地下采礦系統(tǒng)分析與綜合集成

作 者 簡 介

劉同有：男，56歲，漢族，山

東蓬萊人，教授高工，金川有色金屬

公司副經(jīng)理，金川建設(shè)指揮部副總

指揮?，F(xiàn)任中國巖石力學(xué)與工程學(xué)

會副理事長，甘肅省巖石力學(xué)與工

程學(xué)會理事長，中國礦業(yè)協(xié)會副理

事長，中國有色金屬學(xué)會采礦學(xué)術(shù)

委員會副主任委員。

1965年7月畢業(yè)于北京鋼鐵學(xué)

院采礦系（現(xiàn)北京科技大學(xué)）。從事

采礦生產(chǎn)技術(shù)、管理和科研工作，歷

任技術(shù)員，技術(shù)科長，礦長和副經(jīng)理

等職務(wù)和職稱。

針對金川礦區(qū)復(fù)雜地質(zhì)和采礦

條件，直接領(lǐng)導(dǎo)和參與采礦技術(shù)攻

關(guān)和科學(xué)研究工作。主持中國 瑞

典，中國－澳大利亞采礦技術(shù)等研

究項目，無礦柱大面積連續(xù)開采方

法的設(shè)計者和研究者。獲國家科技

進(jìn)步特等獎一次，國家科技進(jìn)步一

等獎一次，二等獎一次。獲有色金屬

總公司科技進(jìn)步一等獎3次以及國

家環(huán)保局和甘肅省科學(xué)進(jìn)步三等獎

各一次。在國內(nèi)外會議，期刊上發(fā)表

學(xué)術(shù)會議論文十余篇，編著出版專

著2本。先后受聘蘭州大學(xué)、東北大

學(xué)兼職教授；北京科技大學(xué)資源工

程學(xué)院、中南工業(yè)大學(xué)資源開發(fā)系、

昆明工學(xué)院資源開發(fā)系兼職教授、

碩士和博士生導(dǎo)師；中國科學(xué)院工

程地質(zhì)力學(xué)開放實驗室客座研究人

員，兼職研究員，長沙礦山研究院高

級技術(shù)顧問。

作 者 簡 介

高謙：男，42歲，教授，碩

士導(dǎo)師，副博士導(dǎo)師，1982年2月

畢業(yè)于華東水利學(xué)院（現(xiàn)河海大

學(xué)）工程力學(xué)系。1983年考入水利

水電科學(xué)研究院巖土所攻讀碩士學(xué)

位。1986年3月在中國科學(xué)院地質(zhì)

研究所攻讀博士學(xué)位，畢業(yè)后進(jìn)入

北京科技大學(xué)博士后流動站工作，

出站后留校任教。參加“七五”和

“八五”采礦技術(shù)攻關(guān)，承擔(dān)冶金

部、有色金屬工業(yè)總公司等數(shù)項科

研項目。主要從事巖土工程數(shù)值分

析、可靠性研究、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、信

息管理、人工智能和決策支持系統(tǒng)

等方面的研究和教學(xué)工作。在國內(nèi)

外會議、期刊發(fā)表論文30余篇。培

養(yǎng)碩士研究生6名。

作 者 簡 介

趙千里：40歲，大學(xué)文化程度.

安全工程師?，F(xiàn)任金川公司安環(huán)部

副主任、甘肅省有色金屬安全學(xué)術(shù)

會秘書長，全國安全人才研究會委

員、中國勞動保護(hù)科學(xué)技術(shù)學(xué)會礦

山安全衛(wèi)生專業(yè)委員會委員。長期

從事企業(yè)安全技術(shù)管理工作，參加

編寫《中國鎳鉆礦山現(xiàn)代化開采新

技術(shù)》等著作，在國內(nèi)安全學(xué)術(shù)刊

物和會議發(fā)表論文10多篇。

目錄

序

前言

第一章 概 論

1.1地下采礦的目的與任務(wù)

