金属矿山采场顶板安全预警初探-矿业114网 
金属矿山采场顶板安全预警初探
2012-02-28
金属矿山采场顶板事故的影响因素众多,在对众多指标进行初步分析的基础上,运用基于物元的AHP法确定权重,采用可拓物元模型建立顶板安全预警模型,对重要监测指标的顶板下沉位移运用指数平滑预测模型进行预测,对顶板事故提出相应的预防措施,为采场顶板管理提供一定依据。
JunSeuꢀpp2l.011ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 201增1年ꢀ 刊6 月 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金属矿山采场顶板安全预警初探 凌 申 怀 ꢀ 许 梦 国 ꢀ 王 ꢀ 平 ( 武 汉 科 技 大 学 冶 金 矿 产 资 源 高 效 利 用 与 造 块 湖 北 省 重 点 实 验 室 ) 摘 ꢀ 要 ꢀ 金 属 矿 山 采 场 顶 板 事 故 的 影 响 因 素 众 多 , 在 对 众 多 指 标 进 行 初 步 分 析 的 基 础 上 , 运 用 基 于 物 元 的 AHP 法 确 定 权 重 , 采 用 可 拓 物 元 模 型 建 立 顶 板 安 全 预 警 模 型 , 对 重 要 监 测 指 标 的 顶 板 下 沉 位 移 运 用 指 数 平 滑 预 测 模 型 进 行 预 测 , 对 顶 板 事 故 提 出 相 应 的 预 防 措 施 , 为 采 场 顶 板 管 理 提 供 一 定 依 据 。 关 键 词 ꢀ 采 场 安 全 ꢀ 安 全 预 警 ꢀ 物 元 可 拓 ꢀ 可 拓 关 联 函 数 ꢀ 时 间 序 列 的 指 数 预 测 ꢀ 综 合 关 联 度 ꢀ ꢀ 顶 板 事 故 是 矿 山 事 故 中 产 生 频 率 最 多 、 危 害 最 D c1 c2 < aD1 , bD2 < aD2 , bD2 > >         严 重 的 事 故 。 事 故 的 种 类 主 要 包 括 : 顶 板 掉 落 浮 石 、 冒 顶 、 片 帮 、 巷 道 或 采 场 的 围 岩 坍 塌 等 。 这 些 事 故 的 特 点 是 : 在 矿 山 地 压 作 用 下 , 围 岩 的 稳 定 性 受 到 破 坏 , 巷 道 没 有 及 时 支 护 , 或 者 支 护 失 效 。 本 文 将 影 响 顶 板 事 故 的 众 多 指 标 按 照 系 统 安 全 原 理 , 从 人 、 机 、 环 境 、 管 理 四 方 面 划 分 , 运 用 可 拓 模 型 对 其 评 价 和 预 警 , 采 用 指 数 平 滑 预 测 对 顶 板 下 沉 位 移 量 进 行 预 测 。 = , ( 2) … …     c < aDn , b > n Dn 式 中 , Roj 和 RD 分 别 为 经 典 域 和 节 域 , Noj 为 第 j 个 等 级 ; c 为 第 j 个 等 级 N 的 特 征 ; V 表 示 N 关 于 特 征 i oj oji oj c 的 量 值 范 围 。 D 表 示 警 度 等 级 的 全 体 , V 为 D 关 i Di 于 c 所 取 的 量 值 的 范 围 , 即 D 的 节 域 。 i ( 2) 确 定 待 评 物 元 。 1 ꢀ 采 场 安 全 预 警 的 可 拓 综 合 模 型 p c c V V i 1 2 i1  [ 1]  可 拓 预 警 模 型 的 基 本 思 想 是 : 根 据 日 常 安 全   i2 管 理 中 的 数 据 , 把 预 警 对 象 的 警 度 划 分 为 若 干 等 级 , 综 合 各 专 家 的 意 见 确 定 出 各 等 级 的 数 据 范 围 , 再 将 预 警 对 象 的 指 标 代 入 各 等 级 的 集 合 中 进 行 多 指 标 评 定 , 评 价 结 果 按 等 级 集 合 的 综 合 关 联 度 大 小 进 行 比 较 , 综 合 关 联 度 越 大 , 即 评 价 对 象 与 该 等 级 集 合 的 符 合 程 度 越 佳 , 预 警 对 象 的 警 度 即 为 该 等 级 。 可 拓 理 论 的 基 本 概 念 包 括 物 元 、 可 拓 集 合 、 距 、 关 联 函 数 。 