摘要:针对复杂金属矿床在开采时存在矿石贫化和损失大、采场稳定性差等难题,提出了脉内“之”字形低废采准工艺与气囊预占位成巷方法,并在此基础上研发了高效低贫损上向水平分层充填采矿方法.依托内蒙某金矿,采用现场调查和室内试验的手段开展了该采矿方法分层采场结构参数、预占位气囊整体结构与尺寸等方面的研究.研究结果表明,该矿山试验矿段的岩体质量指标RMR值为51~63,对应分层采场极限跨度为5.5~10.5 m.设计确定了预占位充气式气囊的整体结构,计算得到了充气式气囊的工作压力为0.2 MPa,承载能力为0.5 MPa;获得了爆破补偿空间与岩石碎胀系数的关系,确定了合理的预占位充气式气囊的跨度为2.5 m.在此基础上开展了现场工业试验,工业试验采场高4 m,宽5.5 m,长20 m.试验采场的回采结果表明,该方法二步骤采场生产能力达到150 t/d,矿石的回采率为94％,矿石贫化率为4.8％,实现了复杂金属矿床的高效低贫损开采。

摘要:为改善传统房柱采矿法开采深部磷矿回采率低、安全性差等问题,提出了条带式胶结充填采矿法,通过数值模拟的方法对比分析了4种回采方案下4种工况的塑性区、应力及位移变化,并根据数值模拟确定的结果在首采区进行开采试验.试验结果表明:综合考虑各方面因素,确定的最优回采方案为6 m×12 m,最优回采顺序为矿房“隔一采一”.条带式胶结充填采矿法在开采过程中地压稳定,施工安全性高;与传统房柱采矿法相比,条带式胶结充填采矿法每个条带采出矿石量提高了529 t,回采率提高了24.28个百分点,极大地改善了传统房柱采矿法低回采率造成的资源浪费问题,为企业提高了约13％的利润. 研究结果可为同类型矿山提供一定借鉴。

摘要:采场跨度对矿山企业井下生产作业的安全性、经济效益以及开采效率影响重大.为选择合理的采场跨度,以安徽某铁矿为工程背景,运用FLAC3D 数值分析软件和数学方法对分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法两步骤盘区采场跨度进行了研究. 首先依据Mathews稳定图法计算结果,设计6组盘区两步骤采场跨度方案;然后利用MIDAS/GTS和FLAC3D构建相应仿真模型进行数值计算;最后基于Critic赋权法,引入采动效应参数和充填材料费用作为成本型评价指标,盘区生产能力作为经济型评价指标,对6组采场跨度方案进行安全性和经济效益综合评价. 结果表明:方案Ⅴ(一步骤采场跨度15 m,二步骤采场跨度17 m)在综合评价中评分最高,属最优的两步骤采场跨度方案,且在现场工业试验中能够较好地满足矿山生产的安全、高效和经济需求。

摘要:针对中段矿房嗣后充填体的稳定性缺乏系统研究、充填体强度设计主要依靠经验和工程类比的现实问题,为提高 嗣后充填体强度设计水平,根据某铁矿充填采矿实际,测定了不同充填配比的充填体力学参数,建立了连续７个矿房的 大范围嗣后充填分析模型.通过数值模拟研究,获得了各步开采后一步骤充填体塑性区、应力、变形分布情况,并计算了充填体潜在滑移面的位置及演化规律,结果表明:一步骤充填体的失稳破坏部位主要在下部、腰部和顶部接顶区. 对 此,提出了带式充填结构设计,即嗣后充填不需要采用均质充填强度,应重点加强上、中、下三个薄弱部位,其他充填区 可用较低强度充填.分析表明:这种带式充填结构的整体稳定性好,并可较大幅度地降低充填成本.

摘要:针对坚硬顶板切顶条件下组合充填体承载特征不清楚、参数选取较盲目的问题,以某煤矿的90203回风巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,研究切顶后不同充填体宽度和不同充填体上、下分层高度条件下的组合充填体受力特征和巷道围岩的变形规律.建立叠加层板模型,分析了切顶条件下充填体受力状态及变形量,给出了切顶后组合充填体合理参数的计算公式.结果表明:随着组合充填体上分层高度增加,充填体整体承载性能经历阶段性变化,其所承受的应力呈现先增加后减小的变化趋势;随着充填体宽度的增加,充填体对围岩适应能力发生改变,使得其所受应力呈现非线性减小的趋势.实践表明,90203工作面回采期间,沿空留巷组合充填体稳定,回风巷顶底板及两帮的最大位移量分别为307 mm 和319 mm,均在可控范围之内。

