摘要:为解决深部进路开采扰动对巷道围岩稳定性影响的问题,以三山岛金矿为工程背景,结合FLAC3D数值模拟与现场监测数据,对比分析了不同进路参数和回采顺序下分段平巷与采场主穿巷道围岩破坏演化规律,并依据巷道位移及应力分布特征,对开采方案进行了优选.结果表明:进路开采扰动影响下,巷道顶板位移随开采进程的推进呈四阶段非线性增长,采场主穿巷道的位移普遍大于分段平巷,且不同开采方案顶板位移的最快增速阶段存在差异.采场主穿巷道及分段平巷的帮部应力集中程度均高于肩部,其中,分段平巷右侧应力增速明显大于左侧,呈现非对称特征.另外,采用上向进路开采时,采场主穿巷道应力会发生明显的阶段性突变,采用下向进路开采时,应力增长则较为平缓.进路宽度由4m 增大到5m 时,巷道应力及位移增幅较小,而进路宽度由5m 增大到6m 时,进路宽度变化对巷道稳定性影响显著.因此,综合巷道稳定性与开采效率分析,5m 下向进路开采方案更契合现场安全生产要求.现场监测结果进一步验证了参数优化的可靠性,研究结果可为深部巷道布置及稳定性控制提供参考.

摘要:针对深部富水复合顶板条件下沿空留巷围岩控制难题,开展了支护设计与应力分析研究.通过分析复合顶板结构与富水环境对围岩稳定性的影响机制,指出了传统支护方式在控制持续变形及底板软化方面的局限性.提出了协同控制技术体系:采用长度为11.8m 的恒阻锚索进行三列垂直顶板支护,并结合双向聚能爆破切顶技术以阻断采空区侧向应力传递;在动压区设置“一梁四柱”式液压支架加强支护;在淋水段采用C20混凝土铺底与注浆锚索联合技术控制底板渗水软化.工程应用结果表明:该技术体系将围岩从剧烈变形至趋于稳定的时间缩短了40％以上;回风顺槽左帮最大累计收敛量控制在940mm 以内,底鼓量显著降低至660mm 以内.所提出的协同控制技术能够有效应对富水复合顶板的复杂地质条件,实现了沿空留巷的长期稳定控制.研究结果可为深部复杂地质条件下的无煤柱开采提供可靠的技术依据.

摘要:针对深部高温矿井热害治理中动态掘进巷风温场时空耦合机制尚不明确的难题,构建了动态掘进过程三维非稳态传热模型,引入表征掘进速度的无量纲时间Fov与传统无量纲距离X ,建立温度场时空二元关系式Θ(Fov,X ),基于高斯牛顿法迭代反演得到掘进巷道无量纲温度的时空耦合关系,进一步揭示进风温度对热害调控的非线性作用机制.结果表明:无量纲温度随时间与空间的演化服从指数二次时变关系(平均相对误差MRE＝1.1％),温度梯度与距离呈正相关,与时间呈负相关;低温送风的初始降温效果显著,但长期通风后风流与围岩逐渐趋近热平衡,降温效率衰减26.3％,降温工程中需结合围岩热控制与局部制冷,以提高降温可持续性;进风温度降低会增强风温的非线性变化特征,使无量纲温度时空耦合模型的MRE 从1.10％(30℃)增至1.81％(20℃),但仍满足工程精度要求;近迎头区域风温响应最为敏感,当进风温度从20℃升至30℃时,近迎头区域总温升幅度较巷道出口区域高42.1％,以迎头风温阈值26℃为约束,得出了满足降温要求的动态设计进风温度Tdin(t).

摘要:针对深部破碎围岩高品位矿体开采难题,以某铜金矿为工程背景,探索进路式充填采矿法的适用性.通过钻孔取芯、单轴压缩与巴西劈裂试验,结合Hoek-Brown及Mohr-Coulomb强度准则,获取了围岩与充填体的关键力学参数.随后,开展了上向与下向进路式充填采矿法的数值模拟研究,分析相应支护条件下的围岩位移特征,并结合技术经济指标进行优选.结果表明:上向法适用于矿岩稳固性较好至中等的矿体,而下向进路法更适用于矿岩极破碎、稳固性极差的矿体;两种进路式充填采矿法的围岩总位移量均较小,但受顶底板差异影响,位移分布不同.经济性对比显示,下向法采充成本较高(较上向法高4.01元/t),而其支护成本较低(较上向法低0.313元/t).综合考虑,推荐整体采用上向进路充填采矿法,仅在局部围岩高度破碎区域采用下向法开采.

