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基于CMS实测的采空区危险度分析及其处理

发布时间:2017-04-16 23:00

  本文关键词:基于CMS实测的采空区危险度分析及其处理,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】: 采空区是地下资源安全开采面临的最主要灾源之一。本文综合运用现场实验、数值模拟、人工神经网络等方法,采用空区精密探测系统(CMS)和Surpac、Flac~(3D)、Phase~2、Matlab等数字化软件工具,紧密结合“铜坑矿采区空区形态三维精密探测及数字模拟与监测技术研究”科研课题,针对铜坑矿的具体工程实际,开展基于CMS精密探测的采空区危险度分析研究,主要研究内容如下: 1.以先进的空区三维激光探测系统为手段,综合运用QVOL、Surpac等软件工具,完成对采空区的现场精密探测并建立其三维空间模型,准确掌握采空区的三维形态、空间位置、实际边界、顶板面积及体积大小等信息,实现对采空区相关信息的准确有效获取; 2.运用数值分析软件Flac~(3D)和Phase~2,从位移、应力、塑性变形等方面对空区危险度进行量化分析,并以此为基础,综合考虑采空区的三维形态、空间分布以及规模大小等因素对采空区进行危险度分级; 3.以采空区实测信息为基础,综合考虑空区周边矿岩物理力学性质,运用人工神经网络理论,建立采空区危险度辨识的BP神经网络模型,实现对矿山空区危险度的有效辨识; 4.在上述研究的基础上,综合考虑空区周边环境、三维形态、空间位置及其与周边工程之间的关系等因素,研究提出对铜坑矿采空区进行合理处理的技术方案。 研究以金属地下矿山采空区为对象,以形成金属矿山采空区精密探测、危险度分析和有效治理一体化综合技术为目标,在准确获取空区相关信息的基础上进行可靠的危险度分析,有效的进行预防由采空区引发的灾害,为安全生产提供技术指导与支持,对防止和控制矿山重、特大事故发生起到关键作用,具有重要的理论与现实意义。
【关键词】:采空区 CMS 危险度 数值模拟 神经网络
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TD325.4
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-6
  • 目录6-9
  • 第一章 绪论9-20
  • 1.1 引言9
  • 1.2 课题的由来、研究目的和意义9-11
  • 1.2.1 课题的由来9-10
  • 1.2.2 研究目的与意义10-11
  • 1.3 国内外研究现状11-18
  • 1.3.1 采空区探测研究现状11-13
  • 1.3.2 采空区危险度分析研究现状13-17
  • 1.3.3 采空区处理17-18
  • 1.4 研究内容及技术路线18-19
  • 1.5 本章小结19-20
  • 第二章 地下采空区三维精密探测20-29
  • 2.1 采空区三维精密探测系统CMS20-24
  • 2.1.1 CMS系统构成20-22
  • 2.1.2 CMS工作基本原理22-24
  • 2.1.3 CMS系统工作数据流24
  • 2.2 采空区现场探测24-26
  • 2.2.1 采空区CMS探测方法24-25
  • 2.2.2 探测空区及分布25-26
  • 2.3 CMS原始探测数据预处理26-28
  • 2.4 本章小结28-29
  • 第三章 基于CMS实测的空区建模及空区信息获取29-38
  • 3.1 采空区SURPAC模型构建29-34
  • 3.1.1 三维建模软件SURPAC简介29-30
  • 3.1.2 采空区SURAC建模方法30-32
  • 3.1.3 铜坑矿采空区建模32-34
  • 3.2 空区体积、顶板面积及边界信息获取34-37
  • 3.3 本章小结37-38
  • 第四章 基于实测的采空区危险度数值分析38-65
  • 4.1 数值分析方法及分析软件38-43
  • 4.1.1 数值分析方法概述38-41
  • 4.1.2 数值分析软件41-42
  • 4.1.3 岩体力学参数及本构模型42-43
  • 4.2 复杂地学模型创建43-47
  • 4.2.1 地表实体模型创建43-44
  • 4.2.2 地层模型创建44-45
  • 4.2.3 块体模型构建45-46
