• 2023年第43卷第9期文章目次
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    • 基于老尾矿再选的空区协同治理与矿柱资源回采研究

      2023, 43(9):1-6.

      摘要 (356) HTML (0) PDF 2.77 M (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用 FLAC3D软件模拟分析了采空区矿柱的稳定性,发现充填治理采空区后,矿柱的稳定性显著改善.首先采用挖机干式回采+造浆后管道输送的方式,将老尾矿库尾矿与破磨后的矿石一同进入再磨流程;然后通过增加深锥浓密系统和混凝土拖泵提高尾砂利用率,增加充填距离,优化改造现有充填系统;最后采用环形中深孔爆破回采顶底柱,以切割天井为自由面深孔爆破崩落回采间柱,遥控铲运机完成出矿.经过1a的现场工业试验,老尾矿再选获得 Au回收率为57%,年增净利润3471万元;矿柱回采率为70%~80%,新增2.4万t矿石量和97kg金属量,新增利润2965万元,经济效果显著.

    • 乌兰铅锌矿产能提升技改系统优化设计与实践

      2023, 43(9):7-11.

      摘要 (133) HTML (0) PDF 2.24 M (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现矿山生产能力的达产稳产是一个复杂的系统工程与管理问题.以乌兰铅锌矿为背景,系统调查分析了其产能长期不达标的原因.通过改用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法、配套建设全尾砂胶结充填系统、优化双斜坡道开拓系统、升级井下铲装运采矿装备等多种技改手段,提升井下单采场生产能力至1000t/d以上,提高矿山采、装、运效率约60%,实现了乌兰铅锌矿产能由2000t/d提升到3000t/d的达产稳产,技改后采矿直接成本降幅达16%,年平均利润约1.78亿元人民币,达到了矿山降本增效的显著效果.该矿山产能提升的实践能为国内外类似矿山产能提升提供有效借鉴.

    • 基于小型环管试验的膏体管道输送阻力特性研究

      2023, 43(9):12-16.

      摘要 (100) HTML (0) PDF 2.12 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究膏体管道输送过程中的阻力特性,自主设计研发了一套小型闭路环管试验装置,开展膏体料浆在不同流速、质量浓度和平均粒径等工况条件下的环管试验,并利用灰色关联法分析各因素对管道输送阻力的影响强弱.结果表明,管道输送阻力对膏体质量浓度的变化最为敏感,管道输送阻力随质量浓度增加呈指数增长;膏体流速对管道输送阻力的影响仅次于质量浓度,管道输送阻力随流速增加呈线性增长;膏体平均粒径对管道输送阻力的影响有双重性,随着平均粒径增大,管道输送阻力呈先减小再增大的变化趋势.研究结果可为膏体充填输送系统的合理设计及优化布置提供理论支撑.

    • 超细尾砂高效浓密技术及均质化搅拌设备的应用研究

      2023, 43(9):17-20.

      摘要 (214) HTML (0) PDF 1.77 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某金矿原有立式砂仓分级尾砂充填系统存在的充填料浆浓度低、料浆泌水量大、充填体强度低,以及细粒级尾砂因无法利用而被排至尾矿库,导致尾矿库库容不足等问题,开展立式砂仓充填系统优化研究.为了采用-200目超细尾砂进行充填,研究了超细尾砂高效絮凝沉降结构及均质化搅拌系统,并在现场开展了应用效果测试.结果表明:(1)研发的螺旋进料絮凝沉降中心筒能够有效实现超细尾砂高效絮凝沉降,砂仓顶部溢流水澄清,溢流水的固体质量分数小于0.02%,可直接输送回选厂用于选矿;(2)当砂仓底流放砂质量浓度达到60%时,料浆整体呈膏体状,流动性好,不易发生离析,泌水率小于5%;(3)超细尾砂料浆与水泥在搅拌系统中充分混合,实现了水泥的高效利用,料浆均质化效果好,充填质量高,充填体3d强度均高于1 MPa.实现了超细尾砂高质量充填,为无尾矿山建设奠定了坚实的基础.

    • 中深孔一次爆破成井掏槽爆破方式优化研究

      2023, 43(9):21-25.

      摘要 (83) HTML (0) PDF 2.32 M (392) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了天井一次爆破成井的两种掏槽爆破方案,方案1采用9个大孔加4个小孔的布孔方式,方案2采用5个大孔加4个小孔的布孔方式.利用 Ansys/LSGDYNA 软件对两种掏槽爆破方案进行了数值模拟分析.分析结果表明,两种掏槽形成的掏槽断面尺寸均可满足设计要求,槽腔断面呈现出两端大中间小的特点,具有较好的掏槽效果;方案1的爆破振动控制效果明显优于方案2;综合考虑掏槽效果、凿岩成本和爆破振动控制效果,需要对周围岩体进行保护时应该选用方案1;不需要对周围岩体进行适当保护时应该选用方案2.两种方案的现场试验均获得了预期的掏槽爆破效果.研究结果可为矿山一次爆破成井技术方案的选择提供参考.

