本發(fā)明涉及礦山開采工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種巖石可崩性分級(jí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自然崩落法采礦是一種依靠巖體自身?xiàng)l件而自然冒落的采礦方法，相比于空?qǐng)龇?、充填法等采礦方法，其成本低廉，作業(yè)安全，是地下采礦方法中唯一能夠從成本上與露天采礦相媲美的采礦方法，該采礦方法的成功應(yīng)用能夠給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，由于礦山區(qū)域地質(zhì)條件(即巖石的可崩性)難于準(zhǔn)確判斷，錯(cuò)誤應(yīng)用自然崩落法會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確判別礦山能否成功應(yīng)用自然崩落法意義重大。

巖石可崩性用于衡量巖石自然崩落的難易程度，可崩性研究是巖石自然崩落法研究的中心內(nèi)容，也是巖石崩落規(guī)律研究的基礎(chǔ)和必要的前提。巖石可崩性對(duì)采礦設(shè)計(jì)的回采順序、拉底方向、拉底面積、割幫預(yù)裂、出礦方式、放礦控制、安全生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著決定性的影響，是礦山達(dá)到預(yù)期經(jīng)濟(jì)效果的重要保障，直接影響著自然崩落法應(yīng)用的成敗。

自1895年自然崩落法在美國(guó)誕生以來，可崩性研究就引起了世界采礦研究者的足夠重視，從經(jīng)驗(yàn)和單因素評(píng)價(jià)方法逐漸發(fā)展到指數(shù)法以及多因素評(píng)價(jià)的地質(zhì)力學(xué)方法RMR、地質(zhì)力學(xué)Q系統(tǒng)法RMQ、Mathews穩(wěn)定圖法、Laubscher崩落圖法、礦山巖體分類系統(tǒng)法等。而對(duì)于巖石可崩性分級(jí)，則隨著數(shù)學(xué)模型的迅速發(fā)展與應(yīng)用，出現(xiàn)了模糊數(shù)學(xué)分級(jí)、聚類分級(jí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分級(jí)等。

這些已有的方法以工程人員的經(jīng)驗(yàn)為主，而不同人員對(duì)可崩性分級(jí)的結(jié)果有所不同，因此巖石可崩性分級(jí)結(jié)果受工程人員經(jīng)驗(yàn)影響較 大。另外，這些方法都是對(duì)待評(píng)礦山單獨(dú)評(píng)價(jià)，與已成功應(yīng)用自然崩落法的礦山的數(shù)據(jù)沒有關(guān)聯(lián)，不能夠運(yùn)用已經(jīng)被實(shí)踐檢驗(yàn)過的正確評(píng)價(jià)結(jié)果來對(duì)待評(píng)礦山進(jìn)行可崩性分級(jí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種巖石可崩性分級(jí)方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)巖石可崩性分級(jí)主要依靠工程人員經(jīng)驗(yàn)，不能運(yùn)用已成功應(yīng)用自然崩落法的礦山的數(shù)據(jù)來對(duì)待評(píng)礦山的可崩性分級(jí)的技術(shù)問題。

第一方面，本發(fā)明提供一種巖石可崩性分級(jí)方法，包括：

建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)，確定每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的級(jí)別均值向量及所述數(shù)據(jù)庫(kù)中各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的總均值向量；

根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量，確定可崩性分級(jí)的判別矩陣；

根據(jù)所述判別矩陣，確定可崩性分級(jí)的判別函數(shù)；

根據(jù)待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量和所述判別函數(shù)，獲取待評(píng)礦山的巖石的可崩性分級(jí)結(jié)果。

可選地，在所述建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)之前，所述方法還包括：

獲取已成功應(yīng)用自然崩落法的礦山的歷史評(píng)價(jià)參數(shù)向量；

相應(yīng)的，所述建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)具體為：

根據(jù)所述歷史評(píng)價(jià)參數(shù)向量，建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)。

可選地，所述根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量，確定可崩性分級(jí)的判別矩陣，包括：

