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王国强, 豆龙, 王玉丁, 盛佳, 王亚军, 龚永超, 林卫星, 梁巨理, 哈斯木热合曼
2024,44(8):1-7, DOI:
Abstract:
随着浅地层矿产资源开发逐渐枯竭,深井矿床开采势必成为我国战略资源开发的主要阵地.但深井开采所面临的“三高一扰动”将制约深井矿床开采的安全性,大幅增加了规模化开采的难度,合理采矿方法的选择是解决深井矿床高效安全开采的前提.引入Critic赋权法,构建了深井卸荷采矿方案综合优选评价模型.以国内某深部特大型矿床为工程背景,提出4种卸荷开采方案,并用建立了的Critic客观赋权法综合评价模型进行评价.结果表明,方案四(即盘区分层卸荷大断面进路开采方案)为最优方案.基于优选方案开展了现场工业试验,试验结果显示,推荐的开采方案具有卸荷效率高、生产能力大、贫损指标低等优点,验证了将Critic赋权法引入深井卸荷采矿方案优选的可行性和适用性,为国内矿山提供了一种深井卸荷采矿方案优选思路.
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2024,44(8):8-14, DOI:
Abstract:
针对金川二矿区610m 水平井下破碎站建设时面临的硐室周边工程地质条件复杂、岩体稳定性较差和岩体工程密度较大等问题,结合现场工程调研和前期地质勘察结果,确定了采用上斜坡接力导硐法,从大件道上斜坡接力导硐至硐室顶部后分层、分区下刷完成硐室的深部破碎站高效施工技术方案.其技术参数为:导硐开挖断面宽和高分别为4.00m、3.75m,导硐坡度为22°26′51″,3个分层高度分别为4.2m、3.5m 和4.7m.同时,通风系统、出毛系统、动力系统和辅助设备4个方面经过系统配置后可确保破碎硐室顺利施工.最后,对破碎硐室施工技术参数、施工顺序和工序进行优化调整,保障了其与周边相邻工程的顺序衔接.工程实施结果表明,该设计方案合理,硐室稳定性较好,突破了在工程地质复杂、岩体稳定性差和岩体工程密度大等条件下进行施工的技术难题,可为相关领域提供技术借鉴和参考.
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2024,44(8):15-22, DOI:
Abstract:
开发深层地热能是实现“双碳”目标的一种重要途径.由于成岩环境的不同,深层花岗岩的矿物组成和细观结构与浅层花岗岩有较大差异.选取代表深层热储的山西芦芽山粗粒花岗岩为研究对象,在急剧冷却的方式下,利用三轴渗流测量系统,采用压力脉冲击和压汞法分别研究了不同围压、热处理温度和循环次数下粗粒花岗岩试样渗透率和孔隙结构的演化规律.结果表明:在无约束且缓慢升温条件下,粗粒花岗岩渗透率的阈值温度为250℃;多次“升温冷却”循环可以提高渗透率和孔隙率,但随着循环次数的增加,增幅逐渐降低;提高热处理温度和增加“升温冷却”循环次数均有利于超大孔和大孔的形成,当热处理温度达到400 ℃时,微孔开始生成;粗粒花岗岩的物性和温度敏感性均有利于深层热储的开发.
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2024,44(8):23-30, DOI:
Abstract:
为揭示300～150 ℃循环热处理后花岗岩物理性质及抗拉强度演变规律,对经过不同热处理循环次数的花岗岩自然吸水率、纵波波速变化进行测定,并开展巴西劈裂试验,期间采用声发射技术监测其破坏过程的声发射特征.结果表明:(1)花岗岩经历300～150 ℃循环热处理后,自然吸水率增大,变化量在0.25％～0.35％,纵波波速降低,衰减量为1132.3～1199.6m/s;(2)花岗岩抗拉强度随热处理次数增多呈指数型减小,室温-300℃－室温处理方式下花岗岩抗拉强度最低,为13.21 MPa,而300～150 ℃循环热处理下,抗拉强度较室温-300 ℃－室温处理方式有所提高;(3)与室温条件相比,循环热处理后花岗岩加载至破坏所用时间呈降低趋势,且峰值荷载前出现声发射累计能量突变及振铃数峰值现象;(４)花岗岩经过300～150 ℃循环热处理后,破坏时监测的声发射累计能量和波速损伤变量与循环次数的变化趋势相反.研究成果可为一定温度区间循环下花岗岩物理力学演变行为提供参考.
