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2024,44(11):1-8, DOI:
Abstract:
为满足科考船舶搭载设备的功率和质量要求,采用单个水泵集中为捕捉喷嘴和输送喷嘴供水的结构设计方案,研制了多金属结核小型水力式集矿机构,运用CFD-DEM 软件开展了小型水力式集矿机构流场特性和采集率的仿真分析,并开展了水池试验和海上试验.水池试验结果表明,当采集宽度为0.3 m、采集功率为4.9kW 时,主管路水压为58kPa,模拟结核采集率为75％,满足设计要求;海上试验采集了19kg的多金属结核,验证了该集矿机构具备良好的采集功能,可降低搭载设备的功率和质量.研究结果可为类似集矿机构的设计提供参考.
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2024,44(11):9-16, DOI:
Abstract:
针对锡铁山铅锌矿深部破碎厚矿床上向水平充填法开采中遇到的采场顶板冒落风险大、充填成本高、生产能力小等问题,提出了安全、高效的盘区机械化小分段充填法.采用FLAC3D软件对小分段采场结构参数及其分段平巷支护方案进行模拟对比分析,得出小分段充填法采场高度取10m、宽度取8~10m 为宜,分段平巷采用树脂锚杆＋钢筋网＋喷砼支护方案可有效控制巷道变形.利用炉渣微粉＋水泥熟料(配比为3∶1)替代水泥作胶凝材料可降低充填成本15％.现场试验表明,小分段充填法采场爆破参数排距为1.4m、孔底距为1.6~2.0m 时矿石爆破效果最佳,试验盘区生产能力达到了1000t/d,生产效率提高了100％.
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2024,44(11):17-23, DOI:
Abstract:
合理的进路宽度对充填采矿法在深部采场实现安全高效生产具有重要作用.采用数值分析方法,分析了中关铁矿5种进路宽度下的围岩应力分布规律、位移量变化和塑性区分布特征,研究了进路宽度对围岩稳定性的影响,优选出最佳回采进路宽度,并通过现场实践进行验证.结果表明:顶底板拉应力集中区呈“驼峰”状分布,应力值与距进路顶板的距离成正相关;侧帮压应力集中区呈“扇形”弧状向两侧分布,应力值先升后降,距侧帮1m处出现应力峰值,围岩破坏可能性极大;顶板下沉量呈“中间大、两侧小”的凹状对称形态,顶板下沉量及其增幅远大于侧帮的位移量与增幅,进路宽度继续增大易引发顶板垮落事故;塑性区在形态上呈左右对称分布,体积上随进路宽度增大而增加,6m宽度后体积增幅显著提升.现场实践表明,6m进路宽度下,8N3采场围岩稳定性良好,回采率达到93％,贫化率13％,生产能力1400t/d,应用效果良好.
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2024,44(11):24-30, DOI:
Abstract:
针对某铜矿难崩矿体的水力压裂可行性,开展了岩体压裂物模试验.采用数值模拟方法研究了不同簇间距、不同施工排量、不同施工规模工况下压裂裂缝扩展,进行了地表裸眼和射孔两种压裂工艺的水力压裂工业试验和监测.试验结果表明:矿体可压裂性较好,具备形成多条复杂裂缝的条件;数值模拟结果表明,水力压裂施工排量在4~5m3/min范围内,单段液量主体为200~450m3 时,能够满足40~70m裂缝半长的需求,并可形成复杂裂缝网络;工业试验的两井水力裂缝在矿体短轴方向上延伸偏短,整体上符合延伸规律,基本达到设计要求;相比于裸眼井压裂,射孔井压裂由于采用多簇射孔＋暂堵转向(孔眼＋缝内),形成的水力裂缝更密集,监测到的缝长明显比设计的缝长短.研究结果为该矿山自然崩落法采矿的压裂诱导提供了依据.
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2024,44(11):31-37, DOI:
Abstract:
大冶铁矿正在进行－270m 中段转至－360m 中段的接续开采工程,由于采切工程滞后,－360m 中段投产初期采场生产能力不足,难以达到4320t/d的设计产能,而设备调度优化和工序衔接优化是解决产能不足的重要措施.根据分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法的特点,分析采切、凿岩、装药、爆破通风、出矿等工序的衔接关系,基于大冶铁矿－360m 中段各采场分布、回采工序、回采设备现状,对采场回采设备调度进行优化,并运用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)求解出－360m 中段最高效的设备调度计划.结果表明:在设备调度优化(单目标优化)条件下,最短回采总时间为6336h,首采采场生产能力达到3782t/d;通过进一步优化工序衔接(双目标优化),减少了回采工序时间间隔,提高了设备的使用效率,最小回采总时间缩短为4250h,实际工作总时间减少了1977h,降幅为27％,首采采场生产能力达到5189t/d,综合生产能力超越其目标值的20％,有助于解决大冶铁矿在当前采切滞后的状态下产能不足的问题.
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2024,44(11):38-45, DOI:
Abstract:
充填采矿法的推广应用,革新了金属矿地下开采模式以及间柱回采方式,提高了资源回采安全性和资源回采率.然而,针对宽大采场的顶柱资源回采,常需留设一定厚度的顶柱来维持充填体的稳定,造成资源浪费.因此,对宽大采场的充填顶板稳定性进行了研究.通过顶板稳定性理论计算,结合矿山充填体料浆配比试验,进行顶板结构优化以及强度设计研究,得到20m 分段高度时不同跨度下充填体顶板结构以及强度要求,并利用FLAC3D 进行模拟验证. 模拟结果表明:将设计的充填体作为中深孔采场直接顶板,有较好的稳定性,能满足强度要求.研究结果可为宽大采场充填顶板设计提供参考.
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2024,44(11):46-55, DOI:
Abstract:
开采近距离多层矿体时,下层矿体开采的安全性受到上层矿采空区矿柱底板应力迁移规律的影响.为研究在矿柱群荷载作用下的底板应力传递规律,以某磷矿为研究对象,从半无限空间体理论出发,将矿柱群底板荷载分布规律视为周期性方波,采用余弦函数近似表征方波的波函数(矿柱群底板应力分布).采用逆解法建立了底板应力传递的方波模型.运用数值模拟方法研究了两种不同本构关系(弹性模型和摩尔库仑模型)下采空区底板的应力集中程度和矿柱群的能量储存耗散规律.结果表明:在弹性本构模型下,采空区矿柱传递的荷载和储存的弹性能越多,底板应力集中越高;在弹塑性本构模型下,采区中心区域矿柱产生破坏,能量发生耗散,底板应力集中程度较小;在矿柱荷载作用下,底板15m 范围内存在较大的应力集中,矿柱下3m 处应力值最高.研究结果为近距离多层矿体房柱式开采的地压控制提供了参考.