根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量，確 定所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量之間的第一離差矩陣以及每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量與相應(yīng)的級(jí)別均值向量之間的第二離差矩陣；

根據(jù)所述第一離差矩陣的逆矩陣以及所述第二離差矩陣，確定巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣。

可選地，根據(jù)以下公式確定所述第一離差矩陣：

其中，A為第一離差矩陣，t為巖石可崩性級(jí)別，t∈[1,k]，k為預(yù)設(shè)常數(shù)，表示巖石可崩性級(jí)別的數(shù)目，n_t為巖石可崩性級(jí)別為t的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)目，j為評(píng)價(jià)參數(shù)向量的標(biāo)號(hào)，j∈[1,n_t]，X為評(píng)價(jià)參數(shù)向量，為巖石可崩性級(jí)別為t的第j個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量，為每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量，表示巖石可崩性級(jí)別為t的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的平均值，為由與求差得到的向量，為的轉(zhuǎn)置向量；

根據(jù)以下公式確定所述第二離差矩陣：

其中，B為第二離差矩陣，為所述總均值向量，表示數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)價(jià)參數(shù)向量的平均值，為由與求差得到的向量，為的轉(zhuǎn)置向量。

可選地，所述根據(jù)所述第一離差矩陣的逆矩陣以及所述第二離差矩陣，確定巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣，具體通過以下公式得到：

C＝A^-1×B；

其中，C為巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣，A^-1為所述各可崩性級(jí)別間評(píng)價(jià)參數(shù)向量的離差矩陣的逆矩陣。

可選地，所述根據(jù)所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣，確定巖石可 崩性分級(jí)的判別函數(shù)，包括：

計(jì)算所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣的特征根及與特征根對(duì)應(yīng)的特征向量；

根據(jù)所述特征根計(jì)算貢獻(xiàn)率，公式如下：

其中，η為貢獻(xiàn)率，r為特征根的標(biāo)號(hào)，r∈[1,n]，n為所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣的特征根的數(shù)目，λ_i為第i個(gè)特征根，i∈[1,n]；

根據(jù)所述特征向量計(jì)算判別式，公式如下：

u_i(X)＝a_i'×X；

u(X)為判別式，u_i(X)為第i個(gè)判別式，a為特征向量，a_i為與特征根λ_i對(duì)應(yīng)的特征向量，a_i'為a_i的轉(zhuǎn)置向量；

根據(jù)所述貢獻(xiàn)率與所述判別式，確定巖石可崩性分級(jí)的判別函數(shù)。

可選地，所述根據(jù)所述貢獻(xiàn)率及所述判別式，確定巖石可崩性分級(jí)的判別函數(shù)，包括：

將所述特征根按照從大到小的順序排列，計(jì)算貢獻(xiàn)率大于預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)應(yīng)的r的值，將前r個(gè)判別式作為判別函數(shù)。

可選地，所述根據(jù)待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量和所述判別函數(shù)，得到待評(píng)礦山的巖石的可崩性分級(jí)結(jié)果，包括：

根據(jù)待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量和所述判別函數(shù)，計(jì)算待評(píng)礦山的投影向量；

根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的各級(jí)別均值向量和所述判別函數(shù)，計(jì)算每一可崩性級(jí)別的各級(jí)別均值向量的各投影向量；

計(jì)算所述待評(píng)礦山的投影向量與所述每一可崩性級(jí)別的各級(jí)別均值向量的各投影向量之間的各歐氏距離，將所述各歐式距離中最小歐氏距離對(duì)應(yīng)的級(jí)別均值向量所屬的可崩性級(jí)別作為待評(píng)礦山的巖石的可崩性級(jí)別。

可選地，上述方法還包括：當(dāng)待評(píng)礦山成功應(yīng)用自然崩落法后，將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量添加到所述數(shù)據(jù)庫(kù)中。