摘要:煤炭资源开采与利用过程中产生大量煤气化渣,其高效绿色处置是煤炭领域亟待解决的关键问题之一.通过正交试验系统,系统研究了煤气化渣膏体充填材料的工作性能与力学性能,并对比了其与现行标准规范的符合性.采用极差分析法确定最优配比为:渣膏比2.5∶1.5、灰掺比2∶2、浆料质量浓度76％,对应煤气化渣掺量为11.7％.采用静态浸出法对该材料进行了浸泡试验,检测不同龄期浸出液的水质指标.结果表明:浸出液各项指标后期趋于稳定,符合地下水Ⅲ类水质标准,满足地下水质量基本要求.利用F 值法进行水质综合评价,结果显示,不同浸泡天数的地下水质量等级主要为“良好”,虽随浸泡时间延长水质略有下降,但整体仍处于安全状态.与传统膏体充填材料相比,煤气化渣膏体充填材料成本降低16％,综合性能显著提升,为煤气化渣膏体充填技术的工程应用提供了重要依据,对实现煤基固废资源化利用与地下水质保护具有重要意义.

摘要:针对中非铜(钴)成矿带部分地采矿山矿坑涌水量大、注浆堵水难等严重制约矿产资源安全开采的问题,以谦比希铜矿为研究对象,研发适用于该矿及类似大水矿山的高效封堵材料与工艺.选取非洲当地黏土、膨润土、某化学材料及国产超细水泥、尾砂5类材料进行室内试验,通过多组配比方案制备浆液,测试各浆液的物理化学性质(黏度、相对密度、析水率和塑性强度)、凝结时间及结石体抗压强度.结果表明,当地泥饼符合制浆要求,改性黏土浆液结石体7d抗压强度为0.11~0.69MPa,其黏度随水固比减小而显著增大,适用于大型地面帷幕、井筒帷幕等工程,可降低约30％的材料费用;当地膨润土满足制浆要求,水泥膨润土浆液结石体7d抗压强度为0.10~2.34MPa,在水固比≤2∶1时凝结时间随膨润土掺量增加而缩短,适用于深部难注岩层,在深部多层沙带区域较传统水泥浆可注性提高7倍;超细水泥浆液结石体28d抗压强度最高可达59.8MPa,其强度随水胶比增大而降低,适用于微裂隙及壁后注浆,可提升防渗性能,结石体抗压强度高;化学浆液通过调整GROUTEX掺量可实现瞬凝,结石体抗压强度达43.65MPa,适用于封闭不良钻孔,可实现瞬凝且强度大于43MPa,可防止井下揭露大水钻孔引发的突水事故;尾砂浆液析水率偏高,结石体7d抗压强度最高为9.7MPa,需进一步开展不同添加剂的改良试验.

摘要:为解决某铜矿矿体正上方文物区及文物群受开采爆破振动影响的问题,对近地表开采爆破动力响应及参数优化开展了系统研究.首先,分析了地表文物区与矿体的关系,结合国内外爆破振动安全判据确定了最大允许爆破振动速度,并基于M.A.萨道夫斯基经验公式得出爆破安全允许距离内的最大单段爆破炸药量;然后,通过数值模拟对全生命周期开采中最靠近地表的1945m、2020m、2095m、2245m 四个中段进行爆破模拟,验证了最大单段爆破炸药量的合理性;最后,在井下代表性中段爆破时,于地表布置测点开展了爆破振动测试.结果表明,4个中段爆破的单段最大药量分别为745kg、390kg、172.5kg、10kg,均等于或小于允许的单段最大炸药量;2245m 中段爆破引起的地表振动速度峰值为0.5cm/s,大于其他3个中段,小于所允许的最大振速,爆破地震波对地表构筑物无影响.基于现场爆破振动数据构建了SSA-Elman神经网络Y 方向爆破振动预测模型,并与传统Elman神经网络模型进行对比,SSA-Elman神经网络模型预测值与实测值基本吻合,平均MAE 为0.01,验证了其准确性.研究成果为该铜矿其他中段爆破参数设计提供了依据.

摘要:为满足当前非煤矿山风险分级管控与隐患排查治理双重预防机制信息化系统建设的需求,按照双重预防机制建设流程,基于“9＋X 风险辨识法”与“人本评估法”,采用“一平台、两端、三层次”的业务架构,开发了一套基于B/S架构的非煤地下矿山双重预防机制信息化系统.通过“平台＋终端”的数据协同,实现了矿山企业双重预防机制建设与管理工作的全流程精细化与智能化,有效推动了风险管控透明化与隐患治理扁平化.该系统在试点矿山推广应用结果表明,隐患排查治理达成率实现了100％,管理效率提升了90％,显著提升了矿山安全管理效能,促进了全员安全责任体系的落实,推动了安全管理的数字化转型,为非煤矿山企业安全生产标准化建设提供了有力支持.