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2024,44(11):56-65, DOI:
Abstract:
为研究近距离煤层群重复采动下覆岩裂隙分布特征对端面顶板稳定性的影响,综合运用数字图像相关技术(DIC)、三轴力学特征试验、数值模拟等方法,对近距离煤层群重复采动下裂隙分布特征进行分析.研究结果表明:三轴应力状态下围压提升会造成煤体试样峰值强度和弹性模量的增加;随着围压的增大,试样的破坏角增大,易导致煤壁片帮,从而诱发端面顶板灾变;单一煤层开采时,顶板破断主要位于工作面煤壁处的顶板位置;下位煤层开采前,岩层受上位煤层采动的影响,裂隙数量和密度进一步增加,分布范围变大,上位煤层裂隙的张开度和密度要明显高于下位煤层;工作面覆岩裂隙依次经历“产生—发育—闭合—再发育—贯通—再闭合”的动态循环变化过程.研究结果可为相似条件下近距离煤层开采端面顶板稳定性控制提供理论支撑.
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2024,44(11):66-74, DOI:
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为解决缓倾斜煤层留窄煤柱沿空掘巷巷道围岩变形较大的问题,以青云煤矿020203工作面为背景,通过建立缓倾斜煤层留窄煤柱切顶卸压沿空掘巷力学模型,计算出切顶角度应不小于－1.3°,切顶高度应不小于9.51 m. 采用FLAC3D数值模拟软件模拟了留8m 窄煤柱时,不同切顶高度和切顶角度条件下巷道围岩应力及变形破坏规律.结果表明:切顶高度为10m、切顶角度为0°时,基本顶能够完全切落,窄煤柱受力较小且均匀,围岩控制效果最好.现场试验表明,爆破钻孔间距为600mm 时,钻孔内部裂隙较多,孔壁破碎程度高,爆破效果理想;采用切顶卸压技术后,较不切顶区域020205轨道顺槽围岩变形量显著降低,说明切顶卸压有利于提高缓倾斜煤层沿空掘巷围岩稳定性.
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2024,44(11):75-81, DOI:
Abstract:
某铅锌矿井下存在断裂带,且开采过程遗留大量采空区,在地表已形成了2个塌陷坑,严重影响安全生产,需对地表塌陷坑及井下采场稳定性进行分析.采用Mathews稳定图法,计算稳定性指数和水力半径,对现有采场参数下的采场顶板稳定性进行评估,建立包含地下开采范围、塌陷坑的三维数值模型,运用数值模拟方法计算塌陷坑及采场应力变形情况,同时建立微震监测系统,通过监测数据分析塌陷坑及采场稳定性.结果表明,目前条件下塌陷坑及采场稳定性均较好,但断裂带活化影响较大,断裂带附近的3902~3903采场能量指数相对较大,对此区域的工程稳定性需要重点关注.
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2024,44(11):82-89, DOI:
Abstract:
为实现煤巷快速掘进,探究支护参数调整可行性问题,以顾桥矿1211工作面运输顺槽为研究对象,采用FLAC3D数值模拟和现场验证等方法,分析了煤巷开掘后各种支护密度条件下巷道围岩的受力与变形破坏特征.结果表明:煤巷在原有支护方案(方案5)条件下支护效果最好,巷道支护密度最为适宜;通过数值模拟得出支护优化后方案(方案3),顶底板垂直应力峰值为4.1MPa,最大顶底板位移量平均值为36.25mm,塑性区发育高度为2.2m,支护效果与原支护方案相近,验证了该方案的理论可行性;现场采用方案3支护后支护效果较好,巷道整体稳定,巷道变形量较小,且取得了良好的经济效益.
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2024,44(11):90-100, DOI:
Abstract:
为探究不同含水率堆散体的力学特性,研究排土场堆散体边坡在堆排、降雨和地震工况下的稳定性,对水厂铁矿河西排土场开展了现场及室内试验,并运用FLAC3D 研究了排土场边坡在堆排过程中及极限工况下的稳定性,明确了不同降雨时长边坡孔隙水压力与地震工况下边坡竖向位移的变化规律.结果表明:随着堆散体含水率的增加,其内摩擦角和黏聚力先增大后减小;随着堆排高度的逐步增加,排土场安全系数逐渐降低,下降幅度先增大后减小;在50年一遇的降水条件下,排土场安全系数随降雨时长的增加先快速下降,5d后转为缓慢下降;7级地震波作用下,排土场边坡基本保持稳定,但仍应适当增加锚索、锚网等支护.
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2024,44(11):101-109, DOI:
Abstract:
岩爆预测精度对岩体工程灾害预测具有重要的现实意义,精确有效的数据预处理是后续预测工作的基础.通过收集国内外471组岩爆案例建立岩爆数据库,选取围岩最大切向应力、抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为特征指标,并结合10种机器学习算法构建预测模型.为消除样本中离群值对预测模型的干扰,将离群值清洗范围缩小至单一等级内,根据岩爆烈度等级逐级检测并处理离群值.提出自适应过采样(ADASYN)改善数据分布,在保留少数类样本数据特征的情况下对原始少数类数据进行样本合成,解决各岩爆等级样本不平衡问题.引入遗传算法(GA)对高稳定性模型参数寻优,并结合混淆矩阵和多个评价指标对模型深度评估.研究表明:ADASYN 方法将模型综合准确率提升11.58％,并选出最优性能GA-XGBoost模型,预测准确率和加权平均F1值均达到93％;将模型应用于锦屏二级水电站、三山岛金矿和马路坪矿,预测结果与现场情况有较好的一致性,可为今后岩爆预测提供新方法.
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2024,44(11):110-117, DOI:
Abstract:
为预测某深井开采过程中岩爆发生的可能性和强度等,在矿区地应力分布特征和岩石力学试验基础上,采用岩爆经验判据准则和数值模拟分析对岩爆进行分析研究.通过经验判据中的Barton判据和冲击能量指标进行初步定性分析,得出－1300m 以上中段岩爆倾向性极低,如果发生,仅会在局部产生轻微岩爆;－1300m 以下中段有发生轻微至中等等级岩爆的风险. 利用FLAC3D 数值模拟软件,通过局部能量释放率指标进行建模分析,得出在该矿山一期(－780~－1020m)开采过程中,岩爆风险不高,以轻微岩爆为主;在二期(－1020~－1754m)开采过程中,矿体具有中等岩爆的风险,其中采场顶板、间柱与底板的边角处是发生岩爆的潜在区域.根据所得的岩爆等级预测结果,有针对性地提出了岩爆防治措施,为该矿山下一阶段的施工和开采提供指导.