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2024,44(8):31-37, DOI:
Abstract:
随着深海科学技术的发展,国际海底区域矿产资源的商业化开发逐渐成为现实,但各利益攸关方对于缴费机制及惠益分享等核心议题的意见仍未达成一致.惠益分享是平衡发达国家与发展中国家利益、解决区域开发与环境保护矛盾的重要手段.通过文献分析法对惠益分享进行研究,基于“人类共同继承财产”原则,简要分析了惠益分享的主体与客体,重点探讨了当前惠益分享制度需要考虑的关键问题,得出了如下结论:惠益分享的主体为独立的国家或民族,客体为基于区域资源产生的收益;在执行惠益分享时,应侧重对发展中国家的利益保护,要充分考虑到代际间公平分享,还应考虑环境利益与科研利益等非货币利益的分配.基于此,对后续惠益分享制度的建立提出了相关建议,以期实现相对的公平合理.
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张宝, 陈绍民, 皇甫风成, 仵锋锋, 秦仕文, 苏致立, 魏军强
2024,44(8):38-47, DOI:
Abstract:
通过对群空区下橄榄形厚矿体开采时安全条件差、顶柱损失大的难题进行分析研究,得出预留25m 安全隔离矿柱和高分段＋大直径深孔凿岩高阶段空场嗣后废石充填采矿法开采厚矿体为佳.采用FLAC3D模拟分析高分段＋大直径深孔凿岩高阶段空场嗣后废石充填法采场结构参数,以及对上部群空区、隔离矿柱和上中段运输巷稳定性的影响.结果表明:矿房长40m、高75m、间柱宽10m 时,在25m厚安全隔离矿柱“保护”下空区稳定性良好,650m 中段运输巷因靠近矿房稳定性差而需进行变道.通过现场工业试验得出,该采矿方法节省采准工程240m,采准周期短;不留顶柱,多回采顶柱资源量4.8万t;大直径深孔＋上向扇形孔同步回采,采场生产能力达到了1400t/d,生产效率大幅提高,为矿山尽快投产提供了技术支撑.
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2024,44(8):48-55, DOI:
Abstract:
锡铁山铅锌矿由空场法转充填法开采,存在空场下作业安全隐患高、生产能力低下、采切工程量大等问题.结合现场开采技术条件,提出了3种在技术上可行的采矿方案:分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法、小分段空场嗣后充填采矿法、上向水平分层充填采矿法,通过对各方案的生产能力、贫化损失、采切比等技术经济条件进行比较分析,优选出适宜的采矿方法为小分段空场嗣后充填采矿法.采用数值模拟软件对采场结构参数进行优化,确定采场宽度不宜超过10m,最佳分段高度为12m.矿山实际运用结果证明,经过采矿方法和采场结构参数优化后,采场生产能力相对于原定的上向水平分层充填采矿法提升了108.7％,贫化损失率与原拟定方案相近,采矿安全性更高,取得了较好的技术经济指标.
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2024,44(8):56-64, DOI:
Abstract:
复杂地质条件下,采场结构参数需要同时满足矿山生产的安全、技术及经济等多目标要求,但因为各目标对采场结构参数要求的差异,一般很难确定满足多目标要求的采场结构参数方案.以某金矿为背景,将粗糙集与响应曲面法结合,对浅孔留矿法的采场结构参数进行了优选和趋势性分析.利用粗糙集确定矿房长度60m、矿房宽度4m、顶柱宽度5m、底柱宽度4m 及间柱宽度6m 的采场结构参数组合为最优采场参数.由响应曲面法分析可知:矿房宽度以及矿房宽度和顶柱宽度的交互因子为采场稳定性影响最大的采场结构参数;矿房长度为采场生产能力影响最大的采场结构参数;底柱宽度以及底柱宽度和间柱宽度的交互因子为采场生产成本影响最大的采场结构参数.该金矿采用以上采场结构参数后,年安全生产事故数降低了68％,采场生产能力平均提高了27％,采矿生产成本降低了19％,实现了矿山安全、高效和经济的生产,为其他类似条件下的采场结构参数的优化设计提供了新的思路.
