采矿毕业设计论文范文

采矿工程毕业设计论文

采矿工程是一个国家的重要产业,采矿工程直接关系到国家资源、能源的正常供应和使用安全。以下是专门为你收集整理的采矿工程毕业设计论文，供参考阅读！

采矿工程方法优化研究

【摘要】采矿工程中的许多方法都是可以优化的，比如采矿工程中的开拓系统和采矿方法。这些方法优化问题，由于决策变量众多，并且不同情况的所起的作用不同，导致多数问题都是复杂的非线性化问题，不仅如此变量之间的联系有时很难用确切的数学模型或者数学表达式表达出来。因此我们考虑到可以利用计算机技术和人工智能的技术来实现采矿工程中方法的优化问题，比如遗传算法，神经网络等，本文从上述几种技术角度，结合实际例子探讨了采矿工程方法的优化问题。

【关键词】采矿工程;优化;采矿方法

采矿工程中的许多问题的决策和方法的优化，都是多决策变量问题。以往对这种问题的处理方式都是采用单一变量法，即采用固定其他变量使其值保持不变，通过变化某一变量来探索这一变量对目标函数或目标问题结果的影响，从而找出最优解。虽然这种方式大大简化了这种多变量问题的求解方式，但是它忽略了各个变量之间的相互关系，以及他们之间的相互作用对最终结果的影响，因此所得的结果并不是真正的最优值。为了求得真正的最优解，需要同时改变各决策变量，探索他们在这种情况下和目标的关系以及的对目标结果的影响，从而找出综合最优值。

1、优化方法

遗传算法的定义

遗传算法是一种自适应优化的方法。这种方法基于生物进化的原理，它模拟了生物进化的步骤，将繁殖、杂交、变异、竞争和选择等概念引入到算法中。[1]通过对一组可行解的维持和重新组合，在多决策变量共同作用的条件下，改进可行解的移动轨迹曲线，最终使它趋向最优解。这种方式是模拟生物适应外界环境的遗传变异机理，克服了传统的单决策变量法容易导致的局部极值的缺点，是一种全局优化算法。

神经网络的定义

人脑思维方式的一大特点就是：通过多个神经元之间的同时的相互作用来动态完成信息的处理。人工神经网络就是模拟人脑思维的这种方式，通过计算机来完成一个非线性的动力学系统，可以实现信息的分布式存储和并行协同处理。

遗传算法与神经网络协同优化

由于采矿工程的问题很难用一个显式来表示，所以我们可以利用人工神经网络强大的非线性映射能力建立决策变量和目标函数的关系，实现对问题的显式化，然后用遗传算法对这个目标函数的决策变量进行搜索和寻优，搜索到后就输入之前已经建模好的神经网络，网络将自动进行学习和匹配，从而我们可以计算出目标函数对该组决策变量的适应性，然后根据适应性进行遗传变异操作，反复多次后即可寻得最优解。

2、优化实例

遗传算法在矿石品位优化中的应用

遗传算法是由原始数据，模拟优胜劣汰的方式通过反复迭代获得最优解，在这里实质上是随机生成一组矿石品位，利用自适应的技术调整品位，经过反复迭代计算，逐步逼近最优解。

(1)编码：用定长字符代表遗传中的基因，在这里表示某种特定品位，编码顺序依次为边界品位、最小工业品位、原矿品位和精矿品位。[2]

(2)初始群体：每次迭代的初始群体由上一次迭代生成，第一次的初始群体随机生成，每个群体包含的个体数确定。

(3)适应度：自然界中的适应度是生物个体对自然界的适应程度，适应度大，那么它存活下来的可能性就大。类似的这里的适应度是衡量个体优劣的指标，可以驱动遗传算法的优化，本例中的适应度取不同品位的矿石所能取得的净现值。

(4)复制和交换：根据达尔文进化论，适应性强的个体容易生存下来，那么他们的有利性征就被保留了，同样的不利性征就被淘汰了，适应性强的个体他们的后代跟他们的相似度会比较高，在遗传算法中可以用复制来代表这一部分;交换就是指上一代多个个体的部分基因相互置换产生新个体。