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2024,44(11):118-127, DOI:
Abstract:
在颗粒离散元法中,采用内外不同尺寸度(分层)建模法可以减少计算量,有效提高计算的精确度,进而对隧道、边坡等大尺度工程问题进行建模计算.虽然分层建模法在模型生成、接触分配等方面可行,但其在加载条件下的力学行为是否与常规模型相同、计算结果与室内试验的匹配程度仍是未知.从宏细观角度分析了岩石分层模型单轴压缩试验的有效性,探究外内层平均粒径比、内层模型尺寸对分层模型抗压强度的影响,并通过室内试验与模型计算结果进行对比.研究结果表明,岩石分层模型的分层结构不会对其在单轴压缩条件下的宏观力学性质产生异常影响,力在层交界面处可以正常传递,但分层结构会使模型吸收、储存、消耗更多的能量.分层模型单轴抗压强度随外内层平均粒径比的增大而增大,随着内层体积的增大,分层模型单轴抗压强度呈先增大后减小的趋势.采用分层模型匹配岩石试样的单轴抗压强度时,首先确定内层、外层平均粒径和内层模型尺寸,可提高参数匹配效率,最终选取内层、外层平均粒径为2mm、3mm,外内层体积比为7.00.岩石分层模型可以表现出与室内试验相同的单轴压缩力学特性以及宏观破裂特征,破坏方式均为张拉剪切混合破坏,分层结构不会对裂纹由细观向宏观发展产生异常影响.
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2024,44(11):128-136, DOI:
Abstract:
结构面是具有一定规模的地质界面,判断结构面在空间上的延展范围是岩体结构研究中的重要内容.通过空间几何与向量分析等数学方法,推导出多个钻孔内结构面连通性的判别方法,快速筛选出可能连通的结构面,并结合相关特征进一步判断结构面连通性,形成一套基于数字钻孔图像的结构面连通性判别方法,并开展室内试验对判别方法进行验证,在试块中预设特定参数结构面,设置多组钻孔并开展钻孔摄像测试,识别提取钻孔图像中的结构面信息,进行结构面连通性分析.试验结果表明:结构面连通性判别方法在平直结构面和有一定起伏角与粗糙度的结构面中都可以适用;钻孔倾斜不影响利用钻孔摄像判断结构面连通性,空间内任意两个钻孔内的结构面均可以此方法判断结构面连通性;该分析方法能够快速完成结构面连通性判别,适合深钻孔海量结构面的连通性判别及筛选.岩体结构面连通性判别方法成功应用于西昌铁矿的边坡勘测工程,得到了矿山边坡内部结构面与破碎带分布及其连贯性信息,为滑坡灾害预警、边坡加固方案提供了参考.
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2024,44(11):137-143, DOI:
Abstract:
随着空间信息获取技术的蓬勃发展,三维地质矿产测量与可视化已成为数字化矿山建设的重要内容,对于提高工程设计水平、保证工程安全运行具有重要意义.借助超视距非接触式三维激光扫描测量方法,对某铜铅锌多金属矿井下开展三维激光扫描,精准测量工程岩体表面三维空间坐标,获取三维激光点云数据,根据识别的岩体结构面产状信息,采用3DEC软件中离散断裂网络(DFN)建立三维巷道数值模型,分析了节理裂隙影响的巷道围岩破坏特征. 结果表明:矿区巷道内结构面较发育,基本上有3组优势结构面,2个分段水平优势结构面产状较一致;节理裂隙巷道的主要破坏形式为边帮剥落和顶板冒落,巷道两帮和拱肩部位分布较多的张拉剪切微裂纹,端部主要产生张拉裂纹.研究结果实现了矿产资源开发的三维可视化应用,为矿山的智能开采提供了重要依据.
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2024,44(11):144-154, DOI:
Abstract:
为揭示冻融岩石力学特性劣化规律,开展了寒区砂岩经不同冻融循环次数后的三轴压缩试验及数值模拟试验.结果表明:冻融次数和围压的增加导致岩石的破坏从脆性向延性转变.冻融循环次数从0次增加到40次时,岩石峰值黏聚力降低了21.9％,内摩擦角降低了14.7％,弹性模量的降幅都达到了50％以上.0次冻融时,12MPa围压时的峰值总能量较0MPa围压时的峰值总能量增加了670.8％,弹性能增加了420.5％,耗散能增加了2356.6％;40次冻融时,峰值总能量增加了1030.9％,弹性能增加了603.9％,耗散能增加了4153.9％.总裂纹数、拉张裂纹数、剪切裂纹数都随着轴向应变的增加展现出S形增长的特点,加载初期以剪切裂纹为主,加载至塑性阶段开始出现拉伸裂纹.研究结果可为寒区岩石力学特性劣化机理及变形破坏分析提供一定的指导.
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2024,44(11):155-162, DOI:
Abstract:
为探究岩石在瞬态高温热冲击下内部热量的传递规律及热应力分布规律,通过对花岗岩、石灰岩、砂岩进行高温油浴条件下的瞬态高温热冲击试验,测定不同时刻岩石内温度及温度梯度分布.结果表明:瞬态高温热冲击下岩石内温度变化过程分为快速升温、缓慢升温、温度稳定3个阶段,温度梯度变化表现为先快速增大后缓慢减小至0的过程;受流体渗透的影响,热冲击过程中孔隙率较大的砂岩整体导热效率较空气中常温状态下提升26％以上;不同种类岩石的温度场及温度梯度场具有类似分布及演变规律,温度场呈胶囊状分布,温度梯度场呈条带状分布;瞬态高温热冲击下岩石内热应力峰值出现在100s(快速升温阶段内)左右,此时岩石更易发生热损伤,且损伤区域集中在靠近试样边界的条带状范围内.
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2024,44(11):163-171, DOI:
Abstract:
充填节理的抗剪性能是控制岩石节理稳定性的关键.从充填节理抗剪强度和经济性角度出发,采用高炉矿渣粉代替部分水泥作为充填材料,开展水泥矿渣粉充填节理的压剪试验,结合声发射(AE)技术,研究了水灰比和矿渣粉占比对水泥矿渣粉充填节理的抗剪强度、AE活动特征及经济成本的影响.结果表明:水灰比和矿渣粉占比对水泥矿渣粉充填节理的剪切力学性质有显著影响,发现其分别存在一个临界值:水灰比为0.8,矿渣粉占比为20％.随着水灰比、矿渣粉占比的增加,充填节理的AE 活跃度最初趋于增强(0.7＜水灰比＜0.8,0＜矿渣粉占比＜20％),随后趋于减弱(0.8＜水灰比＜1.0,20％＜矿渣粉占比＜40％),充填节理的声发射特征与水灰比和矿渣粉对剪切力学性质的影响一致.定义了峰值剪切强度提高对应成本降低系数,该系数越大,配比效果越佳.水灰比为0.8,矿渣粉占比为20％时为最佳配比.从经济性出发,高矿渣粉占比和高水灰比下的充填节理成本更低.