第二方面，本發(fā)明提供一種巖石可崩性分級(jí)系統(tǒng)，包括：

均值確定單元，用于建立各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)，確定每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量及所述數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量；

判別矩陣確定單元，用于根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量和所述數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量，確定巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣；

判別函數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣，確定巖石可崩性分級(jí)的判別函數(shù)；

分級(jí)結(jié)果確定單元，用于將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量代入所述判別函數(shù)，獲取待評(píng)礦山的巖石可崩性分級(jí)結(jié)果。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的巖石可崩性分級(jí)方法和系統(tǒng)，通過對(duì)各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量進(jìn)行均值處理，以及根據(jù)上述均值求取可崩性分級(jí)的判別矩陣，進(jìn)而確定判別函數(shù)，然后將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量與判別函數(shù)結(jié)合，確定待評(píng)礦山的巖石的可崩性級(jí)別。解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)巖石可崩性分級(jí)主要依靠工程人員經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)評(píng)價(jià)待評(píng)礦山的巖石的可崩性，為成功運(yùn)用自然崩落法奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的巖石可崩性分級(jí)方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的巖石可崩性分級(jí)方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的巖石可崩性分級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的巖石可崩性分級(jí)方法的流程示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例巖石可崩性分級(jí)方法包括步驟S11至S14。

S11、建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)，確定每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的級(jí)別均值向量及所述數(shù)據(jù)庫(kù)中各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的總均值向量。

本實(shí)施例中，巖石的可崩性級(jí)別分為5個(gè)級(jí)別，分別是不可崩、差、較好、好、很好，對(duì)應(yīng)1、2、3、4和5。評(píng)價(jià)參數(shù)包括：抗壓強(qiáng)度、巖石質(zhì)量指標(biāo)值RQD、節(jié)理間距、摩擦角、張開度和地下水。

每一個(gè)可崩性級(jí)別都采集多個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量，建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì)每一個(gè)可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量進(jìn)行求平均計(jì)算，得到級(jí)別均值向量，利用的計(jì)算公式如下所示：

其中，為第t級(jí)別的級(jí)別均值向量，t∈[1,k]，k為預(yù)設(shè)常數(shù)，表示巖石可崩性級(jí)別的數(shù)目，n_t為第t級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)目，為第j個(gè)第t級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量，j∈[1,n_t]。

計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)中各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的平均值，得到總均值向量，計(jì)算公式如下：

其中，為總均值向量，n為樣本庫(kù)中各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的個(gè)數(shù)，n滿足以下條件：

本實(shí)施例中，k＝5，本實(shí)施例僅為舉例說明，并不限定k的取值，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要確定k的值。

S12、根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量，確定可崩性分級(jí)的判別矩陣。

S13、根據(jù)所述判別矩陣，確定可崩性分級(jí)的判別函數(shù)。

S14、根據(jù)待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量和所述判別函數(shù)，得到待評(píng)礦山的巖石的可崩性分級(jí)結(jié)果。

在一個(gè)具體的例子中，步驟S11之前，上述巖石可崩性分級(jí)方法還包括圖1中未示出的步驟S10。

S10、獲取已成功應(yīng)用自然崩落法的礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量，然后執(zhí)行建立巖石的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟。

在一個(gè)具體的例子中，步驟S12還包括圖1中未示出的子步驟S121至S122。

S121、根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量，確定所述每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和所述總均值向量之間的第一離差矩陣以及每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量與相應(yīng)的級(jí)別均值向量之間的第二離差矩陣。

S122、根據(jù)所述第一離差矩陣的逆矩陣以及所述第二離差矩陣，確定巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣。

步驟S121中，第一離差矩陣由以下公式確定：

其中，A為第一離差矩陣，t為巖石可崩性級(jí)別，t∈[1,k]，k為預(yù)設(shè)常數(shù)，表示巖石可崩性級(jí)別的數(shù)目，n_t為巖石可崩性級(jí)別為t的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)目，j為評(píng)價(jià)參數(shù)向量的標(biāo)號(hào)，j∈[1,n_t]，X為評(píng)價(jià)參數(shù)向量，為巖石可崩性級(jí)別為t的第j個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量，為每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量，表示巖石可崩性級(jí)別為t的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的平均值，為由與求差得到的向量，為的轉(zhuǎn)置向量；