摘要:尾砂浆的流变特性是充填设计的重要参数,结合山东某金矿充填的具体工况,采用恒定剪切速率加载试验、料浆 结构动力学理论对分级细尾砂浆流变特性进行研究,建立了恒定剪切速率作用下分级细尾砂浆的流变模型,并运用线性规划理论获得了恒定剪切速率为2 s－1、20 s－1、80 s－1和180 s－1,质量浓度为74％时的流变模型具体表达式.研究结果表明:分级细尾砂浆在恒定剪切速率加载过程中,所受剪切应力随时间的增长而逐渐减小并最终趋于稳定;分级细尾砂浆的流变模型为指数型函数,理论模型曲线与试验结果的决定系数R2分别为0.9897,0.9785,0.9612和0.9583,模型曲线与试验结果拟合度较高;应用该模型对质量浓度为72％,灰砂比为1:4的尾砂浆流变行为进行验证,模型所得理论计算值与实测值之间的误差小于３％,研究结果可为同类型矿山充填设计提供参考。

摘要:为了提高尾盐充填料浆的质量,实现矿山尾盐低成本、高质量充填,研究了机械搅拌因素对尾盐充填料浆质量的影响.通过分析不同搅拌时间和不同搅拌转速下尾盐料浆的扩展度、塌落度以及试块的3 d、7 d和28 d强度测试结果,探究了不同搅拌条件下充填料浆的搅拌效果.结果表明:随着搅拌转速和搅拌时间的增加,尾盐料浆的均质性有所提 升,料浆中的大块颗粒明显减少;机械搅拌强度的增加能够提高充填料浆的流动性,当搅拌转速为1120 r/min、搅拌时间为150 s时,搅拌叶轮对充填料浆的搅拌效率最高,此时料浆的流动性较好;搅拌时间和搅拌转速的增大可以提高料浆中物料颗粒的碰撞次数,从而强化尾盐和氧化钙之间的反应效果,在一定范围内提高尾盐充填体的强度.

摘要:对于采用充填采矿法的矿山,充填体是井下采场的重要组成部分,在先采矿房并充填完成后再回采矿柱的充填采矿工艺过程中,充填体受原生地应力及矿体开挖的扰动、卸载作用.基于充填开采工艺过程中的应力变化路径,开展充填体真三轴压缩及卸载试验,分析充填体失稳破坏过程及声发射响应特征,研究充填体力学特性.结果表明:真三轴压 缩条件下充填体试件的破坏形式主要以拉伸破坏为主,表现出更好的弹性,峰值强度和弹性模量随养护时间的增加和围压的增大而增大;单向卸载条件下,充填体试件峰值强度较真三轴压缩条件下的峰值强度降低约17.74％,峰值强度随围压的增大而增大,弹性模量随围压的增大而减小,泊松比随围压的增大先增大后减小;双向卸载条件下,充填体试件快速失稳破坏,峰值强度较真三轴压缩条件下的峰值强度降低约17.76％,充填体试件的峰值强度、弹性模量、泊松比均随围压的增大而增大;充填体试件在双向卸载条件下比单向卸载条件下产生的变形更大,破坏强度也更低。

摘要:为促进充填开采的推广应用,采用正交试验的方法,通过泌水率、坍落度和单轴抗压强度试验,研究了料浆质量浓度、矸石粒径、矸灰比和粉煤灰替代率对粉煤灰基膏体充填材料输送和力学性能指标的影响规律,给出了当前试验阶段充填材料的最佳配比.结果表明:料浆质量浓度是输送性能的主控因素,粉煤灰替代率和矸灰比次之,矸石粒径的影响较小;料浆质量浓度也是力学性能的主控因素,矸灰比次之,粉煤灰替代率和矸石粒径的影响较小;现阶段粉煤灰基膏体充填材料的较优配比为80％料浆质量浓度、0~5 mm 矸石粒径、1.0矸灰比以及30％粉煤灰替代率.研究成果对于降低充填成本具有重要意义.

