矿区修复工程科技论文

采矿工程毕业设计论文

采矿工程是一个国家的重要产业,采矿工程直接关系到国家资源、能源的正常供应和使用安全。以下是专门为你收集整理的采矿工程毕业设计论文，供参考阅读！

采矿工程方法优化研究

【摘要】采矿工程中的许多方法都是可以优化的，比如采矿工程中的开拓系统和采矿方法。这些方法优化问题，由于决策变量众多，并且不同情况的所起的作用不同，导致多数问题都是复杂的非线性化问题，不仅如此变量之间的联系有时很难用确切的数学模型或者数学表达式表达出来。因此我们考虑到可以利用计算机技术和人工智能的技术来实现采矿工程中方法的优化问题，比如遗传算法，神经网络等，本文从上述几种技术角度，结合实际例子探讨了采矿工程方法的优化问题。

【关键词】采矿工程;优化;采矿方法

采矿工程中的许多问题的决策和方法的优化，都是多决策变量问题。以往对这种问题的处理方式都是采用单一变量法，即采用固定其他变量使其值保持不变，通过变化某一变量来探索这一变量对目标函数或目标问题结果的影响，从而找出最优解。虽然这种方式大大简化了这种多变量问题的求解方式，但是它忽略了各个变量之间的相互关系，以及他们之间的相互作用对最终结果的影响，因此所得的结果并不是真正的最优值。为了求得真正的最优解，需要同时改变各决策变量，探索他们在这种情况下和目标的关系以及的对目标结果的影响，从而找出综合最优值。

1、优化方法

1.1遗传算法的定义

遗传算法是一种自适应优化的方法。这种方法基于生物进化的原理，它模拟了生物进化的步骤，将繁殖、杂交、变异、竞争和选择等概念引入到算法中。[1]通过对一组可行解的维持和重新组合，在多决策变量共同作用的条件下，改进可行解的移动轨迹曲线，最终使它趋向最优解。这种方式是模拟生物适应外界环境的遗传变异机理，克服了传统的单决策变量法容易导致的局部极值的缺点，是一种全局优化算法。

1.2神经网络的定义

人脑思维方式的一大特点就是：通过多个神经元之间的同时的相互作用来动态完成信息的处理。人工神经网络就是模拟人脑思维的这种方式，通过计算机来完成一个非线性的动力学系统，可以实现信息的分布式存储和并行协同处理。

1.3遗传算法与神经网络协同优化

由于采矿工程的问题很难用一个显式来表示，所以我们可以利用人工神经网络强大的非线性映射能力建立决策变量和目标函数的关系，实现对问题的显式化，然后用遗传算法对这个目标函数的决策变量进行搜索和寻优，搜索到后就输入之前已经建模好的神经网络，网络将自动进行学习和匹配，从而我们可以计算出目标函数对该组决策变量的适应性，然后根据适应性进行遗传变异操作，反复多次后即可寻得最优解。

2、优化实例

2.1遗传算法在矿石品位优化中的应用

遗传算法是由原始数据，模拟优胜劣汰的方式通过反复迭代获得最优解，在这里实质上是随机生成一组矿石品位，利用自适应的技术调整品位，经过反复迭代计算，逐步逼近最优解。

(1)编码：用定长字符代表遗传中的基因，在这里表示某种特定品位，编码顺序依次为边界品位、最小工业品位、原矿品位和精矿品位。[2]

(2)初始群体：每次迭代的初始群体由上一次迭代生成，第一次的初始群体随机生成，每个群体包含的个体数确定。

(3)适应度：自然界中的适应度是生物个体对自然界的适应程度，适应度大，那么它存活下来的可能性就大。类似的这里的适应度是衡量个体优劣的指标，可以驱动遗传算法的优化，本例中的适应度取不同品位的矿石所能取得的净现值。

(4)复制和交换：根据达尔文进化论，适应性强的个体容易生存下来，那么他们的有利性征就被保留了，同样的不利性征就被淘汰了，适应性强的个体他们的后代跟他们的相似度会比较高，在遗传算法中可以用复制来代表这一部分;交换就是指上一代多个个体的部分基因相互置换产生新个体。