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2024,44(11):172-183, DOI:
Abstract:
露天矿排土场人工植被恢复对林下植物群落及土壤性状的影响关系我国生态建设效果.以黑岱沟露天煤矿排土场为研究区,在室内分析的基础上,应用克里格空间插值方法及综合指数法,深入研究了矿区排土场不同复垦措施下样地的林下植物群落与土壤性质状况.研究结果表明:(1)杨树＋油松(2009年)样地的植被多样性最优,而山杏样地对土壤质量的改善效果更优,2002年种植的山杏样地的土壤酶活性最高,1998年种植的山杏样地土壤养分(有机质、速效磷、速效钾)恢复效果最好;(2)受植被类型、复垦时间、地形地势、土坡不同性质相互作用及人类活动等因素的影响,排土场林下植被指数与土壤性质指标的分布格局表现出复杂的空间异质性.研究结果从土壤改良角度为矿区构建最优植被重建模式提供了一定参考.
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2024,44(11):184-196, DOI:
Abstract:
石灰岩矿作为一种不可或缺的矿产资源,被广泛开采并应用在各项工程活动中.随着对矿产资源的开发利用,无序非法的矿山开采会对当地的生态环境造成严重破坏.因此,如何有效进行石灰岩矿山生态修复已成为矿山领域的研究热点.基于国家大力推进矿山遗迹地生态修复的研究背景,通过调查大量矿山以及查阅相关文献,总结了目前石灰岩矿山主要存在的地质及资源问题与恢复治理技术,并对存在的不足和发展趋势提出了几点思考.最终展望性提出了地质灾害隐患消除—生态地质环境评价—立地类型划分—选区试验—土壤重构—植被重建—后期管护的石灰岩矿山生态修复新模式,以期为石灰岩矿山治理提供理论参考.
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2024,44(11):197-203, DOI:
Abstract:
中国矿业的高速发展引发了大量的矿山地质环境问题,如崩塌、土地损毁、水土流失等.随着生态文明建设的推进,对矿山绿色发展的要求越来越高,给矿山生态修复监管工作带来新的挑战.以德兴市持证矿山生态修复监管为例,通过分析当前矿山开采中存在的生态环境问题,结合日常监管及无人机航测、实地调查、一矿一方案等动态监测方式,基于矿山地质环境调查评价结果,建立新形势下的矿山生态修复监管模式.通过矿山生态修复监管模式的运用,构建了“生态修复＋新能源”“生态修复＋文旅”等德兴特色生态修复模式,获得了良好的生态修复成效,为其他地区矿山生态修复监管提供借鉴与参考.
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王国强, 王亚军, 豆龙, 张海云, 林卫星, 张云韦, 刘金海
2024,44(11):204-212, DOI:
Abstract:
为更科学合理地确定地下金属矿山通风系统风险态势,在构建通风系统可靠性评估指标体系基础上,利用区间层次分析法(IAHP)确定指标权重,建立了基于五元联系数集对分析法的矿井通风系统风险评价模型,并以某铜镍矿进行实例分析.结果表明:该矿山通风系统可靠性为“较好”等级,评估结果与矿山实际情况相符,验证了五元联系数集对分析法在矿井通风系统可靠性评估方面具有适应性;该模型能够客观全面反映通风系统可靠性评估过程中的确定性和不确定性,实现通风系统静态和动态评估相结合,可为类似矿山评估工作提供新思路.
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2024,44(11):213-223, DOI:
Abstract:
露天矿选煤厂粉尘逐渐成为制约选煤厂高效、安全、环保发展的核心危害因素之一,为对选煤厂粉尘作业场所进行科学合理的评价,考虑到选煤厂粉尘危害的现状与评估方法的模糊性赋权特点,引入灰色层次分析法与合作博弈赋权技术,构建了选煤厂粉尘职业危害综合评估模型.以新疆准东露天矿某选煤厂为工程实例,首先,分析选煤厂典型尘源与产尘机制,从选煤厂职防管理、选煤厂矿工状况、选煤厂环境状况、选煤厂职防措施等4个方面构建选煤厂职业危害评估指标体系.其次,基于合作博弈组合运用改进的层次分析法与熵权法确定各指标的综合权重系数.最后,利用灰色模糊技术对选煤厂粉尘危害进行分级评估.研究表明,合作博弈赋权技术可有效消除主观随机性和客观单一性误差,粉尘职业危害评估结果与实际职防评估结果一致,所建评估模型具有一定的科学性与可操作性.
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2024,44(11):224-231, DOI:
Abstract:
为了客观分析我国煤矿事故的规律和特点,利用数理统计、相关分析、聚类分析、ABC 分类管理等方法,对我国2021—2023年的煤矿事故,从事故等级、时间、地域、类型等方面进行了统计分析.结果表明:2023年我国煤矿重大、特大事故有所反弹,应加强防范;煤矿事故5—9月份高发,11月至次年2月份较少,交接班前后1~2h事故率较高,表现出季节性和时间段集中的特征;煤矿事故呈现出明显的地域差异,山西、内蒙古、陕西、贵州、甘肃为事故高发地区,应重点防范;顶板、运输、机电事故起数较多,火灾、水害、冲击地压事故平均造成的死亡人数多,应分类管理.此外,针对起数较多的顶板、运输、机电三类主要事故,构建灰色关联分析模型,研究事故致因因素的关联程度,并提出了事故预防对策.
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张连军, 张东岭, 史志远, 谢羽白, 刘雅, 张林伟, 李德政
2024,44(11):232-238, DOI:
Abstract:
淹井救援潜水泵的运转可靠性对于高效救援有着至关重要的作用.以矿山淹井排水救援为背景,对救援潜水泵技术现状及救援中常见故障进行了调查研究,采用试验验证和数值解析相结合的方法,对救援潜水泵中关键的轴承、密封圈、叶轮、电机开展了可靠性分析,确定了叶轮材质、基础振幅、润滑油等影响因素对淹井救援潜水泵可靠性的耦合关系.研究结果表明:轴承、密封圈、叶轮、电机等关键部件在规定的参数范围或要求内能够保障和提升其可靠性.研究结果能够为救援潜水泵优化设计制造及提升救援时效提供理论参考基础.
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2024,44(11):239-246, DOI:
Abstract:
为解决液压圆锥破碎站给料破碎过程自动化程度低、故障率高的问题,研究了给料输送带输送量与带速匹配关系,分析了破碎主机负载状态相关变量,设计了液压圆锥破碎站智能协同调速系统.通过Simulink平台采用模糊PID控制算法设计了给料输送带调速控制器,并进行了仿真对比验证.结果表明,模糊PID控制器的动态性能与抗干扰能力均优于传统的大林算法控制器与PID 控制器,具有优良的控制效果.采用模糊论方法,以主机电流、润滑油油温为输入变量,构建了主机负载状态判定规则,针对不同负载状态制定了相应的协同调速策略.应用结果表明,智能协同调速系统能够自动调节液压圆锥破碎站的给料破碎过程,显著降低液压圆锥破碎站的堵料停机故障次数与能源消耗量.
