矿工程中的不确定性分析

张泽伟

摘 要：在当前现代化的采矿工程之中，存在有较多的不确定性因素，所以应当加强重视和管理，加强实践工作的开展水准。文章将针对这一方面的内容展开论述，详细的分析了现代化的采矿工程不确定性因素，同时对基本的防治对策和处理的技术方案进行了探讨，旨在稳步的增强工作的开展效益，增强工作的建设水准，为更好的完善相关施工管理技术丰富建设手段奠定坚实的基础。

关键词：采矿工程；不确定性；研究分析；岩石力学

由于采矿工程属于大规模的、系统化的工程活动，所以对技术性的要求较高，并且在实践的操作当中还有大量的不确定性，诸如常见的裂隙分布、岩土的强度、岩层的厚度等等，都对实践工作的开展形成了直接的影响。所以，为了更加客观的、更加准确的评价相关采矿工程的基本状况，评价工作的主要状态，还需要科学化的组织开展相关设计和生产活动，充分的考虑到上述不确定性因素，建立相对应的指标体系和工作的模型，同时还需要制定出严格的、完善的评价方式，为科学的开展采矿工程工作奠定坚实的基础。在工作当中，需要明确不确定性因素的主要内容，有目的性的加以改进，完善手段、丰富现场的操作，加强对因素的控制，力求保证采矿工程最佳的质量。

1 采矿工程常见不确定性因素分析

正如上文所分析到的，当前采矿工程的主要影响因素有计量模型的不确定性、荷载力的不确定性、岩土强度的不确定性以及岩土厚度的不确定性。所以在实践工作当中还需要有目的性额对上述内容进行加强，完善工作的细节，增强实践操作的效益。

1.1 岩层厚度的不确定性。首先是采矿工程岩层厚度的不确定性。在采矿工程的进行过程之中，首先需要掌控基本的厚度变化状况，掌握岩层的基本条件，从理论上加以分析，如果有足够的观测点可以精确的对上述内容加以描述，则应当制定出对应的方案加以管理。但是在实践工作当中由于钻孔工作量以及岩层的露出条件等方面因素的限制，人们进行主观的推测和论断难以保证最佳的控制效益，并且由此可能会使得计量模型和工作模式的破坏。

1.2 岩层强度的不确定性。其次，则是岩土强度的不确定性。岩体是一种非均质的各向异性体，其各个节点部位之间的性质往往存在有非常巨大的差别，在同样的测试条件之下，在相同的定量因素条件之下，测定得出岩层的强度，其最终的结果也可能会表现出巨大的离散性。另外，根据相关统计分析和现场的管理测试结果进行研究，岩石力学性的指标偏差通常较大，而根据对实践操作的长期摸索，在岩土性质参数的变异性之间还包含有较大程度的空间变异性成分，针对这一点不容忽视。在最近的几年当中随着科学研究技术的不断发展，人们对有关情况有了更加深入的了解，通过地质统计学、随机场以及马尔科夫理论等，对岩层的空间变异性加强了研究，并且也是取得了突破性的进展。

1.3 采矿工程裂缝分布的不确定性。除了上述分析的岩土强度和岩土厚度的不确定性之外，在实践的采矿工程操作当中裂缝分布的不确定性也不容忽视。采矿工程裂缝分布的不确定性往往是由于人为的作用或者是地质构造运动等原因而导致的，一般在岩土表层之中含有着大量的结构面，同时也可以将其称作是弱面或者是不连续面，其空间的分布往往哪个呈现出不确定性和随机性的特征。上述因素的存在导致当前采矿工程的开展过程之中难度较大，同时还对岩体的完整性产生了直接影响，使得岩体的应力分布状态和岩体的力学性质受到了直接的影响。另外，上述因素的存在还会导致岩体的破坏方式出现一定影响。由于相关因素规模较小并且数量较大，当前工程勘察技术难以准确的、科学的判定出其空间分布的基本状态，所以通常情况下只能够采用统计学方式加以辅助性的描述分析。