(5)突变：遗传算法中产生新个体的又一手段，通过求补运算完成。

(6)终止条件：遗传算法是迭代运算，在迭代到符合某一要求时停止，一般都是当群体的平均适应度或最大适应度变化平稳时，迭代终止。

2.2采矿工程优化实例

本处选择山东莱芜铁矿施工时的填充材料刚度与采场结构参数的优化问题来说明一下神经网络和遗传算法的具体应用。

山东莱芜铁矿谷家台矿区矿体赋存于大理岩与闪长岩的.接触带中，上部为第四系和第三系所覆盖，全部为隐伏矿体，矿脉地理结构十分复杂。[3]上部有河流流过，虽然河流和矿带之间有第三系的红板岩，但是由于局部天窗的分布，导致水层和第四系砂砾石层和灰岩层接触，隔水效果不好。由于灰岩层的含水性，导致这部分成为承压含水层。复杂的地质背景给开矿带来了巨大的难度，为了实现不改河、不疏干、不搬迁、不塌陷、不还水的“五不”方针，最终决定的开矿方案是采用矿体近顶板大理岩注浆补漏堵水措施与阶段空场嗣后胶结充填采矿方法相结合的综合治水方案。制约这一方案顺利实施的两个重要因素就是充填材料刚度与采场结构参数的优选问题。

设矿房宽度为Bf，填充体刚度为EC，бt为上盘出现的最大拉应力。推测得出：从安全性角度考虑，矿房宽度Bf越小，填充体刚度EC越大，则上盘出现的拉应力越小，施工越可靠;从经济型角度考虑，矿房宽度越大，填充刚度越小越经济，可以看出两者是相对的，我们要在这之间找一个最佳匹配值。使得上盘出现的拉应力小于但又接近于大理岩的抗拉强度。

先通过神经网络建立决策量Bf、EC和目标бt的映射关系，然后用遗传算法搜索最佳匹配，得到结果Bf=21.256m，EC=396.6MPa，бt=-1.9297MPa，最后进行的结果的合理性验证，表明这个结果是令人满意的。

3、结论

作为现阶段比较先进的计算智能和人工智能技术，遗传算法和神经网络着重于通过迭代算法和非线性映射来求得问题的最优解。由于绝大多数矿场的复杂条件导致采矿工程中的许多问题和方法的决策存在众多的决策变量，并且多数变量和目标量的关系都是非线性的，这些特点使得遗传算法和神经网络等现代先进智能技术能很好的运用到采矿工程的优化中去，通过文章研究和实例证明，对于采矿工程的方法优化，遗传算法和神经网络能起到很好的效果，随着这些技术的进步，他们将会为采矿工程的优化方面提供更有力的帮助。

参考文献

[1]李云，刘霁.神经网络与主元分析在采矿工程中的应用[J].中南林业科技大学学报，2010，30(6)：140-146.

[2]张磊，柴海福.浅谈人工神经网络在采矿工程中的应用[J].学术探讨，2008，(6)：172.

[3]刘加东，陆文，路洪斌.浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工，2009，(1)：25：27.

采矿工程充填技术的应用发展论文

摘要 ：近几年，我国采矿工程不断扩大，充填技术的理论和实践被广泛应用，尤其是随着胶结充填技术的不断改进，提升了充填技术在采矿工程中的地位。在采矿过程中，主要利用的还是水力和胶结作为充填技术，可以提高矿产的采矿率，促进采矿工程的总体效率以及安全性，提高采矿企业的经济效益，推动采矿工程的快速发展。这些填充技术能够适用各种煤矿环境，更好的处理采矿工程中所遇到的问题，在我国采矿工程中起着非常重要的作用。此外，采矿工程中充填技术的应用与发展，在很大程度上提升了采矿企业的经济效益，促进了采矿技术的发展。本文主要阐述了充填技术在采矿工程中的应用和发展，并且针对问题，提出合理的解决措施。

关键词 ：采矿工程；充填技术；应用与发展

随着我国科学技术的不断创新，传统的采矿技术已经不能现代化社会的发展趋势，不能顺应新形势下的社会发展要求。面对这样的局面，就要利用采矿充填技术，具备高回采率，安全性能高和环保的特点，采矿充填技术的关键是充填，主要选择砂砾，煤灰渣，碎石以及石块等物质，对在地下采矿过程中挖出来的空区进行充填。研究数据表明，与传统采矿技术相比，充填技术略显胜出，充填技术可以有效的加强采煤区地层的稳定性，以免发生倒塌。还可以提升矿产资源的回收率，提高企业的发展能力，废石是填充材料的关键，其经济性较好。在尾砂回填后，可以降低自然灾害的发生率，此外，还能够在一定程度上降低矿井深处高温带来的风险，保证生产的安全性。

1采矿工程中采用的填充技术

充填技术是对采矿工程采空区用碎石，砂子等材料进行填充，从而达到支撑的效果，以免围岩跨落和变形。如今的充填技术，应用比较多的方法有水力充填法，胶结充填法以及膏体充填法。

1.1水力充填法

水力充填法是一种应用最早的充填技术，目前这项技术已经成为“三下”煤层，特厚煤层开采的关键顶板管理技术。水力充填法的原理是把固体物料作为浆体或膏体，在通过远距离进行传送，其特点就是成本低，传送效率高，并且不会受到季节和地势的影响。如今我国也已经研究成功了高浓度浆料管道直流输送工艺。