(5)突变：遗传算法中产生新个体的又一手段，通过求补运算完成。

(6)终止条件：遗传算法是迭代运算，在迭代到符合某一要求时停止，一般都是当群体的平均适应度或最大适应度变化平稳时，迭代终止。

采矿工程优化实例

本处选择山东莱芜铁矿施工时的填充材料刚度与采场结构参数的优化问题来说明一下神经网络和遗传算法的具体应用。

山东莱芜铁矿谷家台矿区矿体赋存于大理岩与闪长岩的.接触带中，上部为第四系和第三系所覆盖，全部为隐伏矿体，矿脉地理结构十分复杂。[3]上部有河流流过，虽然河流和矿带之间有第三系的红板岩，但是由于局部天窗的分布，导致水层和第四系砂砾石层和灰岩层接触，隔水效果不好。由于灰岩层的含水性，导致这部分成为承压含水层。复杂的地质背景给开矿带来了巨大的难度，为了实现不改河、不疏干、不搬迁、不塌陷、不还水的“五不”方针，最终决定的开矿方案是采用矿体近顶板大理岩注浆补漏堵水措施与阶段空场嗣后胶结充填采矿方法相结合的综合治水方案。制约这一方案顺利实施的两个重要因素就是充填材料刚度与采场结构参数的优选问题。

设矿房宽度为Bf，填充体刚度为EC，бt为上盘出现的最大拉应力。推测得出：从安全性角度考虑，矿房宽度Bf越小，填充体刚度EC越大，则上盘出现的拉应力越小，施工越可靠;从经济型角度考虑，矿房宽度越大，填充刚度越小越经济，可以看出两者是相对的，我们要在这之间找一个最佳匹配值。使得上盘出现的拉应力小于但又接近于大理岩的抗拉强度。

先通过神经网络建立决策量Bf、EC和目标бt的映射关系，然后用遗传算法搜索最佳匹配，得到结果Bf=，EC=，бt=，最后进行的结果的合理性验证，表明这个结果是令人满意的。

3、结论

作为现阶段比较先进的计算智能和人工智能技术，遗传算法和神经网络着重于通过迭代算法和非线性映射来求得问题的最优解。由于绝大多数矿场的复杂条件导致采矿工程中的许多问题和方法的决策存在众多的决策变量，并且多数变量和目标量的关系都是非线性的，这些特点使得遗传算法和神经网络等现代先进智能技术能很好的运用到采矿工程的优化中去，通过文章研究和实例证明，对于采矿工程的方法优化，遗传算法和神经网络能起到很好的效果，随着这些技术的进步，他们将会为采矿工程的优化方面提供更有力的帮助。

参考文献

[1]李云，刘霁.神经网络与主元分析在采矿工程中的应用[J].中南林业科技大学学报，2010，30(6)：140-146.

[2]张磊，柴海福.浅谈人工神经网络在采矿工程中的应用[J].学术探讨，2008，(6)：172.

[3]刘加东，陆文，路洪斌.浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工，2009，(1)：25：27.

工程地质学科的基本理论形态包括 成因演化论 、 结构控制论 和 相互作用论 ,这些理论有着相通的思想 方法 ,就是成因决定结构,结构控制行为,工程地质过程是工程建设与地质环境相互作用的过程。下面是我为大家整理的工程地质学论文，供大家参考。

工程地质学论文 范文 一：工程地质在水利水电工程中的价值

一、水利水电工程地质勘察的方法及其特点

工程地质测绘

工程地质测绘是水利水电工程地质勘察中一项基础工作，工程设计之前，地质人员要详细查明拟定建筑区工程地质条件的空间分布规律，并按照一定比例尺将其如实地反映在地形底图上，作为工程地质预测的基础，提供给设计部门使用。

工程地质勘探

对任何水利水电工程地质条件及工程地质问题，从地表到地下的研究，从定性到定量的评价，都离不开勘探工作，水利水电工程地质勘探包括：物探、钻探、坑探等。

工程地质野外试验野外试验是水利水电工程地质勘察中一项经常进行的重要的勘察方法，是获得工程地质问题定量评价和工程设计及施工所需要参数的主要手段。水利水电工程野外试验包括：钻孔压水试验、灌浆试验、荷载试验触探试验等。水利水电工程地质野外试验水平的发展，主要体现在试验仪器和设备的发展。

技术应用

3S技术是指全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等三大技术系统的集成与总称。遥感技术是3S技术的基础，它提供主要的遥感信息源。GPS技术用于遥感信息的精确定位，GIS技术则为遥感信息的获取提供辅助信息和专家思维，并对所提取的各种信息进行管理和分析且具有制图功能。近年来，国内开始在一些特大型、大型水利水电工程地质勘察中采用3S技术，许多大型水利水电工程采用了3S技术并取得了丰硕成果。