摘要:为研究不同水化环境对水泥基固废充填材料力学性能和微观结构的影响机制,设计了标准恒温恒湿养护(C1)、套 袋恒温恒湿养护(C2)、自然空气养护(C3)、水中养护(C4)、30 ℃养护(C5)、40 ℃养护(C6)等6种水化环境,探究了不同水化环境下试块的破坏形态,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)分析了充填材料水化产物的作用机理.结果表明:养护温度是影响充填体早期抗压强度快速提升的关键因素,能够加快硅铝酸盐原料的溶解重构缩聚反应,增加水化产物钙矾石和C-S-H 凝胶的产出量,产物快速生长,相互交织填充于骨料孔隙之间,形成致密的三维结构,在C6水化环境,充填体3 d和7 d抗压强度分别达到最大值2.08 MPa和3.07 MPa.但过高的温度导致水化产物分布不均匀,阻隔了胶凝活性离子的溶出,影响了后期强度的提升.湿度决定了充填体后期强度的发展,能够为水化反应提供水分子,当养护龄期为２８d时,不同水化环境下充填体的抗压强度为C6＞C4＞C1＞C5＞C3＞C2.

摘要:为研究电除尘粉煤灰(EFA)对铅锌尾砂胶结充填体性能的影响规律.通过坍落度测试和流变性计算,分析了料浆的流动性.同时,测定了充填体抗压强度的变化情况,并通过低场核磁共振技术(L-FNMR)分析了充填体孔隙的变化规律.结果表明,EFA 和普通硅酸盐水泥(OPC)的最佳掺比为EFA：OPC＝4：6.此时,料浆的坍落度为27.0 cm,且其屈服应力和塑性黏度分别降低了16.60 Pa和0.0258 Pa·s.在最佳的EFA 掺比下,后期充填体强度显著增加,且在第28天养护龄期下的充填体抗压强度最高,为2.76 MPa.同时,L-FNMR测试结果表明,在最佳的EFA 掺比下,后期充填体中的孔隙率显著降低,第28天时充填体总孔隙率为12.50％,充填体中的微孔、过渡孔、中孔和大孔的孔隙率分别5.51％、4.48％、1.37％和1.14％.铅锌尾砂充填效果改善的原因是最佳的EFA 掺比改善了料浆的颗粒级配,降低了料浆的屈服应力和塑性黏度,同时,改善了充填体的内部结构,降低了孔隙率,提高了充填体的密实性和抗压强度.

摘要:为提高矿山充填膏体的性能与环保效益,采用磷石膏-水泥复合胶凝剂制备了胶结充填膏体,分析了坍落度、干燥收缩率、渗透系数与强度等指标受胶凝剂配比和骨料性质的影响规律,并对充填膏体的细观水化机理进行了分析.结果表明:磷石膏水泥胶凝剂对充填膏体流动性、收缩性和强度均有改良效果;磷石膏掺量是影响膏体性能的重要因素,当磷石膏掺量为20％时,充填膏体抗压、抗折强度最高,渗透率和收缩率最低,耐久性最好;一定比例的含钢渣粗骨料可以增加磷石膏水泥基充填膏体的强度;磷石膏具有较好的化学活性,在反应过程中促进了絮凝状胶凝产物的形成,在细观上提高了膏体密实度,增强了矿山充填膏体的综合性能.利用磷石膏水泥基充填膏体实施自流充填采矿工艺,不仅有利于节约开采成本,还实现了磷石膏的资源化利用,在绿色矿山建设中具有广阔的应用前景.

摘要:为妥善处理生活垃圾焚烧产物(焚烧飞灰和焚烧底渣),从固体废弃物协同利用的角度出发,探究焚烧飞灰与焚烧底渣替代部分水泥应用于矿山充填领域的可行性.将生活垃圾的焚烧飞灰与焚烧底渣混合制备充填体,对养护龄期为3,7,28 d的充填体开展单轴抗压强度测试,基于混料试验设计建立抗压强度回归模型,结合响应面法分析不同掺量的焚烧飞灰和焚烧底渣对充填体力学性能的影响规律,并得出掺量最优配比.研究结果表明:当焚烧飞灰为35.3％、焚烧底渣为40.4％、水泥为24.3％,质量浓度为70％时,充填体的力学性能指标达到最优.掺入适量的焚烧飞灰和焚烧底渣可以延长水化反应过程,显著提高胶凝体系的水化反应程度,根据XRD测试和SEM 观测得出,主要水化产物为水化硅酸钙和钙矾石,使充填体内部形成致密网状结构,进而提高充填体力学性能.