  • 4.2.4 约束文件建立及块体单元赋值46-47
  • 4.3 基于CMS实测的空区危险度Flac~(3D)分析47-58
  • 4.3.1 Flac~(3D)数值分析模型构建47-48
  • 4.3.2 Flac~(3D)数值分析48-55
  • 4.3.3 基于Flac~(3D)数值分析的空区危险度综合评价55-58
  • 4.4 基于实测的空区危险度Phase~2分析58-63
  • 4.4.1 Phase~2数值模型的构建58
  • 4.4.2 计算结果及分析58-63
  • 4.5 采空区危险度综合分级63-64
  • 4.6 本章小结64-65
  • 第五章 采空区危险度人工神经网络分析65-84
  • 5.1 人工神经网络研究现状65-68
  • 5.1.1 人工神经网络发展历史65-67
  • 5.1.2 人工神经网络的应用领域67-68
  • 5.2 BP网络及其改进算法68-74
  • 5.2.1 BP算法原理68-70
  • 5.2.2 BP网络的学习过程70-71
  • 5.2.3 BP网络的优缺点71-72
  • 5.2.4 BP算法的改进72-73
  • 5.2.5 改进的BP算法在Matlab上的实现73-74
  • 5.3 采空区危险度辨识的BP网络模型构建74-81
  • 5.3.1 影响因素分析及模型输入参数的确定74-75
  • 5.3.2 模型输出参数75
  • 5.3.3 神经网络的构造75-76
  • 5.3.4 训练样本的选取76-77
  • 5.3.5 输入数据的归格化处理77-79
  • 5.3.6 模型训练及其结果79-81
  • 5.4 采空区危险度神经网络辨识模型工程应用81-83
  • 5.4.1 工程概况81-82
  • 5.4.2 细脉带8~#采空区危险度辨识82-83
  • 5.5 本章小结83-84
  • 第六章 采空区处理84-97
  • 6.1 采空区处理方法概述84-90
  • 6.1.1 崩落法处理采空区84-86
  • 6.1.2 充填法处理采空区86-88
  • 6.1.3 采空区封闭处理88-89
  • 6.1.4 采空区处理的其它辅助技术89-90
  • 6.2 铜坑矿采空区处理方案90-96
  • 6.2.1 铜坑矿采空区现状90
  • 6.2.2 采空区处理方案90-96
  • 6.3 本章小结96-97
  • 第七章 全文总结与展望97-99
  • 7.1 本文主要研究成果97
  • 7.2 本文的主要创新之处97-98
  • 7.3 下一步工作展望98-99
  • 参考文献99-106
  • 致谢106-107
  • 硕士期间发表的论文和参与的课题及获奖情况107

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 寇向宇;贾明涛;王李管;吴霞;;基于CMS及DIMINE-FLAC~(3D)耦合技术的采空区稳定性分析与评价[J];矿业工程研究;2010年01期

2 马海军;黄德镛;;基于突变理论的采空区风险评价模型研究[J];科学技术与工程;2010年22期

3 张耀平;彭林;刘圆;;基于C-ALS实测的采空区三维建模技术及工程应用研究[J];矿业研究与开发;2012年01期

4 苗明义;;顶板硐室爆破方法处理大跨度采空区的应用实践[J];矿冶工程;2013年03期

5 汪伟;罗周全;王益伟;贾楠;;金属矿山采空区危险性辨识的遗传BP模型研究[J];中国安全科学学报;2013年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨彪;露天矿开采境界动态优化研究及应用[D];中南大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 沈玉众;矿柱回采崩矿方式数值模拟优化及炮孔三维可视化设计[D];中南大学;2011年

2 罗贞焱;基于CMS探测的采空区三维可视化系统研究[D];中南大学;2010年

3 王国焘;金属矿灾源空区信息获取及危险性分析[D];中南大学;2010年


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本文编号:311834

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