1.4 采矿工程试验样品数量导致的不确定性。在试验样品之中，数量不足也可能会导致试验方式出现一定的误差，最终形成不确定性，在相关工作的开展流程当中应加以重视。从理论上加以分析，岩层的边界以及岩层的性质等，并不是完全的随机性的，在实践操作当中难免的会出现以少量资料来推断整个岩层类型性质的状况。所以此时就需要借助相关的统计学理论。为了更加方便快捷的开展相关工作，在实践工作当中应当将岩层的特征和性质看成是随机性的，其中实验样品的数量和影响程度也往往是不确定性的，通过测量和分析，难以综合性的得出真实试验数据分析结果和样品数量之间存在的联系，难以得出其中的确切关系，所以还需要加强研究，加强工作的摸索和探讨。在试验测定的过程当中，不论是现场的原位测试试验还是在样品的实践测试过程当中，均有可能会出现对试件产生扰动的情况，另外对于现场试验的相关环境条件也应当加以严格的控制，由于试验操作的不同和方法的不确定性，均会对最终的测试分析数据结果产生一定的波动，故应加强管理，加强工作的操作控制。

1.5 计量模型的不确定性。计算模型的不确定性。无论是对采矿开挖工程进行理论分析、数值模拟还是随机分析，都需要通过对开挖工程的勘探、调查、分析、判断等建立物理力学模型，以此为基础进行计算和分析。由于工程岩体的复杂性、人们分析判断能力的局限性及模拟条件和原型的差异等，必然导致结果的不确定性。同时为了能够实现量化计算，不得不对复杂的采矿开挖工程破坏机理、模式及其环境条件等做出某些简化和假设，给出一些确切的函数关系，以此作为一切计算、分析和评价的基础。在简化和假设的过程中，已经引入了不确定性，不能说计算模型就是精确的。由于采矿开挖工程中的不确定性，工程的安全系数是岩石及相关条件的许多参数的函数，那么把安全系数作为确定值来判断岩石工程的安全程度显然是不合理的。因此用较简单的测试手段，对岩石工程进行大量的信息采集，应用和发展随机和工程系统的理论方法，以提高采矿岩石开挖工程质量状态客观判断的精度，就显得必要和有意义了。

2 基本观点

首先，采矿工程的不确定因素是客观存在的，所以在进行分析和论证的过程当中还需要充分的考虑到存在的不确定性因素，且加以管理和控制。另外，随着我国当前采矿工程科学技术和相关工具的不断发展，在今后对采矿工程的因素加以随机性的分析是可能实现的。在工作当中还有建立了标准化的随机指标体系，才可能为实践操作和设计提供指导，在建立体系的过程当中应当将经济和风险相互结合，运用一些可接受的指标，来推算出采矿工程的不确定性因素，保证其具有直观且易于接受的特点。

3 结语

由于采矿工程属于大规模的、系统化的工程活动，所以对技术性的要求较高。综上所述，根据对我国当前采矿工程实践操作当中存在的一些不确定性的基本因素和现状进行综合性的分析，从实践角度着手对工作的开展条件和开展流程进行探讨，同时对基本的防治对策和处理的技术方案进行了探讨，旨在稳步的增强工作的开展效益，增强工作的建设水准，为更好的完善相关施工管理技术丰富建设手段奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 贺海泉，阎志毅，王家臣，熊道慧.采矿开挖工程中的不确定性及其应用[J].化工矿物与加工，1998（02）.

[2] 王家臣，马念杰.水平巷道系统随机分析[J].矿山压力与顶板管理， 1997（02）.

[3] 王家臣，闫志义.含有软弱夹层的巷道系统随机分析[J].西安科技学院学报，1997（04）.

[4] 刘同有，江荣伏，包四根.采矿动态环境中巷道稳定的探索[J].地下空间，1999（04）.