1.2胶结充填法

胶结充填法是以尾料作为材料进行胶结充填的，被采矿工程广泛应用。充填物所选择的尾料包含很多的颗粒，对此胶结面积增大，形成了触变性质体制。目前，高浓度全尾矿胶结填充技术已经相对成熟，被采矿工程广泛应用，应用率高达80％，物料传送质量高达70％。

1.3膏体充填法

现阶段，我国膏体充填法的应用发展还不是很完善，和其他充填技术相比还处于落后状态。膏体充填法的质量会受到很多因素的影响，例如搅拌方法，水含量，搅拌质量以及颗粒成分。膏体充填法在工艺上比较繁琐，技术含量非常高，操作管理流程复杂，需要在大量的实践中深入分析和不断优化。

2我国填充技术的发展现状

根据我国煤矿以往的产矿量和充填技术有关的数据表明，可以对充填技术未来的发展作出以下分析。随着我国煤矿的不断开采，在采矿过程中造成的.土地坍塌的赔偿费用逐年增加，呈上升趋势，变得越来越高。煤矿利用充填技术开采所增加的成分得知，早在几年前发现充填采空区增加的煤开采成本约等于采煤所造成的土地坍塌赔偿所增加的吨煤成本。我国是一个矿产资源丰富，并且资源存储量以及消耗量最大的国家，在煤矿开采过程中，周围的环境和地表会受到破坏，就在矿产开采成本上升的同时，周边环境也受到了影响，容易带来安全事故。对此，研发了一项矸石充填技术，就是常说的一种绿色充填技术。采空区利用充填技术可以降低周边环境和地表的破坏程度，降低废料排放率。在煤矿开采过程中，会出现很多采空区，还会使顶板和矿柱发生变化，容易发生安全事故。在采空区应用矸石充填技术，矸石不用上井，就能很好的处理矸石污染耕地以及环境带来的严重后果。并且减少煤柱，资源回收率也明显升高。这项技术会在未来的采矿工程中应用最广泛的一种充填技术，会得到很好的推行和使用。

3填充技术的应用原则

3.1环境保护为前提

在采矿工程中使用充填技术，第一要考虑的就是环境因素。我国现阶段提出的可持续发展战略，对采矿工程来讲，不但要完成自身的可持续发展，还要重视环境的保护。对此，要选择适合的充填技术，要了解采矿工程的地势环境，并且综合分析目标地区的周围环境，掌握环境和环境之间的联系。选择适合的充填技术，可以很好的掌控环境污染，加强对环境的保护。在采矿工程中使用充填技术，要注意整理开采过程中的材料，以免浪费材料，要充分利用材料资源。对采矿工程中的尾砂和煤灰，要加强回收利用，实现可持续发展，以保护环境为前提。

3.2安全生产为基础

在工程展开中，安全是每个工程都非常重视的一个问题。所以在采矿工程实施中，必须要保证施工人员的生命安全问题，选择适合的充填技术。对此，在选择采矿充填技术过程中，首先需要对采矿地域的环境进行勘察，排除地质方面的安全问题，综合考虑低压措施以及采矿方法，确保在采矿工程利用充填技术时，不会带来安全隐患。3.3合适的充填系统在采矿工程中利用充填系统时，必须以充填量的多少来作为基本准则。在采矿工程展开之前，要严格把控好采充平衡，对采矿地进行预测和规划，合理的制定采矿地的矿产量和采矿量。确保所用的矿产量和所采出的矿产量相同，掌控好二者的产量。所以，要合理的制定充填系统，防止因过度开采导致浪费矿产资源，保证在采矿工程中不出现安全隐患问题。

4填充技术在应用过程中的问题

现如今，充填技术在我国采矿工程中被广泛应用，并且这样采矿技术已经非常成熟，对采矿工程的发展有很大的推动作用，具有很大的优势，能够取得很好的经济效益。但从总体上来讲，采矿充填技术在实际应用过程中还是存在一些问题。大多数采矿企业在采矿过程中，所选择的充填技术缺乏科学性，没有完全掌握好采矿工程所在地的实际状况，导致采矿技术的应用没有按照因地制宜的基本原理，造成采矿工程的效率下降，所取得的矿产在质量和数量上都比较低。充填采矿技术对材料的要求非常高。在采矿工程的实际施工当中，需要利用非常繁琐的采矿技术，操作性与技术性都非常强。但是矿山自身结构相对复杂，导致矿产量和预想的产量存在很大的差异。对此，在矿产开采过程中，仅仅利用充填技术是不够的，还需要融合高强度的新型填充材料，从而保证采矿的效率和产出量。然而，采矿企业要想购买大量的新型填充材料，就会影响企业的生产成本以及企业的经济效益。

