论文题目: 金属矿深井充填系统的安全评价与失效控制方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 安全技术及工程
作者: 冯巨恩
导师: 吴超
关键词: 深井,充填料,管道自流输送,充填系统,安全评价方法,可靠性,失效对策
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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
论文目录:
第一章 绪论
1．1 概述
1．1．1 深井充填采矿法应用与发展概况
1．1．2 深井管道自流输送工艺面临的难题
1．2 国内外研究现状及进展
1．2．1 工艺及材料技术研究
1．2．2 基本水力输送参数研究
1．2．3 管道自流输送技术安全研究
1．2．4 系统安全评价研究
1．2．5 研究综述
1．3 论文研究的目的及主要研究内容
第二章 多场耦合作用下深井开挖工程的安全评价方法研究
2．1 引言
2．2 深井开挖工程中多场耦合作用关系分析
2．3 深井开挖工程安全等级划分方法研究
2．4 深部开挖工程各因素危险指数的确定
2．4．1 深部开挖工程的物质系数确定
2．4．2 深部开挖工程工艺单元危险系数确定
2．4．3 安全措施补偿系数确定
2．4．4 综合评定指数确定及安全分级
2．4．5 应用实例
2．5 充填系统可靠性与深部开挖工程安全评价的关系
2．6 小结
第三章 深井充填系统与可靠性评价的适应性研究
3．1 前言
3．2 深井充填系统概述
3．2．1 自流输送深井充填系统的层次结构
3．2．2 自流输送深井充填系统工艺流程
3．3 深井充填系统的不确定性研究
3．3．1 原料及供给的不确定性
3．3．2 制备和输送系统的不确定性
3．3．3 充填效果的不确定性分析
3．3．4 充填系统失效模式的不确定性
3．4 深井充填系统可靠性评价的提出
3．4．1 应用可靠性评价的必然性
3．4．2 系统可靠性原理
3．4．3 系统可靠性分析内容
3．5 小结
第四章 深井充填系统失效模式及影响分析
4．1 FMEA和FTA分析技术
4．1．1 故障与系统的关系
4．1．2 模糊FMEA和FTA的特点
4．2 充填系统的FMEA分析
4．2．1 充填系统的FMEA分析表
4．2．2 充填系统FMEA的模糊评估分析
4．2．3 基于故障影响传播图的故障模糊影响分析
4．3 FTA分析方法
4．3．1 深井充填系统故障树建立及定性分析
4．3．2 底事件发生概率的模糊分析
4．4 小结
第五章 深井充填系统失效概率准则研究
5．1 目标失效概率及失效概率准则
5．2 深井充填系统失效概率准则评定
5．2．1 评定方法
5．2．2 深井充填管道系统的模糊综合评判
5．3 小结
第六章 含缺陷管道系统可靠性分析
6．1 深井高位能管道浆体运动特性分析
6．1．1 竖直管内不稳定流的产生及对可靠性的影响
6．1．2 水平管内不稳定流的产生及对可靠性的影响
6．1．3 浆体管道输送主要水力参数计算方法
6．2 管道输送系统的可靠性评价
6．2．1 有效水头对管道可靠性影响分析
6．2．2 含缺陷管道的可靠性分析
6．3 小结
第七章 改进深井管道充填系统可靠性的对策研究
7．1 前言
7．2 改进小铁山矿充填管道可靠性的对策研究
7．2．1 问题的提出
7．2．2 变径消能的技术基础
7．2．3 变径消能试验
7．2．4 试验结果检测分析
7．2．5 系统可靠性分析
7．3 出料对策研究
7．3．1 卸流管设计原理
7．3．2 卸流管应用
7．4 小结
第八章 改善深井充填体效果的对策研究
8．1 絮凝剂改善沉降试验
8．1．1 絮凝沉降试验设计
8．1．1 絮凝沉降工业试验
8．2 胶凝材料比较优势的确定
8．2．1 新型钢渣胶凝材料特性
8．2．2 胶凝材料的多属性决策
8．3 小结
第九章 结论与展望
9．1 全文主要结论
9．2 主要创新点
9．3 进一步工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的主要研究成果
致谢
发布时间: 2006-03-28
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