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2024,44(8):65-74, DOI:
Abstract:
残留区段煤柱下近距离煤层回采巷道的布置方式与位置选择十分重要.以青龙煤矿下部煤层21806工作面回采巷道的布置为研究背景,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了16# 煤层底板的最大破坏深度、残留区段煤柱所承受的载荷大小以及煤柱附近底板岩体的应力分布,利用数值模拟和经验公式确定了21806工作面回采巷道的布置方式与位置. 结果表明:16#煤层底板的最大破坏深度为8.6m,煤柱所承受的均布载荷为10.5 MPa;随着深度的增加,煤柱附近底板岩体垂直应力峰值位置始终位于煤柱中心正下方,水平应力峰值的数量由1个变为2个,位置由煤柱中心正下方逐渐向采空区正下方移动,剪切应力峰值位置变化不大;由不同布置位置的回采巷道掘进后围岩应力特征和经验公式确定21806工作面回采巷道采用内错15m 布置.
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2024,44(8):75-82, DOI:
Abstract:
随着内外部环境的变化,露天矿需要提升产能以获取更大的经济效益,而采场扩帮是较为经济的产能提升手段.以复合煤层露天矿扩帮问题为出发点,分析了扩帮区域超前、滞后、协同3种扩帮模式,以协同发展模式为重点,对扩帮工作线长度、扩帮角度及扩帮完成时间等关键参数进行了研究.给定生产剥采比与运距限制,提出了最优工作线长度的确定方法;结合扩帮流程给定扩帮角度约束,通过分析设备布设规律,推导了最优扩帮角度的计算方法;结合现场实际,对扩帮时间进行了分析.研究结果表明:以某复合煤层露天矿为工程实例,确定扩帮后合理工作线长度为1000m,扩帮角度为60°,扩帮时间为20个月.研究结果可为露天矿采场扩帮工程的实施提供参考.
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2024,44(8):83-90, DOI:
Abstract:
针对露天矿山面临的边坡安全与经济效益平衡问题,提出了一种以赤平投影分析为基础的台阶坡面角优化方法.以某露天矿高边坡为研究对象,基于赤平投影分析研究了不同台阶坡面角与优势节理裂隙面组合下的边坡破坏模式,采用极限平衡法计算了不同破坏模式下的边坡稳定性,从而获得了台阶坡面角的最优值,并运用有限元强度折减法分析了最优台阶坡面角下边坡的整体稳定性.结果表明:边坡在不同台阶坡面角下有不同的破坏模式;台阶坡面角的最优角度为65°,在3种荷载组合下均满足安全标准的要求;通过台阶坡面角优化方法获得的采场最终帮坡角为49°,相较于现状采场的最终帮坡角提升了6°,新增矿石回采量约为28.2万m3,根据有限元强度折减法计算的边坡的整体稳定性系数为1.783,边坡处于稳定状态,验证了该优化方法的可靠性.
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2024,44(8):91-97, DOI:
Abstract:
复垦排土场边坡中覆土厚度和边坡形态严重影响矿山排土场边坡的稳定性及复垦效果.以国家电力投资集团内蒙古公司南露天矿排土场边坡为研究对象,利用数值模拟并结合现场监测研究了覆土厚度、台阶高度和坡面角对于边坡稳定性的影响.研究表明,排土场覆土厚度越厚,台阶坡面角越大,以及台阶高度越高,排土场边坡稳定性越差;在保证边坡整体形态不变且满足复垦施工工艺的要求下,将单级台阶坡面改为多级台阶坡面,可提高整体边坡的稳定性;综合考虑排土场复垦效果、容量、施工作业安全以及复垦成本等因素,建议台阶高度为20m,局部台阶坡面角为24°～28°,最终边坡角为26°,覆土厚度为0.5m.研究结果对于复垦排土场边坡设计与施工具有一定的指导意义.