第二離差矩陣由以下公式確定：

其中，B為第二離差矩陣，為總均值向量，表示數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)價(jià)參數(shù)向量的平均值，為由與求差得到的向量，為的轉(zhuǎn)置向量。

步驟S122中，巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣，具體通過以下公式得到：

C＝A^-1×B；

其中，C為巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣，A^-1為所述各可崩性級(jí)別間評(píng)價(jià)參數(shù)向量的離差矩陣的逆矩陣。

在一個(gè)具體的例子中，步驟S13具體包括圖1中未示出的子步驟S131至S134。

S131、計(jì)算所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣的特征根及與特征根對(duì)應(yīng)的特征向量。

S132、根據(jù)所述特征根，通過以下公式計(jì)算貢獻(xiàn)率：

其中，η為貢獻(xiàn)率，r為特征根的標(biāo)號(hào)，r∈[1,n]，n為所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣的特征根的數(shù)目，λ_i為第i個(gè)特征根，i∈[1,n]。

S133、根據(jù)所述特征向量，通過以下公式計(jì)算判別式：

u_i(X)＝a_i'×X；

u(X)為判別式，u_i(X)為第i個(gè)判別式，a為特征向量，a_i為與特征根λ_i對(duì)應(yīng)的特征向量，a_i'為a_i的轉(zhuǎn)置向量。

S134、根據(jù)所述貢獻(xiàn)率與所述判別式，確定巖石可崩性分級(jí)的判別函數(shù)。

其中，步驟S134具體為：將所述特征根按照從大到小的順序排列， 計(jì)算貢獻(xiàn)率大于預(yù)設(shè)值時(shí)對(duì)應(yīng)的r的值，將前r個(gè)判別式作為判別函數(shù)。

本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)值設(shè)置為85％，本實(shí)施例僅為舉例說明，并不限定此預(yù)設(shè)值的取值，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要確定此預(yù)設(shè)值的值。

在一個(gè)具體的例子中，步驟S14具體包括圖1中未示出的子步驟S141至S143。

S141、根據(jù)待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量和所述判別函數(shù)，得到待評(píng)礦山的投影向量。

S142、根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的各級(jí)別均值向量和所述判別函數(shù)，得到每一可崩性級(jí)別的各級(jí)別均值向量的各投影向量。

S143、計(jì)算所述待評(píng)礦山的投影向量與所述每一可崩性級(jí)別的各級(jí)別均值向量的各投影向量之間的各歐氏距離，將所述各歐式距離中最小歐氏距離對(duì)應(yīng)的級(jí)別均值向量所屬的可崩性級(jí)別作為待評(píng)礦山的巖石的可崩性級(jí)別。

在一個(gè)具體的例子中，上述巖石可崩性分級(jí)方法還包括如下步驟：

當(dāng)待評(píng)礦山成功應(yīng)用自然崩落法后，將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量添加到所述數(shù)據(jù)庫(kù)中。

本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)方法，充分利用已成功應(yīng)用自然崩落法的礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量，能夠幫助研究人員科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)地對(duì)待評(píng)礦山的可崩性進(jìn)行分級(jí)。并且，利用本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)方法對(duì)待評(píng)礦山的可崩性進(jìn)行分級(jí)，如果待評(píng)礦山能夠成功應(yīng)用自然崩落法，則將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量作為一個(gè)成功應(yīng)用自然崩落法的數(shù)據(jù)加入到已建成的數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新，從而提高了利用此數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算得到的判別函數(shù)的可靠性和評(píng)價(jià)能力。

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的巖石可崩性分級(jí)方法的流程示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)方法包括步驟S21至S211。