1.2采礦科學(xué)研究與發(fā)展

1.2.1現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)

1.2.2巖體工程地質(zhì)力學(xué)及在采礦中的應(yīng)用

1.2.3采礦數(shù)據(jù)與圖件編制計算機(jī)輔助分析與管理

1.2.4采礦設(shè)計與安全管理輔助系統(tǒng)研究與開發(fā)

1.3采礦科學(xué)研究現(xiàn)狀探討

1.3.1巖石力學(xué)理論與工程應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3.2采礦科學(xué)屬性

1.4采礦科學(xué)研究與發(fā)展趨向

1.5本書內(nèi)容與結(jié)構(gòu)

參考文獻(xiàn)及資料

第二章 采礦系統(tǒng)分析與綜合集成方法

2.1系統(tǒng)概念與采礦系統(tǒng)

2.2采礦工藝與生產(chǎn)系統(tǒng)

2.2.1采礦工藝

2.2.2采礦生產(chǎn)系統(tǒng)

2.2.3采礦工程類型與特點

2.3采礦系統(tǒng)與分析方法

2.4采礦系統(tǒng)集成研究

2.4.1采礦系統(tǒng)集成研究的要求

2.4.2采礦系統(tǒng)集成研究方法

2.4.3采礦系統(tǒng)集成研究方法的特點

參考文獻(xiàn)及資料

第三章 采礦信息獲取與分析

3.1采礦信息與分類

3.1.1信息的概念

3.1.2采礦信息分類與作用

3.2信息獲取基本要求與內(nèi)容

3.3地質(zhì)信息獲取與分析

3.3.1地質(zhì)結(jié)構(gòu)面調(diào)查

3.3.2節(jié)理極點繪制

3.3.3節(jié)理聚類分析

3.3.4節(jié)理統(tǒng)計分析

3.3.5節(jié)理統(tǒng)計分析軟件簡介

3.4圍巖分類與穩(wěn)定性分區(qū)

3.4.1圍巖分類與質(zhì)量評價

3.4.2采場巷道圍巖分類

3.4.3圍巖動態(tài)分級

3.4.4圍巖穩(wěn)定性分區(qū)

參考文獻(xiàn)及資料

第四章 地下采礦信息管理系統(tǒng)

4.1引 言

4.2地下采礦信息管理系統(tǒng)的組成

4.2.1金川二礦區(qū)地質(zhì)條件與采礦方法

4.2.2系統(tǒng)的任務(wù)與要求

4.2.3系統(tǒng)的作用與功能

4.3MISUM數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

4.4職工傷亡事故數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)簡介

4.4.1系統(tǒng)功能模塊簡介

4.4.2程序設(shè)計

4.4.3系統(tǒng)的使用

參考文獻(xiàn)及資料

第五章 采礦分析模型與數(shù)值方法簡介

5.1模型概念與模型分類

5.1.1模型概念

5.1.2模型特點

5.1.3采礦模型分類

5.1.4數(shù)學(xué)模型分類

5.2數(shù)值分析方法簡介與評述

5.2.1有限差分法

5.2.2有限單元法

5.2.3邊界單元法

5.2.4離散單元法

5.2.5剛體單元法

5.2.6有限單元線法

5.2.7耦合數(shù)值方法

5.3采礦工程數(shù)值分析方法軟件簡介

5.3.1有限單元法程序

5.3.2邊界單元法程序

5.3.3離散單元法程序

5.3.4有限差分法程序

5.4采礦數(shù)值分析系統(tǒng)分析方法

5.5數(shù)值方法在地下采礦中的應(yīng)用

5.5.1采場巷道支護(hù)設(shè)計

5.5.2采場地壓規(guī)律與采礦設(shè)計

5.5.3頂板穩(wěn)定性評價

5.5.4巷道底鼓分析

5.5.5錨桿支護(hù)作用機(jī)理研究

5.6數(shù)值方法應(yīng)用研究展望

參考文獻(xiàn)及資料

第六章 采礦事故分析與輔助分析系統(tǒng)