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2024,44(8):98-103, DOI:
Abstract:
堆积坝的稳定性对于保障尾矿库的安全至关重要.采用工程勘察资料分析、稳定性计算、数值模拟等方法研究了交椅山磷石膏渣场堆积坝的稳定性.结果表明:堆积坝高程在942m 时,正常工况及洪水工况下的稳定系数满足规范要求,排渗失效工况下极有可能发生溃坝;堆积坝高程为998m 时,干堆磷石膏以总坡比1∶2.5堆存,坝体处于不安全状态;交椅山磷石膏渣场堆积坝以干堆形式加高是可行的.干堆磷石膏密度宜取1.32g/cm3;堆积坝总外坡比宜取1∶2.6;应加强坝体的排渗以及浸润线的监测.研究成果可为国内外磷石膏渣场堆积坝加高提供参考.
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2024,44(8):104-112, DOI:
Abstract:
为解决多煤层采动层间覆岩破断复杂、难控制等问题,以神东某多煤层矿井为研究背景,通过理论分析、现场监测与数值模拟相结合的研究手段,分析多煤层开采层间覆岩破断特征及运移规律.首先,基于悬臂梁理论分析计算了多煤层采动下层间覆岩移动量,同时将现场监测数据与理论值进行对比分析;然后,采用3DEC模拟研究了多煤层在不同开采距离下层间覆岩运移及破断特征;最后,提出了煤壁锚索＋层间覆岩锚网锚杆强化支护技术.结果表明:可利用多煤层开采层间覆岩运移理论计算层间覆岩裂隙发育高度;多煤层开采过程中易采用下行式开采,上、下煤层间距在20～40m 之间最为合适;多煤层采动过程中层间覆岩移动量呈先增加后降低的趋势,相较于普通支护,煤壁锚索＋层间覆岩锚网锚杆强化支护的顶板移近量降低了约65％,取得了良好的支护效果.研究结果为多煤层采动条件下顶板稳定性控制提供了理论依据.
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2024,44(8):113-122, DOI:
Abstract:
针对“三软”煤层巷道围岩变形严重等问题,以1307工作面回风巷为工程背景,通过室内试验、数值模拟与工业性试验相结合的方法,掌握了巷道围岩力学特性及变形破坏机制,提出并应用了巷道加固技术.结果表明:巷道围岩矿物成分占比较高,且巷道在原支护方案下围岩裂隙发育范围大、锚杆索受力接近破断载荷,围岩变形严重;揭示了支护方案不合理、围岩力学特性差为巷道围岩变形破坏的机制,明确了巷道两帮、底板为加固控制的关键部位,提出了“全长黏结锚固＋帮部加固＋底板加固”的控制对策;构建了不同支护方案的数值计算模型,获得了不同加固方案下围岩的位移及塑性区分布特征,最终确定了巷道控制效果好的加固参数;巷道加固技术应用后,巷道围岩的最大变形量为156mm,相比于原支护方案,巷道顶、底板与两帮位移量分别减小了84％、87％,巷道围岩得到了稳定控制.
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2024,44(8):123-131, DOI:
Abstract:
针对金川三矿区巷道围岩松动圈大小不明确对支护参数设计造成较大困扰的问题,通过现场测试和数值模拟的方法,研究了金川三矿区1330m 水平和1438m 水平巷道在不同空间位置下的松动圈大小,揭示了平巷水平布置方向和埋深对金川三矿区巷道围岩松动圈大小的影响规律.结果表明:平巷的水平布置方向越大,围岩松动圈越大,且围岩松动圈在30°～60°范围的扩增幅度大于0°～30°和60°～90°,顶、底板松动圈增大幅度高于两帮;平巷的埋深越大,围岩松动圈越大,巷道围岩破碎面积随埋深的变化曲线在埋深小于５００m 时近似呈线性增长,埋深大于等于500m 时,巷道围岩破碎范围扩增幅度增加,巷道围岩整体稳定性遭到破坏;不同平巷水平布置方向和埋深下松动圈大小的现场实测结果与数值模拟结果的平均相对误差分别为7.5％、1.0％,数值模拟结果相对可靠.研究结果可为平巷的支护设计和井巷工程中巷道空间位置的设计提供参考.
