响应面分析法在相似模拟试验配比中的应用

钟慧伟，袁 永，王圣志，滕 龙，马冯超

（1.煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州221116；2.中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州221116）

当前，相似模拟[1-3]试验方法是针对矿山压力的主要研究方法之一，是以相似理论为基础的模型试验技术。该方法可以详细的研究工作面在推进过程中巷道与工作面的岩层中所发生的机理现象，实现使用少量人力物力即可进行各种条件下的模拟工作，且花费时间少，被应用于国内的诸多矿山中。但在相似材料配比的确定过程中，一般很难有效地确定试验配比使配制出来的试验材料达到预想的物理力学性质，需反复试验并调整，并且还需要考虑影响配比过程中的各个因素间的交叉影响，耗费大量的时间，这给相似模拟试验带来一定的困难，同时严重影响试验数据的准确性。

目前的计算机技术不断发展，数值计算水平也进一步深入，在矿山工程的计算模型变得越来越复杂，所以急需要1 种新的高效的数学规划方法来应对这一局面。而响应面分析法正好可以很好地解决这一重大难题，该方法的优点在于能够有效减少试验的次数，试验所需材料的成本低，而且试验结果准确性较高，可适用于解决多变量多因素问题的试验[4-6]。因此，采用响应面分析法中的Box-Behnken 试验设计建立抗压强度试验模型，对模型进行回归分析和方差分析来进一步确定抗压强度的最优化配比。

1 响应面分析法

响应面分析法（Response surface method，简称RSM）通过中心组合试验，采用多元线性回归的方法，将试验中的各个因素及其交叉因素进行多项式拟合，再根据函数的响应面等值线和回归方程确定试验的最佳参数组合[4,7-8]。……