6.1引言

6.2事故樹編制

6.2.1事故樹符號與意義

6.2.2事故樹編制過程

6.3事故樹定性分析

6.3.1事故樹定性分析步驟

6.3.2最小割、徑集求解與作用

6.4事故樹定量分析

6.4.1基本事件發(fā)生概率

6.4.2頂上事件發(fā)生概率

6.5事故樹分析計算程序

6.5.1求解最小割、徑集計算程序

6.5.2基本事件重要系數(shù)計算程序

6.5.3頂端事件發(fā)生概率計算程序

6.6金川二礦區(qū)采礦生產(chǎn)事故樹分析

6.6.1運(yùn)輸系統(tǒng)事故樹

6.6.2提升系統(tǒng)事故樹

6.6.3掘進(jìn)與支護(hù)系統(tǒng)事故樹

6.6.4采礦與充填系統(tǒng)事故樹

6.7事故樹分析計算機(jī)輔助系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)及資料

第七章 采礦專家系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

7.1引言

7.1.1專家系統(tǒng)產(chǎn)生與科學(xué)范疇

7.1.2專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

7.1.3專家系統(tǒng)建立與分類

7.2采礦專家系統(tǒng)研究與發(fā)展

7.2.1采礦專家系統(tǒng)簡介

7.2.2采礦專家系統(tǒng)開發(fā)存在問題

7.2.3采礦專家系統(tǒng)開發(fā)發(fā)展趨勢

7.3金川二礦區(qū)采礦事故預(yù)報專家系統(tǒng)

7.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

7.3.2知識獲取與建立知識庫

7.3.3系統(tǒng)知識庫

7.3.4系統(tǒng)軟件使用

參考文獻(xiàn)及資料

第八章 采礦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與輔助系統(tǒng)

8.1引言

8.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

8.2.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念

8.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其特征

8.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

8.3.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算特征

8.3.2人腦信息處理的幾個特征

8.3.3多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反傳學(xué)習(xí)算法

8.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在采礦中的應(yīng)用

8.4.1識別掘進(jìn)巷道破壞模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測系統(tǒng)

8.4.2支護(hù)巷道破壞模式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測系統(tǒng)

8.4.3采場巷道片冒事故神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測系統(tǒng)

8.5采礦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用

8.5.1系統(tǒng)界面與功能

8.5.2采礦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的幾點說明

參考文獻(xiàn)及資料

第九章 采礦智能輔助決策支持系統(tǒng)

9.1引言

9.2智能決策支持系統(tǒng)理論與方法

9.2.1智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

9.2.21DSS集成方式

9.3決策支持系統(tǒng)研究與發(fā)展

9.4采場巷道支護(hù)設(shè)計智能輔助系統(tǒng)（IDSSRSD）

9.4.1金川礦區(qū)概況

9.4.2IDSSRSD設(shè)計思想

9.4.3IDSSRSD結(jié)構(gòu)與功能

9.4.4IDSSRSD中的關(guān)鍵問題

9.4.5IDSSRSD特點與不足

9.5金川二礦區(qū)采礦事故預(yù)報智能集成系統(tǒng)

9.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、作用與功能

9.5.2安全信息管理系統(tǒng)

9.5.3事故隱患預(yù)報系統(tǒng)

9.5.4事故分析系統(tǒng)

9.5.5結(jié)論

參考文獻(xiàn)及資料

2100433B

內(nèi) 容 簡 介

地下采礦涉及掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸、提升等多道生產(chǎn)工序，各生產(chǎn)工序相互依賴，互相影響；因此采礦是一個系統(tǒng)問題。