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2024,44(11):247-252, DOI:
Abstract:
传统浮选气泡体积大、比表面积小,导致细颗粒煤的浮选效率低,给细颗粒煤的回收带来极大的困难.对比了纳米气泡浮选和传统浮选对细颗粒煤回收的差异,通过浮选条件试验、浮选动力学试验、筛分试验、接触角及Zeta电位测试等手段探究了纳米气泡对细颗粒煤浮选的影响.结果表明:纳米气泡的引入可以提高细颗粒煤的回收率,并表现出良好的浮选选择性;在相同的浮选时间内,纳米气泡浮选的精煤回收率总是高于传统浮选的精煤回收率,并且纳米气泡浮选较传统浮选提前约40s就可完成浮选作业,有效地提高了浮选速率;有纳米气泡时,随着精煤产品粒度的减小,纳米气泡对细颗粒煤表现出更高效的回收作用,在－0.043mm 的细颗粒煤的范围内,纳米气泡浮选精煤的可燃体粒级回收率高于传统浮选16.33个百分点;纳米气泡可以有效降低煤颗粒表面的电位,降低煤颗粒之间的静电斥力,增强了细颗粒煤的疏水性团聚结构的稳定性,进而提高了细颗粒煤的回收效果;纳米气泡可以提高煤表面接触角9.23°,有效改善煤表面的疏水性.
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2024,44(11):253-260, DOI:
Abstract:
江西某锡细泥的平均锡品位为0.25％,矿物组成复杂,超细粒含量高,属复杂难选低品位锡细泥矿.对该矿物进行了矿物学研究和选矿试验,针对该矿物超细粒级含量高,含钙脉石矿物分离难的特点,确定采用离心机预富集—脱硫—浮选精选的重浮联合工艺.试验探索了离心机预富集的最佳工艺参数.先通过重选将锡细泥品位预富集到0.83％;再通过浮选脱除硫化矿;最后采用苯甲羟肟酸为捕收剂,碳酸钠为调整剂,水玻璃为脉石抑制剂,经一粗二精二扫工艺流程进行锡细泥精选,最终可获得含锡6.63％、回收率为52.37％的锡精矿,实现了锡资源的有效回收.
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2024,44(11):261-267, DOI:
Abstract:
为了给开发利用国外某高硫铁矿资源提供选矿技术依据,首先对原矿进行了详细的工艺矿物学研究,在此基础上进行了选矿工艺试验,并确立了最佳的选矿工艺流程,最后对所得铁精矿的品质进行了考查.工艺矿物学研究结果表明,原矿中主要有用元素铁的含量为35.96％,且89.35％为磁性铁,主要有害元素S的含量为0.45％,主要以硫化物形式存在,占比55.56％;原矿主要回收的目的矿物磁铁矿含量为44.62％,其嵌布粒度粗细不均,以中细粒嵌布为主,－0.07mm 粒级分布率为55.58％.选矿工艺试验结果表明,原矿经磨前湿式预选—磨矿—弱磁选选铁—浮选脱硫的工艺方案,获得了产率为45.37％、铁品位为65.39％(硫含量为0.22％)、铁回收率为82.44％的铁精矿,选矿指标较佳.产品考查结果表明,铁精矿的S、P、F、K2O＋Na2O 的含量均满足铁精矿质量标准的要求.
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2024,44(11):268-282, DOI:
Abstract:
煤矸石产量存量大、利用率低、污染严重,依据煤矸石物理化学性质开展大规模综合利用刻不容缓.与传统堆存、填埋的处理方式不同,通过煤矸石采空区离层区充填、改良土壤、复垦耕地等大规模无害化消纳途径,简述了含有铝等有价元素、含有高岭土矿物成分、氮磷钾等有益元素含量高且有害重金属含量低的煤矸石分别用于生产铝盐化工品、高岭土、农业肥料的方法,回顾了将煤矸石作为路基和建材的综合利用途径,分析了目前已有技术中存在的煤矸石处理不彻底、存在二次污染等问题.提出了要建立“多阶梯、分层分级”的高附加值利用产业链,将制备农业肥料的残渣用于改良土壤、复垦耕地,煅烧制高岭土中的固废用于低标准的建材或路基,多层次利用将煤矸石“吃干抹净”,将煤矸石从高附加值利用延伸至矿山充填,实现煤矸石高附加值的大规模消纳.
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2024,44(11):283-290, DOI:
Abstract:
煤气化渣(CGS)含有丰富硅铝成分,具有潜在的火山灰活性,但硅铝氧化物成分多为晶态,阻碍了其资源化利用.为了探究物化耦合激发对CGS活性的影响,采用粒度分析、黏度、凝结时间、抗压强度和活性指数评估不同激发条件下的CGS活性激发效果,同时通过SEM 和XRD 分析煤气化渣充填材料的微观结构和物质组成,探究CGS的激发机理.结果表明:物化耦合激发效果优于单一物理激发,CGS最佳激发方案为粉磨时间为100min、Na2SO4 掺量为2.5％或粉磨时间为100min、Na2SiO3 掺量为7％,活性指数相较于单一物理激发分别提高7.13％和7.72％;物化耦合作用促进晶态硅铝离子转变为无定形态,促进水化产物的形成,可提高CGS活性.
2024年第44卷第11期
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DOI:
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,以寒区红砂岩为对象,开展不同冻融次数(0,10,20,30次)和不同饱和(0、20％、40％、60％、80％、100％)岩石的单轴压缩试验,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 均逐渐降低,内部损伤逐渐加剧;红砂岩试件破坏形态由斜剪破坏和张拉破坏逐渐向""X""形破坏转变,并伴有少量碎块剥落;循环往复的冻融作用致使岩石内部原有微裂隙扩展和新裂纹出现,揭示了砂岩在不同冻融条件下的损伤演化特征.研究成果可为寒区岩体工程的稳定性及岩石的力学性质研究提供一定参考."