S21、選取已成功應(yīng)用自然崩落法的評(píng)價(jià)參數(shù)向量構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)。

S22、創(chuàng)建評(píng)價(jià)參數(shù)觀測(cè)矩陣。

評(píng)價(jià)參數(shù)觀測(cè)矩陣是由各評(píng)價(jià)參數(shù)向量按規(guī)律排成的觀測(cè)矩陣。

步驟S22執(zhí)行后，分別執(zhí)行步驟S231和步驟S232。

S231、計(jì)算每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的級(jí)別均值向量。

S232、計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)中各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的總均值向量。

步驟S231和步驟S232執(zhí)行后，分別執(zhí)行步驟S241和步驟S242。

S241、計(jì)算每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量與總均值向量之間的第一離差矩陣A。

S242、計(jì)算每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量與級(jí)別均值向量之間的第二離差矩陣B。

S25、計(jì)算A^-1B的特征值和特征向量。

記特征值λ和特征向量a的數(shù)目都為n，λ_i為第i個(gè)特征根，i∈[1,n]。

S26、構(gòu)建判別函數(shù)。

將步驟S25計(jì)算得到的特征值按照從小到大的順序排列后，數(shù)值最大的特征值對(duì)應(yīng)的特征向量構(gòu)成的判別函數(shù)作為第一個(gè)判別函數(shù)。

判別函數(shù)通過下式構(gòu)建：

u_i(X)＝a_i'×X。

其中，u(X)為判別式，u_i(X)為第i個(gè)判別式，a為特征向量，a_i為與特征根λ_i對(duì)應(yīng)的特征向量，a_i'為a_i的轉(zhuǎn)置向量。u₁(X)對(duì)應(yīng)λ₁，λ₁為所有特征根中最大的一個(gè)。

S27、判斷單個(gè)貢獻(xiàn)率之和是否大于等于85％。

每一個(gè)特征根都對(duì)應(yīng)一個(gè)單個(gè)貢獻(xiàn)率，此處單個(gè)貢獻(xiàn)率的計(jì)算公式為：

首先，判斷第一個(gè)單個(gè)貢獻(xiàn)率η₁是否大于等于85％，如果η₁大于等于85％，則執(zhí)行步驟S28，否則重新執(zhí)行S26，即判別函數(shù)u(X)＝{u₁(X),u₂(X)}，相應(yīng)的，判斷η₁+η₂之和是否大于等于85％，如果η₁大于等于85％，則執(zhí)行步驟S28，否則重新執(zhí)行S26，直到單個(gè)貢獻(xiàn)率之和大于 等于85％。

S28、選取待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量。

步驟S28執(zhí)行后，分別執(zhí)行步驟S291和步驟S292。

S291、計(jì)算待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的投影向量。

將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量向判別函數(shù)對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行投影，得到待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的投影向量。

S292、計(jì)算每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量的投影向量。

S210、計(jì)算并比較歐氏距離。

S211、得到待評(píng)礦山的巖石可崩性分級(jí)結(jié)果。

選取各歐氏距離中最小的歐氏距離對(duì)應(yīng)的級(jí)別均值向量所屬的級(jí)別為待評(píng)礦山的巖石可崩性分級(jí)結(jié)果。

本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)方法，設(shè)置的判斷單個(gè)貢獻(xiàn)率之和的預(yù)設(shè)值為85％，此預(yù)設(shè)值的設(shè)置，使得同一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的投影向量間的歐氏距離盡量小，使得不同可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的投影向量間的歐氏距離盡量大，從而能夠確定一個(gè)最優(yōu)的判別函數(shù)。

下面以具體例子來描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

巖石可崩性的評(píng)價(jià)參數(shù)包括：抗壓強(qiáng)度、巖石質(zhì)量指標(biāo)值RQD、節(jié)理間距、摩擦角、張開度和地下水，分別采用X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆來表示。其中，張開度和地下水指標(biāo)采用表1定性打分的方法確定。