本書基于系統(tǒng)分析觀點與分析方法，對采礦設(shè)計與安全管理的系統(tǒng)進(jìn)行分析與綜合集成的探討。內(nèi)容涉及采礦信息獲

取、數(shù)據(jù)管理、輔助分析模型、事故隱患預(yù)報、定性與定量分析綜合集成方法等。最后，介紹了已經(jīng)開發(fā)的采場巷道支護(hù)設(shè)

計智能輔助系統(tǒng)以及金川二礦區(qū)采礦事故隱患預(yù)報智能系統(tǒng)。

本書可供采礦、交通、煤炭、鐵道、冶金、地質(zhì)、人防、國防等部門從事地下工程勘查、設(shè)計與施工技術(shù)人員參考，也可

供大專院校有關(guān)專業(yè)師生和巖石力學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、安全管理科學(xué)以及人工智能研究人員參考。

《地下水系統(tǒng)分析與工程》可作為與地下水工程相關(guān)專業(yè)的高等院校本科生教材，其中部分內(nèi)容理論性較深，可作為水文地質(zhì)專業(yè)碩士、博士及相關(guān)學(xué)科專業(yè)人員提高自身專業(yè)技能或研究的參考書。2100433B

1 地下工程研究與進(jìn)展

1.1 地下工程范疇與分類

1.2 地下工程的優(yōu)缺點

1.3 地下工程的特點

1.4 地下工程研究與進(jìn)展

1.5 地下工程系統(tǒng)設(shè)計與分析方法

1.6 地下工程開發(fā)利用階段

1.7 主要研究課題

1.8 本章小結(jié)

2 地下工程系統(tǒng)規(guī)劃與空間設(shè)計

2.1 交通隧道

2.2 地下鐵道

2.3 城市地下綜合體

2.4 地下倉庫

2.5 地下電站

3 地下工程勘探勘察與地質(zhì)評價

3.1 工程地質(zhì)資料獲取技術(shù)

3.2 工程圍巖質(zhì)量評價及參數(shù)分析

3.3 地下工程原巖應(yīng)力分布規(guī)律與預(yù)測

4 地下工程穩(wěn)定性分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 地下工程分析模式與設(shè)計準(zhǔn)則

4.2 地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法

5 地下工程錨噴支護(hù)與可靠性評價

5.1 現(xiàn)代支護(hù)理論與結(jié)構(gòu)類型

5.2 錨噴支護(hù)經(jīng)驗類比與設(shè)計原則

5.3 地下工程可靠性設(shè)計

6 圍巖與支護(hù)系統(tǒng)應(yīng)力分析與穩(wěn)定性評價

6.1 完整圍巖的彈性應(yīng)力分析

6.2 地下工程高應(yīng)力圍巖彈塑性應(yīng)力分析

7 地下工程施工與監(jiān)控技術(shù)

7.1 新奧法與新意法施工技術(shù)

7.2 淺埋暗挖施工技術(shù)

7.3 掘進(jìn)機(jī)與盾構(gòu)施工技術(shù)

7.4 工程圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測與控制

8 地下工程課程設(shè)計

8.1 地鐵車站工程設(shè)計

8.2 公路隧道支護(hù)課程設(shè)計

8.3 地下工程施工設(shè)計

參考文獻(xiàn)2100433B

地下采礦鉆車是指地下礦山各類采礦方法中用于鉆鑿爆破孔的鉆孔設(shè)備。地下采礦鉆車有三種分類方法：

(1)按鉆孔深度分為淺孔鉆車和深孔鉆車。淺孔鉆車鉆鑿孔徑為27-48mm、孔深3-5m，適于留礦法、分層充填法、分段崩落法和房柱法鉆孔，深孔鉆車采用接桿法鉆鑿孔徑為48-89mm，最大達(dá)102mm，孔深為20-50m。最深達(dá)70m，適于分段崩落法、垂直后退法鉆孔。

(2)按鑿巖機(jī)動力可分為氣動和液壓鉆車。

(3)按鉆孔方式分為扇形孔鉆車、平行與扇形孔鉆車和環(huán)形孔鉆車 。