摘要:为了提高磷石膏胶结体的强度及韧性,开展了掺纤维提高磷石膏胶结体力学强度特性的试验,对聚丙烯纤维含量 分别为0、0.5％、0.75％、1％、1.25％的磷石膏基复合胶结体损伤规律进行了研究.研究发现:(1)随着聚丙烯纤维掺量的增大,磷石膏胶结体的峰值应变与抗压强度均呈现一定程度的提升,抗压强度与弹性模量均呈先增大后减小的趋势,最优纤维掺入量为0.75％;(2)不同纤维掺量的胶结体试件其应力应变曲线具有相似形态,而掺纤维胶结体与普通磷石膏胶结体在应力应变曲线上的差别表明,纤维的掺入能提高胶结体的峰后残余强度以及韧性,可明显改善磷石膏胶结体的抗压强度特性;(3)基于应变等价理论、统计损伤理论,引入了5种损伤修正系数,推导出了掺纤维磷石膏胶结体单轴受压损伤本构模型,建立了不同纤维掺量下磷石膏胶结体的单轴受压损伤本构方程及损伤演化方程;(4)将理论曲线与试验曲线对比,发现各曲线具有相似形态,且二者在峰值处吻合度较好,表明所建立的理论本构模型对不同纤维掺量磷石膏胶结体的分析和研究具有一定的参考价值.研究成果可为磷石膏基复合材料在固废胶结充填现场的应用提供一定的理论支撑.

摘要:针对某金矿全尾砂超细颗粒含量高导致充填体强度不足的问题,选用矿山固废制备碱激发胶凝材料,加入不同长 度聚丙烯纤维(3~18 mm)作为增强剂,研究其对充填材料流动性和抗压强度的影响,并借助SEM 从微观结构揭示材 料胶凝特性和纤维强化效应.结果表明:(1)全尾砂中超细颗粒表面极易形成水膜,导致黏结力下降,这是造成充填体 强度偏低的主要原因;(2)随着纤维长度增加,充填料浆坍落度、流动度、稠度均降低,泌水率先降低再增大;(3)充填体抗压强度随纤维长度增加先升高后降低;当纤维长度为12 mm 时,3 d抗压强度和28 d抗压强度达最大值,分别为3.12 MPa和8.05 MPa,较同龄期未掺纤维试块分别增加了254.55％和41.48％;(4)纤维在基体中发挥桥接和锚固作用,有效抵抗和传递外界荷载,增加充填体抗压强度,但纤维过长易造成团簇和缠结而形成弱面,导致其强度削减.

摘要:为研究纤维增强尾砂充填体强度机制以及长时养护下的关键影响因素,采用室内试验和理论分析方法,测试分析 120 d长时养护条件下纤维含量、长度、种类对增强尾砂充填体强度的影响,结合Mohr-Coulomb强度理论分析纤维增强尾砂充填体机制.结果表明:当掺纤维含量较低时,近水平纤维段的拉紧力是增强尾砂充填体强度的内因;随着纤维含量的增加,尾砂充填体试样单轴抗压强度变化特征与纤维长度密切相关,当纤维长度较小时,试样单轴抗压强度呈现先增加后减小的变化特征,当纤维长度较大时,试样单轴抗压强度呈现先减小后增加再减小或先减小后增加的变化过程;随着聚丙烯纤维长度的增加,试样单轴抗压强度变化过程为先增加后降低再增加再降低;纤维种类对尾砂充填体单轴抗压强度和破坏形态影响明显,相较于聚丙烯纤维,掺玻璃纤维更有利于提升尾砂充填体单轴抗压强度,但在提升韧性方面则相对较弱,破坏程度和范围也更大.研究成果对井下采空区掺纤维尾砂膏体充填、深井沿空留巷等具有一定的参考价值.

摘要:为促进工业废渣的资源化利用和降低充填采矿的碳排放,采用水泥矿渣赤泥复合胶凝剂对贵州云峰铝土矿充填料浆进行改性,对充填体试件开展了抗压强度、抗折强度、收缩率、渗透率、抗冻融耐久性测试与微观结构观测,分析了胶凝剂掺量对充填体性能的影响规律及其机理,并结合现场观察评价了充填采矿的经济效益.结果表明:相较于单掺水泥的充填膏体试件,经赤泥和矿渣微粉改性的试件的抗压强度、抗折强度、干燥收缩性、抗渗性能与抗冻融耐久性均显著提高;当复合胶凝剂中的水泥、矿渣和赤泥质量比为2:1:1时,充填膏体的各项性能达到最佳;采用复合胶凝剂能够促进胶凝材料的水化反应和微集料反应,进而提升充填膏体的物理力学性能.贵州云峰铝土矿自流充填平台的应用实例表明,采用水泥矿渣赤泥复合胶凝剂改性充填膏体,提高了固废资源化利用效率,同时可创造显著的经济效益.