Ri = ( pi , c, Vi ) =  ꢀ i = 1, 2, … m, … …      cn Vin ( 3) 式 中 , Pi 表 示 第 i 个 预 警 对 象 , vij 为 Pi 关 于 cj 的 量 值 , 即 预 警 对 象 的 预 警 指 标 值 。 ( 3) 确 定 各 特 征 的 权 重 。 权 重 的 确 定 采 用 基 于 [ 2] 。 物 元 的 AHP 模 型 ( 1) 确 定 经 典 域 和 节 域 。 ( 4) 建 立 关 联 函 数 , 确 定 预 警 对 象 关 于 各 警 度 令 等 级 的 关 联 度 。 Noj D c c V V 1 2 oj1    ρ( vki , Voji )  oj2 Kj ( vki ) = ρ( vki , V ) - ρ( vki , Voji ) , ( 4) Roj = ( Noj , C, Voj ) =  , ( 1) opi       式 中 , ρ( vki , Voji ) 为 点 v 与 区 间 V 的 距 离 。 ki oji cn V ojn ( 5) 计 算 评 价 对 象 的 综 合 关 联 度 。 c V V n 1 2 D1  ′  Kj ( pk ) = α K ( vki ) , ( 5) 式 中 , 考 虑 各 特 征 的 权 重 , 将 关 联 度 和 权 系 数 合 成 为 i j   D2 i = 1 c RD = ( D, C, VD ) =     … …   cn VDn 凌 申 怀 ( 1983— ) , 男 , 助 教 , 430081 湖 北 省 武 汉 市 。 · 445· 增 刊 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 6 月 综 合 关 联 度 。 pk 表 示 第 k 个 预 警 对 象 。 2ꢀ 采 场 预 警 指 标 相 关 数 据 分 析 [ 3] 。 ( 6 ) 警 度 等 级 评 定 若 Kk ( p ) = 首 先 根 据 调 研 建 立 了 采 场 安 全 的 预 警 评 价 指 标 体 系 。 运 用 可 拓 理 论 中 基 于 参 变 量 物 元 的 动 态 评 价 模 型 建 立 各 安 全 等 级 的 物 元 模 型 和 节 域 , 利 用 基 于 物 元 的 AHP 确 定 各 预 警 指 标 的 权 重 , 用 可 拓 距 离 函 数 和 关 联 度 函 数 计 算 评 价 对 象 与 各 等 级 的 近 似 程 度 , 最 终 确 定 评 价 对 象 的 警 度 , 避 免 了 预 警 模 型 的 主 观 性 。 根 据 经 验 和 理 论 来 确 定 报 警 阀 值 , 通 过 对 有 关 资 料 进 行 整 理 , 有 关 数 据 如 表 1 所 示 。 max Kj ( pj ) , 则 预 警 对 象 p 的 警 度 属 于 等 k∈( 1, 2… m) 级 k。 第 二 层 次 评 定 结 果 组 成 第 一 层 次 评 价 矩 阵 K , 然 后 考 虑 第 一 层 次 各 因 素 权 重 A, 预 警 结 果 矩 阵 1 为 : K = A· K1 . ( 6) 表 1ꢀ 顶 板 监 测 预 警 指 标 的 警 限 、 原 始 数 据 及 权 重 警 限 值 指 标 人 员 第 2 层 指 标 权 重 数 据 重 警 中 警 轻 警 无 警 顶 板 工 个 人 素 质 得 分 顶 板 工 误 操 作 率 / % 顶 板 工 技 术 水 平 达 标 率 / % 防 护 用 品 合 格 率 / % 撬 棍 合 格 率 / % 0. 460 9 0. 135 2 0. 403 9 0. 484 2 0. 342 2 0. 173 6 0. 288 7 0. 110 2 0. 188 8 0. 412 3 0. 145 8 0. 203 7 0. 332 1 0. 318 4 90 1. 7 98 97 98 0. 8 22 85 85 16 95 8 50 ~ 60 6 ~ 8 60 ~ 70 4 ~ 6 70 ~ 80 2 ~ 4 80 ~ 95 0. 2 ~ 2 95 ~ 99 95 ~ 99 95 ~ 99 0. 