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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11期
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急倾斜薄脉群采空区处理及其中深部矿体协同开采应用
Abstract:
本文以急倾斜薄脉群矿体开采过程中采空区处理、隐患资源回收与中深部矿体开采为背景,基于协同开采理念,提出了四方面的开采设想：开采方法由空场法转为崩落法、隐患资源做中深部开采覆盖岩层、采空区作为切割槽与垫层自由爆破空间、浅孔与中深孔协同应用。并以此进行空场法转崩落法开采设计与应用。矿山开采实践表明：采矿方法的转变有效解决了采空区安全隐患处理、隐患资源回收及中深部矿体安全高效开采三方面的问题,大幅度地增加了资源回收率,为矿山安全生产提供了极大帮助,也为同类矿山处理类似问题提供了借鉴。
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基于响应面法的煤气化渣火山灰活性复合激发设计优化
Abstract:
煤气化渣（CGS）是一种含有丰富硅铝成分的工业固体废弃物，具有潜在的火山灰活性，然而其中的硅铝成分多为晶态，火山灰活性较低。若将其活性激发后应用于充填开采中可大规模消纳CGS，促进其资源化利用。本文采用响应面法研究了四种激发剂复合激发对CGS火山灰活性的影响，分别测量所制试样不同龄期的抗压强度计算出相应的活性指数来评估火山灰活性。同时建立了四种激发剂掺量对活性指数的四元二次多项式回归模型，并通过多目标优化获得CGS的最佳复合激发配比。结果表明:在复合化学激发过程中，水玻璃对煤气化渣的3d和7d活性指数影响最大，电石渣对煤气化渣的28d活性指数影响最大；三个回归方程模型的多元相关系数接近于1，证明模型具有良好的拟合效果；利用Design-Expert的Numerical功能对多目标进行优化，获得复合化学激发的最优配比:电石渣、脱硫石膏、元明粉和水玻璃的掺量为0.97%、1.61%、2.55%和10%，并通过试验验证发现实测值与预测值误差小于10%。
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基于塑性区分布规律深部破碎围岩巷道支护技术研究
Abstract:
为解决深部破碎围岩巷道支护困难的问题，对塑性区范围进行了研究。以某矿山破碎段巷道为工程背景，对巷道破坏现状进行调研，并从巷道围岩自身物理性质出发，通过理论分析，建立了适用于该类围岩的弹塑性力学模型，推导出巷道塑性区半径的计算公式，并分析了在侧压力系数λ=1的条件下，内聚力与内摩擦角对塑性区的影响。采用Flac3D软件，建立了数值模拟模型，验证了理论计算结果的合理性。调研结果表明：巷道在原支护下产生破坏的原因为围岩性质差与支护参数忽视塑性区范围；数值模拟表明：围岩的内聚力和内摩擦角对塑性区范围具有显著影响，当内聚力和内摩擦角较大时，塑性区范围较小，巷道围岩趋于稳定。特别地，当内摩擦角为35°、内聚力为3MPa时，塑性区半径的变化曲线出现转折，表明该组合参数为围岩承载能力的关键阈值。根据理论分析和数值模拟结果，提出了“锚（杆）、网、喷+全断面锚索+底板锚索”的联合支护方案，通过现场位移监测，成功控制了顶底板位移为61mm，两帮位移为40mm，有效保障了巷道围岩的稳定性。研究结果为深部破碎围岩巷道支护技术提供了理论依据和实践指导。
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冻融循环下渐进弱化的非贯通节理岩体修正抗剪强度准则
Abstract:
寒区节理岩体因常因为冻融循环损伤作用导致地质灾害，而控制节理岩体稳定性的核心因素为岩体抗剪强度。针对寒区节理岩体面临冻融循环和剪切荷载耦合作用的工程背景，目前计算冻融节理抗剪强度存在一定偏差，基于此，提出考虑冻融循环下节理岩体强度渐进弱化的修正抗剪强度准则。采用相似材料试验方法，进行岩体冻融循环和剪切试验，基于冻融节理直剪试验结果，得出岩桥在冻融和剪切的共同作用下弱化规律，发现非贯通节理岩体的抗剪强度均由非弱化区岩桥的抗剪强度、弱化区岩桥的抗剪强度以及节理面的抗剪强度共同组成。采用以剪切模量为变量的岩桥耦合损伤模型，定量分析岩桥的弱化规律，提出考虑冻融剪切对岩桥弱化影响的修正Jennings 抗剪强度准则，实验值与理论计算结果平均相对误差仅为2.1%，相较于修正前的Jennings 准则其理论计算结果与试验结果更为吻合，并能准确预测冻融作用下非贯通节理岩体的抗剪强度，可为研究寒区节理岩体冻融损伤和安全防护提供可靠依据。
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深部磷矿废石尾砂胶结充填体全时序应力演化规律研究
Abstract:
随着磷矿开采深度的逐渐增加，充填开采条件下充填体强度越来越高，如何合理设计充填体强度是大部分矿区面临的问题。为合理设计充填体强度，采用矿区实测与数值模拟相结合的方法，对采场胶结充填体在全时序（充填阶段、养护阶段、承载阶段）过程中进行实时应力监测，从而获得充填体内部应力演化规律。采用矿区真实地层信息进行数值建模分析，分析充填料进入采场到凝固承载全过程应力演化规律，综合数值模拟与现场光纤光栅应力传感器数据，对充填体全时序采动应力演化进行对比分析。现场实测结果表明：充填体为被动承载体，爆破开采充填体旁矿柱后，充填体才开始逐渐承载。充填体一侧矿柱回采后内部应力达到0.714MPa。数值模拟结果表明：充填体一侧矿柱开采后内部应力达到2.0MPa，两侧矿柱开采，充填体内部应力达到3.0MPa。矿区采用28d设计强度为3.0-4.0MPa的充填体能抵抗相应的扰动，充填体处于安全状态。
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难沉降细尾砂絮凝沉降特性与浓密机理研究
Abstract:
为定量评价絮凝剂的效果及絮团孔隙结构变化的规律，引入分形理论，计算了ZYD、JYC-1、JYC-2和ZYZ四种絮凝剂的分形维数。利用三维重构和CT切片分析了不同絮凝剂内部的孔隙结构，揭示了尾砂絮凝沉降机理。通过开展絮凝剂工艺参数优选试验，确定最优絮凝剂最佳工艺参数。结果表明： ZYZ型絮凝剂的分形维数最大，DZYZ=1.8423，絮凝沉降效果最佳。ZYZ型絮凝剂形成的絮团尺寸较大，沉降速度较快，且形成了较好的导水通道，浓密效果显著。通过多参量和动态絮凝试验，确定了矿浆浓度20%，絮凝剂单耗20g/t为最佳絮凝工艺参数，计算了若尾砂底流浓度要达到70%，需要沉降的泥层高度时间为731min，并进行了现场工业应用，充填效果良好。
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不同采高下覆岩强度劣化模型及合理初采高度研究
Abstract:
