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基于XGBoost模型岩体可爆性研究

黄金 2024年第2期45卷 21-23,32页

作者：吴凌峰周宗红孙伟金平长安矿业有限公司昆明理工大学国土资源工程学院

岩体可爆性是衡量岩体爆破难易程度的一个重要指标,准确对岩体可爆性评价能够为合理爆破设计提供依据。选取岩石密度、单轴抗压强度、岩石抗拉强度、岩石脆性指数、动载强度和完整性系数等作为岩体可爆性数据集的指标,采用Z-Score方法... 详细信息

岩体可爆性是衡量岩体爆破难易程度的一个重要指标,准确对岩体可爆性评价能够为合理爆破设计提供依据。选取岩石密度、单轴抗压强度、岩石抗拉强度、岩石脆性指数、动载强度和完整性系数等作为岩体可爆性数据集的指标,采用Z-Score方法标准化岩体可爆性数据集,消除量纲对模型预测影响,分别采用朴素贝叶斯、支持向量机和XGBoost模型进行岩体可爆性分级,结果表明:采用XGBoost模型能够准确评价岩体的可爆性,为岩体可爆性评价提供一种新的方法。

关键词：爆破岩体可爆性可爆性分级 XGBoost 机器学习算法

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复杂不规则采空区围岩冒落持续监测及周期性冒落特征分析

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金属矿山 2024年第7期 1-8页

作者：刘银张晶周宗红韩岩松任凤玉昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明654093 鹤庆北衙矿业有限公司云南大理671507 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

复杂不规则采空区因其形成条件的特殊性和工程环境的复杂性,在形成初期常表现为剧烈且无规律的阵发性冒落,对采空区安全治理极为不利。以河北某铁矿因下部民采空区与生产区域采场相互贯穿形成的复杂不规则冒落空区为工程背景,结合三维... 详细信息

复杂不规则采空区因其形成条件的特殊性和工程环境的复杂性,在形成初期常表现为剧烈且无规律的阵发性冒落,对采空区安全治理极为不利。以河北某铁矿因下部民采空区与生产区域采场相互贯穿形成的复杂不规则冒落空区为工程背景,结合三维激光扫描技术、现场调查结果和开拓、采准工程现状等,提出了联合监听冒落岩块撞击声响与监测拱脚变形的采空区冒落持续监测方法,得到拱脚变形破坏引起采空区批量冒落的周期性冒落特征。冒落岩块撞击声响监听结果显示,空区发生阵发性冒落的持续时间约5个月,经短暂稳定阶段后进入周期性冒落阶段。结合拱脚变形监测结果,可知该空区周期性冒落阶段周期为15~30 d,空区围岩批量冒落滞后拱脚变形破坏的时间为3~8 d,可见空区拱脚变形破坏可作为空区围岩进入批量冒落的前兆,提出监测2次空区边界扩展差hk来预测空区围岩批量冒落的发生时机。研究结果对于同类型空区冒落监测和安全治理具有一定的借鉴意义。

关键词：采空区冒落监测冒落撞击声监听拱脚变形监测周期性冒落

地采扰动下露天坑地表岩移特征及废石充填方案研究

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矿产保护与利用 2024年第4期44卷 85-92页

作者：韩岩松张晶周宗红刘银昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明654093 鹤庆北衙矿业有限公司云南大理671507

无底柱分段崩落法常应用于黑色金属露天转地下矿山,该方法易引起露天采场边坡失稳,影响矿区周边建(构)筑物的安全。以地表斜坡坡度较陡且地形切割强烈的李家河铁矿为研究对象,依据地表航拍点云数据和生产平面图建立精细的数值模型,采用... 详细信息

无底柱分段崩落法常应用于黑色金属露天转地下矿山,该方法易引起露天采场边坡失稳,影响矿区周边建(构)筑物的安全。以地表斜坡坡度较陡且地形切割强烈的李家河铁矿为研究对象,依据地表航拍点云数据和生产平面图建立精细的数值模型,采用数值模拟研究地下持续开采扰动作用下的露天坑地表岩移特征,并结合地势、植被、农作物和公路等因素,对比优选合理可行的地表废石充填方案。结果显示,随着矿体逐步向深部开采,受地形和矿体分布影响,Ⅰ号矿坑呈现局部零星破坏,Ⅱ号矿坑以东北侧区域破坏为主,Ⅰ号矿坑地表沉降变化范围小于Ⅱ号矿坑,最终优选出从侧壁向中间靠拢再向北侧推进的地表废石充填方案。