2 ~ 2 15 ~ 25 80 ~ 95 90 ~ 99 2 ~ 10 70 ~ 85 70 ~ 85 70 ~ 85 6 ~ 8 85 ~ 90 85 ~ 90 85 ~ 90 4 ~ 6 90 ~ 95 90 ~ 95 90 ~ 95 2 ~ 4 设 备 松 石 机 故 障 率 / % 顶 板 作 业 照 明 度 / lx 2 ~ 5 5 ~ 10 10 ~ 15 70 ~ 80 80 ~ 90 10 ~ 20 80 ~ 90 5 ~ 10 地 质 条 件 得 分 50 ~ 60 60 ~ 70 30 ~ 40 60 ~ 70 15 ~ 25 70 ~ 85 70 ~ 85 60 ~ 70 70 ~ 80 20 ~ 30 70 ~ 80 10 ~ 15 85 ~ 90 85 ~ 90 环 境 作 业 空 间 得 分 顶 板 下 沉 位 移 量 / mm 顶 板 制 度 贯 彻 合 格 率 / % 施 工 不 合 格 率 / % 90 ~ 99 2 ~ 5 管 理 暴 露 面 积 控 制 合 格 率 / % 97 96 90 ~ 95 95 ~ 99 暴 露 时 间 控 制 合 格 率 / % 90 ~ 95 95 ~ 99 ꢀ ꢀ 用 基 于 AHP 确 定 权 重 , 可 得 人 员 、 设 备 、 环 境 、 N03 顶 板 制 度 合 格 率 < 70, 80 >     < 10, 15 >  管 理 的 权 重 为 0. 435 4、 0. 101 5、 0. 191 8、 0. 271 3。 施 工 不 合 格 率 暴 露 面 积 合 格 率 R03 =  3 ꢀ 可 拓 综 合 模 型 在 安 全 预 警 中 的 应 用 根 据 金 属 矿 山 采 矿 作 业 的 特 点 , 我 们 将 风 险 预 < 85, 90 >     暴 露 时 间 合 格 率 < 85, 90 > 警 等 级 分 为 4 级 , 即 无 警 、 轻 警 、 中 警 、 重 警 , 分 别 用 红 、 橙 、 黄 、 蓝 四 种 颜 色 来 表 示 。 预 警 系 统 能 为 应 急 管 理 部 门 快 速 有 效 地 调 配 应 急 救 援 资 源 提 供 帮 助 。 首 先 对 管 理 状 态 进 行 可 拓 综 合 评 价 。 管 理 状 态 的 安 全 预 警 等 级 划 分 为 无 警 、 轻 警 、 中 警 、 重 警 四 级 。 各 等 级 的 经 典 域 物 元 分 别 为 : N04 顶 板 制 度 合 格 率 < 60, 70 >     < 15, 25 >  施 工 不 合 格 率 暴 露 面 积 合 格 率 暴 露 时 间 合 格 率 R04 =  < 70, 85 >    < 70, 85 >  ꢀ ꢀ ꢀ 节 域 物 元 和 待 测 物 元 分 别 为 : N 顶 板 制 度 合 格 率 施 工 不 合 格 率 < 50, 100 >   N01 顶 板 制 度 合 格 率 < 90, 99 >     R =  < 1, 30 >  , p  施 工 不 合 格 率 暴 露 面 积 合 格 率 暴 露 时 间 合 格 率 < 2, 5 > 暴 露 面 积 合 格 率 暴 露 时 间 合 格 率 < 60, 100 > < 60, 100 > R01 =  ,       < 95, 99 >    < 95, 99 >  N 顶 板 制 度 合 格 率 95   施 工 不 合 格 率 8   N02 顶 板 制 度 合 格 率 < 80, 90 >    Rp =   < 5, 10 > , 暴 露 面 积 合 格 率 97 施 工 不 合 格 率 暴 露 面 积 合 格 率 暴 露 时 间 合 格 率 R02 =   暴 露 时 间 合 格 率 96   < 90, 95 >   ꢀ 根 据 公 式 ( 1) 可 计 算 评 价 对 象 与 各 安 全 等 级 的  < 90, 95 >  关 联 度 : · 446· ꢀ ꢀ ꢀ 凌 申 怀 等 : 金 属 矿 山 采 场 顶 板 安 全 预 警 初 探 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 6 月 4 - 0. 3 2 - 0. 5 0. 4 - 0. 