摘要:为了保证某矿全尾砂膏体充填料浆的安全高效输送,采用定性和定量分析方法分析了不同流变剂类型及掺量对于料 浆流变特性和充填体强度的影响规律.结果表明:添加3种流变剂后,膏体充填料浆的流变特性得到明显改善,且掺量越 多,流变参数整体降幅越大,但掺量过多会使料浆产生离析沉降现象.添加流变剂后,对于充填体１d强度影响较大,但对 于3 d、7 d、14 d、28 d强度几乎无影响.最佳流变剂选型为YSKJ01,掺量为0.4％时,全尾砂膏体充填性能达到最优.从微观角度阐述了流变剂对于改善全尾砂胶结充填料浆流变特性的作用机理,为该矿全尾砂膏体充填配比设计提供参考.

摘要:充填搅拌设备料位控制是实现料浆均质化的关键,频繁的料位和流量波动对料浆质量及输送管网造成较大影响, 最终导致充填质量下降和成本增高.为解决某矿山充填料位和放料流量难以控制的问题,通过构建理论计算模型,提 出搅拌放料系统的压头损失计算公式,得到放料管管径D与出料口流速v 成反比,屈服剪切应力与容重比值τ0/γ、黏性系数η 与容重γ 比值(η/γ)跟搅拌桶料位Hj 成正比.充填材料试验结果表明,随着料浆质量浓度Cw 的增大,τ0/γ、η/γ 同样增大,有利于搅拌桶内料位的提升.以料浆质量浓度分别为74％、72％、70％、68％及放料管管径为140 mm、125 mm 为变量,计算分析得出在Cw ＝74％、D ＝140 mm和Cw＝72％、D＝125 mm 两种工况下,搅拌桶粒位分别为1.59 m、1.65 m,处于搅拌桶最佳运行料位范围.为进一步验证公式的合理性,以Space Claim 软件构建搅拌放料系统模型,基于Fluent进行数值模拟分析,结果显示,放料管单位长度沿程压头损失及料浆出口流速模拟结果与理论计算值相对误差均在10％以内,研究表明所提出的搅拌放料系统的压头损失计算公式在优化料位控制和稳态放料方面具有良好的指导意义.

摘要:为实现料浆均质化制备,借助三维建模软件建立涡轮式搅拌机模型,运用流体软件开展了不同桨叶结构对充填料浆 制备的影响研究,揭示了料浆在不同桨叶结构扰动下的运动状态及分布情况,分析了不同桨叶结构下料浆的搅拌效果.结果表明:不同角度单桨叶搅拌桶内都会产生单个涡流,对形成均质化料浆有一定的扰动作用;与45°和90°桨叶相比,60°桨叶兼顾径向搅拌能力和轴向输送能力,不仅能有效促进团聚体的分离,还能促进料浆整体循环流动;上下正反斜60°复合搅拌叶片在搅拌过程中形成了独有的上下双涡流,有极强的剪切和轴向输送能力,相比于60°单桨叶,其搅拌效果显著增强,加快了料浆的均质化;虽然60°复合桨叶正常工作所需的功率是60°单桨叶的两倍,但其整体的搅拌效果明显更优.

摘要:为保证煤矸石膏体复合充填料浆满足矿山管道输送性能要求,利用煤矸石、脱硫石膏、粉煤灰开发膏体复合充填材 料,以细矸率、煤矸石掺量、粉煤灰掺量为研究对象,通过开展三因素四水平的正交试验,探究料浆流动性能、和易性能及流变性能的变化规律,采用Hershel-Bulkley模型拟合煤矸石基膏体复合充填料浆流变参数,相关系数R2 均为0.999,模型拟合精度高,可靠性强. 研究结果表明:料浆塌落度、扩散度、流动度、稠度和泌水率随细矸率的增加呈先升高后降低的趋势,当细矸率为40％时,料浆可泵性最优;煤矸石掺量对料浆管道输送性能影响不显著,但煤矸石中的高岭土相会吸附少量的自由水,导致料浆流动性能变差;粉煤灰在膏体料浆体系中发挥滚珠润滑作用和微集料作用,释放大量自由水,颗粒表面的水膜变厚,改善了料浆的管道输送性能,但粉煤灰掺量超过35％时,细颗粒的粉煤灰团聚现象严重,增强了料浆抵御剪切变形的能力,削弱了料浆的流动性能和流变性能.