摘要:针对金属矿山深部开采面临的复杂岩溶水害威胁,亟须发展精细化帷幕截流治水技术及多维度效果评价方法.为提升水害防治效率并验证工程效果,以ZK铁矿为研究对象,结合物探与钻探超前识别岩溶通道,实施基于通道识别的精细化注浆工艺(动态调控压力2~4MPa、水灰比1∶1~0.6∶1);应用FEFLOW 软件模拟预测了帷幕截流前后地下水流场变化及矿井日排水量衰减效果(降至7984m3/d,堵水效率65％);构建出融合注浆量分析、水文监测、物探探查、检查孔验证及AHP定量评价的多维效果评价体系.结果表明:精细化注浆工艺有效封堵了复杂岩溶裂隙网络,矿区日均排水量由22984m3/d降至7770m3/d,减少15214m3/d,堵水效率达66.2％,接近于模拟预测值;AHP综合评价得分0.895(优秀级),其中排水率降幅(权重31.1％)和堵水效能贡献显著.该技术体系为类似金属矿山含水层保护与水害防控提供了理论支撑和可复制的技术范式.

摘要:矿井工作面回采过程中对含水层产生扰动后易导致工作面涌水量增大,威胁矿井安全生产,对工作面涌水量进行准确预测,可以有效防止水害事故发生.对基于深度学习模型的工作面涌水量多特征预测方法进行了研究,结合涌水量数据特点及现场实际情况,选择“双含水层水位＋微震事件最大发生高度”作为特征数据,建立基于VMD-iCHOA-GRU 的矿井回采工作面涌水量多特征预测模型,同时在不同数量特征组合下、单目标情况下和不同工作面数据下进一步验证多特征模型的预测效果.结果表明:VMD-iCHOA-GRU 模型的涌水量预测结果的评价指标MAE、RMSE、MAPE 分别为53.56 m3/d、62.98m3/d、3.1％,均优于其他对照模型,其预测精度最高;多特征模型的预测精度均高于单因素模型和其他各类组合的单特征、双特征模型,且特征数据与研究目标间的相关性越强,越有利于提高预测精度;在不同工作面数据下该模型的预测效果均较好,验证了该模型具有相对稳定性和一定扩展性.研究成果为矿井回采工作面涌水量预测提供了新思路和新方法,对矿山防治水工作具有科学的指导意义和参考价值.

摘要:随着露天矿开采规模扩张,边坡稳定性问题日益突出.精准预测边坡稳定性并提前防范,对实现露天矿安全高效开采具有重大意义.基于因子分析构建了鲸鱼优化算法卷积神经网络长短期记忆网络(WOA-CNN-LSTM)边坡稳定性预测模型.选取黏聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙压力比和容重6个因素作为模型的判别指标,利用因子分析法消除6个指标间的相关性,降低数据维数,提取公因子.将提取的公因子作为WOA-CNN-LSTM 模型的输入,并将该模型应用于边坡工程实例中,验证模型的可靠性.结果表明,利用WOA 算法迭代更新寻找最优网络参数原理,对CNN-LSTM 网络进行优化,可有效克服CNN-LSTM 模型易陷入局部最优解、梯度下降影响边坡稳定性预测精度的问题,提高了模型的预测精度和泛化能力,同时为边坡稳定性预测提供了一种新思路.

摘要:为保证露天矿山的安全运营,有必要对其所属边坡进行安全评价.以某矿山边坡为研究对象,采用有限元法建立边坡数值计算模型,分析边坡应力、位移和塑性区分布规律,并采用多种定量分析法计算边坡安全系数.结果表明,边坡最大位移、塑性区以及最小安全系数均靠近第三级边坡.以第三级边坡为评价对象,采用未确知测度理论构建单指标测度函数,借助熵权法确定指标权重,并采用距离判别法作为边坡安全等级的评价准则.研究结果表明,某露天矿山边坡评价等级为Ⅱ级,评价结果与数值模拟结果一致,证实了该矿山边坡处于较稳定的安全状态.对边坡风险区域进行加固监测后,露天矿山运营期间并未发生边坡事故,验证了未确知测度理论有限元法对边坡安全评价的可靠性和实用性.

