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2024,44(5):1-8, DOI:
Abstract:
某钼矿前期采用留矿法回采，采场内残存了大量的顶柱以及间柱。为避免资源浪费，对矿柱的回采方案进行研究。通过对比各采矿方法的经济技术指标。确定在矿柱上部为矿体的情况下，采用分段充填采矿法回采间柱；在矿柱上 部为充填体的条件下，采用预留顶柱的分段充填采矿法回采间柱。建议矿山在上一中段未充填的条件下采用分段凿岩并段充填采矿法回采顶柱。根据选取的采矿方案，通过数值模拟分析，对采场长度以及预留顶柱厚度进行了优化，分析了不同结构参数的采场周边围岩及充填体内的应力和位移分布，确定了采场长度为50 m 且预留5 m 厚的顶柱较为合理。矿柱回采方案的应用，可为矿山创造约470.52万元的经济效益。
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2024,44(5):9-18, DOI:
Abstract:
合理布置采场进路能有效控制地压和减少进路的变形破坏,提高矿山安全生产水平和经济效益。在对金山店铁矿张福山矿区－400 m 阶段进路破坏详细调查的基础上,选取即将开采的－500 m 阶段代表性矿段,考虑构造应力及陡倾优势结构面影响,采用数值模拟手段研究了方位角变化时的进路稳定性规律。研究结果表明:进路方位角与最大主应力间的夹角越小,岩石剪切破坏区体积越小,岩石剪切破坏主要发生在进路顶部;进路方位角与陡倾优势结构面走向夹角越小,节理剪切破坏体积越大,节理剪切破坏主要出现在进路的斜上方或侧边且破坏区域一般垂直于节理面;陡倾优势结构面加剧进路变形,引起进路较大的拱顶和边帮位移,且边帮位移大于拱顶位移,从而引起进路断面的大偏转变形。研究结果能为同类型矿山的进路布置提供优化思路。
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2024,44(5):19-24, DOI:
Abstract:
为探究爆破对采场人工假顶稳定性的影响,采用LS-DYNA动态分析软件,对中深孔爆破对4.75m 厚的人工假顶的扰动破坏进行了数值计算。结果表明,在应力波自孔底向孔口方向传播的过程中,爆破应力逐渐减小,且在人工假顶中的分布均匀,衰减较快。 顶部留设0.5 m 厚的保护层后,人工假顶绝大部分单元的最大有效应力值小于充填体的塑性破坏强度,表明爆破作用对人工假顶的破坏较小。在某铅锌矿进行了现场爆破试验,并在人工假顶关键位置布设位移监测点,结果表明,中深孔爆破后,人工假顶和采场边帮无垮塌和冒落现象,顶板沉降位移较小,爆破效果良好。
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2024,44(5):25-30, DOI:
Abstract:
某铜矿采用分段空场中深孔爆破落矿,为了提高爆破质量,基于利文斯顿爆破漏斗理论开展了单孔系列、变孔距多孔同段爆破漏斗试验,并以试验结果为基础设计了中深孔爆破工业试验,最终确定了有利于降低炸药单耗、改善爆破 效果的合理爆破参数.爆破漏斗试验得到的药包临界埋深为0.964 m,最佳埋深为0.470 m,最佳爆破漏斗半径为0.429 m,孔间距与最佳漏斗半径的最优比值为1.64;优化后的中深孔爆破孔底距为2.6～2.8 m、排距为2 m;中深孔爆破工 业试验过程中,将部分炮孔排距增加到2.2 m,大块率并未提高,爆破效果良好,实际炸药单耗从0.47 kg/t降低到0.39 kg/t。
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2024,44(5):31-36, DOI:
Abstract:
合理的爆破参数不仅能够有效降低采矿损失率、贫化率,而且对提升回采效率,降低采矿成本意义重大。针对理论计算、工程类比等方式确定的中深孔爆破参数现场适用性不强的问题,通过岩石力学参数测试、现场工程地质调查等, 对锡铁山矿区的矿岩可爆性进行分析,矿岩的普氏系数为4.4,岩体基本指标BQ 为334.6,综合评价锡铁山矿岩属于易爆类型;通过选取与锡铁山岩体参数相近矿山进行工程类比,结合爆破漏斗试验结果,对锡铁山中深孔崩矿参数进行优化,孔底距由原来的1.3～1.5 m 调整为1.5～1.8 m,排距由原来的1.3 m 调整为1.4～1.6 m。现场工业试验表明:爆破参数优化后,采场爆破效果良好,炸药单耗由0.42 kg/t降低至0.38 kg/t,降幅为9.52％,每米炮孔崩矿量由4.42 t提升至4.86 t,增幅为9.95％。
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2024,44(5):37-44, DOI:
Abstract:
为了更好地满足矿区现场爆堆块度实时高精度检测的需要,提出了一种基于深度学习的爆堆块体分割模型TAUNet(Transformer Aspp UNet),该模型在UNet的编码器和解码器中融入Transformer的自我注意机制,利用其处理大型特征映射,改善全局信息的提取,恢复在编码器中跳过的粒度细节。在骨干网络特征提取阶段,加入了ASPP空洞卷积模块,增强了模型对块体局部特征的融合.在爆堆图像分割的基础上,采用爆堆分层的方法获取爆堆的块度空间分布信息。结果表明:(1)TAUNet分割模型具有良好分割性能,模型训练评价指标骰子系数、交并比、召回率分别达到97.12％、94.61％、96.2％,均优于主流的语义分割模型,对现场爆堆块体有着良好的分割效果;(2)通过爆堆分层的方法可知肇庆某矿山西采区315~300 m 平台的爆堆块度空间分布,87.15％岩块粒径分布在0~0.6 m,9.9％的岩块粒径分布于0.6~1.0 m,大于1.0 m的大块占2.95％。研究结果能够为爆破效果评价的精细化、智能化发展提供参考借鉴。
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2024,44(5):45-52, DOI:
Abstract:
在采矿作业中,岩体爆破块度分布对装载、运输及破碎成本有很大的影响。目前已知的预测爆破块度的方法很多,但没有一种方法完全适用于无底柱分段崩落法的爆破块度评估,其主要原因是地下环境的多变性以及缺乏充分表征岩体的数据。随着钻进装备的智能化发展,随钻测量(MWD)系统已成为提供更多现场岩体信息的重要工具。在某矿区无底柱分段崩落法采场,采集了17个爆破循环共175个钻孔的MWD数据,照片完整记录了每个爆破循环的岩体碎片。利用MWD数据将爆破前的岩体形态分为5种类型,利用平均块度指数X50将爆破后岩体碎片分为4类,研究了岩体类型与爆破碎片的关系,提出了一个无底柱分段崩落法爆破碎片预测模型.结果表明:完整岩体倾向于产生更细的爆破碎片,在完整岩体和轻微破碎岩体中,装药和爆破过程面临的挑战和不确定性较小,因此,可以更好地预测相应的破碎程度;岩体不连续性和爆破碎片大小之间存在正相关性,因此,不连续岩体倾向于产生更大的爆破碎片。
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2024,44(5):53-58, DOI:
Abstract:
爆破振动速度是爆破设计需要考虑的的重要因素之一,然而在爆破振动速度预测中,BP神经网络超参数的确定依赖经验公式且具有主观性。为克服这种局限性,并提高振动速度预测精度,采用超参数优化算法TPE对BP神经网络进行超参数优选.以最大段起爆炸药量、炮孔深度、水平距离、垂直距离和炸药单耗参数作为输入量,建立了隐含层数量神经元数量为31个的BP神经网络(TPEＧBP)预测模型,该模型的爆破振动速度平均预测误差为2.35％,最大误差为6.29％,与基于经验公式确定超参数的BP神经网络模型和传统的BP神经网络模型相比较,平均预测误差分别降低了23.26个百分点和4.24 个百分点,说明参数网络优化后TPE-BP预测模型能更好地拟合振动数据,其预测结果更接近真实值,可为爆破参数设计提供参考依据,从而有效地控制爆破振动。
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2024,44(5):59-65, DOI:
Abstract:
为了解溜井井壁在储矿、卸矿两种状态下的侧压力分布特征及差异,以海南石碌铁矿2# 主溜井为研究对象,基于Janssen公式建立了井壁压力与标高的关系,同步建立了溜井动态、静态压力监测平台,模拟溜井贮矿段储料及放矿过 程,监测压力变化特征,分析了静态及动态压力分布及差异,讨论了Janssen公式应用的局限性及问题,并结合研究结果提出了关键性建议。结果表明:随着测量高度的增加,井壁静态侧压力逐渐减小,动态压力值大于静态压力,动态井壁侧压力呈先增加后减小的趋势,在测点高度为1.26 m 时达到峰值为16.289 kPa,储料面附近最小,3.073 kPa.“超压现象”造成了动、静压力之间的显著差异性.Janssen公式基本能够描述井壁静态侧压力与测量标高的关系,但存在一定的局限性,源于卸矿冲击夯实作用、上覆矿岩压实作用、底部结构及矿岩压力等,这些因素造成储料内部压力、容重等参数小范围动态变化,造成Janssen公式模型产生计算误差.此外,在使用Janssen公式计算动态压力值时,应注意超压系数是一个与测点高度相关的动态值;提出标高为22~26 m 范围使用内套钢板混凝土井壁修复方式、储料高度应在30 m 以上、控制矿岩块度、匀速卸矿等工程管理建议,以确保2# 主溜井贮矿段长期稳定运行。研究结果对溜井井壁磨损评估具有一定的理论意义,同时有助于保障溜井矿岩运输连续性,提高溜井使用寿命。
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2024,44(5):66-73, DOI:
Abstract:
为解决钾盐尾矿尾盐与老卤难固结以及固结成本高等难题,开展了传统常规胶凝材料与尾盐的强度配比试验,分析尾盐的固结特性,根据尾盐的特性,研发了两种新型胶凝材料,并探究了新型胶凝材料在不同灰砂比和质量浓度下与尾盐的固结强度。研究结果表明,以氧化钙作为胶凝材料,当灰砂比较大时,其与尾盐混合后的固结效果差,试块抗压强度低,而随着灰砂比的降低,试块的最佳强度可达到1.20 MPa;氧化镁可以显著提升尾盐充填体的强度,试块28 d强度最高可达22.06 MPa;粉煤灰和钢渣作为胶凝材料时,尾盐和老卤无法实现固结,不宜作为尾盐的胶凝材料.1# 新型胶凝材料与尾盐混合固结后试块的强度偏低,最高强度仅达到1.20 MPa,不能满足充填体的强度要求,但其能降低充填体表面的粗糙程度;2# 新型胶凝材料在灰砂比为1∶8且料浆质量浓度为72％时,试块的28 d强度可以达到3.17 MPa;与氧化镁相比,当试块强度达到2.00~3.00 MPa时,胶凝材料的充填成本降低了50％以上。
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2024,44(5):74-84, DOI:
Abstract:
金属矿山断层在采动作用下极易发生滑移破坏,严重威胁矿山安全生产. 基于FLAC3D 数值模拟,针对金属矿采动诱发断层滑移破坏的影响因素开展研究。结果表明:断层面上剪切位移及剪切应力具有明显的空间性;基于断层滑移危险指标可以定量评估断层滑移的不同风险范围;爆破扰动的次数、强度的增加以及频率的减少使断层滑移中风险范围不断增加,造成危险可能性也越大;采动因素对断层滑移高风险范围的显著性由低到高依次为:倾角、扰动次数、扰动强度、内摩擦角、扰动频率、矿体厚度。其中,矿体厚度和爆破扰动频率是影响采动过程中断层失稳活跃程度的主要因素。研究结果可为金属矿采动作用下的断层安全防控提供理论和技术支撑。
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2024,44(5):85-91, DOI:
Abstract:
针对青龙煤矿21606工作面上部坚硬顶板难以垮落造成工作面支架支撑压力过大的问题,运用理论计算、数值模拟、现场实测的手段,分析了工作面切顶前后的覆岩运移特征及切顶后的工作面支架来压情况,开展现场工业试验,验证了支架前方切顶技术卸压效果。结果表明:采用切顶技术能够切断坚硬顶板之间的联系,根据强制放顶断裂力学模型计算出了切顶后的第1层基本顶的初次断裂步距为27.3 m,第2层基本顶的初次断裂步距为50.3 m,相较于未切顶条件下,分别减小了4.3 m、8.3 m;采用数值模拟分析了上覆岩层的运移规律,得出最佳切顶高度为15 m;切顶后工作面支架平均支撑压力由36 MPa减小为36.5 MPa;切顶后工作面基本顶在开采50 m 后完全破断;根据来压规律,得出切顶技术实施间距为50 m。支架前方切顶卸压技术对减少工作面的煤壁片帮、增加采空区侧顶板垮落量、降低工作面支架压力等方面都有较好的效果。
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2024,44(5):92-97, DOI:
Abstract:
为研究地面钻井抽采对采空区煤自燃危险区域的影响,以某矿综采工作面为研究背景,现场利用束管监测系统和SF6 示踪气体,测定了采空区遗煤自燃危险区域和采空区漏风情况,并通过数值模拟研究了有无地面钻井情况下采空区自燃危险区域分布和地面钻井不同抽采量对采空区氧气浓度分布的影响.研究结果表明,采空区氧化带最大宽度为72.2 m,计算得出每日最小推进度为1.08 m;通过示踪气体测定风巷测点与地面钻井测点SF6 最大浓度之比为8∶1.数值模拟结果显示,地面钻井抽采使得采空区自燃危险区域范围增加,并且随着抽采量的增加,自燃危险区域随之扩大。
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2024,44(5):98-105, DOI:
Abstract:
为提高煤与瓦斯突出预测的准确率和效率,提出了一种基于数据预处理的多策略改进烟花算法(IFWA)优化极限学习机(ELM)的煤与瓦斯突出预测模型。 首先,针对于非线性多维特征数据,使用灰色关联度分析(GRA)进行特征选取,利用主成分分析(PCA)进行特征约简,将数据预处理后的数据指标作为模型的输入;其次,引入引力搜索算子和混合变异策略改进烟花算法(FWA)易陷入局部最优的问题;最后,利用IFWA 对ELM 的输入层到隐含层的权重和偏差进行优化,构建最优的煤与瓦斯突出风险预测模型。结果表明,IFWA-ELM 模型的RMSE 和R2 可达0.074,0.968，与ELM、GA-ELM、PSO-ELM 和FWA-ELM 模型相比均有所提升,IFWAＧELM 模型对煤与瓦斯突出危险等级预测的准确率可达100％,具有更好的收敛速度和预测精度.研究成果可为煤矿瓦斯突出多数据融合预测提供可靠的理论依据。
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2024,44(5):106-113, DOI:
Abstract:
为了探究煤中孔隙结构参数与煤自燃着火温度之间的相关性,利用液氮吸附试验测试了4种不同变质程度煤样的孔隙结构与孔径分布,利用热重试验得到了煤的自燃着火温度和着火能力,利用Pearson相关系数法计算了煤的着火温度与孔隙结构关键参数之间的关联性。结果表明,随着煤变质程度的增加,煤孔隙的吸附能力、比表面积和孔体积均先降后增,介孔占比逐渐减小,大孔占比逐渐增加;随着煤变质程度的增加,煤的质量曲线和失重速率曲线向高温区移动,着火温度逐渐增长,自燃能力减弱。Pearson相关系数法的计算结果表明,比表面积、2~10 nm、10~20 nm 和＞50 nm孔径占比与着火温度的相关系数分别为-0.853、-0.895、-0.910和0.921。煤中的大孔含量越低、介孔含量越高,煤的比表面积越大,与氧气接触更加便捷,着火温度越低,煤自燃能力越强.基于相关系数法的结果,建立了煤孔隙结构与着火温度的多元线性回归模型,得到预测值与真实值的相关系数R2 为0.853,拟合度较高,模型可用于预测煤的着火温度。
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2024,44(5):114-123, DOI:
Abstract:
为提高煤尘防治效率,通过表面张力、Walker沉降、扫描电镜、红外光谱等方法测试了十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵(ALES)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(SLES)和十二烷基硫酸钠(SDS)3种表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能及其在煤尘表面的吸附能力。构建了ALES、SLES、SDS分子模型和LRC模型,采用分子动力学模拟软件对分子结构进行几何优化和退火优化后,计算了不同表面活性剂在煤表面的静电势(EP)、氢键、密度分布,探究了水解离子、特殊基团对润湿煤尘的影响.结果表明:ALES溶液比SDS、SLES溶液具有更强的润湿和吸附煤尘的能力,这主要得益于ALES的水解阴、阳离子可渗入至低阶煤表面27?、35? 处,渗透能力较强;SDS 的水解阴、阳离子具有较大的EP 值,分别为-0.17759 a.u.、0.326 26 a.u.,使其周围水分子受到约束而难以在煤尘表面扩散;NH4+和EO 基团使氢键缔合的数量增加,增强了ALES的吸附能力,改善了其对煤尘的润湿效果。研究结果可为煤尘灾害的防治提供依据。
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2024,44(5):124-134, DOI:
Abstract:
针对动载荷作用下围岩与托盘间作用力瞬间增加造成的托盘弯折、撕裂,支护失效等问题,设计了一种新型抗冲大 变形托盘。根据黏性阻尼系统理论,建立了动载荷作用下新型抗冲大变形托盘的振动力学方程,并使用Abaqus有限元数值模拟手段对比分析了不同冲击能量(2.5 kJ、5.0 kJ、7.5 kJ、10.0 kJ)下3种不同类型托盘的动力学响应特征。理论分析结果表明:新型抗冲大变形托盘具有较好的抗动载能力,且随着阻尼比增加,抗动载能力逐渐增大。模拟结果表明:在相同的动载荷作用下,与平托盘和拱形调心托盘相比,新型抗冲大变形托盘冲击力作用时间分别减少了39.29％和53.21％,残余应变量分别减少了72.35％和76.60％,能量吸收率分别增加了69.00％和3.45％,托盘最大变形量分别增加了514.5％和139.5％,抵抗动载能力大幅度提升。在不同动载荷作用下新型抗冲大变形托盘应变均较小,表明托盘主要依靠内部元件相互作用吸收冲击能量,而不是结构的不可逆变形,可以保证托盘的在动载荷作用下的结构完整性。
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2024,44(5):135-141, DOI:
Abstract:
我国西南煤矿在开采过程中覆岩裂隙发育显著,开采扰动较强,围岩控制难度较大。为研究含裂隙岩石破坏机理,改善西南矿区围岩控制效果,采用单轴压缩试验结合DIC技术研究了裂隙倾角、裂隙数量等对类岩石试件力学特性、表面变形场、裂隙扩展路径的影响。结果表明:裂隙倾角由0°和90°变化至45°的过程中,岩石单轴抗压强度降低程度分别由12.47％和16.66％增至28.83％,单裂隙试件、双裂隙试件、三裂隙试件的平均峰值强度分别为完整试件的80.24％、69.07％、26.94％,单裂隙类岩石试件在单向应力下,常沿裂隙端翼出现裂纹扩展,多裂隙类岩石试件则出现与加载方向平行的裂隙。当单裂隙试件裂隙倾角为45°和60°时,试件最大主应变超过完整试件;在多裂隙试件中,仅双横向裂隙试件有此现象。此研究结果可为控制我国西南煤矿围岩稳定性提供理论依据。
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2024,44(5):142-148, DOI:
Abstract:
砂岩相似模拟试验在矿业、土木等领域中应用广泛,为确定砂岩相似材料的配比方案,应用正交设计方法,以河砂/重晶石粉、石膏/水泥、胶结材料/骨料的质量比设置3因子3水平正交试验,对不同配比的试样开展单轴抗压试验、环剪试验,测得每组配比的抗压强度、黏聚力、内摩擦角,研究各参数与正交设计3因子之间的变化规律.基于测试数据,得出以下结论:(1)砂岩相似材料的应力应变曲线与一般岩石的规律基本相同;(2)对单轴抗压强度起主导作用的是胶结材料与骨料比,试样破坏形态以拉伸剪切复合失效为主;(3)对黏聚力和内摩擦角起主导作用的是胶结材料与骨料比,环剪试样破坏后发生脆性断裂,且伴有碎石脱落.研究提供了9种相似材料设计配比,可根据需要选择合适的相似材料.
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2024,44(5):149-156, DOI:
Abstract:
为了探究冻融循环条件下黄砂岩的动态抗压特性与能量特征,采用分离式霍普金森(SHPB)系统对冻融循环0次、10次、20次、40次的黄砂岩试件进行动态压缩试验,得到黄砂岩在冲击荷载下的动态压缩强度、能量耗散及破坏形态的变化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,受冲击后的黄砂岩破碎程度提高;相同冻融循环次数的黄砂岩试件,动态抗压强度随应变率的增大而增大,拟合系数接近1,二者近似成线性正相关关系;相同冲击气压的黄砂岩试件,随着冻融循环次数的增加,其动态抗压强度先增大后减小,具有较为明显的冻融循环效应;试件的耗散能量随着应变率的增大而增大,同时耗能提升的速度也加快,两者近似成幂函数关系;随着黄砂岩所经受冻融循环次数的增多,耗散能量出现了先增后减的趋势,整体上呈减少的趋势,两者表现出负相关性。
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2024,44(5):157-165, DOI:
Abstract:
针对西部寒区工程中冻融循环对裂隙岩石的作用,采用TDS-300型冻融试验机,对单裂隙红砂岩开展冻融循环试验,裂隙倾角分别为0°、45°和90°,循环次数设为0,20,40,60次。利用伺服万能试验机对冻融损伤后的红砂岩进行单轴压缩试验,并借助核磁共振技术(NMR)检测红砂岩冻融损伤特征.试验结果表明:随着冻融循环次数增加,红砂岩的弹性模量、质量、峰值强度以及孔隙度损伤变量呈现不同程度的增大。通过核磁共振技术,发现T2 谱图面积随着冻融循环次数的升高而增大,同时小孔发育缓慢,中孔前期较后期发育迅速,而大孔数量增加最多。此外,冻融循环次数越大,NMR图中白色斑点由边缘越向中心扩散,损伤面积逐渐增大,向内部深入。基于断裂力学,建立冻融荷载耦合作用下单裂隙红砂岩压剪断裂判据,明确压剪系数与冻融循环次数、裂隙倾角的关系式。该研究可为探索寒区工程裂隙岩体力学行为以及机制提供一定的防灾减灾理论支持。
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2024,44(5):166-173, DOI:
Abstract:
露天矿山回头曲线道路是影响矿岩运输的关键路段。为提高道路回头曲线路况水平,解决该处道路凹凸不平、车 辙深坑等破坏问题,以纳米比亚湖山铀矿为工程背景,分别计算、验证各个回头曲线处道路的路基强度、路面强度、超高设置,并结合生产情况提出相应管理措施。研究结果表明:地表钙结砾岩路基承载能力为1026.754 kPa大于其实际承受载荷825.0506 kPa,因此钙结砾岩路基无需换填;由路面厚度来表征道路强度大小,以各路段的车辆类型、交通量、道路设计为基本输入参数,Z1S3坑口、Z2S3坑口、6号排土场出入口回头曲线路面的最小厚度分别修正为231.91 cm、182.22 cm、185.53cm,Z2S2坑口回头曲线路面厚度不需调整;超高、车速、拐弯半径应满足tanα＝v2/(Rg),且车速应控制在10 km/h,Z1S3坑口重车道与轻车道、Z2S2坑口重车道、Z2S3坑口重车道、6号排土场出入口重车道与轻车道的回头曲线超高分别修正为2.1∶100,1.6∶100,2.7∶100,3.3∶100,1.6∶100,2.5∶100;管理措施包含加强养护、规范驾驶、规范铲装三方面内容。研究结果在矿山道路安全性、使用寿命、运输效率、综合成本等方面有明显改善,可为国内外露天矿山回头曲线道路设计优化提供借鉴。
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2024,44(5):174-184, DOI:
Abstract:
废弃矿井的处置是能源环境领域面临的一大关键问题,严重影响着全球资源开发与环境保护协调发展。为了更好地利用矿井废弃后遗留的大量资源,介绍了国内外废弃矿井现状以及废弃矿井资源化利用现状与特点,简述了废弃矿井的潜在危害,阐述了废弃矿井综合利用的内涵与关键科学问题,探讨了废弃矿井地热能开发利用、地下水资源精准利用、建设地下储气库等关键技术,指明了废弃矿井地热能资源勘察评估、地下水库煤柱坝体稳定性以及储水能力计算、地下储气库选址的技术难点,提出了废弃矿井资源化利用思路。研究表明,废弃矿井资源化综合利用在废弃矿井转型与可持续发展等方面具有广阔应用前景,可促进我国资源枯竭型城市转型发展。
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2024,44(5):185-193, DOI:
Abstract:
为解决自动驾驶铲运机路径规划的安全和效率问题,提出一种基于改进A? 算法的地下自动驾驶铲运机路径规划方法。该方法通过将A? 节点扩展限制在巷道骨架范围内,使得规划路径分布于巷道中央区域,并采用矿山的真实地图数据进行了对比试验和路径跟踪应用。结果表明,使用曼哈顿距离作为算法的启发函数表现最优,且相较于传统A? 算法,改进A?算法的规划路径更接近巷道中央、平均耗时减少约76.0％,在安全性和规划速度方面具有优越性.现场应用中,自动驾驶铲运机的平均跟踪偏差为0.26 m,能够根据规划路径安全抵达终点.研究结果可为地下矿无人驾驶系统的建设提供参考。
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2024,44(5):194-200, DOI:
Abstract:
针对露天矿山复杂地形环境下常规的运输路径规划方法易陷入局部最优、路径收敛速度慢、耗时长等问题,提出了 一种改进的灰狼算法,对无人矿车进行路径规划。考虑矿区地形坡度起伏变化的特点,通过建立坡度速度模型,将矿区栅格环境中矿车的速度引入到上下坡行驶状态转移规则中;构造一种结合正余弦变换的收敛因子,以更好地平衡全局和局部的搜索能力;将最优灰狼个体进行随机交叉扰动,加强狼群跳出局部最优的能力.仿真试验结果表明,在20 km×20 km复杂的矿区栅格环境下,改进的灰狼算法在规划平均路径和平均运行时耗上较遗传算法、正余弦算法和传统灰狼算法分别缩短了2.53％~4.77％和3.97％~12.32％.在寻优能力、收敛速度以及稳定性等方面均优于传统算法,研究可为智慧矿山建设中露天矿山无人矿车的运输作业工作提供借鉴。
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2024,44(5):201-210, DOI:
Abstract:
岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)在泥岩地层掘进过程中,渣土易形成泥浆黏附在滚刀和刀盘表面,出现刀盘结“泥饼”现象,严重降低掘进效率。为了揭示结泥对TBM 滚刀破岩效率的影响,防止滚刀结泥,使用离散元程序PFC3D 模拟TBM 滚刀回转切割泥岩过程,计算了系统总能量E、弹性应变能Ee、摩擦能Eμ、阻尼能Eβ、动能Ek和黏结能Ea,从能量演化角度研究结泥条件下TBM滚刀破岩机制.随后分析了不同刀盘推力、滚刀刀刃角和刀刃宽度下的TBM 滚刀破岩过程中的能量特征,根据“累积热量和累积黏结能最低,且滚刀表面黏附的泥化物质量最小”的原则,对上述掘进参数进行优化。 研究结果表明,PFC3D中的黏聚滚动阻力线性模型可实现滚刀结泥过程;在结泥情况下,泥化物的形成将显著提高机械做功,消耗大量能量,降低滚刀破岩效率;提高刀盘推力可以促进泥化物的形成,导致刀盘升温,诱发泥化物黏附在滚刀表面。选用刀刃角为40°的V形滚刀,设最优刀刃宽度为13 mm,可减小滚刀结泥情况.研究结果可为相关工程中预防刀盘结“泥饼”提供理论参考。
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2024,44(5):211-219, DOI:
Abstract:
针对不同硬度煤岩识别精度低的问题,基于煤岩截割试验并结合卡尔曼滤波算法和随机森林算法,提出了一种煤岩识别方法,利用截割装置对相似模拟试验中的1种煤层和5种不同硬度的煤岩组合体进行截割,采集6种截割工况的三相电机的三相电流特征信号和模拟截割滚筒与煤岩体接触面的红外热成像温度特征信号。结果表明:随着煤岩体硬度的增大,三相电流和红外热成像温度的峰值增大;截割同一种煤岩体时,三相电流和红外热成像温度会随着模拟截割滚筒与岩层接触面积的增大而增大。采用卡尔曼滤波算法对原始样本处理,再通过随机森林算法对原始样本和经过卡尔曼滤波算法处理后的样本进行分类对比。经过两种算法处理后正确预测的样本数量从1238个增加到1430个,煤岩识别精度从84.17％提高到99.38％.研究成果可为采煤机智能化精准割煤提供参考。
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2024,44(5):220-227, DOI:
Abstract:
针对传统煤矸石检测算法中人为提取煤矸石图像特征过程复杂、检测精度低等问题,提出了一种轻量化的PAM- M-YOLO 煤矸石检测模型。首先,使用MobileNetv3特征提取网络替换原模型主干网络,采用深度可分离卷积替换传 统卷积进行煤矸石图像的特征提取;其次,设计PAM 并联注意力模块提升目标检测网络层拼接后特征图通道和空间 信息关注度;最后,基于CAM 激活限制分支给模型添加先验信息,以降低模型在非关键特征上的局部坍塌。试验结果 表明,轻量化PAM-M-YOLO 煤矸石检测模型准确率、召回率、mAP值分别98.7％、97.5％、98.8％,较原M-YOLO 模型分别提升了3.6,2.3,2.0个百分点;参数量为3.8 MB,比YOLOv5模型降低了近1/2.热力图可视化效果表明,轻量化PAM-M-YOLO模型在检测过程中所关注的信息更集中于煤矸石区域,有效解决了模型在煤矸石区域的局部坍塌问题。
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2024,44(5):228-233, DOI:
Abstract:
以金川集团股份有限公司龙首矿井下燃油管道垂直输送系统为研究对象,结合矿山实际情况,搭建燃油管道垂直输送系统仿真模型,计算了不同流速下输油管道内各节点的压力分布,分析了阀门关闭过程中不同质量流量以及不同阀门关闭时间下阀前阀后压力分布,提出了矿山高井深燃油管道垂直输送系统抑制水锤效应的方法。仿真表明,加装减压阀和止回阀,降低质量流量和增加阀门关闭时间可以有效减小或消除关阀过程产生的水锤效应。
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2024,44(5):234-242, DOI:
Abstract:
针对传统矿山安全信息化建设过程中存在的安全生产数据共享和流转不畅、系统单一、安全管理模式落后等问题,基于“风险分级管控、清单管理”的理论思想,引入人工智能、大数据等技术,分析研究了矿山全员安全风险管控平台的整体框架,针对某矿的风险和隐患管理、作业过程动态监控、矿山全员安全治理等关键问题进行了分析和研究,风险管控数字化平台可实现全员安全业务全流程覆盖,建立安全业务管理、生产全过程风险管控和监控、员工安全行为习惯养成等功能的综合安全信息平台,促进了矿山安全管理水平的总体提升。
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2024,44(5):243-250, DOI:
Abstract:
为深入研究锂辉石选矿工艺,改善我国锂矿战略资源受限的困境,对锂辉石浮选技术的研究进展进行了系统的总结和评述。首先概述了锂辉石的晶体结构以及影响锂辉石可浮性的因素;然后归纳了锂辉石脱泥和不脱泥浮选工艺的优缺点以及实际应用情况;最后重点介绍了锂辉石浮选药剂,包括捕收剂和调整剂的新进展及应用现状.指出了目前锂辉石浮选技术存在的问题,并表明在当前趋势下,基于矿物与药剂作用的构效关系研究,筛选和开发高效的浮选药剂是锂辉石浮选技术的主要发展方向之一。研究成果可为锂辉石浮选技术的实际应用和稳健发展提供参考和借鉴。