    • 基于CiteSpace中外煤矿智能化研究可视化分析

      2023, 43(9):26-33.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 4.91 M (258) 评论 (0) 收藏

      摘要::煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的有效路径,以 CNKI和 WebofScience数据库为数据源,借助可视化工具 CiteSpace和文献计量方法,比较中外煤矿智能化研究进展,挖掘基础知识和研究热点,揭示发展趋势特征.研究表明:(1)中国发文量最高,占全球的30.71%,且呈指数增长趋势,研究从理论进入到应用阶段;学科交叉性较强,系统、计算、计算机是主要引用学科;研究机构种类丰富,但尚未形成核心作者群,缺乏跨学科、区域的合作;(2)文献共被引标识的主要知识基础为大数据与云计算、物联网和传感器以及机器学习和人工智能领域;(3)中外煤矿智能化研究均体现了研究方法与技术、智能控制和安全保障的研究框架,国内注重基础理论与技术体系架构,国外侧重具体技术与方法的实践应用;(4)“人工智能”“云计算”“数字孪生”“煤矿安全”等是国内煤矿智能化研究的热点和前沿

    • 矿山排土场软弱基底控制技术应用研究

      2023, 43(9):34-40.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 3.58 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要::针对矿山排土场普遍存在的软弱基底承载力不够、易产生液化滑坡风险的问题,以刚果(金)SICOMINES铜钴矿排土场为工程背景,采用现场调查、工程地质勘察、现场及室内试验、理论计算以及数值模拟相结合的方法,对排土场堆置高度、固结沉降、安全系数及软弱基底控制方法展开了研究.得出了软弱基底条件下矿山排土堆置过程中的最大堆置高度、固结沉降规律、各区域安全系数及潜在滑动面分布.在此基础上提出了“抛石挤淤、外围截水、优化排土”的软弱基底控制措施.治理措施实施后,排土场安全系数提高了5%~8%,研究成果可为矿山排土场软弱基底控制提供理论指导与技术支撑.

    • 尾矿库条件下排土场稳定性分析及治理研究

      2023, 43(9):41-45.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 3.03 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:排土场的稳定性不仅与岩土物料的力学性质、排土工艺、排土场参数、地表水和地下水等因素有关,而且受基底岩土性质的影响较大.将部分或全部基底为尾矿坝的排土场定义为尾矿库条件下排土场.以某尾矿库条件下排土场为工程实例,借助SURPAC和 FLAC3D软件建立该排土场的三维地质模型,采用试验的方法获得各组别岩土的物理力学参数;再借助 FLAC3D 软件分析或计算现状边坡的稳定性和安全系数.结果表明,排土场的边坡存在两处滑移风险区,降雨工况条件下边坡的安全系数为1.10,安全系数储备不足.制定了“滑移风险区卸荷+完善内部排水系统”的排土场治理方案,运用 FLAC3D 计算治理后排土场的安全系数,计算结果表明,治理方案实施后,排土场的边坡安全系数得到较大的提升,即治理方案的实施可提高排土场稳定性.

    • 《稀土矿原地浸矿环境下山体斜坡瞬态稳定性研究》

      2023, 43(9):46-50.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 3.55 M (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示稀土矿原地浸矿环境下山体斜坡在顶水与注浸矿液阶段的瞬态稳定性,基于 GeoGStudio软件中的 SEEP/W与SLOPE/W 计算模块的耦合作用,开展了稀土矿山体斜坡在自重+地下水+注液条件下的瞬态稳定性研究,获得了稀土矿原地浸矿无注液、注浸矿液与顶水三个阶段的边坡瞬态稳定性.研究结果表明:稀土矿边坡在无注液(自然)条件下属于稳定性边坡;在顶水与注浸矿液条件下,山体斜坡呈现不稳定状态;对于局部坡度较陡(大于等于40°)的斜坡,在稀土矿浸矿注液与顶水阶段易发生滑坡灾害;在减少注液量或停止注液条件下,能够保证边坡的稳定性,并且通过软件模拟验证了该方案的可行性.