摘要:针对某矿山粒径两极分化的细粒级尾砂浆不易沉降、溢流水浑浊及料浆均质性较差等问题,提出了添加絮凝剂和 电石渣的快速絮凝沉降方法,并利用数值模拟研究了强力搅拌机的搅拌效果.首先,通过试验测定尾砂的基本物理性 质,确定电石渣的最佳掺量;其次,利用数值仿真技术分析了细粒级尾砂在强力搅拌机中搅拌后料浆的均质性;最后,利用工业试验对充填效果进行验证.结果表明:最佳絮凝剂为BKY10，最佳絮凝剂掺量为,40 g/t,最佳尾矿浆入料质量浓度为10％,最佳电石渣掺量为4000 g/t;DQJ01双轴卧式强力搅拌机能将物料充分打散,搅拌效果较好,制备的充填料浆均质性高;矿山充填系统建好并经调试后,已经能正常使用,并且充填效果较好,为降低矿石损失贫化、提高矿山的经济效益及保护生态环境奠定了基础.

摘要:为科学合理地确定充填管道磨损风险等级,引入了DEMATEL法和可拓云理论,建立了充填管道磨损风险评价DEMATEL-改进CRITIC-可拓云模型.在构建评估体系基础上,应用DEMATEL法研究指标因素之间的影响关系,采用DEMATEL中心度-改进CRITIC法获取指标综合权重,根据可拓云理论原理,以4座矿山为例,通过计算云综合关联度,评估磨损风险状况.结果显示,管径和料浆浓度是深井充填管道磨损的关键因素,4座矿山管道磨损风险均处于较大风险等级,与未确知测度和可变模糊集理论的评判结果完全一致,表明DEMATEL-改进CRITIC-可拓云模型在管道磨损风险评价方面具有适用性和有效性.

摘要:清洁的充填管道不仅可以降低膏体输送的沿程阻力,还能够避免管道堵塞事故的发生.为了研究管道长度、充填 倍线、洗管水流量和料浆质量分数对洗管水用量的影响规律,采用自制的充填管道清洗试验装置开展了管道清洗试 验.结果表明:洗管水用量与被冲洗管道体积之间存在比例系数I,I 为0.87~1.60.洗管水用量随管道长度的增加呈线性增长,随充填倍线的增加呈幂函数增长,随流量的增加呈幂函数降低,随料浆质量分数的增加呈线性减小.洗管水流速存在一临界值,此时洗管水对管内残余膏体的剪应力等于其屈服应力,洗管水由层流转换为湍流.基于比例系数I将模型试验构建的洗管水用量计算模型扩展到工业原型,并利用实测数据验证了该模型的可靠性,洗管水预测误差小于10％.

摘要:为科学合理评估充填智能控制系统运行状态,建立了基于博弈论后悔理论的充填智能控制系统成熟度综合评价模型.首先,基于成熟度理论,从料浆制备、管路输送、强度监测和系统可视化4个方面选取了16个评价指标,构建了矿山充填智能控制系统成熟度综合评价体系;其次,运用博弈论思想确定指标综合权重,通过计算总评估值,对待评对象进行评价;最后,以某铁矿为例,确定充填智能控制系统成熟度等级,并与模糊综合评价模型和物元可拓评价模型得到的评价结果比较.结果显示,该矿山充填智能控制系统成熟度等级为Ⅳ级,三种评估模型的评价结果完全一致,验证了本文模型在充填智能控制系统成熟度评估方面具有适用性和可靠性,可以为系统评估和改进提供理论参考.