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2024,44(8):132-138, DOI:
Abstract:
通过对瓮福磷矿磨坊矿1080进风斜坡道3#交叉口时顶板变形进行分析,得出顶板变形的主要原因是围岩所处地带为较破碎的白云岩,围岩稳定性较差且受地下水的影响明显,同时支护体结构不具有针对性,支护体和围岩在刚度、强度、变形上不耦合.为防止后续采动影响此处变形,对原支护方案进行优化,采用“锚杆＋钢筋网＋钢拱架＋预应力锚索”的联合支护方式支护破碎顶板. 利用FLAC3D 对优化前后的支护方案进行模拟分析,并对优化后的方案进行210d的现场井下监测.结果表明:支护优化后的围岩顶板沉降位移较原方案减少了95.35％,现场监测其最大值约为2.00mm;支护优化后的两帮移近量较原方案下降了94.29％,现场监测两帮移近量小于3.00mm.优化后的支护方案可有效控制围岩变形量,即在原有支护方案的基础上增加预应力锚索对破碎巷道围岩的稳定性有着明显的改善作用.
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陈寅, 王亚军, 李晓辉, 林卫星, 豆龙, 刘奇, 江飞飞, 龚永超
2024,44(8):139-147, DOI:
Abstract:
某铜镍矿井下矿岩条件较差,早期采用崩落法回采矿石资源.由于崩落法采场暴露时间较长,加上开采扰动影响,开采区域在治理之前出现了顶板垮冒和侧帮垮落情况,致使上部矿岩开采技术条件恶化,造成超百万吨矿石资源在当前情况下无法安全采出.基于此,采用了TRT超前探测与地质钻探相结合的探测方式,得到有底柱崩落法开采影响区域松散边界顶板标高为760m水平,上盘边界近似垂直,下盘边界按岩层移动角60°推断;无底柱崩落法开采影响区域松散边界顶板标高为755m水平,上下盘情况与有底柱崩落法开采区域类似.探测结果可为该区域赋存矿石资源的采矿方法选择、采准工程布置和支护设计提供依据,以保障井下安全、高效生产.
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2024,44(8):148-156, DOI:
Abstract:
无底柱分段崩落法采矿常导致地表塌陷及周边区域开裂与变形,影响周边建筑物安全.塌陷区回填是控制塌陷区周边岩土体变形的常用手段,研究塌陷区回填对地表变形的抑制效果有助于关键区域建筑物的保护.基于金山店铁矿张福山矿区东区塌陷区回填前后的变形监测数据及离散元计算结果,分析了回填对地表不同区域的变形抑制效果及回填量对地表变形的影响.结果表明:塌陷区回填对下盘有良好的抑制效果,但受回填量及回填位置的影响,靠近回填区域的下盘测点受到的抑制作用较大,上盘及端部测点受到的抑制作用较小;当回填量达到一定量级时,回填能有效抑制上下盘土体的变形;目前矿区东区的回填量仍处于较低水平,增加回填量可以有效抑制上盘及端部变形.研究结果可为塌陷区治理提供参考.