表1 張開度和地下水評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

將巖石可崩性分級(jí)結(jié)果定為5個(gè)類別：不可崩、差、較好、好、很好，分別用G₁、G₂、G₃、G₄、G₅表示。

某待評(píng)礦山的巖石可崩性評(píng)價(jià)參數(shù)如下：抗壓強(qiáng)度122.8MPa、 RQD值72.6、節(jié)理間距7.9cm、摩擦角33.7°、張開度評(píng)分7、地下水評(píng)分7，采用本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)方法對(duì)待評(píng)礦山的可崩性進(jìn)行分級(jí)。由上述6個(gè)巖石可崩性評(píng)價(jià)參數(shù)可知，待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量為：(122.8,72.6,7.9,33.7,7,7)。

表2 25個(gè)區(qū)域的巖石可崩性參數(shù)表

選取國(guó)內(nèi)外11座已成功應(yīng)用自然崩落法的礦山的巖石可崩性評(píng)價(jià)參數(shù)，共25個(gè)具有代表性的評(píng)價(jià)參數(shù)向量構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)，25個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù) 向量詳見上表2。

將表中的各參數(shù)轉(zhuǎn)換成評(píng)價(jià)參數(shù)向量的格式，分別如下：

1、X₁³＝(90,70,16,35,9,12)’；2、X₂³＝(125,47,15,39,4,6)’；

3、X₁²＝(130,47,10,40,8,12)’；4、X₂²＝(120,50,33,39,10,13)’；

5、X₃²＝(98,85,50,40,9,8)’；6、X₁⁴＝(34,47,10,34,5,7)’；

7、X₃³＝(55,64,9,32,8,7)’；8、X₄³＝(109,70,12,34,7,7)’；

9、X₂⁴＝(33,46,9,35,2,10)’；10、X₃⁴＝(30,28,15,39.5,5,4)’；

11、X₄⁴＝(23.5,16,5,33.4,3,7)’；12、X₁⁵＝(3.2,23,4,34.4,2,4)’；

13、X₂⁵＝(4.5,15.6,3.6,24,3,5)’；14、X₃⁵＝(2.4,26.2,5.8,3.5,2,3)’；

15、X₅⁴＝(23.4,24.8,4.8,33.8,5,4)’；16、X₄⁵＝(2.6,14.5,4.7,28,2,5)’；

17、X₅⁵＝(1.4,12.8,2.1,33.5,2,3)’；

18、X₁¹＝(125.8,85.6,210.6,39.8,10,12)’；

19、X₄²＝(80.5,74.2,36.5,39.8,8,7)’；

20、X₅³＝(98.6,77.4,120,36.5,5,7)’；

21、X₂¹＝(125.6,85.2,240,40.2,8,10)’；

22、X₃¹＝(145.9,85.7,350,41.5,10,7)’；

23、X₄¹＝(245.5,95.5,385,42.5,8,10)’；

24、X₅¹＝(189.7,88.6,78.6,41.3,10,12)’；

25、X₅²＝(156.7,84.2,35.9,38.5,8,7)’。

上述25個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量中，X的上角標(biāo)表示可崩性的級(jí)別，X的下角標(biāo)表示該級(jí)別中的第幾個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量，例如X₁³表示可崩性級(jí)別為3級(jí)的第一個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量。

本實(shí)施例中，每個(gè)可崩性級(jí)別選取了5個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量，本實(shí)施例僅為舉例說明，不對(duì)可崩性級(jí)別及每個(gè)可崩性級(jí)別中的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的個(gè)數(shù)做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)可崩性級(jí)別及每個(gè)可崩性級(jí)別中的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的個(gè)數(shù)進(jìn)行限定。

根據(jù)上述25個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)向量，求取每個(gè)可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的級(jí)別均值向量以及數(shù)據(jù)庫(kù)中的各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的總 均值向量。