75 - 0. 222 2 - 0. 7 - 0. 833 3 采 用 三 次 指 数 平 滑 。 设 观 测 原 始 样 本 序 列 为 Y =    [ 4] : - 0. 5  { y , t = 1, 2… n} 。 一 次 指 数 平 滑 式 为 t K441 = .  ( t 1) ( 1) t-1 - 0. 4 - 0. 8 S = αy + ( 1 - α) S ꢀ t = 1, 2, … , T, ( 7)    t - 0. 733 3 ( 1) - 0. 333 3 - 0. 2 - 0. 6 式 中 , S 为 第 t 期 一 次 指 数 平 滑 值 , α 为 平 滑 系 数 , t ꢀ ꢀ 根 据 公 式 ( 3) 得 到 各 评 价 对 象 的 综 合 关 联 度 : 且 0 < α < 1。 第 t + 1 期 的 预 测 值 就 是 第 t 期 的 指 数 平 滑 值 。 二 次 指 数 平 滑 就 是 在 一 次 指 数 平 滑 的 基 础 上 , 再 进 行 一 次 指 数 平 滑 , 计 算 公 式 为 : K = W · K = ( 0.145 8, 0.203 7, 0.332 1, 0.318 4) 44 441 441 4 - 0. 5 0. 4 - 0. 75 - 0. 222 2 - 0. 7 - 0. 833 3     ( 1) ( 1) - 0. 3 - 0. 5  S = αy + ( 1 - α) S , ( 8) ( 9) t t t-1 ·  ( t 2) ( 1) ( 2 2 - 0. 4 - 0. 8    S = αS t + ( 1 - α) St-1 ,  - 0. 333 3 - 0. 2 - 0. 6 - 0. 733 3 式 中 , 分 别 为 一 、 二 次 指 数 平 滑 值 。 存 在 线 性 趋 势 时 , 利 用 St 1) , S(t 2) 建 立 的 线 性 预 测 模 型 : ( = ( 1. 292 4, - 0. 187 9, - 0. 578 1, - 0. 722 5) ꢀ ꢀ 同 理 可 得 人 员 、 机 械 设 备 、 作 业 环 境 的 综 合 关 联 ^ y = at + bt h, ( 10) t+h 度 分 别 为 : 其 中 , K41 = W411 · K411 = ( 0. 460 9, 0. 135 2, 0. 403 9) at = 2S(t 1) - St( 2) , bt = α ( S(t 1) , S(t 2) ) . - 0. 75 - 0. 666 7 - 0. 5 - 0. 333 3 1 - α       ·  - 0. 230 8 - 0. 157 9 - 0. 589 7 - 0. 728 8 ꢀ ꢀ 当 数 据 序 列 呈 现 二 次 曲 线 趋 势 时 , 采 用 三 次 指 [ 4] 1 - 0. 6 - 0. 8 - 0. 866 7 数 平 滑 建 立 预 测 模 型 。 三 次 指 数 平 滑 公 式 为 : ( 1) + ( 1 - α) S(t-11) = ( 0. 089 4, - 0. 571, - 0. 633 3, - 0. 295) S S S t ( t = αy t ( 1) 2) ( 2) K42 = W · K = ( 0. 484 2, 0. 342 2, 0. 173 6) ( 11) 421 421 = αSt + ( 1 - α) S , t-1 { 2 - 0. 4 - 0. 7 - 0. 8 - 0. 8 ( 3) ( 2) ( 3)   (=3) αS + ( 1 - α) S t t t-1 · 1 - 0. 6 - 0. 866 7 式 中 , S 1) 、 S 、 St 分 别 为 一 、 二 、 三 次 指 数 平 滑 值 。 ( ( 2)   t t   6 - 0. 631 6 - 0. 820 5 - 0. 881 4 用 三 次 指 数 平 滑 模 型 建 立 二 次 曲 线 预 测 模 型 : = ( 2. 348 6, - 0. 507 9, - 0. 753 9, - 0. 