关键词：无底柱分段崩落法露天转地下地表岩移数值模拟废石充填

基于主成分分析和改进Bayes判别的岩爆等级预测

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采矿与岩层控制工程学报 2022年第5期4卷 12-22页

作者：刘剑周宗红刘军洪贞群昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 元阳县华西黄金有限公司云南红河661400

随着深部开采和地下空间的综合利用,岩爆灾害日益频发。为了提高岩爆预测的准确性,采用主成分分析法和改进贝叶斯(Bayes)判别法,选取岩石单轴抗压强度、脆性系数、岩石弹性能量等指标,建立岩爆综合预测模型。采用主成分分析法对原始数... 详细信息

随着深部开采和地下空间的综合利用,岩爆灾害日益频发。为了提高岩爆预测的准确性,采用主成分分析法和改进贝叶斯(Bayes)判别法,选取岩石单轴抗压强度、脆性系数、岩石弹性能量等指标,建立岩爆综合预测模型。采用主成分分析法对原始数据进行预处理,消除相关性影响,满足Bayes判别条件,确定影响岩爆的主要因素;使用改进Bayes判别对岩爆烈度分级,在传统的Bayes模型基础上增加阈值修正,解决指标所属的类别分布不均、先验概率差距较大和后验概率位于分类边界附近出现误判的问题。研究结果表明,传统的Bayes判别预测样本的准确率达到93.18%,经过改进后大幅提高了模型的准确率和泛化能力,可为岩爆研究提供参考。

关键词：改进Bayes判别阈值主成分分析法岩爆预测

某铁矿分段矿房法不同分段高度稳定性分析研究

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有色金属工程 2021年第8期11卷 113-121,133页

作者：丁文俊周宗红侯廷凯黄耀春李玉宝安东亮王廷飞王苹昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南黄金矿业集团股份有限公司昆明650000 云南德成规划设计有限公司昆明655011

为了对云南某铁矿分段矿房法的最优分段高度进行优选,首先通过现场工程地质调查和室内岩石力学试验,基于GSI的Hoek-Brown强度准则计算出矿岩体的力学参数。在此基础上结合矿体形态及赋存条件,利用软件CAD、ANSYS和FLAC3D建立矿山数值模... 详细信息

为了对云南某铁矿分段矿房法的最优分段高度进行优选,首先通过现场工程地质调查和室内岩石力学试验,基于GSI的Hoek-Brown强度准则计算出矿岩体的力学参数。在此基础上结合矿体形态及赋存条件,利用软件CAD、ANSYS和FLAC3D建立矿山数值模型,为了较为真实地反映开挖方式,定义分段按照单步10 m进行开挖,同时将开挖后采场内形成的主应力、位移和塑性区作为指标进行分析。结果表明,分段高度30 m是采场安全与失稳的临界值,通过分析发现分段高度30 m时矿房内形成的最大主应力及位移均在安全评判范围内,采场处于稳定状态;当分段高度达到40 m时,矿房顶板位置出现拉伸破坏,并在间柱位置产生大量的剪切塑性区,少部位发生贯通,最终选取30 m作为最优分段高度。研究结果可为该矿山的安全生产提供指导性建议。

关键词：数值模拟采场结构参数分段矿房法 FLAC3D

基于修正散点图矩阵与随机森林的岩爆等级预测

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有色金属工程 2022年第3期12卷 120-128页

作者：刘剑周宗红昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093

为了提高岩爆预测模型的精度,以围岩洞壁最大切向应力(MTS)、岩石单轴抗压强度(UCS)、岩石单轴抗拉强度(UTS)、应力系数(SCF)、脆性系数(BI)、岩石弹性能指数(EEI)等参数作为预选预测指标。运用修正散点图矩阵分析指标间、指标与岩爆等... 详细信息

