因而在基础资料调查、分析过程中均需要借助模糊数学、灰色理论、神经网络等不确定性分析方法来进行处理。
　　3.系统结构的建立
　　就是开采设计“预选方案”的确定。地下采矿方法有很多种，而且同一种采矿方法其结构形式，包括采场结构参数、开采顺序、开挖步骤、支护方式、支护结构参数等都可以不相同。“预选方案的确定”就是根据工程地质、水文地质和矿体赋存条件，以及需要达到的开采目标，事先合理选择若干个较为可行的方案，然后进行详细的计算、分析、比较，以确定最终的开采方案
　　4.系统的功能分析
　　就是对开采设计“预选方案”的定量计算分析。最常用的分析方法为数值分析方法。其中有限元、离散元和有限差分法等是最基本的数值分析方法。对普通的岩体条件，采用弹塑性有限元分析是比较合适的，而当岩体比较松软破碎的时候，则需要用离散元和有限差分方法；对于具有流变性和膨胀性的岩体，则需要考虑时间因素，粘弹塑性有限元分析方法较为适用；在存在动载荷作用的情况下，则需要进行动态的数值模拟分析。
　　在采矿系统的功能分析中，第一位考虑的是稳定性，在保证一定的开采技术经济指标的前提下，如何减少开挖和支护量，如何减少生产成本，并同时保证开采系统的稳定性，就是我们所研究的内容。开采系统的稳定性通常有三类指标来判断。第一类是应力、位移、塑性区、破坏区综合指标分析，多数的有限元和有限差分数值分析都用这类判断指标；第二类是平衡状态分析，其中，一是能量分析，分析开采过程系统的能量变化、能量聚集和耗散规律，由此分析系统的平衡过程和状态；二是运动分析，分析运动过程、判断平衡点和稳定状态，离散元法属于这一种；第三类指标是破坏概率，通过可靠度分析，来确定系统的稳定性状态。
　　由于原始参数的不确定性和不完全性，对“预选方案”的计算和分析需要采用定量化、模糊化和经验化相结合的方法。灰色系统和神经网络为这类方法提供了理论基础。同时，由于岩体材料、地质环境和开挖过程的非线性，在计算分析过程中往往也要借助非线性理论和方法，这就为分岔论、突变论、混沌论等非线性理论的应用提供了广阔的天地。
　　5.现场监测和反分析——系统信息反馈
　　就是对开采系统的行为包括应力、位移状态和变形、破坏规律等，采取多种手段进行实时现场监测，将监测的结果与理论计算分析结果相比较，找出二者的差异。同时，根据监测的结果可以采用反分析方法，推求原始参数的相应值，从而为修正原始参数，修改原设计中的错误和不完善之处提供依据。如此循环往复，使得系统设计逐步符合工程实际。
　　参考文献
　　[1]张强.采矿方法发展方向.第2届全国青年采矿学术会议论文集，1996.
　　[2]采矿手册编委会.采矿手册第四卷.北京：冶金工业出版社，1991
　　[3]刘建军,马文亮,段常在.综合工程物探在十分复杂条件下的应用[J].城市勘测,1997(4):31

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