    • 降雨条件下排土场边坡损伤的电阻率变化特征研究

      2023, 43(9):51-61.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 6.02 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究降雨条件下排土场边坡的损伤破坏,设计了降雨渗流条件下的排土场边坡模型.根据岩土体三相介质理论和麦克斯韦电导率公式,对降雨边坡损伤电阻率变化进行了研究,推 导 了 同 时 考 虑 宏 观 与 微 观 变 化 的 降 雨 边 坡损伤 电阻率 孔隙率的关系表达式,与 Archie公式对比验证了模型的合理性.采用高密度电阻率法测量不同降雨时刻的边坡岩土体视电阻率,反演了降雨边坡内部损伤的形成过程.对比了不同含水率条件下的边坡视电阻率变化,依据岩土体电阻率理论分析了降雨边坡软弱面和裂隙发育的视电阻率变化特征.试验结果表明,降雨条件下排土场边坡岩土体为非饱和—饱和的动态循环过程;视电阻率与边坡内孔隙和裂隙中的含水率呈负相关关系,水分入渗过程中的视电阻率降低,裂隙发育过程中的视电阻率升高;在边坡损伤破坏过程中,视电阻率在裂隙发育和水分渗流耦合作用下发生改变,原有“缺陷”点邻近区域的视电阻率发生突变和波动;突变多发生于“缺陷”点邻近区域渗流饱和后的干湿循环过程,可以依据探测所得视电阻率突变和异常波动判断边坡内部的损伤情况.

    • 采空区下大断面开切眼交替掘进围岩稳定性分析

      2023, 43(9):62-67.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 2.85 M (238) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现近距离采空区下大断面开切眼交替掘进一次成巷技术的安全高效施工,以任楼煤矿的Ⅱ7322工作面和Ⅱ8224工作面的地质条件和开采条件为研究背景,采用相似模拟、理论分析和现场实测相结合的研究方法,对近距离采空区下开切眼过程中,围岩移动变形和应力演化对围岩稳定性的影响进行了研究.结果表明:采空区底板岩层最大破坏深度为4.56m,Ⅱ8224开切眼顶板上方7.64m 处未遭到破坏部分细砂岩工程分级为差的Ⅳ级岩体,粉砂岩工程分级为中等的Ⅲ级岩体;采空区底板所受最大应力低于相似材料模拟试验的材料强度,采空区开采对Ⅱ8224开切眼顶板围岩稳定性影响较小;大断面开切眼交替掘进一次成巷会造成围岩应力的二次扰动,开切眼帮部围岩垂直应力波动最为剧烈,两帮的表面位移收敛大于顶底板,应着重注意对两帮的支护工作.

    • 采掘扰动对高应力厚煤层护巷煤柱的稳定性分析

      2023, 43(9):68-75.

      摘要 (158) HTML (0) PDF 6.52 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对沿空掘巷及本段工作面采掘扰动对高应力厚煤层护巷煤柱的稳定性影响问题,以陕西金源招贤煤矿1305工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实践的方法,分析了采掘过程中煤柱内应力演化及基本顶的破断规律,给出了基本顶初次及二次破断后的力学模型,分析了采掘过程中工作面前40m 范围内护巷煤柱的应力和弹塑性区分布规律.结果表明:工作面采掘致使基本顶破断形成的三角块结构是造成煤柱失稳的重要因素;风巷掘进期间,应力集中区与峰值应力主要分布在采空区侧煤柱内,巷道侧煤柱基本稳定;1305工作面回采期间,工作面前方20m 范围内煤柱应力叠加现象明显且塑性区宽度增加幅度较大,在30m 和40m 处煤柱应力分布规律与掘巷期间相似且塑性区宽度增加较小.综上表明,工作面采动对前方20m 煤柱的稳定性影响严重.现场实践证明合理的支护参数设计能有效控制巷道围岩的稳定性.

    • 对采对掘巷道围岩变形特征及围岩控制研究

      2023, 43(9):76-83.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 5.21 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要::针对井下对采对掘过程中巷道不同阶段围岩塑性区扩张引起的变形与支护问题,以斜沟煤矿23108材料巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测的手段,研究该巷道全生命周期内塑性区的变形特征及变形原因.结果表明:巷道掘进接近、进入叠加动压掘巷阶段(掘至60m 左右),巷道两帮由对称变形转向非对称变形,且顶板、两帮塑性区域面积显著超过底板,巷道掘进至70m、80m 时出现扩容现象;巷道掘进至沿稳定采空区掘巷阶段,两帮变形逐渐向顶板边角移动;巷道掘进与工作面回采过程中,23108材料巷围岩非均匀劣化,巷道偏应力导致应力分布局部集中.基于巷道出现的扩容变形问题,在原支护方案基础上加强支护,现场试验结果表明加强支护方案满足矿井生产要求.