摘要:谦比希铜矿东南矿体赋存于浅变质岩地层中,围岩节理裂隙发育,在高地应力作用与长期采动扰动作用下,巷道易出现顶板破碎、锚杆松脱、锚网坍落等灾害.为解决现有管缝锚杆支护效果差、适应性不足的问题,针对矿体上、下盘破碎石英岩开展节理裂隙与岩石力学特性分析,基于典型巷道破碎变形特征,综合考虑不同锚杆类型的适用性与力学性能,提出采用树脂锚杆替代原有管缝式锚杆进行破碎围岩巷道支护,并运用3DEC数值模拟方法建立典型巷道模型,对比分析两种支护方案的位移控制效果与围岩响应特征.结果表明:综合RMR法、Q系统法、BQ法确定石英岩岩体质量等级为Ⅲ级;用树脂锚杆代替原有管缝锚杆进行支护,锚杆长度为2.4m,间距、排距均为1.2m;相比于管缝锚杆,采用树脂锚杆支护后,顶板下沉量下降8.4％,底板底鼓量降低4.4％,帮壁向内收敛变形得到显著改善,巷道整体稳定性提升.工业应用结果表明,树脂锚杆平均拉拔力为174.17kN,远高于设计值101.47kN,初支成本是管缝锚杆支护的2.75倍,补支率降至2.46％,补支成本降低约84％.研究结果可为同类巷道工程支护优化提供技术支撑与理论依据.

摘要:掘进工作面是煤矿开采过程中瓦斯事故频发的区域,针对其浓度变化呈现出的强非线性及时空动态相关性特点,提出了一种融合科尔莫格罗夫阿诺德网络(KAN)与改进iTransformer的掘进工作面瓦斯浓度预测模型(KAN-iTransformer).首先,通过数据预处理和Spearman相关系数分析构建了瓦斯浓度预测相关特征数据集;其次,基于倒置Transformer结构将完整变量序列视为标记,并引入图注意力机制显式建模传感器网络的空间拓扑关联,增加了传感器之间动态依赖的有效建模;再次,利用KAN的可学习激活函数替代传统线性权重,提升了模型对多源监测参数间复杂非线性关系的表征能力;最后,提出了融合点预测与区间估计的分级响应机制,实现了瓦斯超限风险的超前动态分级响应.现场试验结果表明,改进KANＧiTransformer模型在单步预测中的MSE、MAE 和MAPE 分别为0.000307,0.012921 和2.321373％,明显优于iTransformer与Transformer两种对比模型;在多步预测中,改进KAN-iTransformer模型的MSE 为0.000913,较对比模型分别降低了63.7％与80.9％,展现出更好的长期预测性能,有效实现了掘进工作面瓦斯浓度的精准预测与动态预警.

摘要:针对露天矿爆破粉尘治理成效不佳的问题,采用Fluent软件建立了露天矿台阶爆破流场几何模型,探究了不同风速条件下台阶爆破流场分布特征对爆破粉尘运移规律的影响,以确定水雾拦截技术的最佳爆破粉尘捕尘时间、水袋位置和水袋延迟激发时间.研究结果表明:风流在台阶处发生后台阶流动,形成高速湍流区和低速湍流区;随着风速增大,高速湍流区和低速湍流区的影响范围扩大,且贯通整个流场所需时间缩短,同时形成与台阶同高的结构涡流;风速一定时,在爆破冲击力、重力和稳定风流的综合影响下,爆破粉尘在短时间内发生显著的垂直向上与水平移动,随后其垂直向上移动受到制约,但其水平移动距离显著增加;当风速为2.4~4.4m/s时,粉尘在爆破后4s后的垂直移动和在爆破后6s后的水平移动显著,爆破后第4s的粉尘垂直移动距离约为30m,爆破后第6s的粉尘水平移动距离为22.6~23.5m,因此,确定最佳捕尘时间为爆破后4~6s,确定水袋的最佳位置为距离台阶坡底线15~24m,水袋延迟激发时间为Δt＝Tf－Ts.

摘要:为系统揭示循环热扰动下围岩结构的多尺度响应机制,以山西某矿区致密砂岩为研究对象,构建了涵盖宏观物性演化、力学特性、微结构损伤与细观裂纹模拟的综合研究体系.试验结果表明,自然状态下砂岩的峰值强度为85.00 MPa,经8次0℃冷却循环后降至40.50MPa,降幅达52.35％;不同温度下,砂岩强度随循环次数均呈负指数型衰减规律.弹性模量在首次循环时即发生显著劣化,0℃条件下弹性模量降幅高达38.8％;经8次循环后,不同温度下弹性模量的整体降幅为39.3％~61.1％,破坏模式表现为“裂纹汇聚局部滑移结构松脱”的复合特征.扫描电镜结果揭示了热循环诱导的“粒间键断微裂扩展骨架解体”演化过程,基于离散元的细观模拟进一步捕捉了裂纹的起裂时序与拉剪分型特征,量化展现了结构损伤从边界向核心发展的演化路径.研究结果阐明了宏细观多尺度下温度循环诱发的岩石破坏过程,为矿井地热开发条件下的岩体稳定性预测与多场耦合模拟提供了理论依据.