水利水电工程地质的特点

水利水电工程地质的特点有：非凡性与复杂性、实践性与 经验 性、工程地质问题的长期性与隐伏性。

二、水利水电工程存在的工程地质问题和条件

水利水电工程建设中存在的工程地质问题

在水利水电工程建设中，由于工程建设对原有的地质环境的改变，形成了各种各样的工程地质问题，如：泥石流、斜坡滑动、斜坡崩塌、洞室围岩坍塌、溶洞、地质缺陷等。

库区工程地质问题

水库蓄水后，水位上升，水深加大，流速减缓，近坝一带水似静水体，形成一个广阔的人工湖，这就会对库区及其邻近地带的地质环境生产影响，产生库区渗漏、浸没、淤积、坍岸及诱发地震等工程地质问题。

水利水电工程地质条件

水利水电工程地质问题不是孤立、偶然发生的，它与水利水电工程建设区域的自然条件和环境有着极为密切的必然联系，其形成、发展和变化，都是工程活动对这里自然地质条件影响的结果，这些直接或间接地影响工程建筑物的规划、设计、施工和正常运用的地质条件就是工程地质条件，它主要是指：地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征、物理地质现象等。

三、水利水电工程中典型工程地质问题形成条件及对策

泥石流

泥石流形成条件有：流域内应有丰富的固体物质，并能源源不断地补给泥石流;要有陡峻的地形和较大的沟床纵坡;流域中上游应有由强大的暴雨或冰雪强烈消融及湖泊的溃决等形式补给的充沛水源。防治泥石流的原则是以防为主，兼设工程 措施 。可采用如下的防范措施：预防：在上游汇水区，做好水土保持，调整地表径流，加固岸堤;拦截：在中游流通区，设置一系列拦截构筑物;排导：在泥石流下游设置排导设施使泥石流顺利排除等措施。

斜坡滑动

斜坡滑动形成的条件：原有斜坡结构被破坏、斜坡外部荷载超过其承受能力等。斜坡滑动的防治措施：排水、消坡、抗滑桩、抗滑挡土墙、预应力钢索锚固措施、灌浆法、砂井砂桩加固法、焙烧发等。

斜坡崩塌

斜坡崩塌发生条件和发育因素：山坡坡度55-75度、表面凹凸不平;岩石性质和节理程度：软硬岩石互层组成;地质构造：岩层产状、构造作用。斜坡崩塌的治理措施：爆破或打楔、灌浆、调整地表水流、铺砌覆盖、坡面喷浆等等。

水库地震

水库地震是指水库蓄水后诱发的地震，水库地震发生的条件有：地质条件、激发条件，其中激发条件包括直接效应和间接效应。水库诱发地震以3级左右为主。我国最大的水库诱发地震是广乐省新丰江水库诱发地震级。矿山诱发地震震级在～级，一般震级较小，震源较浅。水库地震的防治措施：尽量减少对可诱发水库地震的地质条件的破坏、采用有效方法预测水库地震发生的频率和级别、做好预防水库地震应急预案等。(本文来自于《价值工程》杂志。《价值工程》杂志简介详见.)

四、结语

水利水电工程则是在各种地质环境中进行的，水利水电工程建筑物与地质环境之间必然产生一定方式的关联和制约，地质环境对水电工程建筑物的制约，可以由一定的作用影响工程建筑物的安全稳定和正常运用，也可以由于某些地质条件的欠佳而提高工程造价;而水利水电工程建设有可以各种方式影响地质环境，使其产生程度不同、范围不一的变化。因此，水利水电工程建设必须根据具体地质环境和工程建设方式、规模和类型，预见到其二者相互制约的基本形式和规律，才能合理有效地开发利用并妥善保护地质环境。

工程地质学论文范文二：论工程地质实践教学方式

杭州西郊群山环抱西湖，水光潋滟、山色葱郁，北、东一片广阔平原。杭州山水有湖光山色之盛，山、石、洞、泉之美，地貌类型多样。北东向延伸并向南西扬起的西湖复向斜构造，使杭州地势自南西向北东逐渐降低。区内总体可分为山地、平原两大地貌单元：西湖的西、西南大部分地区为低山丘陵区，外围北、东、南侧为平原区。低山丘陵区内又可进一步分为低山丘陵与山麓沟谷两个小区。平原区分为西湖及北侧菬溪流域的湖沼冲积平原小区和东南侧钱江流域的冲海积平原小区。

工程地质实践教学

工程地质实习是工程地质专业本科教学中十分重要的教学环节，是该专业4年教学中必不可少的实习。是学生在学完土质土力学、岩体力学、工程地质学基础、工程地质勘察等课程理论知识的基础上，按工程地质选址勘察、初步勘察阶段的技术要求，通过对工程地质条件的野外实地考察、测绘和有关勘察手段使用的现场参观和实践，使学生获得工程地质实践的感性知识并巩固和深化理论，促进理论与实际相结合，为今后从事工程地质选址勘察或勘察工作打下初步基础。

