龙桥铁矿变形监测分析及FLAC3D模拟研究

摘要

21世纪,世界各地经济高速发展,矿产资源需求量不断增加,尤其是金属矿产资源的需求量越来越大。近年来,随着开采机械性能及开采技术的不断提高,露天及地下浅部矿产资源储量随着开采年限的增加越来越少,从而促使人类对地下更深处的矿产资源进行探寻与开采。
　　地下深部开采涉及地质情况复杂、开采断面多等困难,难以用常规监测方法对整个矿区进行安全性监测。本文以龙桥铁矿为研究区域,以现场监测数据为依据,运用强大的数值模拟软件FLAC3D建立矿区围岩及矿体模型,利用建立好的矿区模型对矿体开挖产生的位移值进行正算,再运用BP神经网络对正算位移值与对应的围岩参数进行网络训练,最后将实测位移值代入训练好的网络中求出围岩“综合参数”;再将求出的“综合参数”返代入原FLAC3D模型中进行模拟开挖,课题研究表明,通过模拟可以形象直观的看出围岩的变形趋势,更好的对围岩的稳定性进行分析,从而达到对矿山稳定性监测的目的,保障了矿区人员及财产安全。
　　本文主要研究的内容和研究成果有:
　　(1)充分收集矿区相关资料,并对矿区进行详细勘查,根据收集和勘查资料,合理制定了监测方案。通过对现场监测点进行数据采集、数据处理,分析了围岩的变形规律及监测点位移量与开挖距离之间的关系、影响因素,通过分析确定了待反演参数。
　　(2)介绍了FLAC3D软件的基本原理、优缺点及基本特征。建立了龙桥铁矿数值模型,通过利用矿区局部试验的岩体力学参数,对龙桥铁矿-295、-279中段进行了模拟开挖,根据监测点的位移变化图分析了监测点与开挖距离之间的变形规律,验证了FLAC3D数值模型可作为巷道位移反演的正算软件。
　　(3)本文提出了“控制法”反演的主体思想,说明了“控制法”反演的优势,通过实例验证其可行性和准确性;运用CASS软件中的土方平衡法来将地表简化为一个平面作为模型顶面;运用“正交法”来确定不同的弹性模量E和粘聚力C,将不同的弹性模量E和粘聚力C代入已建好的FLAC3D模型中计算出对应点的位移值;运用BP神经网络对多组位移值进行网络分析。
　　(4)运用DPS数据处理软件中的BP神经网络工具箱,根据现场对应点的多组监测位移值反演出多组参数组合,将这些参数组合利用加权平均值法计算出围岩的“综合参数”。再将该“综合参数”代入模型中对同一中段(-295中段)和不同中段(-279中段)进行正算,并将模拟值与现场监测值进行比较,通过数据对比分析,验证了模拟位移值较准确的反映了围岩的变形规律,可用于围岩稳定性监测。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 矿山变形监测技术概述

1.3 矿山变形监测分析方法

1.4 位移反分析法概述

1.5 本文主要研究内容及技术路线

第二章 神经网络及位移反演的基本理论

2.1神经网络概述

2.2 直接法反演的基本思路

2.3 位移反分析函数的优化

2.4 待反演参数的确定

2.5 待反演参数与位移之间关系的确定

2.6 神经网络位移反分析步骤

2.7 本章小结

第三章 龙桥铁矿变形监测及分析

3.1龙桥铁矿概述

3.2 变形监测总体方案设计

3.3 监测数据分析方法

3.4 本章小结

第四章 龙桥铁矿井下围岩变形FLAC模拟分析

4.1 有限差分法FLAC3D 软件

4.2 FLAC3D模拟实例—龙桥铁矿-295和-279 中段开挖

4.3 本章小结

第五章 控制法位移反演围岩参数及预测分析

5.1 概述

5.2 “控制法”位移反演的主体思想

5.3 -295、-279中段实例分析

5.4 参数检验及分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文主要结论

6.2 研究工作展望

参考文献

致谢

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