摘要:为探究不同加卸载速率下盐岩的能量演化规律与损伤机制,以国内某拟建盐穴压缩空气储能库的盐岩为研究对象,开展不同加卸载速率下盐岩试样的单轴循环加卸载试验,并采用力学试验、声发射监测与能量分析方法,探究其力学响应与损伤演化过程.结果表明:单轴循环加卸载条件下,盐岩呈现显著的黏塑性,加卸载速率越高,盐岩的抗压强度越低;随着加卸载循环次数增大,输入功持续递增,弹性能先升高后降低,耗散能持续增加并在后期占据主导地位;声发射活动与应力水平呈正相关关系,低加卸载速率下,盐岩内部以低能量、高频次的微破裂活动为主,高加卸载速率下,则呈现高能量、低频次的宏观裂纹扩展特征;盐岩的损伤演化可划分为初期缓慢、中期平稳和后期加速3个阶段,且加卸载速率越高,相同应力水平下盐岩的损伤程度越大.研究成果可为盐穴储能库注采速率优化、长期稳定性评估等提供参考.

摘要:绿色矿山建设是矿业领域生态文明建设的核心抓手.在全面推进绿色矿山建设的背景下,探索可复制、可推广的制度化管理模式具有重要的理论和实践意义.采用制度借鉴和类比推理相结合的方法,剖析了非金属露天矿山采矿终了效果管控制度的核心内涵,系统分析了该管控制度的构建逻辑、实施路径与制度优势.研究结果表明:采矿终了效果管控制度弥补了矿产资源纵向管理传导体系中中间监管层次缺失的短板,通过以生态修复与土地再利用的终极状态为导向,系统指导矿山开采与修复全过程,推动矿山治理模式由后期治理向源头管控转变,标志着我国矿山治理范式实现了从被动响应到主动规划的根本性变革;借鉴国土空间控制性详细规划编制、实施及管理思路,创新性地提出构建专门针对矿山开采与修复全过程的采矿终了效果控制规划,为自然资源主管部门指导矿山各类方案编制提供管理依据与技术支撑;采用“一矿一策”方法研究济宁市不同类型非金属露天矿山的采矿终了效果,可有效指导矿业权科学配置、资源有序开采,促进矿山资源资产价值转化,协调资源开发与生态保护的关系,有力推动济宁市绿色矿山高质量建设发展.采矿终了效果管控制度可为全国范围内全面推进绿色矿山建设、助力构建美丽中国提供理论参考与实践借鉴.

摘要:针对煤炭开采伴生的巨量煤矸石堆存所引发的土地侵占、土壤退化及环境污染问题,系统论述了煤矸石作为潜在土壤改良剂与矿区生态修复材料的资源化利用途径.煤矸石富含硅铝矿物、有机质及微量元素,通过微生物与水热活化改性技术处理,能够提升其中硅、钾、磷等关键养分的生物有效性,兼具环境友好与低能耗优势.研究结果表明,活化后的煤矸石能显著优化退化土壤的孔隙结构、增强其保水保肥性能、提升土壤有机质含量与肥力水平,并在促进土壤固碳方面发挥积极作用;在矿区生态修复方面,改性煤矸石成功应用于沉陷区复垦工程,同时可配制人工土壤,从而有效支撑植被重建与水土保持.利用改性煤矸石改良土壤和修复矿区生态系统,不仅为煤矸石的高值化、规模化利用提供了有效途径,在推动矿区生态重建、退化土壤改良及助力“双碳”目标实现方面也具有重要的实践意义.

摘要:针对矿用新能源电驱装备在满载起步、坡道牵引、负载突变和长下坡制动等典型工况下测试验证不足的问题,基于PLC与上位机协同控制,设计了一套矿用新能源测功机电控系统.该系统可实现恒速运行、低速大转矩加载、负载突变模拟、VF分离分段控制、制动反拖及故障联锁保护等功能.以不同功率电机为对象开展台架试验,并结合某金属矿山新能源辅助运输装备进行现场应用验证.结果表明:系统恒速运行时,转速稳态误差在0.44％以内,转速波动在2.11１％以内;系统低速大转矩加载时,实际平均转矩与设定值偏差在2.22％以内,转矩波动在6.7％以内;负载突变工况下,系统最大转速降低为8.6％,制动反拖工况下,母线电压峰值低于保护阈值;急停、超速、过载等保护测试准确率达到100％,急停平均响应时间为0.12s.工程应用结果表明,该系统可为矿用新能源电驱系统出厂检验、检修复核和运维诊断提供了一种新的手段.