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2024,44(5):251-259, DOI:
Abstract:
萤石是一种重要的非金属战略矿产资源,广泛应用于氟化工产业、冶金行业、信息技术、新能源等多个领域。由于 萤石资源量有限,且分布不均衡,萤石资源的开发利用水平存在差距,解决萤石资源和萤石相关产业的供需矛盾,做好 萤石资源战略规划至关重要。为探究我国萤石资源战略规划,对我国萤石资源的分布现状、萤石的应用领域、萤石的选矿现状及萤石资源的进出口情况进行了调查研究。阐明了萤石资源的战略地位和重要价值,提出了我国萤石产业发展的战略规划建议。通过加强勘查力度、利用数字化技术建立萤石资源数据库、促成萤石上下游企业协同发展、推动萤石资源整合、加强科研攻关等手段,可以保障萤石资源的战略储备与供给,推动我国萤石产业绿色持续健康发展。
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2024,44(5):260-266, DOI:
Abstract:
湖南某钨多金属矿选矿废水含有硫化矿浮选药剂和氧化矿浮选药剂,废水中浮选药剂残留量大、水质复杂,现场采 用石灰沉淀工艺处理后能达标排放,但不能回用,枯水期严重缺水。针对企业选矿废水不能回用的难题,研发出以CR-2澄清剂及微电解氧化絮凝一体化装置为核心的高效絮凝澄清微电解氧化絮凝处理与回用新技术。结果表明,选矿废水经新技术处理后出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准,且回用于钼、钨浮选流程可获得与现场清水相当的试验指标,实现了选矿废水的有效净化和高效回用。高效絮凝澄清微电解氧化絮凝处理与回用新 技术能有效解决我国钨多金属矿选矿废水处理与回用难题,可为同类型矿山选矿废水处理与回用提供借鉴。
2024年第44卷第5期
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DOI:
Abstract:
为解决阻化剂防火技术在应用过程中阻化材料渗透性差、渗流范围难以监测等技术难题,在研究的阻化材料中添 加具有渗润作用及荧光示踪作用的罗丹明B。通过接触角测定试验、真三轴煤体渗流试验、热重分析试验,对增润阻 化材料进行了渗润性能和阻化性能的相关测定。研究发现:添加罗丹明B可提高原有阻化液的渗润性能,并且仍具有优 良的阻化性能。当罗丹明B添加量在0.1‰时,其渗润、阻化性能最优,接触角相较于未经处理的煤样降低了40.56°,渗透率提高70％左右,干裂温度提升80.13 ℃,着火温度提高40.2℃.研究结果对渗润范围的快速表征及原位阻化工艺的发展具有积极的促进作用。
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DOI:
Abstract:
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58m，破断释放能量3.5×１107 J，传递至巷道的能量为8.9×105 J，周期破断尺寸为28m，释放能量为1.7×107 J，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。
2024年第44卷第5期
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综采坚硬顶板分段水力压裂卸压护巷技术研究
Abstract:
采针对富家凹煤业11205工作面顺槽受相邻工作面采动效应引起的围岩变形问题，运用理论分析、数值计算、现场工业试验等手段，分析了矿压显现原因及水力切顶卸压机制，提出利用水力压裂作为预处理措施来缓解煤矿开采引起的采动应力。并开展现场工业试验，验证切顶卸压效果。研究结果表明：采用水力切顶卸压有效削弱坚硬顶板的强度、降低矿压显现，顶板窥视发现压裂后孔内壁裂缝明显增多，说明水力压裂效果良好。通过对11205综采工作面运输顺槽布置矿压监测点，现场监测数据显示，巷道顶板与两帮变形分别减少了54%和50%。此外，顶板应力由30MPa降低至17MPa，证明了压裂弱化作用的有效性。数值模拟结果显示，压裂后回采顶板及时垮落，应力得到释放，煤柱上方应力明显减小，由原来30 MPa减少到17 MPa，定向分段水力压裂技术降低了采动应力对护巷煤柱的冲击。
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保护层工作面过硬岩断层超深孔松动预裂爆破技术研究
Abstract:
保护层开采过程中经常会遇到硬岩断层、硬结核等，致使采煤机在直接推采时截割困难、截割部件磨损严重、设备使用寿命减少，严重制约了工作面推进速度。为解决上述问题，以平煤十三矿己15-17-13070软岩保护层工作面为工程背景，明确了超深孔松动预裂爆破机理，计算得出了断层硬岩裂隙区半径范围为0.7-1.2 m，通过数值模拟研究孔径和孔间距对爆破效果的影响，确定了孔径和孔间距分别为94 mm和2.0 m，提出了可实现推进、爆破平行作业的“两巷超前钻孔+工作面超深孔松动预裂爆破”技术方案并进行工业性试验。试验结果表明，采用该技术方案后断层硬岩破碎充分，采煤机截齿磨损最大降低40%，工作面回采速度增加25%，爆破预裂效果显著。
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基于改进麻雀搜索算法优化模糊PID控制主通风机的节能降耗研究*
Abstract:
为解决模糊PID控制主通风机转速的超调量大导致输出功率低,从而影响电动机工作效率,增加能源消耗等问题,以北辛窑矿为研究背景,根据矿井主通风机特性,对其进行理论分析并建立数学模型。结合主通风机系统数学模型利用粒子群算法、鲸鱼算法以及麻雀搜索算法对模糊PID控制策略进行优化,并在Simulink仿真环境中构建相应模型,进行对比实验,通过分析比对得出麻雀搜索算法优化模糊PID控制的电动机效率相对较高,能源消耗相对较低,但该算法对转速的控制还是存在波动较大、响应速度较慢等问题。因此,提出一种利用透镜成像反向学习改进麻雀搜索算法优化模糊PID控制,研究结果表明:改进麻雀搜索算法优化模糊PID控制的转速超调量小,可以更加有效地控制电机转速,降低16 %的能源消耗。研究结果可为煤矿行业节能降耗提供一定参考依据。
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冻融循环对不同饱和度砂岩力学特性的影响
Abstract:
在广泛寒区工程中，岩体的冻融破坏是一种无法忽视的自然灾害。为探究冻融环境对寒区岩体工程稳定性的影响，以红砂岩为对象，开展不同冻融次数（0，10，20，30次）和不同饱和度（0，20%，40%，60%，80%，100%）岩石单轴压缩试验，并对岩样进行SEM微观结构分析。研究表明：随着冻融循环次数和饱和度的增加，红砂岩的裂纹闭合应力σcc、起裂应力σci、损伤应力σcd、峰值应力σc和抗冻系数Kfm逐渐降低；水饱和度增加与交替冻融条件会加剧红砂岩的内部损伤；红砂岩试件破坏形态由斜剪破坏和张拉破坏逐渐向“X”型破坏转变，并伴有少量碎块剥落；循环往复的冻融作用，致使岩石所受冻融损伤加剧，揭示了砂岩在不同冻融条件下的损伤演化特征。试验结果可为寒区岩体工程稳定性及岩石力学的性质研究提供一定参考价值。
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金属露天矿土壤重金属迁移扩散规律与防治技术研究进展
Abstract:
金属露天矿开采过程中,排弃大量废石、尾矿等固体废弃物,在风吹雨淋日晒作用下,废弃物中的重金属等有害物质进入土壤,导致矿区内部及周边的土壤污染,进而影响到植被生长、动物栖息和人类健康。因此,研究露天矿区土壤重金属元素的产生、迁移和富集过程对指导矿山重金属污染防治具有重要意义。本文在已有研究的基础上,梳理了露天矿中污染源类型、土壤性质以及雨水流动作用对污染物迁移的影响规律,并总结了矿区土壤重金属污染风险改善措施,为矿区土壤污染治理提供理论支持。
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基于RSM的高浓度膏体充填材料配比优化试验研究
张培森, 鞠照强, 胡昕, 许大强, 肖鹏, 徐泽林, 方家鑫
