我国金属非金属矿山安全标准化问题及对策

介绍了安全标准化的实施原因和发展趋势,阐述了安全标准化的主要内容.针对安全标准化实施过程中普遍存在的监督力度不足、考评人员交流不够、企业人员积极性不高等问题,提出了将考评人员的专业背景、实践经验等因素考虑到考评中去:建立动态、实时的考评信息网络发布系统;将考评制度与矿山员工的切身利益挂钩,在标准化评分元素中增设安全工作创新考评激励和安全工作交流子元素等对策,并提出了建立有利于完善标准化工作的信息反馈机制等建议.     

V级围岩小净距隧道二次衬砌支护荷载分担比优化研究

以某V级围岩小净距隧道为研究对象, 借助数值分析手段寻求小净距隧道在多种荷载分担比组合下的力学行为特征, 研究了先行洞和后行洞围岩支护的荷载分担比优化问题。结果表明, 先行洞在围岩和初期支护共同荷载比不变的情况下, 围岩相对初期支护承担较小荷载为宜, 二次衬砌荷载分担比的优化值为从大往小趋向60%;后行洞在二次衬砌荷载分担比60%条件下, 二次衬砌支护对地表沉降抑制效果较差, 确定二次衬砌支护荷载分担比的优化值为从大往小趋向70%。研究成果为类似小净距隧道围岩支护荷载分担比优化提供了新的思路。     

采场底部结构斜面角优化研究

阐述了地下采场底部结构的研究现状及存在的问题, 全面分析了设计底部结构斜面角时需考虑的矿石粘性、自然安息角、拉底空间及底部结构大小、底部斜面冲击损伤等因素。构建了底部结构在受矿石频繁撞击时的理论模型。基于冲量损伤的原理, 以某矿山地下采场为实例, 采用FLAC^3D力学模拟软件模拟了其底部结构在取不同斜面角时受爆落矿岩频繁冲击造成的损伤情况, 结果表明:斜面角越大, 底部结构塑性破坏区体积越小。根据模拟结果, 结合底部结构斜面设计的影响因素, 得出了该矿山底部结构最优斜面角。底部结构斜面角的优化研究对于地下矿山安全、高效、经济开采具有重要的现实意义。     

复杂采空区激光多点探测及点云拼接与精简

针对复杂采空区激光探测中存在探测“盲区”和点云数据分布不均的问题,研究激光多点扫描和点云数据拼接与精简方法.通过多点探测避免了单次探测“盲区”,加密了数据稀疏区.提出了基于公共坐标和最小二乘法的靶标矩阵转换方法,实现了多点探测点云的拼接.统计了点云密集区的分布规律;对密集散乱点云,提出了沿y轴方向分层剖分,层内数据以x和z坐标极值分区,区内每点以x值排序后依步长筛选的精简算法.大型贯通采空区验证表明:基于最小二乘法的拼接算法最优,误差范围在0.1 mm左右;数据精简率为15%-25%,确保了边界三维信息的完整性.      

复杂采空区激光扫描拼合散乱点云球面投影三角剖分算法

利用三维激光扫描技术对采空区进行探测以建立三维可视化模型,从而准确获取其三维空间位置和形态,是矿山采空区事故隐患综合治理工作中的重要环节.但由于采空区形态复杂,往往需要从多个方位对其进行多次探测才能准确获取采空区完整的三维形态.如何对多次探测点云数据拼合后的散乱点云构建三角网格模型,是实现复杂采空区三维探测建模的关键.本文提出了采空区激光扫描拼合散乱点云数据球面投影三角剖分生长算法,首先选定球心将原位点云投影到球面上得到投影点云,然后对投影点云进行三角剖分,最后将投影点云三角网空间拓扑关系还原到原位点云,从而构建复杂采空区三角网模型.为了有效实现算法,研究了球面投影参数设定、XYZ三向单元栅格点云搜索策略、三角形生成规则、优势顶点边界切分策略、边界闭合策略、不规则三角形优化策略等多种方法.实际应用表明,所研究的算法能够生成优质的采空区三角网模型,为实现复杂采空区三维精确建模及可视化管理提供了重要技术支持.      

大规模采场开采稳定性模拟预测与实测验证

针对某地下金属矿山采场采用大直径深孔分步爆破开采的实际, 为了掌握采场围岩稳定性情况, 运用二维有限元模拟软件Phase²对采场回采过程进行了分步数值模拟, 分析采场的稳定性, 对采场可能发生冒落或垮塌处进行预测。运用空区三维激光探测系统(CMS)对采场进行了现场探测, 以CMS实测数据为基础生成采空区三维模型, 提取采空区二维实际边界与数值模拟的结果进行对比分析, 进而实现对采场稳定性模拟预测结果的实测验证。实践表明, 实测结果与预测结果基本一致, 验证了这种模拟预测方法的可靠性和有效性。该方法能有效地预计到大规模采场开采稳定性情况, 并据此进一步改进大爆破回采工艺, 从而实现安全、高效率开采。     

一种新颖的采场存留矿量可视化计算方法

存留矿量因直接关系到矿床资源的回收程度而被视为是衡量采场回采质量的一个重要指标。针对我国目前对采场存留矿量缺乏有效计算方法这一现实,综合运用空区三维精密探测系统CMS(Cavity Monitoring System)和SURPAC等数字化手段,研究形成了一种新颖的基于采空区三维精密探测的采场存留矿量可视化计算方法,即先采用CMS空区探测系统对采空区进行三维精密探测;然后以空区实测数据和采场回采设计资料为依据,运用SURPAC软件分别构建采空区、采场回采设计单元和采场底部结构的三维模型;以此为基础,建立采场底部存留矿石的三维实体模型,准确地获取存留矿石在采场底部的空间分布及体积大小,进而计算出存留在采空区中的矿量。实际应用表明,该方法实用可靠,从而为矿山准确计算存留矿量提供了一种有效的技术手段。     

复杂采空区三角网模型任意方向剖面生成算法

三维激光探测技术能有效探测并获取采空区复杂形态的点云数据,进而可构建采空区三角网模型。采空区三角网模型及其剖面能够在空区相邻采场设计、周围构筑物安全分析等方面提供依据。由于采空区实际形态复杂,如何精确生成其剖面轮廓线并有效封闭模型断面成为基于复杂采空区三角网模型任意方向剖面生成技术研究的关键。研究形成了一种新的复杂采空区三角网模型任意方向剖面生成算法,实现了确定任意剖切平面的多种交互方式、基于简化判据的相交判断和交线的提取、交线首尾相邻判断的剖面轮廓线生成,以及结合切耳法、插值和线圈间三角剖分的模型断面封闭等主要功能。实际应用表明:所建立的算法剖面生成效率及生成剖面轮廓线精度高,模型断面封闭结构完整。