开发预测性、基于风险的模型以评估维护决策对垂直矿井竖井结构的影响

本研究解决了垂直矿井竖井结构的长期有效维护挑战。这些结构由于腐蚀、落物影响以及暴露在高湿度、化学污染和通风不良的恶劣环境中，随着时间的推移面临显著降解。当前的维护实践往往优先满足短期需求，忽视对结构完整性和运营可持续性的长期影响。为了填补这一空白，本研究引入了一种新型预测性基于风险的维护决策模型。该模型结合有限元分析和蒙特卡洛模拟，评估因腐蚀、疲劳和落物造成的故障模式，同时考虑降解速率和影响概率的不确定性。分析计算落物的能量，并根据环境条件估算腐蚀速率，使能够准确预测关键钢结构件的剩余使用寿命（RUL）。这一模型与综合结构检查与维护管理（iSIMM）系统相结合，将结构检查数据与计算机化维护管理系统（CMMS）结合。该模型使得信息化决策成为可能，增强了矿业运营的安全性、可靠性和成本效益。研究的新颖之处在于将预测性和基于风险的维护策略相结合，为管理矿井竖井结构完整性提供了新的见解，同时将基于定量的有限元分析衍生的损伤模型（针对影响）与随机的、基于检查的生命周期模拟整合为关键方法，能够实现从定性检查到预测性、基于风险的规划的转变。该模型在南非一家金矿的案例研究中得到了应用，展示了其实际应用能力，突出了其优化维护规划、降低生命周期成本、延长矿井竖井寿命的能力，并量化了不同多年度维护策略之间的成本风险权衡，这是实际中常常缺失的决策支持功能。