Abstract:
为优化充填材料性能的同时降低成本,开展充填材料配比研究。首先基于RSM-CCD法设计4因素5水平试验,构建粉煤灰质量分数A、水泥质量分数B、碳酸钙质量分数C、料浆质量分数D为因子,充填料浆坍落度、7d、28d单轴抗压强度分别为响应值的响应曲面回归模型,分析单因素及交互作用对材料性能的影响,最后,在满足性能要求的基础上寻求成本最低配比方案。结果表明：1) 高浓度充填料浆坍落度仅受线性单因素影响,交互作用对其无显著影响,坍落度随A、B、C增加先增大后降低,随D的增加而降低。2) 线性及交互作用对高浓度充填体7d、28d强度均有显著影响,高浓度充填体强度随A、B、D线性变化的变化趋势较低浓度未发生显著改变,随C的增加先减小后增加,交互作用AC与充填体强度不存在显著关系,AB、CD为一种因素的增加会促进另一种因素对28d强度的影响作用,其余交互作用为一种因素的增加会抑制另一种因素对28d强度的影响作用。3) 考虑性价比的充填材料最优配比方案为A=18%,B=10.9%,C=1.3%,D=84%,该配比方案满足膏体充填设计标准。
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高应力条件下深部巷道受循环扰动诱发岩爆特征实验研究
Abstract:
深部工程爆破开挖等扰动容易诱发岩爆，为研究不同应力条件下深部巷道受循环扰动诱发岩爆的条件及岩爆特征，利用含直墙半圆拱形贯穿巷道的花岗岩试件开展真三轴扰动岩爆试验，分析深部工程岩爆的发生条件、岩爆特征、声发射演变过程以及岩石内部能量演化特征。试验结果表明：（1）扰动幅值大于10 MPa时试件会发生岩爆，扰动幅值每增加10 MPa，开始扰动加载到试件发生岩爆破坏的时间就相应的减少30%左右。扰动幅值越大试件破坏越剧烈，岩石表面产生的剪切裂纹也更多。（2）循环扰动对剪切裂纹的产生与扩展起到显著的促进作用。扰动不仅增加了剪切裂纹的数量，还加速了裂纹的扩展速度。（3）试件内部积聚的弹性应变能随扰动幅值的增加而变多。当试件发生破坏时，这些积聚的能量会迅速释放，导致试件破坏更加剧烈。
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重金属镉对矿渣微晶玻璃显微结构与物理性能的影响
Abstract:
本文以尾矿和粉煤灰等固体废弃物为主要原料，通过添加不同含量的镉利用微晶玻璃制备技术成功制备出了CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (CMAS)系矿渣微晶玻璃，通过DSC、XRD、SEM和拉曼光谱等手段对掺杂镉的微晶玻璃析晶特性进行了表征；同时，对密度、抗折强度、热膨胀系数、维氏硬度毒性浸出试验（TCLP）进行了讨论。结果表明，随着镉含量的增加，析晶峰的半高宽逐渐增加，促进了微晶玻璃的析晶，但是主晶相并未发生明显改变；微晶玻璃内相关元素因为镉的加入发生了解聚效应，改变了玻璃的显微结构。除此之外，玻璃的抗折强度和维氏硬度呈强化趋势，通过TCLP检测，镉的浸出率最高为0.03037mg/L，远低于国家规定的危险废物最高浸出浓度。因此，添加镉制备微晶玻璃是一种解决固体废弃物资源化利用和无害化处理的可行办法。
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冷水循环下含孔洞页岩力学与破坏行为的双轴压缩试验研究
Abstract:
冷水循环过程是自然风化和损害的关键因素。为了探究层状页岩在冷水循环作用下的力学特性与损伤特性之间的复杂关系,开展了双轴压缩试验,研究了层状结构和冷水循环对含圆形孔洞的页岩力学性能的影响,分析了页岩的破坏模式。试验结果表明,随着层理角度增大,页岩的强度曲线呈“V”字型,层理角度α=60°时最低。冷水循环后α=60°的页岩峰值强度降低38.55%。岩样在破坏时均表现出拉伸和剪切复合型破坏的形态,随着层理倾角增加,试样的破坏由贯穿层理的剪裂转变为沿层理面的剪裂。以上结论说明冷水循环和层理角度的耦合作用强化了页岩的强度和变形各向异性。
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废石-风积沙胶结充填体细观力学特性研究
Abstract:
废石骨料粒径分布与充填料浆灰砂比对废石胶结充填体的力学特性有显著影响。为探究二者与充填体力学特性的关系,开展充填体配比试验,构建颗粒流模型,分析废石胶结充填体单轴压缩过程中裂纹发育、力链演化和颗粒破坏的规律。结果表明：灰砂比越高,废石胶结充填体强度对骨料粒径分布分形维数变化的敏感性越高。胶结充填体中,骨料与胶结基质间的界面易沿骨料边界破坏,并沿该界面发展。随分形维数增大,试样中细骨料含量增多,剪切裂纹的占比增加。此外,分形维数越高越有利于胶结基质均匀分布,参与承载。
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不良充填体间隔下盘区二步采场回采稳定性分析
Abstract:
针对厚大矿体盘区一步采场回采边界欠规整、充填体质量差等问题,为了确保二步采场稳定和回采作业安全,开展了区域工程地质调查与分析,采用数值模拟方法对提出的二步回采方案进行比选,并引入破坏接近度FAI指标对二步采场回采稳定性进行定量分析和评价,结果表明：为降低二步回采对一步不良充填体的扰动影响,采取“增加回采工艺循环次数,减小单次回采结构参数”的总体思路是合理的,其中方案Ⅱ(高分层回采分层充填采矿法)对采场顶板和侧帮不良充填体的变形和塑性破坏控制效果最佳；二步采场区域绝大部分为低扰动～损伤区(FAI＜2.0),侧帮局部破坏区最大深度为2.23m,方案Ⅱ回采扰动下二步采场总体稳定性良好。研究成果可为矿山类似条件下二步采场安全回采提供重要依据和参考。
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酸性溶液侵蚀红层软岩流固耦合蠕变特性分析
Abstract:
为探究酸雨作用下风化红层软岩的损伤劣化和滑坡失稳机制，进行酸性溶液反复侵蚀下红层软岩应力-渗流耦合蠕变实验，分析岩石耦合蠕变力学行为及损伤演化机制。通过分析不同实验条件下岩石蠕变时间-应变曲线及水化学损伤前后岩石蠕变速率及渗透率相互关系，以此探究化学-应力-渗流耦合作用下岩石损伤劣化机理及影响岩石损伤主要因素。实验表明：水化学作用会对岩石三轴强度造成折减，最低降低幅度为36.31%，最高为48.03%，同时受水化学反复侵蚀作用后的岩石蠕变曲线发散性更强。不同水力条件下岩石损伤规律与应力水平呈现良好正相关性，水化学损伤破坏程度远高于渗流及应力作用破坏程度，受水化学损伤后岩石渗流及应力作用均会加剧岩石劣化损伤，高渗透压力作用下，岩石压溶效应更强，使得蠕变效应更加明显。同时引入化学损伤因子，建立包含化学损伤的应力-渗流耦合作用下的三轴非线性损伤蠕变模型，以此探究化学-应力-渗流耦合岩石内部损伤破坏作用机理，为灾害防治提供理论参考。
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桨叶复合结构对充填料浆均质性的影响研究
Abstract:
为实现料浆均质化充填,本文借助SolidWorks三维建模软件建立了涡轮式搅拌机模型,运用流体软件Fluent开展了不同桨叶结构对充填料浆均质性的影响研究,分析了不同结构桨叶下料浆的搅拌效果,揭示了料浆在不同桨叶扰动下运动状态及分布情况。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。经比较,60°桨叶兼顾径向搅拌能力和轴向输送能力,其搅拌效果优于45°和90°桨叶。而上下正反斜60°组合式搅拌叶片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。
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深部硬岩矿山非规则岩样点载荷强度测试与应用
Abstract:
针对深部高地应力矿山节理裂隙发育程度高、钻孔岩芯饼化现象频发，造成岩体质量降低、完整性程度差、现场钻孔取芯较为困难等问题，选取金川二矿610m主斜坡道爆破后的非规则岩样进行点载荷试验，获得不同岩石的点载荷强度。试验结果表明：非规则岩样修正后的点载荷强度Is(50)服从正态分布，对比分析不同计算方法和修正方式下，试验数据的标准差?与变异系数?，确定出闪长岩的点载荷强度宜采用等效直径（线性修正）法求解，花岗岩的点载荷强度宜采用加载间距法求解；非规则岩样的点载荷强度Is与形状系数?、加载间距D之间呈现明显的幂函数关系，以Is的相对偏差?≤20%作为选样标准，确定出闪长岩与花岗岩?、D的取值范围；确定了非规则岩样修正后点载荷强度Is(50)与拉、压强度?t与?UCS之间的关系，可用于快速估算围岩强度，为岩体质量分级与巷道支护方案确定提供重要依据。
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磷矿巷道岩爆风险的可视化及特征增强研究
Abstract:
岩爆风险的可视化对深部磷矿资源开采具有重要意义。首先通过铝金属单轴加载试验，证明因力热耦合导致的温度变化可以被MicroIIIS系列640型红外热像仪检测到，以及应力增大是导致力热耦合温度升高的核心原因。然后针对实际磷矿巷道内红外图像模糊和无关高温体介入影响红外图像中有效红外辐射特征信息的问题，通过自适应灰度拉伸算法增强原始灰度图像，使信息熵、直方图均衡度、全局对比度得到优化；并应用基于温宽调整的非线性映射伪彩色变换，增强实际磷矿巷道内岩爆风险可视化检测视觉效果。最后通过磷矿巷道现场检测试验，证明经过红外图像增强后的DMYB-03手持式岩爆检测仪，不仅能更清晰地显示磷矿巷道中的细节和应力集中导致的红外辐射特征，还可以通过风险区域与安全区域颜色亮度指标，将应力集中程度分为稳定、中等应力集中和高应力集中，高应力集中比稳定的图像信息熵高26.55%，亮度均值高25.08%，亮度直方图均衡度高8.36%，全局对比度高2.34倍，半定量地反映了岩体应力集中程度，为矿山、交通等领域的岩爆风险可视化检测提供了技术支持。
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金川矿山深部破碎站右侧洞段应力-结构性破坏：数值模拟研究
Abstract:
为解决深部破碎站右侧洞段开挖后可能引发的应力-结构性破坏问题,使用无人机采集掌子面地质条件和岩体产状,并提取了岩体的结构面(组)产状和间距等几何信息。利用这些识别到的产状和间距等信息,使用显示离散元数值模拟软件(3DEC)构建了深部破碎站右侧洞段的三维岩体结构数值计算模型。研究结果表明,该洞段的围岩稳定性受到红褐色花岗岩地层和灰黑灰色片麻地层接触区以及地应力场的双重控制,其导致应力-结构性破坏的原因是破碎站开挖卸荷导致JSet #2与JSet #3节理组与开挖面形成不利块体的可能性最大。因此,对于节理发育的洞段,应力-结构性破坏灾害是破碎站开挖后围岩稳定性需要特别关注的问题。研究人员建议采用“优化开挖参数+联合支护形式”的方法,从表层、浅层和深层三个层次系统地控制破碎站开挖卸荷后的应力-结构性破坏。
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从某铁矿磁选尾矿中回收铜的试验研究
Abstract:
针对安徽某铁矿磁选尾矿中铜资源的高效回收，研究了其中铜、锌、硫矿物的赋存状态，并通过浮选试验优化了影响铜回收的关键工艺条件。结果表明，磁选尾矿中铜(0.10%)主要以黄铜矿形式赋存，锌(0.37%)主要以闪锌矿形式赋存，硫(3.22%)主要赋存于黄铁矿中，各矿物均呈细粒嵌布。采用混合浮选-优先浮铜流程，确定了条件试验的最佳药剂组合：捕收剂PQ-5用量为70g/t；闪锌矿抑制剂为400g/t硫化钠、500g/t硫酸锌和400g/t亚硫酸钠的组合；黄铁矿抑制剂PZ-1用量为300g/t。闭路试验采用一粗三精两扫流程，最终获得了铜品位20.85%、铜回收率81.41%的铜精矿，同时该精矿中锌和硫的去除率分别达到94.12%和96.30%，实现了铜与其他矿物的有效分离。研究结果可为该铁矿磁选尾矿中铜的高效回收提供有益参考。
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基于优化极限学习机模型的采空区多源指标危险性辨识研究
苏成哲,
Abstract:
为了提高对采空区多源指标危险性辨识的预测精度，基于粒子群（PSO）算法优化极限学习机(ELM)的输入权重和阈值，提出一种PSO-ELM的方法对采空区多源指标危险性进行辨识。采用影响华南某矿山采空区危险性的开采深度、采矿方式、采空区采高、采空区最大暴露面积、采空区最大暴露高度、采空区最大暴露跨度、矿区矿柱、实测体积和治理率9项指标作为主要输入值，并以135个实测采空区数据为例进行危险等级预测。研究结果表明:径向基函数和传统极限学习机的预测精度分别为88%和92%，而经过粒子群算法优化的极限学习机模型的预测精度为96%。与径向基函数和传统极限学习机相比，PSO-ELM算法在测试集表现得更好，稳定性和泛化能力更优良，具备良好的指导意义和实用性，适用于实际工程应用。
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基于岩爆防治的鄂西磷矿脆性直接顶板巷道断面形状优化
Abstract:
岩爆是困扰鄂西地区磷矿安全开采的主要技术难题，部分矿山存在一定厚度的脆性直接顶板，导致其巷道顶部岩爆灾害频发。为了降低鄂西磷矿脆性直接顶板岩爆风险，以晒旗河磷矿+80 m工作面为研究对象，分析了不同巷道断面形状在脆性直接顶板矿山的适用性，并提出了利于岩爆防治的倒梯形断面方案；采用数值模拟手段研究不同断面形状下围岩应力、弹性能和位移分布特征，优选出最优断面形状，并优化设计出相对安全经济的断面参数，最后在工作面现场进行工程验证。结果表明：对于脆性直接顶板矿山，矩形断面顶板应力集中最显著；倒梯形断面顶板跨度较大，导致其直接顶板沉降较大，而倒梯形断面顶板应力分布相对均匀，其顶板应力和弹性能得到了明显释放，从降低岩爆风险的角度，倒梯形断面为最优断面形状；对应的最优断面参数为上底3.4 m，下底3 m，高度4 m；巷道断面优化后的工作面现场直接顶板岩爆现象明显减弱。研究结果可为鄂西地区类似矿山断面设计提供借鉴。
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某铁矿床充填采矿方案优选及采场结构参数优化
Abstract:
为满足高价值矿床充填采矿方法优选及采场结构参数优化的要求,以大冶铁矿地下-120m~-180m阶段采矿工程实例为研究背景,将采矿方案优选视作一个典型模糊决策问题,采用层次分析法对采矿方案各指标进行主观赋权,根据模糊综合评价结果最终确定大冶铁矿-120m~-180m阶段高价值矿体最优采矿方案是分段凿岩阶段空场嗣后充填法。最后基于数值模拟对最优采矿方案的4种采场结构参数进行优化,在采空区顶板、两帮中心设置监测点,模拟结果表明在回采矿房过程中:矿房跨度越大,顶板下沉量越大；两帮中心的最大主应力大于顶板中心的最大主应力；矿柱与顶板汇合处出现应力集中现象；拉伸破坏明显。在回采矿柱过程中:各方案顶板下沉量显著增大；剪切破坏明显。比对4种方案数值模拟结果确定的最优采场结构参数为:矿房宽度15m、矿柱宽度15m。
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2006(2):81-82,85, DOI:
Abstract:
分析了中国矿山安全中存在的问题,认为矿山生产环境、矿山技术设备和矿山生产管理是影响矿山安全的3个主要方面。提出运用先进的科学技术方法和建立健全高效的安全管理机制来加强矿山安全生产。
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2008(5), DOI:
Abstract:
针对中金岭南公司统计工作的难点,以及原有统计软件单机运行、集成性差、工作效率不高的状况,结合多元化经营的实际情况和精细化管理的要求,提出并设计开发了基于网络的中金岭南统计工作新平台,从技术上和流程上为企业统计工作实现精细化管理提供了有力支持。
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2002(6):1-3,59, DOI:
Abstract:
生产矿山的配矿环节受多种条件的制约，作者在考虑各种配矿受限条件的基础上，用混合型整数线性目标规划方法研究了用于露放和地下矿编制短期生产配矿计划的数学模型，并论述了数学模型的解算方法。