835 5) = at + bt T + ct T2 ꢀ ( T = 1, 2, … n) , ( 12) ^ y t+T K43 = W · K = ( 0.288 7, 0.110 2, 0.188 8, 0.412 3) 431 431 其 中 , - 0. 166 7 - 0. 25 - 0. 636 4 - 0. 447 4 at = 3S(t 1) - 3St( 2) + S(t 3) ;     0. 5 - 0. 25 0. 5 - 0. 5 - 0. 625  · α [ ( 6 - 5α) St - 2( 5 - 4α) St( 2) ( 1)  bt = 2( 1 - α) 2 - 0. 25 - 0. 25 - 0. 5     + ( 4 - 3α) S 3) ] ; ( - 0. 285 7 0. 363 6 - 0. 210 5 - 0. 482 8 t = ( - 0. 061 8, - 0. 144 6, - 0. 372 8, - 0. 491 5) ꢀ 综 合 上 述 评 价 结 果 可 得 顶 板 作 业 安 全 预 警 的 综 α 2 [ St - 2S(t 2) + St( 3) ] . ( 1) ct = ꢀ 2( 1 - α) ꢀ ꢀ 关 于 指 数 平 滑 模 型 的 说 明 4] : [ 合 预 警 结 果 为 : Kp4 = W4· K = ( 0.435 4, 0.101 5, 0.191 8, 0.271 3) ( 1) 初 始 值 的 确 定 : 以 n 个 数 据 的 平 均 值 作 为 初 始 值 , 以 减 少 初 始 值 对 平 滑 的 影 响 。 4 - 0. 089 4 - 0. 571 - 0. 633 3 - 0. 295     2. 348 6 - 0. 507 9 - 0. 753 9 - 0. 833 5 ( 2) 值 的 确 定 : 指 数 平 滑 α α 代 表 对 时 序 变 化 ·  - 0. 061 8 . 292 4 0. 144 6 - 0. 372 8 - 0. 491 5 - 0. 187 9 - 0. 578 1 - 0. 722 5 的 反 应 速 度 , 又 决 定 预 测 中 修 正 随 即 误 差 的 能 力 。 一 般 来 说 , 平 滑 系 数 α 越 小 , 平 滑 作 用 越 强 , 但 对 实 际 数 据 的 反 应 越 迟 缓 。 即 滞 后 偏 差 的 程 度 随 的 增 大 而 减 小 。     1 = ( - 0. 616 1, - 0. 323 4, - 0. 580 6, - 0. 503 5) ꢀ ꢀ 根 据 最 大 关 联 度 准 则 可 知 , 顶 板 作 业 安 全 状 况 良 好 , 安 全 预 警 等 级 为 无 警 。 4. 2ꢀ 预 测 实 例 4 ꢀ 顶 板 下 沉 位 移 预 测 随 着 采 矿 作 业 不 断 推 进 , 顶 板 的 暴 露 面 积 不 断 加 大 , 顶 板 会 出 现 弯 曲 、 下 沉 、 裂 隙 、 掉 渣 、 冒 落 等 事 故 。 顶 板 监 测 方 法 包 括 位 移 测 量 法 、 压 力 测 量 法 、 电 测 法 和 岩 体 声 发 射 技 术 。 本 文 采 用 的 是 位 移 测 量 4 . 1ꢀ 指 数 平 滑 预 测 模 型 原 始 样 本 序 列 为 水 平 趋 势 时 采 用 一 次 指 数 平 滑 , 线 性 趋 势 时 采 用 二 次 指 数 平 滑 , 二 次 曲 线 趋 势 时 · 447· 增 刊 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 6 月 ( 2) ( 3) 12 法 。 用 水 准 仪 对 采 场 顶 板 的 下 沉 位 移 进 行 监 测 , 采 用 指 数 平 滑 时 间 序 列 预 测 模 型 进 行 下 沉 预 测 。 在 顶 板 下 沉 位 移 监 测 点 采 用 型 水 准 测 量 仪 , 观 测 时 间 间 隔 为 7 个 工 作 日 。 高 程 测 量 数 据 统 计 如 表 2。 表 2ꢀ 采 场 顶 板 下 沉 位 移 测 量 数 据 1 7. 45, S = 16. 75, S = 16. 08. 1 2 a = = 3( 17. 45 - 16. 75) + 16. 