[发明专利]一种挂帮矿回采扰动下边坡稳定性判别方法

说明书

一种挂帮矿回采扰动下边坡稳定性判别方法包括：A)构建挂帮矿回采扰动下边坡稳定性评价指标体系；B)获得多个样本的向量化的总体或集合；C)求G_t的样本均值和总样本均值D)求组间离差矩阵；E)求组内离差矩阵；F)求矩阵A^‑1B的特征根λ和特征向量a，得到多个最优线性判别函数；G)定义判别函数的贡献率；H)获得投影向量；I)计算两投影向量间距离可得判别准则，求出边坡稳定状态判别结果；J)当边坡稳定状态判别结果为稳定时，进行边坡施工；而当边坡稳定状态判别结果为不稳定时，不进行边坡施工。

技术领域

本发明涉及一种挂帮矿回采时，上覆高陡边坡稳定性判别方法，属于复杂环境下边坡稳定性研究领域，适用于露天矿山高陡边坡下挂帮矿回采、高陡边坡下硐室开挖等采矿、水利水电工程领域。

背景技术

我国露天矿山大多始建于上世纪五六十年代，经过多年开采即将进入中晚期，残留在高陡边坡下的挂帮矿矿量巨大，截至2012年，我国仅大中型露天铁矿挂帮矿资源就高达12亿吨，挂帮矿具有勘探程度高、品质好、再投入工程少的优点，因此，挂帮矿回采逐渐引起人们的高度重视，然而，露天矿大规模开采对围岩应力产生了扰动，在露天边坡脚产生应力集中，在高陡边坡下回采挂帮矿，将导致次生应力场进一步破坏，形成更加复杂的应力环境，有可能引发边坡失稳，造成安全事故，回采扰动下如何保证边坡稳定逐渐成为技术难题。目前边坡稳定性评价方法主要包括：极限平衡法、数值模拟法、相似试验法和工程地质分析法等。极限平衡法理论和应用相对简单，能够获得边坡安全系数，但不能获得应力、位移、应变场分布。数值模拟法能够获得应力、应变等分布特征，但在计算过程中常存在复杂模型构建和参数选取的困难，计算结果可靠性也因此降低。相似试验具有理论简单、结果可靠的优点，但耗时、耗力、周期长、对环境因素要求相对较高。工程地质分析法主要从地质角度定性地分析描述边坡稳定性。近来，许多学者常将各种评价方法结合起来，取长补短，综合分析，不断提高挂帮矿回采时边坡稳定性评价可靠性。但其分析方法大多都忽视了已有涉及挂帮矿回采对边坡稳定影响的实例工程的借鉴，仅从新问题直接入手进行计算分析，缺乏宝贵的实践经验指导。

发明内容

针对以上缺陷和问题，本申请的发明人提出一种挂帮矿回采扰动下边坡稳定性判别方法，采用国内外挂帮矿回采工程实例，在该类矿山中选取样本，构建评价模型进行回采扰动下边坡稳定性评价，每评价一个新工程，如果结果正确将吸收该正确的样本数据进入数据库中，以新形成的样本数据库构建新的评价模型，随着样本不断增多，该评价模型评价能力不断增强。

采用该方法判别回采扰动下边坡稳定性状态时，首先构建具有代表性的样本作为判别模型的原始样本，然后将原始样本向空间多个曲面上进行投影，使得各样本同类间的距离尽可能小，不同类间距离尽可能大，从而构建最优判别函数，取待判别新工程相关参数带入最优判别函数进行投影，计算投影与稳定和不稳定投影中心的距离，按距离最小判别边坡稳定状况。

本发明提供一种挂帮矿回采扰动下边坡稳定性判别方法，该方法包括以下步骤：

A)构建挂帮矿回采扰动下边坡稳定性评价指标体系

对于挂帮矿回采的采矿区域，首先，选取影响边坡稳定性评价的下列13种因素(即X₁-X₁₃)：

1)单轴抗压强度σ_c(X₁)；[单位：MPa]

2)单轴抗拉强度σ_t(X₂)；[MPa]

3)内摩擦角(X₃)；[°]

4)粘聚力C(X₄)；[MPa]

5)岩体质量分级RMR值(X₅)；[MPa]

6)边坡高度h(X₆)；[m]