为了提高岩爆预测模型的精度,以围岩洞壁最大切向应力(MTS)、岩石单轴抗压强度(UCS)、岩石单轴抗拉强度(UTS)、应力系数(SCF)、脆性系数(BI)、岩石弹性能指数(EEI)等参数作为预选预测指标。运用修正散点图矩阵分析指标间、指标与岩爆等级间的关系,筛选指标集中的离群值,确定构成岩爆预测的指标体系。引入并优化随机森林算法,采用Randomize Search CV和Grid Search CV方法寻求最优超参数,运用优化后模型对岩爆实例进行岩爆倾向性等级预测,并将预测结果与神经网络模型(ANN)、支持向量机模型(SVM)、XGBoost模型结果进行分析对比。研究表明:修正散点图矩阵对筛选多维岩爆数据离群值是有效的,优化后的Random Forest模型的预测准确率为92.6%,为岩爆倾向性分级提供一种新的方法。

关键词：岩爆灾害等级预测修正散点图矩阵指标优选优化随机森林模型

充填条件下复杂采空区围岩冒落规律与治理方案研究

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有色金属工程 2023年第3期13卷 121-128页

作者：张晶周宗红任凤玉刘剑昆明理工大学国土资源工程学院昆明654093 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区... 详细信息

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区形态进行探测,并通过对比前三次探测结果分析了空区的扩展趋势。结合离散元软件3DEC建立复杂数值计算模型,用以演化模拟充填条件下空区围岩冒落过程,掌握空区充填与围岩冒落的时空演化特征,并提出空区分段充填治理方案。结果显示:冒落空区形成初期,边界在纵向与横向上均有扩展,此时空区治理的关键在于及时支撑冒落拱基以限制空区跨度增大,当充填至-210 m水平时,空区横向冒落范围锐减,表明空区充填体有效阻止了空区北侧围岩冒落,可将-210 m水平视为充填临界水平,据此提出的空区分段充填治理方案,可有效保障空区的安全治理和周边矿体的安全开采。

关键词：采空区三维激光扫描技术数值模拟充填治理冒落规律

基于主客观赋权-物元可拓模型优选岩爆倾向性预测方法

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有色金属工程 2022年第8期12卷 119-130页

作者：乔木周宗红李岳峰李晋刘剑昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093

为了提高岩爆倾向性预测模型的可靠性,确保评价指标赋权方法的合理性,建立了基于主客观组合赋权的物元可拓岩爆倾向性预测模型。将9标度层次分析法、3标度改进层次分析法、构造标度改进层次分析法三种主观赋权方法分别与变异系数法(客... 详细信息

为了提高岩爆倾向性预测模型的可靠性,确保评价指标赋权方法的合理性,建立了基于主客观组合赋权的物元可拓岩爆倾向性预测模型。将9标度层次分析法、3标度改进层次分析法、构造标度改进层次分析法三种主观赋权方法分别与变异系数法(客观赋权法)组合,结合物元可拓理论建立三个岩爆倾向性预测模型,将模型分别应用于国内八项实际工程并对模型选优。结果表明:3标度改进层次分析法与变异系数法的组合赋权-物元可拓模型岩爆倾向性预测结果与实际情况一致,为最优模型。

关键词：岩爆层次分析法变异系数法主客观赋权物元可拓

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深部巷道开挖加卸荷诱发围岩失稳的模拟研究

中国矿业 2019年第6期28卷 104-110页

作者：靳西传周宗红龙刚侯廷凯昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 桐梓煤电化循环经济工业园区管理服务中心贵州桐梓563200

为研究深部巷道开挖引起的加卸荷现象及其诱发的围岩失稳,以埋深为1 275m的云南某矿山8^#矿体1261中段沿脉巷道为背景,采用FLAC^3D软件对巷道的应力场、位移场和塑性破坏区的演化规律进行模拟分析,探究开挖引起的加卸荷情况及其对巷道... 详细信息

为研究深部巷道开挖引起的加卸荷现象及其诱发的围岩失稳,以埋深为1 275m的云南某矿山8^#矿体1261中段沿脉巷道为背景,采用FLAC^3D软件对巷道的应力场、位移场和塑性破坏区的演化规律进行模拟分析,探究开挖引起的加卸荷情况及其对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:开挖结束后,巷道围岩应力重新调整,其帮部、斜底脚以及斜拱顶处加卸荷现象明显;随着开挖的进行,巷道斜底脚处围岩应力逐渐增加,而其余位置的围岩应力逐渐减少。8^#矿体有着中等至强烈岩爆倾向,主要危险区域为巷道折角处;巷道围岩位移量:拱顶>帮部>底板>斜拱肩>拱肩>斜底脚。

关键词：深部巷道开挖模拟 FLAC^3D软件岩爆倾向演化分析