08 = 18. 18, 0.8 1 2 b12 2 [ ( 6 - 5 × 0.8) × 17.45 - 2( 5 - 4 × 2( 1 - 0.8) 0. 8) × 16. 75 + ( 4 - 3 ×2 0. 8) × 16. 08] = 3. 28, 0.8 次 间 位 移 量 总 下 沉 位 移 量 测 量 时 间 高 程 / m 备 注 c12 = = 0.24. ( 13) / mm 0 / mm 2 ( 1 - 0.8) 2( 17.45 - 2 × 16.75 + 16.08) 起 始 高 程 2 0091009 - 392. 541 0 ꢀ ꢀ 由 公 式 可 得 预 测 模 型 为 : y = 18. 18 + 3. 28T + 0. 24T2 , 12 +T 20091016 - 392. 543 4 20091023 - 392. 543 8 20091030 - 392. 544 4 20091106 - 392. 545 2 20091113 - 392. 546 0 20091120 - 392. 547 0 20091127 - 392. 548 2 20091204 - 392. 549 8 20091211 - 392. 551 8 20091218 - 392. 554 4 20091125 - 392. 558 0 20100101 - 392. 562 8 2. 4 0. 4 0. 6 0. 8 0. 8 1. 0 1. 2 1. 6 2. 0 2. 6 3. 6 4. 8 2. 4 2. 8 故 3. 4 ^ 14 ^ y = y = 18. 18 + 3. 28 + 0. 24 = 21. 7( mm) , = 18. 18 + 3. 28 × 2 + 0. 24 × 4 = 25. 7, = 18. 18 + 3. 28 × 3 + 0. 24 × 9 = 30. 18. 13 12 +1 4. 2 ^ ^ y = y 5. 0 12 +2 6. 0 ^ ^ y = y 15 12 +3 7. 2 ꢀ ꢀ 依 次 类 推 可 预 测 出 以 后 各 期 顶 板 下 沉 位 移 量 。 8. 8 表 4ꢀ 顶 板 位 移 下 沉 量 及 一 、 二 、 三 次 指 数 平 滑 值 10. 8 12. 8 15. 0 18. 2 序 号 0 原 始 值 一 次 平 滑 值 2. 86 二 次 平 滑 值 2. 86 三 次 平 滑 值 2. 86 1 2. 4 2. 8 3. 4 4. 2 5. 0 6. 0 7. 2 8. 8 10. 8 12. 8 15 2. 49 2. 56 2. 62 2 2. 74 2. 70 2. 68 ꢀ ꢀ 分 别 取 0. 5, 0. 7, 0. 9 进 行 试 算 , 并 针 对 不 同 3 3. 27 3. 16 3. 06 取 值 比 较 误 差 大 小 。 计 算 结 果 如 表 3 所 示 。 表 3ꢀ 一 次 指 数 平 滑 预 测 运 算 4 4. 01 3. 83 3. 68 5 4. 80 4. 61 4. 42 6 5. 76 5. 53 5. 31 预 测 值 绝 对 误 差 序 号 原 始 值 7 6. 91 6. 63 6. 37 α = 0. 2 α = 0. 5 α = 0. 8 α = 0. 2 α = 0. 5 α = 0. 8 8 8. 42 8. 06 7. 72 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2. 86 2. 77 2. 78 2. 90 3. 16 3. 53 4. 02 4. 66 5. 49 2. 86 2. 63 2. 72 3. 06 3. 63 4. 32 5. 16 6. 18 7. 49 2. 86 2. 49 2. 74 3. 27 4. 01 4. 80 5. 76 6. 91 8. 42 9 10. 32 12. 30 14. 46 17. 45 9. 87 9. 44 2. 4 2. 8 3. 4 4. 2 5. 0 6. 0 7. 2 8. 8 0. 37 0. 02 0. 50 1. 04 1. 47 1. 98 2. 54 3. 31 2. 25 3. 