    • 小间距大断面巷道群围岩控制技术研究

      2023, 43(9):84-90.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 2.42 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效控制潘家窑矿小间距大断面巷道围岩变形,基于普氏理论、强帮强角理论、锚杆悬吊理论,以巷道极限平衡拱、附加平衡拱下部围岩压力为主要控制对象,通过巷道帮部、角部支护以抑制极限平衡拱的形成,从而降低巷道顶部、帮部围岩压力.根据潘家窑矿巷道围岩地质力学参数试验结果,分析巷道围岩普氏拱形成过程,确定普氏拱曲线方程,研究开拓巷道顶部、帮部受力状态,计算巷道支护参数.研究结果表明:潘 家 窑 矿 开 拓 巷 道 附 加 平 衡 拱 跨 度 为 47.34m、高度为14.241m;附加平衡拱附加压力最大值为99.886kPa;巷道顶部、帮 部 压 力 最 大 值 位 于 主 要 运 输 巷,分 别 为198.608kPa、74.8343kPa.因此,提出了巷道顶板、帮部采用锚杆支护,同时巷道角部及帮部采用锚索加强支护的巷道支护方案.现场监测数据证明,支护后巷道整体变形量普遍较小,锚杆(索)受力稳定,围岩结构保持了较好的完整性.

    • 定向射孔多孔同步压裂裂缝交互扩展规律研究

      2023, 43(9):91-98.

      摘要 (33) HTML (0) PDF 5.28 M (196) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统切顶卸压沿空留巷技术很难控制顶板变形垮落等问题,为了更好地掌握切顶卸压时顶板的裂缝扩展规律,提出定向射孔多孔同步压裂切顶卸压方案并进行试验研究.在传统压裂试验过程中,射孔间距、注液速率对裂缝扩展效果影响较大,通过结合真三轴压裂渗流模拟试验系统与声发射监测系统,对300mm 的立方体砂岩试件进行模拟试验.结果表明:声发射监测的声发射(AE)事件分布图能很好地反映出试件压裂过程中每个阶段的裂缝扩展形态和裂缝扩展规律;裂缝长度、起裂压力和裂缝缝网面积随横向射孔间距的增大而增大,裂缝宽度随射孔间距的增大而减小;随着注液速率的增大,主裂缝产生的次生裂缝减小,裂缝偏移现象也减少,复杂的裂缝也变得单一;压裂初期,裂缝从各射孔端部起裂,随着压裂的进行,射孔端部的裂缝变得复杂,主裂缝会沿着射孔方向扩展,形成横向射孔之间的贯通缝,最终裂缝从试件表面中部起裂扩展延伸至两端.研究结果可为定向射孔切顶卸压设计与施工提供一定的参考依据.

    • 回采巷道超前塑性区发展规律研究及支护优化

      2023, 43(9):99-104.

      摘要 (20) HTML (0) PDF 5.52 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效解决深部煤巷工作面开采后产生的大变形,以某矿3213材料巷道为工程背景,分析了3213材料巷道的顶底板岩石性质、巷道受采动影响而形成的变形特点,针对原有支护方法已经无法继续维持巷道围岩稳定性的问题,采用数值模拟和理论分析的方法,通过对塑性区受采动影响的时空发展规律研究,提出了“强化顶底角 加强煤壁帮”的补强支护理念,并使用 FLAC3D 软件结合现场工程实测验证了“强化顶底角 加强煤壁帮”联合支护方式的合理性与实用性,3213材料巷道经过联合支护后,较原支护对巷道围岩控制能力提高80%,可为其他类似巷道支护工程提供参考.

    • 综放面停采线厚硬顶板爆破切顶护巷技术研究与应用

      2023, 43(9):105-112.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 6.96 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:恒泰煤矿13030综放工作面顶板厚硬砂岩层达23.9m,普氏系数高达10.8~14.3,末采阶段采区下山巷道围岩受采动影响发生严重变形破坏.为解决上述问题,对超前工作面停采线爆破切顶预裂顶板技术展开了研究.采用理论分析和数值模拟方法确定了最优切顶高度为25.4 m,最优切顶角度为75°;基于现场试验确定了最优爆破钻孔间距为2400mm,装药结构为分段均匀装药;与未切顶相比,停采线切顶工作面的超前支承应力峰值下降23%,有效改善了下山巷道的应力环境.现场工业试验应用结果表明,巷道变形在工作面停 采 25d 后 趋 于 稳 定,两 帮 最 大 移 近 量 为 340mm,顶底板最大移近量为380mm,经维修及加固后即可为

