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充填系统微机智能 自适应控制 北京科技大学毛信理 ． 7 一 ／。 【 摘 要】 本文介绍了尾砂腔结充填系统过程控制的特点．微机控翻系统的组成以及 智能自 适应控 翻的控制策略 ／ 关键 词 充填系统 微机控制 智能 自适应 控制 J 一 一， 山东新城金矿采用尾砂胶结充填的充 新城金矿尾砂胶结充填系统过程控制的 填工艺．长期来 由于尾砂与水泥的配比控 参数是搅拌桶液位、充填料浆浓度和水泥与 制不 准 以及 充填 料浆 的浓度过 稀 ．致使 充 尾砂 的配 比．控制搅拌桶液位主要是调节尾 填体强度达不到采矿工艺要求，造成金矿 砂阀 控制充填料浆浓度主要是调节稀释水 资源损失率较大 ．为了解决上述问题，北 阀．由于充填系统的随机扰动非常严重．被 京科技大学与新城金矿合作，将充填系统 控对象的模型难以确定．譬如通过尾砂阀的 由人工操作改造为微机测量控制．取得了 流量．不但与尾砂阀的开口大小有关，还与 很好的效 益．这里介绍一下该充填系统过 尾砂浆浓度、砂仓料位高度等诸多因素有 程控制的特点，微机控制系统的组成以及 关，而尾砂浆浓度、砂仓料位高度却是随机 控制策略一 智能 自适应控制． 变化的； 又如充填料浆浓度．不但与稀释水阀 1 充填 系统过程控制的 的 开口 大小 有关，同时 还与砂仓料 位高度、 特 点 砂仓料位形状等诸多因素有关，且它的控制 两项 比较，盈大于亏，每 年可增收 8 0 ．4 万 元 6 结语 对伴生金的赋存状态研究表明，金的理 论回收率为 8 4 ％，小型实验金的回收率最高 可达 7 9 ．8 7 ％．由此可见，挺高金的回收率 仍有很大潜力．目 前金回收率偏低有以下几 方面 的原 因 首先是与原矿性质有关．由于伴生金的 品位低．赋存状态复杂，选矿难度较大．其 次，金舶分析手段落后，化验误差大。 另外，在经济承包经营活动中，企业只 重视铜指标的考核，忽视对金的生产指标的 考核，导致选矿生产 中的药剂制度 工艺条 件只注意满足选铜的需要，而没有兼顾选金 的需要，使金不能得到充分的回收． 我 国许多有色矿山与篦子沟的情 况类 似，矿L 【J 经过数十年的开采，已经步人 晚 年 ，普遍面临储量减少、产量下降的困难 局面．篦子沟的实践证明．如能镐好伴生金 银的综合回收，用足用好现有资源，是老矿 山提高经挤效益、摆脱困境的有效途径． 转 换企业经 营机制是搞好金银综合 回收 的前题．企业要以提高经济效益为目的，把 回收伴生金银放到与回收主元索同等重要的 位置上，在经济承包经营活动中，应把金银 选矿指标列入考核抒际’使金银回收在经营计 划和生产管理中得到保证． 要加强职工培训．提高职工队伍素质是 搞好练台 回收，提高金银回收率的重要保 证 ． 选择制定合理的药剂制度，是搞好金银 综台回收的有效途径． 责任编辑康晓菡 一 5 6一 有 色矿Ⅱ 卜] 9 9 3 ．5 维普资讯 纯滞后比较大．上述这些特点使充填系统微 机控制不能以常规的p I I 规律进行． 2 微机控制系统的组成 微机控制系统如图 1 所示．系统包括 五个闭环控制回路一级充填砂浆浓度控制 回路； 一级搅拌桶液位控制 回路冰 泥量控 制 回路 ； 二 级 搅 拌桶 液 位 控制 回路 和二 级 充填料浓度控制回蟹 ． 1 一 叶艳蛤料 机；2 -冲量 流量计 3 -电动诵节阀4 一 超声渡豫位计 5 - 可调遣砂泵；6 - 射蟪 澉度计；7 - 电磁流量计 8 -圆盘蛤抖机 3 控制策略 本系统 由于被控制对 象随机眭较大． 并且控制过程滞后严重．所 以在控制策略 上采用了智能 自适应控制．应用结果证明 采用这一控制策略是成功的．下面介绍一 下智能 自适应控制原理． 智艏自适应控翩结构原理如图 2 所示． 圈 2智能 自适应控制结构 常规的 自适应控制需要建模，且建模 时需要将 实际模型 化简并进行线 眭化处 理，这样设计出来的控制器过于依赖特定 的对象，鲁棒性差，适应范圈小．而智能 自适应控制不需要建模，它只铸构造一个 智能 自适应规则集．根据过程的当前及历 史数据的实时采集 计算和记录，对系统 进行控制．即用数据库代替 了建模 ，它不 必由操作人员设置任何 参数，能适用于多 种不同类型的被控过程。鲁棒性好． 这里以充填料浆浓度控制为例说明其 控 制过程 ． 