露天转地下隔离顶板安全性综合评价及应用

2015-06-24周雄

采矿技术 2015年1期

关键词：置信度测度顶板

周雄

(湖南新龙矿业有限责任公司，湖南邵阳市 422925)

露天转地下隔离顶板安全性综合评价及应用

周雄

(湖南新龙矿业有限责任公司，湖南邵阳市 422925)

露天转地下隔离顶板的安全性受众多因素的影响，根据以往研究，从工程地质条件和环境影响因素，选取了抗压强度、抗拉强度、岩石质量RQD值等6个因素建立其安全性综合评价模型，建立了适合各影响因素的未确知测度函数，并对其进行定量分析，利用熵计算各影响因素的指标权重，根据置信度识别准则对其安全等级进行判定。将该方法应用至厂坝铅锌矿隔离顶板的安全性评价中，其研究结果显示：其评价结果较为安全，与实际情况符合，进一步说明了该方法的实用性和合理性，对实际工程有一定的指导意义。

露天转地下；隔离顶板；安全评价；未确知测度；置信度识别

0 前言

随着我国国民经济的快速发展和对矿产资源的消耗不断增大，我国矿山开采逐步向深部转移，国内越来越多的矿山开始由露天开采转向地下开采。露天转地下开采是个庞大复杂的工程系统，而露天坑边坡的稳定性及其预留安全隔离顶板的安全性是影响矿山稳定生产的主要因素[1-4]。在露天转地下过渡期间，往往是通过预留隔离顶板的方式保证深部矿体开采的安全性，以往的学者在关于预留安全顶板厚度的确定方面进行了大量的研究[5-6]，安全隔离顶板厚度的确定是一个非常复杂的过程，如果预留的太厚，会造成大量的矿产资源的浪费，降低矿山经济效益，造成资源浪费，如果预留太薄，则易出现垮塌，为地下开采留下安全隐患。

未确知测度理论是不同于模糊数学、灰色理论和随机信息等新的不确定信息，国内的一些学者将该方法引入到了边坡稳定性评价[7]、泥石流危害预测[8]、充填管道堵塞风险评价[9]等领域，并取得很好的效果，本文将该方法引入到露天转地下预留隔离顶板安全性评价问题中，在分析影响隔离顶板安全性主要影响因素的基础上，通过未确知测度理论对其进行定量分析，其评价结果与现场情况符合，未确知测度评价模型在评价该方面更加科学有效。

1 未确知测度理论

1.1 单指标测度

假设μijk=μ(xij∈ck)为测量值xij属于第k个评价等级Ck的程度，且满足以下要求：

0μ(xij∈ck)1

(1)

μ(xij∈U)=1

(2)

(3)

公式(2)为体现了μ的“归一性”，公式(3)则体现了μ的可加性，满足(1)～(3)的μ被称为未确定测度，简称测度。

矩阵(μijk)m×p被称为单指标测度评价矩阵，矩阵表达式为：

(4)

1.2 指标权重的确定

假设wj表示测量指标Xj与其他的指标相对重要的程度，并满足0wj1，0wj1，那么称wj为Xj的权重，那么向量被称为指标权重向量。通过熵确定指标权重，即：

(5)

(6)

通过公式(4)、(5)和(6)可算出wj。

1.3 多指标综合测度

设μik=μ(Ri∈Ck)是关于评价Ri第k个评价类的程度，即有：

(7)

1.4 置信度识别

若C1>C2>C3>...>Cp，则令：

(8)

式中，λ为置信度(λ≥0.5)。

通过引入置信度识别准则，从而对研究对象做出评价。

2 露天转地下隔离顶柱安全评价指标体系

露天转地下隔离顶柱的安全性对矿山的安全生产有着重要影响，隔离顶住的安全性受到众多因素的影响，根据以往的研究，其稳定性主要与岩石的力学参数(抗压、抗拉强度)、隔离顶板的厚度、露天边坡的高度、露天坑内积水程度、岩石质量RQD值和地下采矿方法等因素的影响，因此，选取以上6个影响因素作为评价隔离顶柱的安全性评价指标体系，其中抗压强度、抗拉强度、岩石质量RQD值和隔离顶板厚度为定量评价指标，地下采矿方法、坑内积水为定性评价指标。根据，未确知测度理论的评价方法，将单个评价指标分为四个等级，即安全(C1)、较安全(C2)、一般(C3)、危险(C4)四个等级，其个评价指标的分级标准见表1、表2。

表1 露天转地下隔离顶板安全性评价定量指标分级标准

表2 隔离顶板安全性评价定性指标分级标准

根据单指标测度函数的定义及其分级标准，建立适合各指标的未确知测度函数，各项指标的测度函数如图1所示。

3 工程实例

厂坝铅锌矿位于甘肃南部，现具有300万t每年的采选能力，矿山初期未露天开采，后转入地下开采，矿山位于秦岭褶皱构造带上，地质条件复杂，境界顶板的稳定性对矿山的安全生产有着重要的影响，设计预留顶板的厚度为27 m，为保证深部矿体的安全高效开采，需对其预留顶板的安全性做出综合评价。利用未确知测度理论的隔离顶板安全性评价模型对该矿预留顶板进行安全评价，根据现场调查取值，该矿山的隔离顶板的安全性评价指标统计数据见表3。