40 4. 48 6. 14 2. 29 0. 23 0. 08 0. 34 0. 57 0. 68 0. 84 1. 02 1. 31 1. 65 1. 82 2. 01 2. 60 1. 09 0. 09 0. 06 0. 13 0. 19 0. 2 10 11 12 11. 81 13. 93 16. 75 11. 34 13. 41 16. 08 18. 2 ꢀ ꢀ 通 过 水 准 测 量 监 测 采 场 顶 板 下 沉 位 移 , 同 时 在 0. 24 0. 29 0. 38 0. 48 0. 5 周 边 布 设 声 发 射 定 位 预 报 系 统 动 态 跟 踪 , 对 采 场 顶 板 稳 定 性 实 施 全 方 位 监 视 , 保 证 了 采 场 暴 露 顶 板 处 在 有 效 的 监 控 之 下 , 实 现 了 采 场 的 安 全 、 高 效 开 10. 8 8. 55 9. 15 10. 32 1 1 1 0 1 2 12. 8 9. 40 10. 98 12. 30 [ 5] 采 15 10. 52 12. 99 14. 46 0. 54 0. 75 0. 32 18. 2 12. 06 15. 60 17. 45 5ꢀ 预 防 顶 板 事 故 的 相 关 措 施 平 均 误 差 采 场 顶 板 管 理 应 从 地 质 构 造 、 采 矿 方 法 、 安 全 规 程 、 操 作 规 程 等 几 方 面 综 合 起 来 进 行 管 理 。 ( 1) 建 立 健 全 顶 板 分 级 管 理 制 度 , 包 括 顶 板 管 理 人 员 的 职 责 , 顶 板 的 监 测 和 检 查 制 度 。 ( 2) 加 强 作 业 人 员 技 术 培 训 , 如 支 护 方 式 、 撬 棒 问 顶 技 术 、 冒 顶 预 兆 、 应 急 救 援 方 式 等 。 ( 3) 加 快 回 采 速 度 , 缩 短 回 采 作 业 时 间 , 有 利 于 降 低 顶 板 应 力 , 减 少 下 沉 位 移 , 避 免 顶 板 冒 落 。 ( 4) 控 制 邻 近 采 场 爆 破 作 业 的 影 响 。 检 查 和 处 理 顶 板 浮 石 , 确 定 合 理 支 护 参 数 , 保 证 支 护 施 工 质 量 。 ꢀ ꢀ 顶 板 下 沉 位 移 量 呈 二 次 曲 线 上 升 , 可 用 三 次 指 数 平 滑 进 行 预 测 。 初 值 y1 + y2 + y3 ( 0 1) = S0( 2) = S0( 3) ^ y = S = = 2. 86. 1 3 ꢀ ꢀ 由 表 3 可 知 , 当 α = 0. 8 时 , 平 均 误 差 最 小 , 因 而 取 二 次 平 滑 指 数 α = 0. 8。 当 α = 0. 8 时 , 取 初 值 y1 + y2 + y3 ( 0 1) ( 2) ( 3) S = S = S = = 2. 86. 0 0 3 ( t ( 1) ꢀ ꢀ 计 算 S 1) , St( 2) , S(t 3) 列 于 表 4 中 。 得 到 S = 12 · 448· ꢀ ꢀ ꢀ 凌 申 怀 等 : 金 属 矿 山 采 场 顶 板 安 全 预 警 初 探 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 6 月 ( 5) 使 用 如 超 声 探 测 、 红 外 线 辐 射 检 测 等 先 进 检 测 方 法 。 对 韧 性 大 的 顶 板 岩 石 可 采 用 浅 眼 爆 破 崩 落 。 全 , 避 免 事 故 发 生 。 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 [ [ [ [ [ 1] ꢀ 杨 立 中 , 吴 立 云 . 矿 井 通 风 系 统 评 价 的 可 拓 方 法 [ J] . 中 国 安 全 ( 6) 严 格 控 制 顶 板 暴 露 时 间 和 顶 板 暴 露 面 积 , 科 学 学 报 , 2007, 17( 1) : 126130. 设 计 合 理 的 顶 板 形 状 和 轮 廓 线 。 2] ꢀ 夏 小 刚 . 法 在 确 定 地 表 变 形 因 素 权 重 中 的 应 用 [ J] . 西 安 科 技 大 学 学 报 , 2008( 6) . 