按照?qǐng)D1中所示實(shí)施例的公式進(jìn)行求均值計(jì)算，得到下列各均值向量：

1級(jí)均值向量：

2級(jí)均值向量：

3級(jí)均值向量：

4級(jí)均值向量：

5級(jí)均值向量：

總均值向量：

計(jì)算每一可崩性級(jí)別的級(jí)別均值向量和總均值向量之間的第一離差矩陣A：

計(jì)算每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量與相應(yīng)的級(jí)別均值向量之間的第二離差矩陣B：

結(jié)合

得：

計(jì)算A^-1B的特征值λ和特征向量，并構(gòu)建判別函數(shù)：

特征值：λ₁＝29.5466、λ₂＝1.4881、λ₃＝0.46、λ₄＝0.0287；

判別式：

u₁(X)＝-0.0272X₁-0.0622X₂-0.0089X₃-0.2708X₄-0.9303X₅-0.2377X₆；

u₂(X)＝0.0359X₁+0.1073X₂-0.0897X₃+0.209X₄+0.8046X₅-0.5367X₆；

u₃(X)＝0.0436X₁+0.0744X₂-0.0029X₃-0.8761X₄-0.067X₅-0.4696X₆；

u₄(X)＝-0.0388X₁+0.1378X₂-0.0021X₃+0.1198X₄-0.8845X₅+0.4275X₆。

計(jì)算特征值λ₁的單個(gè)貢獻(xiàn)率：η₁＝93.73％，即η₁＞85％，因此取第一個(gè)判別式作為判別函數(shù)。

將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量(122.8,72.6,7.9,33.7,7,7)向u₁(X)對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行投影，得到投影值為y＝-25.228。

將每個(gè)可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的級(jí)別均值向量向u₁(X)對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行投影，即將上述的1級(jí)均值向量、2級(jí)均值向量、3級(jí)均值向量、4級(jí)均值向量及5級(jí)均值向量向u₁(X)對(duì)應(yīng)的特征向量進(jìn)行投影，得到投影值分別為：

y₁＝-34.362；y₂＝-28.648；y₃＝-24.915；y₄＝-17.632；y₅＝-12.625。

分別計(jì)算y與y₁、y₂、y₃、y₄及y₅的距離的平方，得：

(y-y₁)²＝83.43；(y-y₂)²＝11.6964；(y-y₃)²＝0.097969；(y-y₄)²＝57.699；(y-y₅)²＝158.836。

可知，y與y₃的距離的平方最小，因此判定待評(píng)礦山的巖石可崩性為G₃類，具有較好的可崩性，能夠應(yīng)用自然崩落法。

如果該礦山采用自然崩落法驗(yàn)證判別結(jié)果正確，那么將該礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量放入建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中，待下一次構(gòu)建判別函數(shù)時(shí)加以應(yīng)用，提高判別函數(shù)及可崩性分級(jí)結(jié)果的正確性。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的巖石可崩性分級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)系統(tǒng)包括：均值確定單元301、判別矩陣確定單元302、判別函數(shù)確定單元303及分級(jí)結(jié)果確定單元304。

均值確定單元301，用于建立各可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的數(shù)據(jù)庫(kù)，確定每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量及所述數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量。

判別矩陣確定單元302，用于根據(jù)所述每一可崩性級(jí)別的評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量和所述數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)價(jià)參數(shù)向量的均值向量，確定巖石可崩性分級(jí)的判別矩陣。

判別函數(shù)確定單元303，用于根據(jù)所述巖石可崩性分級(jí)的判別矩 陣，確定巖石可崩性分級(jí)的判別函數(shù)。

分級(jí)結(jié)果確定單元304，用于將待評(píng)礦山的評(píng)價(jià)參數(shù)向量代入所述判別函數(shù)，得到待評(píng)礦山的巖石可崩性分級(jí)結(jié)果。

本實(shí)施例的巖石可崩性分級(jí)系統(tǒng)可以用于執(zhí)行圖1中所示方法的技術(shù)方案，其實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。