    • 煤巷内预设混凝土墙成巷及围岩控制技术

      2023, 43(9):113-118.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 3.24 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决矿井瓦斯排放问题和提高煤炭资源回采率,以大宁煤矿309综采工作面回风巷与瓦斯巷巷间煤柱留设问题为工程背景,提出煤巷内预设混凝土墙成巷技术,并分析其施工工艺,即在布置回风巷时,将巷道按宽面掘进,并用锚杆(索)进行永久支护,滞后掘进工作面50m,在巷道内浇筑混凝土墙,将巷道隔离成双巷.随着工作面回采,顶板沿切顶线垮落形成沿空巷道,利用混凝土墙置换巷间煤柱实现无煤柱开采.通过理论计算对隔离墙稳定性进行分析,得出1.6m 宽度墙体满足支护安全要求,根据设计的巷道支护参数进行了数 值 模 拟 分 析,最 终 确 定 巷 道 采 用 “隔 离 墙 + 锚杆+锚索+钢筋梁+锚网”联合支护方案,此项技术可为类似矿井实施巷内预设混凝土墙技术提供参考.

    • 非金属喷锚网巷道支护工艺优化研究

      2023, 43(9):119-126.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 5.73 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对金属锚杆和锚网的价格高、质量大、耐腐蚀性差等问题,以金川集团龙首矿为研究对象,基于理论分析、数值模拟及现场试验等手段,开展了非金属喷锚网巷道支护工艺优化研究.通过锚杆、锚网强度指标计算并综合考虑支护效果评价指标,初步确定非金属锚杆、锚网规格参数;采用 MIDAS/GTS数值模拟软件构建金属、非金属(喷)锚网支护巷道的二维数值模型,分析围岩应力(位移)场、锚杆内力等分布规律;对永久支护巷道及临时回采进路进行现场支护试验,对比分析金属材料与非金属材料的支护效果,验证了非金属喷锚网支护工艺在地下开采支护工程中应用的可行性.研究结果可为非金属材料在巷道支护中的应用提供参考.

    • 软弱夹层对金矿深部巷道围岩稳定性影响研究

      2023, 43(9):127-133.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 4.96 M (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:含软弱夹层巷道围岩稳定性是黔西南金矿深部开采过程中遇 到 的 一 大 难 题.为 保 障 矿 山 安 全 高 效 生 产,采 用FLAC3D模拟软件建立不同软弱夹层产状对巷道围岩稳定性影响的分析模型,研究巷道埋深、软弱夹层倾角和位置对巷道工作面稳定性的影响.结果表明:随着埋深的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角在0°~40°范围内时,随着倾角的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角大于0°时,巷道表面位移呈现不对称性:左拱肩>右拱肩,左帮>右帮,左拱脚<右拱脚,且随着角度的增大,这种不对称性更加明显;随着软弱夹层距巷道顶板距离的增加,巷道表面位移逐渐减小,巷道不对称变形的程度变小,围岩的塑性区体积逐渐变小.研究结果可为类似巷道工程支护提供一定的参考依据.

    • 不同压力CO2 作用对煤体冲击倾向性的影响研究

      2023, 43(9):134-140.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 2.74 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤体冲击倾向性研究对于探明地下深部煤炭开采过程中冲击地压的形成机理具有重要意义.为了探究不同压力CO2 作用对煤体冲击倾向性的影响,对不同压力 CO2 浸泡作用后的煤试件进行单轴压缩及变上限循环加卸载试验.试验结果表明:经过2,4,6,8MPa与10MPa压力的 CO2作用后,煤试件单轴抗压强度分别下降了9.97%、16.14%、25.02%、45.97%与52.77%,弹性模量分别降低了11.01%、18.35%、27.52%、44.95%.随着 CO2 浸泡压力的增加,煤样力学特性劣化程度逐渐加剧,声发射累积事件总数降低.从微观层面解释了 CO2 作用对煤体的损伤机理.不同压力CO2 浸泡后煤试件变上限循环加卸载过程中的输入能Unin与弹性能Une 均符合线性关系.经过2',4,6,8 MPa与10MPa压 力 的 CO2 作 用 后,较 原 始 煤 试 件 剩 余 弹 性 能 指 数CEF 分 别 降 低 了 9.35%、17.16%25.54%、47.18% 与55.48%,表 明 CO2 对 煤 体 冲 击 倾 向 性 具 有 弱 化 作 用,且CO2 达到其超 临 界 态 时 对 煤 体 冲 击 倾 向 性 的 弱 化 效 果 更明显.