设 w 为当前设定深度 y 为被控浓度 铡量值 u N为当前控制输出； e N为当前误差 c N W y N ；△ e N为 本 次误 差 变化 值 Ae N e N e N 其 中 e N l 为前 状误差 A e N l为前状误差变化值 △e N ． I e N 一 广 C N - 2 ；e M N为 时 刻 N 的 前 一 个 超 调 峰 值；M 和 M 主控制模式之切换界面． 克填 系统馥 机智能 自适应控 制 毛信理 一 5 7 维普资讯 1 当 误 差l 0 N l ≥ M 时 ， 用 两 位 式控制模 式 ． 2 当误 差 M ≤{ e N l l ； K 一缩小 系数 。K2 0且 H0且 e N l M e ． N l ≥M 2 1 u u 叫 K K I } uM u⋯K 在控制过程 中，当条件项被满足 时 就根据相应的输出项计算出控制值． 下转 第 2 4页 一 5 8一 有色矿I 一 1 9 9 3 5 维普资讯 采， 防止 了矿量 的损 失． 3 ． 4调整 回采顺序 回采 顺 序对 支承 压 力 分 布 影 响 较 大 ， 开采过程 中．应 避免支承压力相互叠加． 尽量降低应力集中程度，创造卸压开采条 件 ．无底 柱 采场 中的进 路退 采应 按斜 线退 采方式，而且避免回采移动支承压力峰值 在联巷上 方 长 期停 留． 以减轻对 联 巷 的破 坏．充 填 法采 场 的回采步 骤应 以尽 快实 现 免压拱下采矿，保持采 场稳 定为出发 点， 将支承压力尽快转移到上下盘围岩 中去． 3 ． 5 改善围岩受力状态提高承载能力 有些采矿 工程不可避免是要布置在支承 压力 区．还有些矿柱是进行正常采 矿所必不 可少的支撑结构．提高这些巷道和矿柱的稳 定性，也是控制支承压力的有效措施之一． 3 ． 5 ． 1 加大矿柱尺寸进行巷道几何特征优选 设计巷道和矿柱时，适当地加大间柱和 孤立矿柱的宽度，以使应力集中降低，提高 工程的稳定性．这样，即使矿柱发生局部破 裂．仍有足够的残余强度对柱体中心部位提 方 向． 巷道 断面 形状 采用长短 轴与主应力 方向一致的椭圆形状． 在满足采矿需要的 基 础上 ，适 当地 减 小巷 道 断面 尺 寸 ．以避 免 由构 造弱面增多 带来 的不稳 定 ． 3 ． 5 ． 2 避免巷 道和矿 柱处于 单 向受 力状态 处 于 支承 压 力 带 中的巷 道 和矿 柱 ， 围 岩受力变形大，应尽量使 围岩处于多 向受 力状态．如不要轻易地解 除水平应力，而 应充分利用水平应力的。 挟制’ 作用来保持 巷道 的稳 定 处 于单 向受 力状 态 的 围岩 应 尽快给以外部支撑力或进行充填加固，来 改变 围岩 的受 力状 态． 3 ． 5 ． 3 强化 支护 强化 支护 一 是要及 时 速 效地 对 围岩 进 行支护加固，争取在围岩 尚未发生松动变 形 前 给以抗 力 ，充分 发 挥工 程结 构 的 白承 能力．二是提高支护的强度和刚度．以提 供足够的支撑抗力。来抑制围岩的过量变 形，保持工程 的稳定 ． 4结语 供侧向围压，矿柱具有较高的承载强度． 深埋金属矿体开采过程中的支承压力 巷道几何特征的改变会增加或减小其 显现是需认真对待的问题 ．今后应从理论 稳定程度，巷道的几何特征应根据工程 的 和实践上对其进行探讨，使之成为指导深 围岩环境进行优选 ①尽量将巷道放置在稳 部矿体开采、进行地压控制的理论基础． 定的岩层 中巷道的布 置方向既不要平行 参考文献 略 主要节理方 向，也不要垂直于最大主应力 责任编辑晓月 上接 5 8 页 4 结论 该充 填 系统 采用 微 机智能 白适应 控制 后．很好地解决了被控对象随机扰动严重 和控铜过程严重滞后的控制难题．控铜精 度达到了设计要求且较平稳．充填料浆浓 度 由人 工操作时的 5 0 ％左右提高到 7 2 ％ 以上．且灰砂配比比较准确，搅拌桶液位 控制平稳．由于充填料浆浓度的提高和灰 砂 配 比准确 ，致使 充填体强度有很大 提 高，从而可大大降低采矿矿石损失率，并 为改进生产工艺、降低生产成本创造了条 件，还大大改善 了工人的劳动条件．据该 矿充填队估算，使用微机测控后每年可创 造经济效 益 1 6 0万元．建立微机测控系统 所花 的投 资与这一经 济效益 相 比是很小 的．该系统 已于 1 9 9 2所 5月通过省级鉴 定．新城金矿充填系统使用微机测控的成 功经验表明，用微 电子技术改造传统的充 填工艺是可 行 的． 参考文献 略 责任编缉王家骧 一 2 4一 有色矿山一 1 9 9 3 ． 5 维普资讯