摘要:为提升矿用挖掘机发动机在高强度复杂工况下的故障预测准确性与稳定性,构建了基于灰狼优化算法(GWO)优化支持向量机(SVM)的故障预测模型.通过采集潍柴WP14T型矿用挖掘机发动机实时运行过程中的关键工况参数,使用异常值检测与剔除、数据标准化等手段进行数据预处理,并采用皮尔逊相关系数法进行特征选择,构建结构合理、特征信息完备的样本集.利用灰狼优化算法对支持向量机中的惩罚因子与核函数参数进行自适应全局寻优,以提升模型的非线性学习和泛化能力.设计故障预测试验,在多种典型故障工况下开展对比验证,结果表明:GWO-SVM 模型在多类故障预测中表现出更高的准确性和更强的鲁棒性,在测试集上的预测准确率高达92.8％,较传统SVM 提高了9.9个百分点,在少样本干扰及数据波动条件下仍能保持稳定输出.

摘要:为建立立式螺旋搅拌磨机工作性能预报模型并确定合理的模型输入自变量,从粉磨机理出发,采用单变量分析法系统研究了影响磨机工作性能的关键因素.首先,采用离散元法(DEM)与计算流体动力学(CFD)耦合方法建立螺旋搅拌磨机数值仿真模型,分析搅拌过程中研磨介质与矿浆的动力学特性,验证仿真模型的可靠性;然后,基于验证后的数值仿真模型,系统分析工艺参数(转速、介质填充率及矿浆质量浓度)与空间结构参数(底隙、侧隙及螺旋升角)对磨机工作性能(碰撞能、驱动扭矩及能量利用率)的影响规律,明确各因素与粉磨性能指标间的定量关系;最后,采用灵敏度分析法研究各因素影响性能指标的程度.研究结果表明,在满足粉磨效果的前提下,磨机空间尺寸设计与工艺参数选取均存在设计最优值,可达到粉磨性能与能量利用率的平衡点;空间结构参数对磨机能量利用率、碰撞能及驱动扭矩的影响程度强于工艺参数,其中螺旋升角是影响塔磨机粉磨性能的关键参数,可作为塔磨机性能预报模型的核心输入变量.

摘要:为揭示颗粒运动机制及入料参数对滤饼水分分布的影响规律,基于欧拉多相流模型与煤泥颗粒多尺度特性,构建了板框压滤机三维动态压滤数值模型,系统探究了颗粒相、液相运动过程及颗粒沉积过程,分析了煤泥质量分数和滤室厚度对滤饼水分分布的影响.研究表明,细颗粒(＜0.1mm)受流体曳力主导,压滤初期(0~120s)出现流线弥散与“穿滤”现象,并在滤布表面形成体积分数占比接近80％的致密外壳;粗颗粒(≥0.1mm)以重力沉降为主,在滤室中下部聚集构成支撑骨架.入料煤泥质量分数对滤饼结构影响显著,低入料煤泥质量分数(30％)下细颗粒和粗颗粒分层,导致滤饼中上部出现“夹心”水分聚集;煤泥质量分数为40％时可实现颗粒均匀分布与高效脱水;煤泥质量分数＞50%时,因水流携带力减弱,颗粒同步沉降形成整体致密但水分分散的滤饼.此外,滤室厚度超过38mm 时,滤饼外层致密化与内部排水压力不足共同诱发滤饼中心出现“夹心”现象,且该现象随着滤室厚度的增加向滤室轴线偏移.研究成果可为压滤工艺参数优化提供理论依据.

摘要:针对煤矿井下复杂环境导致液压支架防护板检测精度低、小目标漏检严重的问题,提出了一种改进YOLOv8n检测算法(CMH-YOLO).CMH-YOLO 算法首先在浅层网络引入SPDConv空间深度转换卷积模块,将空间信息编码到通道维度,以保留小目标细节特征.设计了轻量化C2f_MSA多尺度注意力模块,融合大核可分离注意力的长程依赖建模和高效通道注意力的自适应特征选择,使浅层网络能够同时捕获远近不同尺度的防护板特征.针对井下高粉尘环境造成防护板表面特征模糊和局部遮挡,构建了C2f_DRFE粉尘鲁棒特征增强模块,通过多尺度空洞卷积扩大感受野,从周围未遮挡区域获取信息,并配合可变形卷积自适应避开粉尘密集区域.同时,引入BiFPN 双向特征金字塔网络替代传统PAN-FPN,进一步提升模型的检测性能.最后,采用Inner-IoU 损失函数,利用辅助边界框机制提升边界框回归精度.在包含20045张标注图像的煤矿液压支架数据集上进行了试验验证,CMH-YOLO 算法的mAP ＠0.5达到97.9％、mAP ＠0.5:0.95达到81.4％、精确率达到93.8％,召回率达到94.5％,较基准模型YOLOv8n分别提升1.7个百分点、1.8个百分点、2.7个百分点和1.6个百分点,在提升检测精度的同时保持了模型轻量化.该算法有效解决了极端环境下小目标识别、多尺度适应与粉尘干扰等问题,为煤矿液压支架安全监测提供了可靠的实时监测方案,对预防顶板事故和保障矿工安全具有重要工程价值.