    • 煤自燃全过程精准预测预报指标体系研究与应用

      2023, 43(9):141-145.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 1.93 M (285) 评论 (0) 收藏

      摘要::煤层自燃严重影响着矿井的安全生产,为实现对杭来湾煤矿3号煤层自燃全过程的精准预测,利用程序升温试验优选出了煤层自然发火标志气体,结合现场测试确定煤自燃初期适用的标志气体,并通过数学模型得到采空区不同自燃阶段上隅角、回风巷等地点的 CO 指标临界值.结果表明:CO 可作为煤自燃初期的主要标志气体,C2H4 和 C2H6 可作为煤自燃加速氧化阶段的标志气体,C2H2 可作为煤自燃激烈氧化 阶 段 的 标 志 气 体;采 空 区 高 温 区 煤 温 达 到 50℃、70℃、100℃时,上隅角 CO 预测浓度分别为56×10-6、756×10-6、5000×10-6,回 风 巷 CO 预 测 浓 度 分 别 为 6×10-6、76×10-6、500×10-6.据此建立了煤自燃全过程精准预测预报指标体系,并通过现场测试取得了良好的应用效果.

    • 长期封存CO2条件下山西大同玄武岩溶解与沉淀特性演化规律研究

      2023, 43(9):146-151.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 1.72 M (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:CO2 排 放 对 环 境 造 成 的 影 响 日 益 加 剧.为 了 减 少CO2 排放,提出了一种新型的 CO2 封存方式,通过玄武岩中的 Ca2+ 、Fe2+ 、Mg2+ 等二价金属阳离子与溶于水的 CO2 发生化学反应,将 CO2转化为 CaCO3、MgCO3、FeCO3 等稳定化合物,并封存于玄武岩地层中.以“大同火山群”玄武岩为研究对象,在50℃、8 MPa条件下,将玄武岩试样置于 CO2水溶液中浸泡86d,分析长期封存 CO2 条件下玄武岩的质量及孔隙度变化,并进行玄武岩对 CO2 封存能力评估.结果表明,随着封存时间延长,玄武岩质量不断降低,降低速率逐渐减小,并伴随生成一定质量的沉淀,其生成速率随着时间延长也逐渐减小;玄武岩孔隙度随着封存时间延长不断增大,增大速率随着时间延长逐渐减小.理论封存能力评估和本试验结果表明,山西大同玄武岩地层具有巨大的 CO2封存潜力.

    • 含水煤体蠕变损伤特性及其本构模型研究

      2023, 43(9):152-157.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 2.59 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得水力孔洞周围煤体随时间的蠕变规律,进行不同含水率煤样的分级单轴加载蠕变试验.研究不同含水率煤样的蠕变规律及蠕变损伤演化特征,然后结合含水率优化传统 Burgers模 型.试 验 结 果 表 明:煤 样 随 含 水 率 的 增加,瞬时应变、稳定蠕变和加速蠕变都逐渐增大;瞬时应变均小于逐级加载阶段的蠕变应变;与干燥状态相比较,含水率为0.89%,3.54%和6.26%的煤样最终蠕变量分别为1.23mm、1.68mm 和1.89mm,蠕变量分别增加了9.82%,50%和68.75%,高含水率煤样蠕变增加幅度较大.基于含水率对蠕变参数的影响,传统的 Burgers模型能描述衰减蠕变和等速蠕变两个阶段,但是,缺少对加速蠕变阶段的描述,以及串并联组合成的蠕变模型缺少对非线性蠕变过程的描述;引入含水损伤下的弹性元件和一个非线性时变黏性元件,对构建的含水损伤蠕变本构模型采用 LevenbergGMarquardt优化算法辨识和反演确定参数,蠕变模型的理论计算值与试验结果吻合程度较高,能够描述煤体含水后的蠕变破坏规律.

    • 真三轴条件下卸载速率对砂岩力学行为和能量演化的影响研究

      2023, 43(9):158-163.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 2.50 M (261) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过真三轴流固耦合试验系统对砂岩进行真三轴加卸载试验,研究不同最小主应力方向卸载速率对砂岩试件的力学行为和能量演化特性的影响.试验结果表明:随着卸载速率增加,体积最大压缩量减小,达到最大压缩量所需的最大主应变也减小;卸载速率增加使岩样中间主应力系数增加,而静水压力和剪切应力值均减小;随着卸载速率增加,峰值处总能量下降,弹性能呈现出先增加后趋于平稳的趋势,耗散能呈下降趋势.试验开始到最大压缩点之前为阶段Ⅰ,最大压缩点之后到峰值处为阶段Ⅱ.随着卸载速率增加,在阶段Ⅰ中,耗散能转化速率增加程度较低,岩样变形以弹性为主;在阶段Ⅱ,耗散能转化速率增加程度较高,岩样变形以塑性为主.研究结果对控制岩石变形和破坏具有指导意义.