1.实习内容和要求。岩石、土的肉眼鉴定，地层剖面观察;褶皱和断裂构造的基本判识;岩体结构面类型、结构体形状识别，野外鉴别和判识不同岩体结构类型，岩体结构面测绘统计;土体结构类型识别;地下水类型及水文地质条件的了解;各种环境地质及不良地质现象(滑坡、溶洞、坍塌等)野外识别、调查、测绘，成因和对场地稳定性影响初步分析和评价;以掌握工程地质测绘工作方法为主，并参观了解静力触探、标贯、钻探编录和取样等工程地质勘探手段;在了解杭州市区区域地层、构造等基础上，以浙江大学附近区为主，通过工程地质测绘，资料收集，编制工程地质剖面图、平面图和选址勘察文字 报告 。

2.实习教学。实习分为四条路线，路线一为大桥地层剖面路线，六和塔→钱塘江大桥北铁路线→八卦田→玉皇山;路线二为钱塘江岸—南高峰不良地质现象调查路线;路线三为浙大—青芝坞—灵峰—玉皇山—玉泉;路线四为浙大—黄龙洞—蝙蝠洞。实习内容为系统识别杭州地区地层岩性及其分界标志层;进行岩性描述，对出露岩石的颜色、成分、结构、构造、化石和风化程度等进行观察和描述，掌握观察方法和描述要点并采集岩样标本;岩体结构类型野外判别方法;滑坡识别、形态测绘等;洞穴调查、测绘;落水洞、岩溶塌陷调查;岩体节理裂隙统计;判识地貌单元及确定分区界线等内容。

工程地质实践 教学方法 探讨

工程地质学是一门实践性很强的科学，很多的工程地质现象，仅通过书本上的概念、理论而不配合一定的实习，是收不到良好的教学效果的。正如俗话所说“实践出真知”，充分说明了实验实习教学的重要性。通过实习可以验证、巩固和学习与实验有关的理论知识，加深对学科知识的理解，培养学生符合辩证唯物主义的、实事求是的科学思维和严谨的工作作风，激发和培养学生的创造能力。

1.激发学生对工程地质的兴趣。杭州作为实习基地本身对学生即是很大的吸引力。在实习过程中循循诱导学生对工程地质专业的热爱。启发式教学具有多种功能，通过启发教学，能激励学生的兴趣和探索精神，调动学生的主动性和积极性，从而使学生切实地掌握知识和技能，促进学生智力因素、非智力因素以及思想品德的形成和发展。每一条实习路线，都要在实习前布置好任务;每爬一座山，都要每位同学抱着征服高山的勇气，去翻越它，研究它，并对工程地质现象了然于心。对率先完成任务的小组要给予奖励。在山上野餐时，表演节目活跃气氛。激发同学的实习热情。在实习过程中，老师应该对实习地的风土人情、历史地理有所了解，把地质现象与人文知识、风俗习惯、经济发展联系起来。比如某些特殊地形地貌在古代兵家战争中起过什么作用;一个地区的地层与该地的闻名土特产有什么关系;某些因地质作用形成的湖光山色在当地有哪些民间 传说 ，在旅游业中起到什么作用等。这些都会增强学生对大自然的兴趣，从而也增强对工程地质的兴趣。

2.培养学生的独立观察能力。科学研究是从观察开始的，工程地质学更是如此，有的人对丰富的地质现象熟视无睹，而有的人则善于观察并有所发现，二者的区别在于对观察的重视不够，观察能力不同。野外实习是培养学生观察能力最具体而有效的方式。做到勤于观察、善于观察。勤于观察是指学生能积极主动地进行独立观察。野外实习时，对欲让学生观察的现象，老师一般都作了预习，心中有数。切实而有效的方法是让学生自己去观察、去发现，老师可通过提示、点拨要观察内容。善于观察是指把看到的不同现象进行对比，找出其本质上的成因联系。实习时老师可给学生示范，抓住两至三个现象深入剖析，学生便可举一反三，掌握思路和方法在此过程中，老师应特别注意鼓励学生提出自己的看法和解释，即使错了也没关系。

3.培养学生的团队协作精神。任何工程都是一个系统工程，都需要团结协作、分工明确，在很多情况下，单靠个人能力已很难完全处理各种错综复杂的问题并采取切实高效的行动，所以团队合作精神的训练也是非常重要的。可以通过地层实测剖面和独立填图阶段训练学生团队合作精神，在进行工作前，需按掌图、记录、定点、测量产状和采集标本等任务分工，对最后成果的整理分析也要采用讨论式的方法上各小组的成员都发表意见，集思广益最终完成图件的绘制，杜绝单打独斗。

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