6 ꢀ 结 ꢀ 语 可 拓 评 价 方 法 是 一 种 将 定 性 和 定 量 相 结 合 的 系 3] ꢀ 杨 玉 中 , 等 . 基 于 可 拓 理 论 的 煤 矿 安 全 预 警 模 型 研 究 [ J] . 中 国 安 全 科 学 学 报 , 2008, 28( 1) : 4045. 统 安 全 评 价 方 法 , 能 使 评 价 更 加 全 面 、 客 观 、 科 学 化 。 本 研 究 利 用 可 拓 模 型 对 某 金 属 矿 山 采 场 顶 板 进 行 评 价 预 警 , 对 顶 板 下 沉 位 移 进 行 预 测 , 并 提 出 预 防 措 施 , 供 矿 山 的 爆 破 安 全 管 理 参 考 。 顶 板 的 安 全 管 理 工 作 是 一 项 重 要 的 技 术 工 作 , 应 从 从 地 压 管 理 的 角 度 出 发 , 研 究 泄 压 开 采 技 术 方 案 , 确 保 回 采 过 程 的 安 4] ꢀ 刘 思 峰 , 党 耀 国 . 预 测 方 法 与 技 术 [ M] . 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社 , 2005. 5] ꢀ 樊 明 玉 . 采 场 顶 板 稳 定 性 与 采 场 顶 板 监 测 技 术 研 究 [ J] . 有 色 金 属 , 2007( 1) . ( 收 稿 日 期 ꢀ 20110524) 櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘櫘 ( 上 接 第 436 页 ) 5ꢀ 结 ꢀ 语 在 草 原 地 区 露 天 矿 的 建 设 过 程 中 , 针 对 项 目 特 作 中 的 实 现 , 结 合 胜 利 一 号 露 天 煤 矿 生 产 项 目 对 当 地 生 态 环 境 造 成 破 坏 的 类 型 、 范 围 和 强 度 , 结 合 虚 拟 现 实 技 术 ( Virtual Reality) , 建 立 了 哈 尔 乌 素 露 天 矿 对 当 地 生 态 环 境 影 响 的 模 型 , VRMap 是 基 于 COM 技 术 和 虚 拟 现 实 技 术 的 三 维 地 理 信 息 系 统 软 件 , 可 以 实 现 海 量 数 据 支 持 和 数 据 的 三 维 景 观 自 动 构 建 。 提 供 了 非 常 丰 富 、 强 大 的 场 景 制 作 功 能 , 建 立 的 模 型 如 图 4 所 示 。 胜 利 一 号 露 天 煤 矿 的 开 发 和 开 采 活 动 对 原 始 地 形 地 貌 造 成 的 破 坏 形 式 主 要 有 二 : 一 是 挖 损 , 该 破 坏 主 要 由 露 天 采 掘 场 引 发 ; 二 是 压 占 , 该 影 响 的 施 加 者 主 要 是 排 土 场 。 点 , 应 以 科 学 发 展 观 为 指 导 , 积 极 采 取 科 学 、 合 理 的 水 土 保 持 措 施 , 因 地 制 宜 、 因 害 设 防 , 确 定 合 理 的 防 治 措 施 , 遏 制 水 土 破 坏 的 加 剧 和 发 展 , 尽 快 恢 复 地 面 植 被 , 改 善 矿 区 生 态 环 境 , 实 现 区 域 生 态 和 经 济 的 可 持 续 发 展 。 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 [ 1] ꢀ 卞 正 富 , 翟 广 忠  矿 区 土 地 复 垦 规 划 的 理 论 与 实 践 [ M]  北 京 : 煤 炭 工 业 出 版 社 , 1996 [ 2] ꢀ 李 晋 川 , 白 中 科  露 天 煤 矿 土 地 复 垦 与 生 态 重 建 [ M]  北 京 : 科 学 出 版 社 , 2000 [ 3] ꢀ 罗 ꢀ 党 . 灰 色 决 策 问 题 分 析 方 法 [ M]  郑 州 : 黄 河 水 利 出 版 社 , 2 005 ( 收 稿 日 期 ꢀ 20110513) 图 4ꢀ VR造M成ap的下土草地原破区坏露情天况煤模矿拟建 设 项 目 · 449·


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