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金属矿深井充填系统的安全评价与失效控制方法研究

冯巨恩  
【摘要】:基于人们对矿产资源的强烈需求和安全环保的开采理念,使得深部开采的基础和应用研究成了矿业科技进步的主要研究方向,国家自然科学基金重大项目课题—深部多相多场耦合作用及其灾害发生机理与防治(编号:50490274)就是由此原因提出的。该课题的启动,在对传统采矿工艺提出新要求的同时,也为传统工艺注入了新的活力,带来了新的发展契机,增加了新的研究内容。充填技术作为贵金属矿和难采矿床开采中的重要技术手段,不可避免地成了深井开采研究中具有重大理论和实用价值的研究对象。 鉴于目前我国矿山充填体质量难以保证、胶凝材料浪费严重、系统运行故障率高、充填事故频发以及对充填系统可靠性缺乏系统研究的现状。作者基于填充技术面临的问题,结合填充技术的研究现状,在参与国内多个矿山管道自流输送充填系统的技术改造基础上,应用安全系统工程理论、可靠性理论和模糊评判原理,完成了对管道自流输送充填系统的可靠性评价方法研究,提出了提高充填系统可靠性的策略。论文的主要研究内容和结论如下: 1、提出深部多场耦合作用下,开挖工程多因素安全评价方法,揭示充填系统可靠性与工程评价的关系。分级方法以国际认可的“DOW”法为纲,综合深部岩体多场耦合作用的研究成果、岩石和开挖工程分析测试成果、岩体稳定性分级方法中的Q法和RMR法,通过从宏观影响出发确定各因素的危险性取值和权重,得到了开挖工程的危险性评定指数。 2、建立深井充填系统评价的理论框架。以白银有色金属公司小铁山矿、湖北三鑫金铜股份公司和凤凰山铜矿充填试验研究为依据,从大量研究数据中揭示充填系统的内在规律,将深井充填系统层次划分为三个相互关联的层次,并确立层间和层内各要素的逻辑关系,揭示各层次部件的随机不确定性,阐明对系统应用可靠性理论评价的客观必要性,提出评价的方法和重点。 3、针对目前充填系统设计和评价中缺少目标失效概率的难题,结合长距离管道输送和油气管道系统的研究成果,将深井充填系统失效界定在可能发生到不可能发生之间,并提出以模糊综合评判方法计算不同系统的可接受失效概率的方法。应用FMEA、FTA、故障影响


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