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2024,44(8):157-164, DOI:
Abstract:
高瓦斯近距离煤层群开采条件下,邻近层煤层厚度、层间距变化显著,导致瓦斯涌出具有较强的不均衡性,已成为工作面瓦斯治理的难题.以邵寨煤矿2502工作面为研究对象,通过理论分析与数值模拟研究了下伏煤岩体裂隙带的破坏深度及演化特征,在分析下邻近层煤层瓦斯运移规律的基础上提出了复杂地质条件下近距离煤层群开采瓦斯涌出量计算方法,并对瓦斯涌出量进行了预测和区域划分.根据瓦斯涌出量预测结果,针对性地提出以“底板下向穿层钻孔＋高位钻孔及上隅角插管”的方法抽采下邻近层卸压瓦斯及采空区瓦斯,实现瓦斯抽采分区域治理.结果表明:邵寨煤矿2502工作面可划分为3个瓦斯涌出区域,最大瓦斯涌出量分别为34.74,14.66,29.86m3/min.在进行瓦斯抽采分区域治理后,底板穿层钻孔抽采效果良好,回风流和上隅角瓦斯体积浓度稳定下降,未出现突变现象,综合治理效果良好,有力地保证了工作面的安全回采.
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2024,44(8):165-172, DOI:
Abstract:
针对近距离煤层群瓦斯治理难题,以杜儿坪煤矿某工作面为研究对象,模拟开采后覆岩裂隙发育情况.根据近距离煤层群瓦斯抽采机理,利用FLUENT 软件模拟采空区在布置顶板高位钻孔前后和“顶板高位＋底板拦截”钻孔后的瓦斯运移情况,对比分析抽采效果和工作面上隅角CH5 体积分数.结果表明:覆岩垮落带高度为16m,裂隙带高度为58m;将顶板高位钻孔布置在垂直位置距顶板38.5～57.25m,水平位置距回风巷20～50m 范围内,底板拦截钻孔布置在距底板正下方5m,距回风巷侧10～15m 时,工作面上隅角的CH4 体积分数降低至0.32％,瓦斯抽采效率高;对工作面采空区高位定向钻孔联合底板拦截钻孔技术进行现场应用,取得了良好的瓦斯治理和抽采效果.
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2024,44(8):173-181, DOI:
Abstract:
考虑岩体质量评价具有随机性、模糊性特点以及指标因素之间强关联性和指标数据盲灰性的问题,基于博弈论组合赋权法(IAHP-GRA)和多维联系云,建立了岩体质量评估模型.在构建岩体质量评价指标体系基础上,IAHP-GRA计算指标综合权重,克服传统赋权方式弊端,通过多维联系云理论计算云综合确定度,以最大隶属度为岩体质量等级判别准则,综合确定岩体质量状况.收集了15组岩样数据用于模型可靠性检验,并与一维云、可变模糊集评估结果进行对比;应用该模型对某金矿3个中段岩样进行实例分析,进一步考察模型适应性.结果显示,基于IAHP-GRA 和多维联系云的岩体质量评价结果与实际情况基本一致,评估结果优于其他几种模型,可为岩体质量评估提供理论支撑.
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2024,44(8):182-189, DOI:
Abstract:
研究双裂隙对岩体稳定性及破坏特征的影响有助于理解裂隙间的互相作用机制.运用PFC2D建立含不同空间分布的平行双裂隙砂岩试样数值模型,对其进行单轴压缩试验,分析其受载损伤特征、微裂纹演变和应力场分布,并结合宏观破坏特征,探讨试样的失稳机理.结果表明:3种双裂隙的不同空间分布使砂岩的渐进损伤过程和力学性质产生差异,并影响了微裂纹分布、数量和倾角,对岩桥破坏程度差异显著,进而形成不同的破裂区域;采用等效应力云图对不同模型峰值应力分布进行对比,并结合宏观破坏特征,从受外力角度探讨了裂隙的不同空间分布结构对试样的受力承载面和压应力传递路径的影响.研究成果可为工程实践和岩石力学研究提供参考价值.
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冯兴隆, 冯明, 朱斯陶, 吴爱祥, 杨朝义, 王少勇, 眭素刚
2024,44(8):190-196, DOI:
Abstract:
普朗铜矿在地表及井下建立了多种泥石流监测系统,但各个监测系统的数据来源分散、种类繁多、数据量庞大,大数据资源未得到充分利用.通过建立融合天空雨情水量监测系统、地面位移监测系统和井下通道监测系统的“天地井”立体监测框架,实现了泥石流灾害的多层次多参量实时动态监测预警;利用云计算和大数据技术,建立“天地井”大数据多参量一体化的泥石流综合监测预警平台,实现了以计算机智能预警为主、人工预警为辅的井下泥石流危险性智能预警,达到了普朗铜矿泥石流监测的一体化管理,改变了传统的多系统多人管理模式,显著提高了泥石流监测预警管理的智能化、集成化水平.
