充填体强度设计知识库模型 - 湖南科技大学(自然(2)

５］等［通过研究充填体与围岩的匹配关系，建立了充

通过总结分析国内外矿山充填强度设计的相关经验，本文用神经网络建立充填体强度设计的知识库模型．

填体损伤本构方程，对充填体力学试验结果进行回归得出了充填体强度设计公式．

表１　国内外矿山充填体设计强度

Ｔａｂ．１Ｄｅｓｉｇｎｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｏｖｅｒｓｅａｍｉｎｅｓ

　　注：表中ＸＸＸＸＸＸＴ为充填体１为矿体赋存深度，２为矿体厚度，３为矿体长度，４为尾砂分维数，５为充填体暴露高度，６为充填体暴露面积，５数据分别来自安庆铜矿、冬瓜山铜矿、凡口铅锌矿、南京铅锌银矿、金川有色公司二矿区、铜绿山矿、芒特艾萨铜矿、加伊设计强度，序号１－２铜矿等一些国内外矿山．

２　尾砂分形特性

６－７］

尾砂是矿山充填最常见的材料，研究表明［，

Ｓ为分维数拟合相关率）．司尾砂，

尾砂充填体强度与其级配相关．

尾砂是一种细颗粒碎体，其试验强度表现出复杂的力学特性．分形理论能揭示碎体局部和整体的自相似性质，定量描述分形结构的自相似程度，分形理论为揭示尾砂充填体级配特征提供了一条新的

８］

途径［．

碎体分析中，使用最广泛的是幂指数关系，根据

９－１０］Ｔｕｒｃｏｔｔｅ、Ｔｙｌｅｒ和Ｗｈｅａｔｃｒａｆｔ提出的分形方程［，

尾砂材料分形维数可用下式进行计算：

ｖＭ＜ｒｒ＝．

Ｍｒ０

()

（１）

图１　尾砂分维数计算

Ｆｉｇ．１Ｆｒａｃｔａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔａｉｌｉｎｇｓ

式中：Ｍ＜ｒ为所有粒径小于ｒ的尾砂质量，Ｍ０为全部ｒ尾砂质量，０为尾砂粒径的平均尺寸．

对式（１）取对数，得出一个关于Ｍ＜ｒ和ｒ的线性关系图，对数图的斜率即为指数ｖ，得到指数ｖ和分形维数Ｄ之间的关系：

Ｄ＝３－ｖ．

（２）

对Ｍ＜ｒ和ｒ的数据进行回归分析，可得到尾砂颗粒的分形维数Ｄ．尾砂分维数计算图如图１所示２为加拿大国际镍矿业公（其中１为铜山铜矿尾砂，

８

３　充填体强度设计知识库模型

由于矿体埋藏深度、矿体厚度、矿体长度等开采技术条件的不同，采用的采矿方法亦不同．近年来，为提高矿山企业效益，国内外矿山大多采用无间柱式采矿，这样在矿柱或二步矿房回采时充填体就会深部资源被揭露出来．随着浅部资源的不断减少，的开采越来越受到国内外采矿技术研究人员的重