    • 动载荷和含水率对红砂岩动态强度和变形的影响

      2023, 43(9):164-171.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 3.61 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下工程岩体爆破开挖过程中,动荷载和地下水对工程岩体的安全稳定具有显著影响.为揭示动荷载和含水率对岩石的影响特性,采用改进的霍普金森压杆试验装置,用4种不同的冲击速度,在6种含水率工况下对红砂岩进行冲击压缩试验,根据试验中采集到的3组应力波信号,利用三波法将其转化为岩石的动态应力 应变曲线,得到了岩石的动态峰值应力、极值应变和平均应变率等参数.试验结果表明:相同动荷载作用下,随着含水率增加,动态峰值应力逐渐减小,且二者具有良好的指数函数关系;随着含水率增加,岩石动态极值应变线性增加;随着含水率增加,岩石的平均应变率呈指数型增长.随着冲击速度的增大,动态峰值应力、动态极值应变和岩石的平均应变率均增大.研究结果有助于对深部岩石的稳定性进行监测,为工程中的突水突泥等灾害的发生机理及影响因素的研究提供一定参考.

    • 风蚀地貌区浅埋厚煤层采动漏风规律研究

      2023, 43(9):172-179.

      摘要 (17) HTML (0) PDF 6.46 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要::为研究风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采采空区漏风规律,以榆树岭矿井110501工作面为工程背景,通过相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法对采空区漏风情况进行研究.研究结果表明:110501工作面开采后,裂隙发育至地表,地表漏风裂隙平均间距约为15m,竖直方向上,距离煤层越近,覆岩下沉位移越大,最大下沉位移量约为8m;裂隙贯通地表条件下,采空区自燃“三带”范围增大,地表风流为主要风源,风流路径为地表裂隙→采空区→工作面;工作面后方150m 采空区内为主要漏风区域,平均漏风强度为2.29m3/s,采空区上覆岩层裂隙是主要漏风通道,靠近采空区回风巷侧裂隙漏风能力最强.研究结果可为风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采时工作面通风和采空区自燃危险区域判定提供参考.

    • 红透山铜锌矿循环预热通风系统重构及可行性研究

      2023, 43(9):180-185.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 2.04 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决红透山铜锌矿上部采空区充填后冬季预热防冻系统面临失效的问题,利用上部恒温带及增温带多个中段井巷工程,增大预热岩壁暴露面积,对循环预热通风系统进行了重构和可行性研究.研究结果表明,红透山铜锌矿重构循环预热通风系统,将西风井改成进风井,入风温度在-25℃及以上,循环预热通风系统预热空气总量大于124.3m3/s,冬季120m3/s总风量预热后空气温度可达4.43℃,高于防冻井空气温度2℃.Ventsim 热模拟预热效果显著,可以有效解决冬季主要提升井筒结冰、竖井卡罐及水管冻裂等问题.与进风井口设置空气加热设施的通风方案相比,循环预热通风系统在能耗上每年可节省754万元,经济效益显著.

    • 轴压载荷下开孔参数对脱硫塔稳定性的影响

      2023, 43(9):186-193.

      摘要 (21) HTML (0) PDF 2.78 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:以硫铁矿为代表的硫化矿物开采加工过程中,硫化物与空气接触会生成大量的二氧化硫等有害气体,常用脱硫塔气体吸收装置进行脱硫处理.为分析开孔参数对塔体稳定性的影响,利用数值模拟方法研究了轴压作用下不同开孔参数的脱硫塔结构屈曲性能,分析了开孔的高度、大小、多开孔时开孔角度以及设置外接圆管后对塔体结构稳定性的影响.结果表明,极小的开孔也会显著降低塔体结构的稳定性,开孔在靠近轴压端时结构承载力更低,最大变形通常发生在开孔处,比例因子大于0.3后的结构稳定性近乎被完全破坏.双开孔的情况下夹角为0°时结构的承载能力最好,夹角为45°时结构承载能力最差,此时设置外接圆管可使结构承载

    • 基于生态修复的矿区气溶胶时空分布特征-以迁安矿区为例

      2023, 43(9):194-200.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 3.65 M (174) 评论 (0) 收藏