摘要:金属矿多采区、多方法联合开采产生的地表移动变形具有复杂性,为揭示联合开采岩体移动变形规律,以大红山铁矿“露天崩落充填”联合开采为例,开展了三维有限元全弹性数值模拟研究,并对地表自动全站仪位移监测数据进行了分析.研究结果表明:相比Ⅰ号铜矿体充填法开采,主矿体崩落法开采对地表移动及露天边坡的稳定性影响最大,移动范围已越过F2断层,并波及到露天顶部境界;地下充填与崩落法开采对露天顶部境界的水平位移是反向的,边坡易产生张拉开裂;地下主采区北部沿脉巷道在采动应力叠加下易发生开裂;监测数据表明,虽然地下崩落法开采造成的沉降位移未波及露天边坡,边坡稳定性较好,且地表开裂范围无明显扩展,但移动范围有进一步外扩的趋势.综合数值计算与监测数据分析结果,提出了保障联合开采的安全防护措施,包括边坡防护、设计优化、监测系统升级、塌陷坑废石回填治理等,从而有利于大红山铁矿多采区、多方法联合开采安全平稳过渡.

摘要:基于厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳问题,以山东某矿63上06工作面沿空巷道为工程背景,采用现场实测、理 论分析、数值模拟相结合的研究方法,分析直覆型顶板破断特征、释能机制及沿空巷道冲击失稳能量判别准则,阐明厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳机理.研究结果表明:厚硬顶板直覆采场“板壳”覆岩结构失稳演化具有周期长、覆岩运移控制范围广及顶板破断动载突出的特征,相比一般巷道,厚硬顶板直覆型巷道受动载扰动影响更加突出;受直覆型厚硬顶板大范围悬顶影响,“板壳”覆岩结构运动将会增加沿空巷道超前静载,同时会向下传递剧烈动载,两者共同 作用使直覆型厚硬顶板破断产生超强动载,从而引起巷道发生冲击失稳;现场实例表明,直覆型厚硬顶板初次破断尺寸 为58 m,破断释放能量为3.5×107 J,传递至巷道的能量为8.9×105 J,周期破断尺寸为28 m,释放能量为1.7×107J,传递至巷道的能量为4.36×105 J,小于６３上０６沿空巷道临界冲击能量1.25×106 J,表明常规条件下直覆型厚硬顶板初次破断或周期破断不会诱发巷道冲击失移;提出了“工作面匀速或低速开采＋直覆厚硬顶板深孔爆破预裂＋强化超前支护”的综合防控对策,并在煤矿现场进行了工业性试验.研究成果可对类似工程地质条件下厚硬顶板直覆型沿空巷道冲击失稳防控提供一定参考.

摘要:为探明历史滑坡治理后排土场边坡的形变规律,以大孤山露天矿排土场为例,首先利用短基线子集干涉(SBAS-InSAR)技术进行地表沉降时序监测,分析排土场边坡的主要沉降区域及稳定性影响因素;然后采用COMSOL软件建立典型沉降区域内部位移、安全系数对降雨的响应关系,对研究区的时空变形特征进行协同分析;最后通过搭建集成多类别损失函数的粒子群(PSO)优化长短期记忆网络(LSTM)预测模型,开展区域沉降时序预测. 结果表明,中北部地区存在3处典型沉降区域,最大累积沉降量达295.8 mm,年平均沉降速率最高约为134.2 mm/a;有效降雨量是边坡形变的主要影响因素,且随着前期降雨过程的持续,边坡稳定系数的下降速率最高约为0.025％.多类别损失函数集成的PSO-LSTM 模型能反映排土场沉降波动趋势,且其预测精度综合评价指标(Ltotal)为2.48 mm.研究成果可为后续排土场滑坡灾害防治提供理论依据.

摘要:金川龙首矿西二采区为贫矿资源区,最初设计采用下向分层胶结充填法开采,但在生产后期由于开采成本的原因,将上部中段改用无底柱分段崩落法开采,从而在采区内形成了上部中段崩落法与下部中段充填法同时进行采矿作业的复杂局面.由于崩落法的地压活动规律及分布特点与充填法存在较大差异,为确保整个西二采区的稳定性,建立了立体包裹式微地震监测台网,对上、下中段的采场实现全面监测,同时自主研发了微地震安全监测平台,实现了微震信号的自动识别与分类、微震事件高精度定位及自动预警等功能.利用所建立的微地震系统对西二采区的整体稳定性进行实时动态监测.微地震监测结果表明,在两种采矿方法协同开采过程中,上部崩落法采场回采进路处于稳定状态,采场顶板胶结充填体发生冒落形成覆盖层,下部中段胶结充填法采场整体处于稳定状态.

