露天開采優(yōu)化設(shè)計理論與應(yīng)用

內(nèi)容介紹

露天開采，指的是從敞露地表的采礦場采出有用礦物的過程。

露天與地下開采相比，優(yōu)點是資源利用充分、貧化率低，適于用大型機械施工，建礦快，產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)率高，成本低，勞動條件好，生產(chǎn)安全。

但需要剝離巖土，排棄大量的巖石，尤其較深的露天礦，往往占用較多的農(nóng)田，設(shè)備購置費用較高，故初期投資較大。此外，露天開采，受氣候影響較大，對設(shè)備效率及勞動生產(chǎn)率都有一定影響。

由于設(shè)計理論和方法的不完善，偏心結(jié)構(gòu)中均勻設(shè)置阻尼器的減震效果不甚理想，從而嚴重制約了新型結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和廣泛運用。本項目將偏心結(jié)構(gòu)消能減震體系作為一個控制器，通過阻尼器在偏心結(jié)構(gòu)中的位置和數(shù)量進行優(yōu)化調(diào)整，對偏心結(jié)構(gòu)消能減震體系的優(yōu)化設(shè)計理論與應(yīng)用基礎(chǔ)進行了試驗研究和理論分析。目前，已順利完成項目計劃內(nèi)容，并取得了系列研究成果： 1、從粘滯阻尼器力學(xué)特性及計算模型相關(guān)理論出發(fā)研究了粘滯阻尼器對偏心結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的作用與影響機理，找到了質(zhì)量偏心、剛度偏心和強度偏心的扭轉(zhuǎn)地震響應(yīng)影響規(guī)律。 2、基于能量原理建立偏心結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析模型進行數(shù)值模擬，找出了既能反映結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震響應(yīng)又能減小計算工作量的簡化計算模型。提出了控制偏心率是控制偏心結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)地震響應(yīng)和抗震性能的關(guān)鍵所在的科學(xué)判據(jù)。 3、基于現(xiàn)代控制理論，建立了地震作用下消能減震偏心結(jié)構(gòu)的動力控制系統(tǒng)方程。 4、將偏心結(jié)構(gòu)消能減震結(jié)構(gòu)體系作為一個控制對象，研究增設(shè)粘滯阻尼器后對偏心結(jié)構(gòu)自身平扭-耦聯(lián)振動微分方程的影響發(fā)現(xiàn)在建立偏心結(jié)構(gòu)振動微分方程中，應(yīng)考慮阻尼器對阻尼矩陣影響的附加阻尼矩陣，并得出了方程中附加阻尼矩陣的求解過程。 5、以阻尼器的數(shù)量和位置為控制參數(shù)，分別以層間位移角和以層間位移角和位移比的加權(quán)組合兩種目標(biāo)函數(shù)，以順序搜索法作為優(yōu)化算法，實現(xiàn)了偏心結(jié)構(gòu)中粘彈性阻尼器的空間優(yōu)化布置，提出了以層間位移角和位移比的加權(quán)組合為目標(biāo)控制函數(shù)的粘滯阻尼器的優(yōu)化控制策略。并通過模型試驗充分驗證了這一最優(yōu)控制策略既提高了偏心結(jié)構(gòu)消能減震效果，又提高了偏心結(jié)構(gòu)的抗震性能，為偏心結(jié)構(gòu)消能減震的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)和設(shè)計方法。 2100433B

世界固體礦產(chǎn)總量中,約有2/3用露天開采。中國可供露天開采的礦產(chǎn)資源豐富。平朔、霍林河、伊敏河、準(zhǔn)格爾、元寶山、昭通等地的煤田，鞍山、本溪、冀東、攀西等地區(qū)的鐵礦,德興、永平的銅礦,以及其他化工、建筑材料等,均有數(shù)以億噸計的儲量可供露天開采。