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1999(4):8-11, DOI:
Abstract:
半连续工艺系统因其环节数量多，环节之间的配合及设备类型对系统生产能力的影响甚大。本文主要研究半连续工艺系统中环节配合与设备选型的问题，以提高系统作业效率及总产出能力。
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2008(5), DOI:
Abstract:
巷道工程的稳定是矿山生产的关键,巷道的变形破坏制约着矿山的生产,特别在高应力破碎软岩矿区,这一问题尤为严重。针对金川矿区的复杂地质构造条件,对影响巷道工程稳定的客观因素(地应力、地质构造、地下水、岩体时间流变效应等)和人为因素(开采扰动、爆破、巷道空间布置、支护方式等)进行了综合分析,提出了巷道优化布置和支护的合理建议,为矿山进行合理的巷道工程设计和施工提供科学依据。
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2008(5), DOI:
Abstract:
地形是区域自然环境的重要组成部分,数字地形分析为人们研究地表演化过程提供了全新的技术支持。基于1∶10000比例尺DEM数据,在数字地形分析的基础上,对平朔露天煤矿区原始地貌和人工堆垫地貌的高程-平面面积、高程-地表面积和地表水系结构进行了对比研究。结果表明,人工堆垫地貌较原始地貌高度增加20~100 m;面积随着高程变化而变化,相同高程情况下人工堆垫地貌的表面积要比原始地貌大。人工堆垫地貌较原始地貌的面积在海拔1475,1425和1350 m处变化幅度大;矿区地貌景观特征发生了巨大的变化,人工堆垫地貌呈塬面水平梯田形,顶上平坦,坡面为凸形;人工堆垫过程引起原始地貌地表水系的自相似性遭破坏,人工堆垫地貌出现了环形和放射状水系,现代水系格局尚未定型。
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2008(5), DOI:
Abstract:
从矿产资源开发利用的背景、方式与效应等方面,比较了我国西部与国外落后地区矿产资源开发利用的相同和不同之处,并得出对西部矿产资源合理开发利用的启示。
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1997(2), DOI:
Abstract:
为了加快地下矿山建设速度，扩大开采规模，提高经济效益，我国有色、冶金、黄金和化工等系统的众多地下矿山采用了进口或国产铲运机共900余台进行采场出矿和掘进出碴。在所使用的铲运机中，有64％为进口产品，不仅价格昂贵，且因关键件未国产化，无备件来源，导致数百台报废。80年代中期以来，长沙矿山研究院与有关企业合作，先后研制成功几种斗容2m3以下质量较好的小型铲运机，占领了国产铲运机70％以上的市场，解决了过去铲运机主要依靠进口的局面。但是，随着我国无轨矿山规模的扩大，原使用斗容2m3以下的小型铲运机已不能满足生产需要…
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2008(5), DOI:
Abstract:
针对"U"型通风工作面采空区上隅角容易积聚瓦斯,以渗流理论为基础,根据气体扩散定律和质量守恒定律,建立了顶板走向钻孔抽放采空区瓦斯流场模型。在Visual-Basic6.0平台上,利用工程软件SURFER模拟了抽放钻孔周围瓦斯压力场。结果表明,煤体自身所具备的条件和抽放瓦斯的技术条件是影响瓦斯抽放量的主要因素,采取诸多因素相结合的切实可行方案,顶板走向钻孔抽放采空区瓦斯可以取得良好的效果,在技术上是可行的。
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2000(6):1-2, DOI:
Abstract:
本文从安全开深度的概念出发，分析了安全开采深度与开采厚度及建筑物的临界变形之间的关系，获得了安全开采深度的确定方法，这对确定是否采取地下开采保护措施和地面建筑物保护措施，具有重要的指导作用 。
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2008(1):32-34, DOI:
Abstract:
考察了不同碳链长度的胺类捕收剂对异极矿、石英、白云石和褐铁矿浮选行为的影响,讨论了胺的碳链长度对捕收异极矿的影响。结果表明,在pH为9~11的条件下,异极矿的浮选回收率最高,胺对异极矿的选择性随着脂肪胺碳链长度的增加而增加,其中,十八胺对异极矿具有较好的捕收能力和选择性。
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2000(6):37-40, DOI:
Abstract:
对岩体断裂控制爆破方法进行了归类，总结和分析了常用方法的断裂控制机理，讨论了实现断裂控制爆破的参数和应用效果，指出岩石断列控制爆破的发展前景广阔。
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2002(6):4-6,15, DOI:
Abstract:
根据金翅岭金矿4号矿体的开采技术条件，首先初选4种采矿方法，通过技术经济综合比较淘汰劣势明显的方法，对其它方法，应用模糊数学方法，量化影响采矿法选择的指标，建立模糊评判矩阵，最后选择出最佳的采矿方法为下向人工假顶中央天井分层进路空场法。
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2000(6):8-10, DOI:
Abstract:
在铜绿山矿井下残留矿柱回采中，采用超前拉槽、分次落矿、梯段式推进等新颖独特的采矿工艺技术，圆满地解决了残矿回收过程中技术与经济难于统一的问题，取得了良好的技术效果和显著的经济效益。该项技术具有很高的借鉴价值和广阔的推广应用前景。
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2008(5), DOI:
Abstract:
矿区生态系统健康预测模型是矿区生态系统健康评价理论的重要组成部分,是实现矿区生态系统健康管理的有效途径。结合矿区复合生态系统的特点,建立了研究矿区生态系统健康灰色预测模型,并对研究矿区进行了预测。结果表明:研究矿区的生态系统健康状况呈下降趋势,应加强矿区生态系统的管理和调控,以促使其向良好的方向发展。
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2008(5), DOI:
Abstract:
叶绿素浓度往往是植物营养胁迫、光合作用能力和植被发育阶段的良好指示剂。对不同程度铜胁迫下玉米的"红边"变化规律的研究表明:随着铜胁迫程度的不断加深,"红边"波长位置有规律地沿着波长轴不断向蓝光方向移动;叶绿素浓度与其"红边"波长位置之间有着极强的线性相关关系。在分析的基础上,建立了基于"红边"波长位置的叶绿素浓度回归模型,其复相关系数(R2)达到0.884为植被受重金属污染时开展高光谱遥感监测研究打下了坚实的基础。
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2008(5), DOI:
Abstract:
国家金属采矿工程技术研究中心数字矿山实验室装备有IBM服务器、图形工作站、大幅面绘图机、大型工程扫描仪以及高性能计算机等，千兆光纤接入，百兆桌面交换。配备了3D—σ、3DEC、Surpac Vision、BCF、MapGis、RocScience系列等先进的软件平台，并和国外多家大型矿业软件公司和设备公司保持密切的合作关系。
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1996(3):75-77, DOI:
Abstract:
国家科委利用已有计算机软件系统进行二次开发，形成了科技开发贷款项目管理系统。该系统具有丰富的平面电子表格和方便的三维表格，采用灵活的库表结合形式，使计算机管理更贴近本职工作的需要，并在贷款管理中迈出了新的步伐，大大节省了时间，降低了开发费用，取得了事半功倍的效果。