摘要:为满足煤矿井下沿空留巷巷旁支护的支护阻力及施工的易操作性,提出了采用注浆充填钢管墩柱来进行巷旁支护,即使用注浆材料代替混凝土作为钢管的充填物.研究了注浆充填钢管墩柱的承载能力及受力特性,利用ABAQUS软件对注浆充填钢管墩柱的受压变形进行了数值模拟分析.结果表明:Ф159 mm×8 mm 的钢管灌注水灰比为0.4的注浆材料,承载能力达到2000 kN 以上,满足煤矿井下沿空留巷巷旁支护及其他工程需求;注浆充填钢管墩柱受载变形出现层状折叠,变形最大处在中间位置;上下承压板的护肋板结构具有很高的承载能力,能够有效保护上下承压板以维持墩柱的稳定性;短柱GST 试件在受载时应力最大值分布在柱体的加载面附近,但柱体中间位置应力分布均匀;长柱墩柱的弯曲变形出现在中间位置,现场应用时应该考虑柱长进一步加长墩柱后承载能力的折减,采用加固长柱中间或加大钢管直径的方法来提高墩柱稳定性.研究结果对于掌握注浆钢管墩柱的承载性能以及下一步的推广应用具有重要价值.

摘要:在富有机质页岩原位注热开采过程中,热力耦合作用下的抗拉强度直接关系到页岩矿层的强度与稳定性,对页岩的开采有着至关重要的影响.为研究高温蒸汽加热冷却后和实时高温蒸汽加热下页岩劈裂力学特性随温度变化的关系,采用自主研发的实时高温蒸汽试验系统和岩石压力机,对500 ℃范围内富有机质页岩进行了巴西劈裂试验.研究结果表明:随着温度的升高,高温蒸汽加热冷却后抗拉强度呈先降低后增大再降低的趋势,300 ℃时达到最大值,峰值应变呈持续上升趋势;实时蒸汽加热下抗拉强度呈先降低后增大趋势,在400 ℃时降到最低点,峰值应变呈先下降后上升再下降趋势;页岩试样劈裂破坏裂纹为复合型裂纹,主裂纹为贯穿型裂纹,次生裂纹为层理裂纹,且随着温度的升高,次生裂纹数目有所增加.研究结果对流体运移通道改造时确定压裂参数具有一定的工程意义.

摘要:为解决矿山边坡生态修复所需天然土壤匮乏的问题,采用低碱水泥和甘蔗渣聚丙烯酰胺吸水树脂酸性肥料(Bagasse-PAM-SAP-Fertilizer,BPSF)作为改良剂对尾矿性质进行改良,制成了可用于矿山边坡生态修复的植生基材.通过L9(34)正交试验,对不同配比植生基材初期的试样进行剪切试验,以初期(3 d)抗剪强度为考核指标,通过极差分析确定基材的最优配比;对最优配比基材不同龄期的试样进行剪切试验,研究了养护龄期对基材抗剪强度的影响;通过薄片鉴定、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)试验,分析了水泥-BPSF协同改良尾矿型植生基材的抗剪强度特征与微观机理.结果表明,水泥和甘蔗渣掺量是影响基材强度最为显著的因素,基材初期的抗剪强度随着水泥和甘蔗渣掺量的增加而增大;随着龄期的增长,基材的内摩擦角达到峰值后开始降低,基材的破坏模式从初期的韧性破坏转变为脆性破坏;水泥-BPSF协同改良的尾矿型植生基材具备植物生长所需的类土壤结构和强度. 最优的基材配比为水泥12％、甘蔗渣4％、聚丙烯酰胺0.6％、吸水树脂0.15％、酸性化肥1.2％.

摘要:“双碳”战略是推动我国能源产业改革的催化剂.针对智能化人才队伍较难满足煤矿智能化高速发展的问题,以2021—2022年间就职于煤矿企业的近5年高校毕业生问卷数据为研究样本,利用皮尔逊相关性算法对问卷数据进行信度检验和效度检验.在此基础上,运用卡方检验算法分析人才培养的薄弱环节.然后,基于层次聚类算法进一步分析学 科教学与企业需求间的矛盾,并融合主成分分析算法和DBSCAN密度聚类算法,探讨煤矿智能化专业人才队伍建设过程中,专业师资力量对其产生的影响.最后,对“双碳”目标约束条件下煤矿智能化专业人才队伍建设策略进行了 研究,该策略的有效实施,为加快煤矿智能化人才培养提供了新的思路,可助力“双碳”目标的实现.