摘要:高海拔山地因地形地质条件复杂、生态环境脆弱、传统交通基础设施薄弱,严重制约了当地矿业经济的发展.为研究高海拔山地矿山运输方案,以西藏墨脱石锅原矿运输为研究对象,针对其高附加值、易碎损的特点,从技术可行性、经济性、安全性及环境适应性4个维度,对无人机运输、简易索道运输和胶带运输3种矿石运输方案进行对比分析.研究结果表明:在高海拔山地矿山运输这一特定场景下,无人机运输凭借其优异的地形适应能力、高时效性、低货物破损率及低环境影响扰动,可实现点对点运输;由于墨脱石锅原矿产能有限,无人机运输方案在前期基础设施投资与单位运输成本方面均优于简易索道和胶带运输方案,综合优势显著,是解决墨脱石锅原料出藏难题的较优方案;但无人机运输受空域限制与气象条件影响显著,空域申请周期长,管理严格,且该区域气象条件复杂,需严格执行飞行安全规范.

摘要:针对在超高海拔矿山严苛驾驶环境下,现有防疲劳预警系统精度不足95％、易受干扰等问题,研发了基于视觉与脑电(EEG)特征融合的疲劳检测系统.采用FastICA算法去眼电伪迹,提取脑电波能量比值及样本熵;应用YOLOX进行人脸检测,结合改进的PFLD算法提取眼状态、哈欠及头部姿态特征;设计了一种基于DＧS证据理论与SVM 的多源信息融合决策算法,有效整合视觉与脑电特征的概率分类结果.秘鲁拉斯邦巴斯超高海拔矿山的应用表明,基于多源信息融合的检测系统的检测准确率显著提升至97.6％,并能可靠捕捉关键疲劳特征.融合视觉与脑电特征可显著提升超高海拔环境下疲劳检测的精度与鲁棒性;D-S证据理论与SVM 融合算法是实现97.6％高精度的关键;该系统为高海拔矿山的运输安全提供了可靠的技术支撑,可降低事故风险约15％,同时,为极端环境下的防疲劳研究提供了新思路.

摘要:露天矿山无人驾驶矿卡在运输过程中,其感知系统易受风沙、扬尘等恶劣天气影响,导致关键目标的检测与跟踪能力下降,进而引发目标漏检、误检以及停车等后果.为提升扬尘影响下无人驾驶安全高效感知技术水平,采用深度学习算法、点云数据处理技术及多传感器融合方法,提出了无人驾驶矿卡扬尘智能感知模型及方案,并开展了试验验证.在此基础上,确定了无人驾驶运行扬尘分级策略和依据,并将训练好的模型在测试集上进行评估.结果表明,预测平均交并比指标达到87.3％,其中灰尘类别的交并比达到了90.7％,表明感知模型对灰尘类别具有较高的识别精度,能够充分满足矿区无人驾驶对扬尘场景识别的需求.无人驾驶扬尘智能感知方案有效地提升了露天矿无人驾驶环境下的车辆感知能力,点云去除率达95％以上,提高了对环境的感知准确度和敏感度,为无人驾驶矿卡的安全运营提供了有力保障.

摘要:为解决纤维增强尾砂胶结充填体(FRCTB)抗压强度预测精度不足的问题,基于文献收集的364组试验数据,提出一种基于加权残差机制的改进Stacking集成学习模型.模型采用6种异质基学习器与4种元学习器构建集成框架,使用河马优化算法(HOA)对基学习器参数进行全局寻优;通过5折交叉验证获取基学习器预测结果,并依据预测误差为各基学习器分配自适应权重;提取残差特征作为元学习器输入,设置6种单一模型作为对照开展横向预测精度对比;最后引入可解释性分析探究关键影响因素.结果表明:单一模型中,轻量梯度提升机综合性能最优(决定系数为0.8870);以支持向量回归(SVR)为元学习器的HOA-R-Stacking模型的性能最佳(决定系数为0.9470),其平均绝对误差和均方根误差较最优单一模型分别降低34.53％和33.94％.可解释性分析表明:纤维含量是影响FRCTB抗压强度的关键因素之一.研究成果为FRCTB抗压强度预测提供了有效技术手段,有助于提升充填体稳定性、降低矿山充填成本.