5填充技术的应用与发展展望

5.1优化填充管理制度

充填站担任着采矿工程的调配管理工作。首先，充填站具有大量的先进开采机械和电子设备，这类先进的安装设备，为充填材料提供了很大的便利。同时，也要考虑充填站在管理上的不足。充填站的设备相对齐全，然而如果没有科学的管理制度，那么这类设备的系统就不能完成自身的工作，对采矿工作起不到任何推进作用。对此，就要不断优化充填站的管理制度，定期对这些设备进行检测，制定合理的检查制度，像一些分散的填充材料，要进行统一保管。定期对机械设备以及电子设备进行检测，保证设备的系统质量符合工作展开的标准要求。对充电站设备与系统的管理，有安全专门的人员去监管，并派遣专业的技术人员定期检查工作，一旦发展设备具有安全隐患，要马上实施维修，以免带来不必要的麻烦。

5.2创新采矿充填技术

我国采矿工程的不断发展，离不开采矿技术的创新与进步。在使用充电采矿技术的同时，也要对充填采矿工艺进行创新，加强采矿企业的快速发展，提高企业竞争力。关于充填采矿工艺的创新，第一要对传统的充填工艺进行详细分析，了解传统充填工艺的特点。第二，要根据本地的矿产类型和特性，研究和创新充填工艺。例如在一些大矿体的矿山，都非常稳定，但矿产的开采非常困难。在这种状况下，就要选择中深孔和浅孔空场技术，就能获取很好的采矿效果。在这种情况下，充填材料最好利用高水材料和块石胶结材料，这些材料能够更好的对采空区进行充填。利用科学合理的创新充填采矿工艺，可以减少采矿的生产成本，提高采矿效率。对此，充填工艺的创新，可以实现更好的采矿效果，提高采矿企业的经济效益。

5.3提高对创新充填技术材料的研究

在充填采矿技术中，充填材料是必备的。充填材料的不同，对充填采矿技术的应用效果也是不同的。好的充填材料不但可以提升采矿工程的工作效率和工作质量，在很大程度上也保证了采矿工程的安全性。随着采矿技术的不断创新，充填材料的应用正渐渐走向新型的充填固化材料。对此，就要不断增强新型填充固化材料的研发，全面分析充填材料的物理特征，掌握材料的成本和组织方法以及骨料框架。新型的充填固化材料强度高，成本低，对采矿行业的发展以及可持续发展都有着非常重要的意义。就目前状况来讲，我国已经研发出固化材料，其材料的固结速度非常快，效率高并且浓度低，方便使用。其自身具备轻质性，便利性等特征，能够更好的适应材料的远程传送，为采矿工程提供了便利。

5.4充填技术设备的维护

随着充填技术的快速发展，其作业方法和相关设备以及充填仪器的更新换代也非常快。在这些充填设备当中，充填料贮仓起着关键性作用，它能够直接影响充填材料的质量和充填效果，但是在传统充填工艺上却不被重视。然而在新型充填技术当中，采用了加以改过的立式充填料贮仓，可以更好的确保充填料的质量。而在尾砂处理环节，就要利用精准度非常高的水力旋流器。在浆料传送阶段利用这些先进的技术和自动化控制系统，能够提升作业质量以及作业效率。

6结语

综上所述，随着我国科学技术的蓬勃发展和采矿工程的不断扩大，采矿工程的相关采矿技术也是日新月异，而充填技术的广泛应用为采矿企业奠定了坚实的基础。采矿企业要想在激烈的市场竞争中站稳脚跟，就要不断优化充填站的管理制度，不断对采矿工程的充填技术以及采矿工艺进行创新研究。利用新型充填材料，提高充填材料的强度，进而较少材料成本，选择轻便的充填材料进行远程传送。充填技术的逐渐发展，推进了高效，自动化，智能化的采矿作业方式的展开，进而提高了采矿企业的经济效益，保护了生态环境的发展。并且矿区里的工作人员得到了解放，改善了他们的工作环境，减少了工作人员的工作量，在很大程度上提高了工作人员的劳动生产力和工作效率。特别是对一些工作环境复杂，稀有矿床的开采，充填技术被广泛应用，不断满足新形势下采矿资源的发展要求，促进了采矿工程中充填技术的发展。

参考文献：

[1]许成章.采矿工程中充填技术的应用分析[J].中华民居，2015（3）；112-114.

[2]荆延林.充填采矿技术应用发展及存在的问题研究[J].科技与企业，2015（10）；209-210.

[3]李享.矿山地质探矿工程中存在的问题与解决措施[J].科技创新导报，2016（14）；224-226.

[4]杨井志.充填技术在采矿工程中的应用发展[J].黑龙江科技信息，2016（2）；305-306.