为研究采高对覆岩强度的劣化规律。以郭家湾51208工作面初采阶段合理的初采高度确定为背景，采用裂隙密度变化量衡量采高对覆岩强度的劣化，建立不同采高下覆岩强度劣化的理论模型和数值分析模型，结合回采工作面的参数得到采高对覆岩稳定性的影响。结果表明：（1）随着采高的增加，回转角越来越大，承载层所负载岩层厚度逐渐减小，岩层更加容易发生回转变形失稳。（2）工作面推进长度<50m时，采高2.5m和采高4.0m的覆岩位移最大值、基本顶的塑性区分布基本一样；工作面推进长度≥50m时，采高4.0m的覆岩位移最大值比采高2.5m增加在10%以上，基本顶的塑性区明显增加；（3）超前支承压力随着采高的增加而增加，初次来压步距随着采高的增加而减小，采高2.5m的初次来压步距在70m左右。（4）采用初采采高为2.5m，在老顶初次来压后逐渐把采高调整实际煤厚（4.0m）的方案，工作面初采更为高效和安全。上述研究结果以期对工作面初采顶板控制问题提供参考。
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矿用退锚机器人整机稳定性及行走机构动力学仿真分析
Abstract:
矿用退锚机器人是一种专门用于煤矿回采巷道进行进退锚作业的高端机器人设备。与传统退锚设备相比，退锚机器人具有自动化程度高、安全性好、效率高等优点。为了使其能够灵活安全通过单体支柱之间的狭窄空间，退锚机器人机身宽度十分受限，然而退锚机械臂的作业半径变化范围相对较大，这使得退锚机器人的整机稳定性及行走机构的设计面临挑战。针对上述问题，考虑退锚机器人的使用工况、结构组成与工作原理，利用三维软件SolidWorks建立了整机模型，并在ADAMS中进行完成了整机及破锚机械臂在不同位姿下，整机重心位置变化曲线，确定了设备安全约束条件下，整机重心变化的许可范围。其次，完成了履带行走机构的主要结构设计和关键参数计算，重心位置的准确定位使履带行走机构驱动力的精确计算成为可能。最后，在ADAMS中进行前进和转弯两种工况下的动力学仿真分析，结果表明，无论机器人前进还是转弯，履带与驱动轮之间的作用力在三个方向上的变化规律相似，垂向近似为正弦分布，且转弯时的力是前进时的2～3倍。研究成果可为矿用退锚机器人研发提供理论依据和技术支持。
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低温萤石捕收剂CK-1在承德萤石矿的应用研究
Abstract:
为解决承德某600 t/d萤石选矿厂冬季生产采用油酸做捕收剂，因水溶性和分散性差等因素造成的捕收能力不足、耐低温性能差，需加温矿浆至20℃以上，导致生产成本及能耗较高的问题；通过使用高低不同碘值油酸磺化后复配-皂化-乳化等方式，研发了新型低温萤石捕收剂CK-1；夏季常温状态下，较原有生产指标，萤石精矿回收率提升了0.77个百分点。在冬季矿浆温度12℃的情况下，获得了原夏季生产矿浆温度25℃时的选矿指标，降低了加温成本11.03元/吨原矿，实现了该选厂的冬季不加温浮选，经济效益显著；中国北方地区萤石冬季生产每年加温费用约数千万元，CK-1在北方地区具有良好的推广应用价值。
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基于IWOA-LightGBM模型的矿挖掘机发动机故障诊断
Abstract:
针对矿用挖掘机发动机故障类别不均衡和中小样本导致诊断精度不足的问题，提出了一种改进的鲸鱼搜索算法优化LightGBM的矿用挖掘机发动机智能故障诊断方法。首先，利用递归特征交叉验证消除法对采集的挖掘机发动机故障数据的特征提取，删除冗余不相关的特征。其次，采用Focal-loss作为LightGBM的损失函数，提出一种改进的鲸鱼算法对LightGBM的超参数寻优，构建新的诊断模型。最后，利用某矿山挖掘机发动机故障数据进行验证，并与常见的集成模型、调优框架和诊断算法进行对比分析。实验结果表明：所提方法诊断性能更好，能达到98.08%的准确率和98.51%的F1分数，可为矿山机械设备的智能诊断提供参考。
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缓倾斜厚大矿体充填开采采场结构参数优化研究
Abstract:
以程潮矿-675m水平以下缓倾斜厚大矿体充填采场为研究对象，目标矿体采用分段凿岩嗣后充填两步骤回采，探究不同矿房（柱）跨度对采场稳定性的影响，根据理论分析结果制定3种不同跨度的数值模拟研究方案，采用FLAC3D软件对不同跨度的矿房（柱）的采场进行模拟研究；依据FLAC3D数值模拟结果，对比分析各方案的应力、位移及塑性区的分布情况，确定矿房（柱）跨度15m时为最优方案。为了评价跨度为15m时采场的稳定性，通过分析整理回采过程中垂直沉降监测数据，结果表明：回采过程中采场顶板上地表重要建(构)筑物附近地表的监测点倾斜率为0.77mm/m，曲率为0.032mm/m2，水平变形量为0.161mm/m，由地面变形对建筑物影响等级评定表显示，回采过程中会对地表建筑物造成轻微的影响，保证了程潮矿地表新程潮大湾的安全性。
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基于矩估计理论-偏序集的深井矿山岩体质量评价模型研究
Abstract:
为提高深井矿山岩体质量评价的可靠性，克服传统评价模型中指标权重赋值存在争议性的弊端，选取了5个影响因素，构建岩体质量评估体系，借助矩估计理论，获取合理的指标权重降序序列，将偏序集引入岩体质量分级中，提出建立了基于矩估计理论-偏序集的地下矿山岩体质量综合评价模型。以12个典型岩样为样本数据进行模型检验，并与物元可拓、未确知测度评估结果和实际状态进行比较，最后，将模型应用于安徽省某铜矿岩体质量评估中，根据判定结果，选取与岩体稳定性分级相适配的支护方案。结果显示，基于矩估计理论-偏序集的岩体质量评估结果与现场调查情况相符，优化后的支护方案能够有效控制巷道变形，验证了该模型在岩体质量评估方面具有可行性。
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充填倍线变化条件下的料浆管道输送工艺参数优化研究
Abstract:
矿山增储工作随着勘探理论发展和设备应用取得了长足的进步，大量矿山边深部新增资源的开发利用与现有生产系统的匹配度需重新论证，其中绿色充填回采面临充填倍线变化幅度大，原有料浆管道输送参数无法满足实际需求等问题。针对矿山充填材料粒度分布、充填料浆流动性能等进行实验室试验，确定合理的料浆输送质量浓度为70%~72%；通过理论分析计算，验证已有充填系统设计参数与矿体充填倍线的匹配度，质量浓度为70%和72%的料浆可实现的最大自流输送倍线为9.31和5.56；构建仿真模型I（倍线5）、模型II（倍线7）和模型III（倍线9），数值模拟结果证明理论分析的正确性，质量浓度为72%料浆可满足矿山老矿体2.3~4.9充填倍线采场自流输送的需求，而适当降低质量浓度至70%，能实现充填倍线7.2~8.7的新增矿体大倍线采空区自流充填的需求。为取得矿山最佳技术经济效益，提出方案一（增设充填泵加压输送质量浓度72%料浆）、方案二（质量浓度70%料浆自流输送），通过综合对比分析，方案一优缺点同样明显，方案二无需技改、工艺流程更可靠，且方案二较方案一年节省充填运营成本约233.45万元，故方案二更优。