      摘要:以 迁 安 矿 区 为 研 究 区,利 用 MODIS 的 气 溶 胶 产 品MCD19A2和 MOD04_3K,探究2015年和2020年的气溶胶光学厚度(AOD)、?ngstr?m(AE)指数和气溶胶类型的时空变异特征.结果表明:(1)与2015年相比,除2020年冬季以外,2020年 AOD值明显降低;(2)与2015年相比,2020年西北部细颗粒 物 占 比 增 多,东 南 部 粗 颗 粒 物 占 比 增 多,矿 区AE指数存在明显季节特征,春季 AE指数较小,大气污染物以粗颗粒污染物为主,夏季和秋季 AE 指数较大,大气污染物以细颗粒物为主;(3)AE 指数的季节变化也存在明显的时空分布特征,与 2015年相 比,冬 季 东 部 AE 指 数 明 显 降低,粗颗粒占比增大,春季区域内整体 AE指数升高,粗颗粒占比减少,秋季北部 AE指数明显升高,粗颗粒占比减少,夏季是全年 AOD 值和 AE指数的高峰期,其原因可能是6月和6月秸秆燃烧产生了大量的细气溶胶颗粒;(4)矿区气溶胶主要由生物质燃烧或城市 工业型气溶胶和混合型气溶胶构成,与2015相比,2020年春季主要气溶胶类型发生较大改变,沙尘型气溶胶占比明显减少;(5)2015年至2020年期间开展的矿区生态修复工程明显改变了矿区大气气溶胶光学属性 和 类 型,在 一 定 程 度 上 改 善 了 迁 安 矿 区 的 大 气环境.

    • 基于JDGR模型的矿工反生产行为研究的元分析

      2023, 43(9):201-208.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 1.82 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高煤矿安全管理水平,明晰矿工反生产行为的诱发因素及机制,基于工作需求 资源(JDGR)理论,并结合一线矿工实际工作情况,从环境 心理 行为层面确定矿工反生产行为的工作需求、工作资源、损耗因素及激励因素,并构建矿工反生产行为的完整JDGR 模型,运用 CMA3.3针对收集整理的相关文献进行元分析,验证该模型的准确性.研究表明:在矿工反生产行为JDGR模型中,工作需求与损耗因素各包含4个因素,工作资源与激励因素各包含3个因素,各要素间作用效果显著.对于健康损害路径,工作需求通过损耗因素的中介作用正向影响矿工反生产行为;对于动机激发过程,工作资源通过激励因素的中介作用负向影响矿工反生产行为.

    • 安全基地型领导对新生代矿工安全行为的影响:跨层次研究

      2023, 43(9):209-217.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 1.20 M (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效改善新生代矿工的安全行为,在社会交换理论、社会信息加工理论和自我决定理论的基础上,引入组织层面的安全氛围和个体层面的工作繁荣作为中介变量,跨层次探讨安全基地型领导对新生代矿工安全行为影响的作用机制.通过 收 集 296名 一 线 矿 工 两 个 时 间 段 的 配 对 数 据,采 用SPSS24.0,AMOS23.0和 HLM7.0 进 行 实 证 检 验.结 果 表明:安全基地型领导对新生代矿工的安全行为有积极的直接影响;安全基地型领导通过安全氛围、工作繁荣的独立中介作用以及安全氛围和工作繁荣的链式中介作用正向影响新生代矿工的安全行为。

    • 高剪切调浆强化微细粒煤泥浮选机理研究

      2023, 43(9):218-224.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 3.17 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:微细粒煤泥具有粒度细、质量小、比表面积大的基本特征,针对传统浮选回收率低、选择性差的问题,提出了高剪切锯齿调浆强化微细粒煤泥浮选工艺,考察了锯齿调浆器结构参数对煤泥浮选效果的影响.通过捕收剂分散度测试、捕收剂吸附量测试、煤泥絮凝体粒径测试,探索高剪切调浆技术强化微细粒煤泥浮选机理.结果表明:对于锯齿调浆器,锯齿与隔板间的缝隙大小是影响浮选效果的关键结构参数,其他结构参数对浮选效果影响较小;同样操作参数条件下,高剪切锯齿调浆器最多可提升精煤可燃体回收率6.36个百分点,同时精煤灰分普遍低于普通调浆器;随着搅拌转速上升,捕收剂油滴分散度更高,有效提高了捕收剂在煤泥表面的吸附;对比普通调浆器,锯齿调浆器提高煤泥絮凝体粒径的能力更强,有效增加了浮选颗粒与气泡的碰撞效率.

主管单位:长沙矿山研究院有限责任公司

主办单位:长沙矿山研究院有限责任公司;中国有色金属学会

总编:褚洪涛

主编:尹彦波

副主编:罗园园

创刊:1981年

国际标准连续出版物号: ISSN 1005-2763

国内统一连续出版物号: CN 43-1215/TD

刊期:月刊

联系电话:0731-88671578

E-mail:kyyk@chinamine.org.cn

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