摘要:鉴于湍流场特性及工艺参数对颗粒絮凝行为的影响,采用CFD-PBM 耦合方法,建立了基于局部湍流动能耗散率和矿浆黏度修正的颗粒絮凝动力学数学模型.在流场速度和絮团平均粒度分布试验验证的基础上,研究了给料体积浓度对深锥浓密机内絮凝行为的影响.结果表明,给料井内环形挡板上方湍流动能耗散率高于下方区域约两个数量级,且挡板下方湍流动能耗散率随着给料体积浓度的增加先增大后减小;絮团平均粒度随给料体积浓度的增大先增大后减小,中等给料体积浓度(10％)条件下絮团平均粒度较大;适当增加给料井长度可提升微细矿物颗粒的絮凝效果.研究结果可为湍动絮凝动力学建模及絮凝浓密工艺参数优化提供指导.

摘要:为解决现有诊断方法难以捕捉矿山土壤质量的长期变化规律、复垦效果评估滞后、土壤质量诊断结果缺乏可解释性等问题,提出了一个基于Swin-Unet与梯度加权类激活映射(Grad-CAM)可视化技术的改进矿山复垦土壤质量动态诊断模型(IPSSUG模型).该模型通过Swin-Unet提取土壤图像原始特征,借助挤压和激励网络模块抑制噪声并突出关键特征;同时采用剪枝算法优化模型结构,降低计算复杂度;最后利用梯度加权类激活映射提高诊断结果的可解释性. 试验结果表明,PSSU 模型土壤质量诊断的准确率和精确率分别为96.11％、97.63％;IPSSUG模型识别速效钾含量的决定系数为0.983,土壤污染区域的识别率为98.40％,试验数据均优于对比模型,充分证明了该模型的可行性与优越性.此外,通过IPSSUG模型量化了主要影响因素与土壤质量指标的关联程度,提高了土壤质量诊断结果的可靠性,为矿山复垦土壤质量诊断研究提供了新方法.

摘要:工艺矿物学分析表明,我国南方某低品位铅锌硫化矿中的有价矿物为方铅矿、闪锌矿和伴生的银矿物,其他金属硫化物以磁黄铁矿和黄铁矿为主.为实现铅、锌、银资源的高效综合利用,针对该矿石开展系统浮选试验,通过磨矿细度、铅浮选及锌浮选条件试验,确定了适宜的磨矿条件和药剂制度.采用铅锌优先浮选流程,铅、锌浮选均采用一次粗选、二次精选和一次扫选的流程结构.闭路试验结果表明,在磨矿细度为－0.074mm 占56.6％条件下,获得了铅品位为65.08％、铅回收率为91.32％、银品位为1323.80g/t、银回收率为79.28％的铅精矿,以及锌品位为41.70％、锌回收率为85.96％的锌精矿.该工艺实现了低品位铅锌银硫化矿中有价元素的有效回收,对同类资源的开发利用具有借鉴意义.

摘要:阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)是矿业制砂领域应用最为广泛的絮凝剂,在其生产过程中掺入化合物的现象较为普遍,会造成APAM 絮凝性能劣化的问题.通过开展絮凝沉降试验,系统评估氯化钠(NaCl)等5种化合物掺入对APAM 絮凝性能的影响,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及化学滴定等技术表征掺杂APAM 特性,结合成本效益分析量化掺杂行为的经济性影响.结果表明:APAM 在质量浓度为0.1％、掺量为24g/t时絮凝效果最佳;高掺量化合物(≥30％)会严重劣化APAM 的絮凝性能,其中NaCl掺量为50％时,污泥絮体中值粒径从95.3μm 降至41.3μm,降幅达56.7％,沉降时间延长至原来的2倍以上,导致废水处理效率显著下降;建立的固含量测定ＧFTIR-XRD-化学滴定联用检测体系可特异性识别掺杂成分.经济性分析显示,NaCl掺量为50％时,可使APAM 生产成本降至6150元,利润率为48.75％,研究结果可为制砂厂絮凝剂质量控制及水处理系统优化提供技术依据.

摘要:在“双碳”战略目标深入实施的时代背景下,数字化转型与绿色创新协同发展成为矿业企业可持续发展的关键路径.以2015—2024年我国矿业行业A股上市公司为研究样本,系统考察了数字化转型对矿业企业绿色创新效率的影响效应与作用机制,并从地区层面验证了数字化转型同群效应的存在性及其对绿色创新效率的外生影响.研究结果表明:数字化转型对矿业企业绿色创新效率具有显著的提升作用,这一结论在经过内生性处理和稳健性检验后依然成立;在作用机制方面,数字化转型可通过优化资源配置效率、增强信息透明度及降低供应链集中度等途径,推动矿业企业绿色创新效率的提升,这种提升作用在供应链上游企业、国有企业和重污染企业中更为显著;矿业企业数字化转型存在明显的地区同群效应特征,且该效应可以显著促进矿业企业绿色创新效率的提升.