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微型凿岩台车在急倾斜薄矿脉开采中的应用研究
Abstract:
针对国内急倾斜薄矿脉浅孔留矿法开采存在采幅过大、矿石贫化率高、机械化程度低、安全风险高等问题，结合国内某金属矿赋存条件，提出了机械化留矿法开采工艺，确定了采用微型凿岩台车上向浅孔凿岩的机械化开采思路。首先，基于试验采场的作业条件，确定了微型凿岩台车的设计原则和主要技术参数。其次，整机采用模块化和4自由度凿岩定位的设计方案，对微型凿岩台车狭小复杂环境下的通过性、凿岩定位、整机稳定性和原地转向驱动系统进行了计算和模拟分析，结果显示，该方案可满足狭小空间的凿岩作业需求。经试验结果表明：微型凿岩台车可满足急倾斜薄矿脉浅孔留矿法开采狭小空间转场行驶、凿岩定位及视距遥控作业的实际工程应用。
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基于ANP-TOPSIS的非煤地下矿山安全绩效评估
Abstract:
为评估非煤地下矿山安全管理工作实施成效，建立了非煤地下矿山安全绩效评估指标体系，其评估指标共包括6项一级指标和30项二级指标，并构建了基于ANP法和TOPSIS法的非煤地下矿山安全绩效评估方法，通过ANP法确定评估指标权重，结合TOPSIS法进行综合评估，最后以XD公司为例进行实证研究。结果显示：影响非煤地下矿山安全绩效的最重要指标为矿山开采，所占比重为0.094；XD公司在2023年安全绩效评分最高，安全绩效为Ⅱ级，2020-2023年安全绩效综合得分年均增幅5.66%；XD公司的安全管理在安全教育培训方面相对较好，在风险分级管控与隐患排查治理方面相对薄弱。研究结果对于企业公司内部安全管理绩效评估有着重要的借鉴意义，可为非煤地下矿山安全管理工作提供正确的指导。
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周桂石,王泽红
Abstract:
我国铁矿资源丰富，但呈现贫、细、杂的特点，98%以上的铁矿资源需要经过选矿加工后才能得以有效利用。粉磨作业作为铁矿石加工利用的准备工序，对后续选别指标具有举足轻重的作用，但能耗钢耗高、能量利用率低，特别是细磨和超细磨时，能耗更高，不利于降低选矿成本。在磨矿过程中加入助磨剂，是提高磨矿效率、降低生产成本的有效措施之一。通过回顾助磨剂在铁矿磨矿领域的研究和应用现状、新型助磨剂研制及应用、助磨剂对后续作业的影响以及助磨剂的作用机理，指出铁矿助磨剂的选择及应用需要与矿石性质及磨矿环境相适应，应加强新型助磨剂的研制以及对后续作业的影响研究，以期为助磨剂在铁矿粉磨领域的选择和应用提供指导。
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双框百叶式风窗流场模拟及局部阻力研究
Abstract:
矿井通风系统作为矿山地下工程中的一个重要子系统，对其风量的精准调控是实现通风系统优化的基础，而局部阻力则是影响风量的重要因素之一。为了研究百叶式风窗的局部流场特征、叶片开启角度与局部阻力系数之间的关系，采用了计算流体力学（CFD）数值模拟，并结合实地测量，在不同风速和不同叶片角度下进行了三维仿真研究，以深入了解风窗的性能和优化潜力。得出如下结论:叶片开启45°时，高速流场在风窗入口处逐渐形成，随进风口风速的增加，流场风速峰值与流场面积随之增加；叶片角度从60°增加到90°时，风窗处局部阻力减小，后方流场分布特征发生改变；风流经过风窗过程中静压能与动能发生相互转换，在增压减速区域以及风门背风面所形成的涡流区域，成为影响百叶窗后流动场内局部阻力及能量损耗的关键因素。此外，风窗的局部阻力系数与叶片开启角度之间的关系，经由非线性拟合分析，呈现出一种幂函数关联。
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某铜矿人工假顶条件下采场点柱参数优化研究
Abstract:
矿山的采场结构参数是保证采场安全高效开采的重要因素。以云南省某铜矿I号矿体为背景，通过工程类比法制定出4种不同的点柱尺寸，采用FLAC3D数值模拟软件对不同点柱尺寸下采场的位移、应力进行了分析。分析结果表明：最合理的点柱尺寸为5 m×6 m；开挖至第四分层时，4 m×6 m与5 m×5 m点柱方案超出采场所能承受最大拉应力，两方案排除；采用5 m×6 m与6 m×6 m采场所受拉应力均未达到极限状态，但矩形点柱优化效果明显好于正方形点柱优化效果，最终确定合理的点柱尺寸为5 m×6 m，该参数为矿山的采场试验提供了良好的指导。
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矿山低碳生态建设效果评价方法研究及关键影响因素分析
Abstract:
为客观地评价矿山低碳生态建设效果和促进矿山企业经济建设与环境保护协同发展,基于DPSIR思想,建立矿山低碳生态建设效果评价指标体系；采用DEMATEL法和AHP法,构建DPSIR-DEMATEL-AHP的指标权重算法,并利用区间数距离算法和二元联系数优度算法；建立基于区间数优度的矿山低碳生态建设效果评价方法,客观地揭示矿山企业发展驱动力、生态环境压力、矿区环境质量状态、矿山开采对环境的影响和矿山企业响应反馈之间的紧密联系程度,为客观评价矿山各年的低碳生态建设效果和分析影响矿山低碳生态建设的关键因素提供了有效的方法路径。将该模型方法用于评价露天矿低碳生态建设效果和分析其关键影响因素,研究结果表明：该矿山2021年的低碳生态建设效果最好,2020年的低碳生态建设效果最差；提高矿山低碳生态建设效果的重要措施包括提升矿山利润率、矿山节能增效和减少CO2外排量、提升单位工业产值固废利用量、增加矿区绿化覆盖率、实施有效的降尘措施、加强矿山生产关键工作过程管理、提升节能减排宣传和培训覆盖率等。
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微细粒的铁精矿细磨深选尾矿浮选钛铁矿实验研究
Abstract:
以攀西地区某厂提供的微细粒的铁精矿细磨深选尾矿为研究对象，TiO2品位为19.51%，脉石矿物主要为辉石、绿泥石和闪石等。针对该矿石特点，研发了BY系列抑制剂。结果表明，以MOH作捕收剂，BY-3作抑制剂，通过“一粗一精脱硫-一粗一扫四精，中矿顺序返回选钛”的闭路流程，可获得的钛精矿产率30.98%、TiO2品位46.94%、回收率74.54%，浮选尾矿TiO2品位5.27%的指标。本论文研究结果可为同类型矿石高效回收利用提供技术参考。
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2023,43(9):1-6, DOI:
Abstract:
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.
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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。