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2024,44(8):197-205, DOI:
Abstract:
为揭示广东省中小型非煤地下矿山安全管理现状,挖掘非煤地下矿山常见的安全隐患以及其发生的内在规律,促进广东省中小型非煤地下矿山企业系统性提升安全生产管理水平,防范化解重大安全风险,基于广东省68家非煤地下矿山专家会诊安全隐患统计数据,采用分组分析法和因素分析法,研究非煤地下矿山生产作业现场和安全组织管理等方面的安全隐患产生的原因,以及重大事故隐患共性问题,确定了重大安全生产事故隐患和一般安全隐患的各类主要表现.在此基础上,提出了调整产业结构、转变发展方式等13项主要风险管控重点措施,对提高同类型非煤地下矿山安全管理水平和本质安全生产水平具有一定的借鉴意义.
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2024,44(8):206-213, DOI:
Abstract:
针对露天矿场工况环境复杂,矿用卡车采掘运输过程中控制难度大、控制耗时长等问题,提出基于5G 通信的露天矿矿用卡车采掘运输自动化控制方法.首先,构建适用于露天矿场的5G通信系统,实时采集矿用卡车作业数据.其次,建立矿用卡车运动学模型,并通过改进的A* 算法规划矿用卡车采掘运输参考轨迹,引入自适应预瞄策略确定期望控制率.最后,采用粒子群优化算法获取最优预瞄距离,并将其应用于矿用卡车轨迹跟踪控制中,实现对露天矿矿用卡车采掘运输的自动化控制.试验结果表明:矿用卡车在弯道行驶中的横向误差最大为0.07m,航向角误差最大为0.05rad;上下坡行驶中的上坡横向误差最大为0.13m,下坡横向误差最大为0.12m;避障行驶中的横向误差最大为0.10m,航向角误差最大为0.05rad,且最大计算时间不超过30ms,表明该方法实现了对矿用卡车采掘和运输过程的精准控制,降低了事故发生率,提升了露天矿开采的安全性和效率.
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2024,44(8):214-221, DOI:
Abstract:
针对矿山斜井运输系统中提升容器防跑车装置存在的安全性和可靠性问题,设计了一种新型平道闭锁器.首先对现有防跑车装置进行了系统分析,然后详细介绍了新型闭锁器的设计理念、结构以及潜在故障模式.通过构建故障树分析模型,定性及定量地评估了系统失效的潜在原因,并运用最小割集预估了故障的根本原因.同时,概率重要度和关键重要度的计算为故障原因的重要性分析提供了量化指标.试验结果表明,新设计的平道闭锁器显著提高了斜井提升容器的制动安全性和运行稳定性.研究结果可为斜井提升运输系统的安全水平提供有力的技术支持,并为相关安全设备的设计与优化提供参考.
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2024,44(8):222-229, DOI:
Abstract:
针对现有的曲面滤波方法不完全适用于矿山巷道掌子面点云分割的问题,提出了一种融合空间梯度滤波与k近邻欧式聚类的点云分割算法.该算法基于空间梯度滤波降低点云数据中掌子面和巷道壁区域黏连的现象,采用k近邻欧式聚类算法分离不同点云团体并保留掌子面点云分割结果.最后,采用AABB包围盒筛选滤波步骤滤除的点云,并用来补全因过分割而导致的掌子面内部空洞区域.试验选取4组真实矿山巷道雷达点云集合,从巷道形貌、点云密度、姿态角偏差量等不同维度验证所提算法的鲁棒性.试验结果表明,在最优超参数条件下,该算法的精确率、召回率与综合评价指标F1分别达到了97.80％、98.98％和98.38％,均优于所选的对比算法.对比试验证明该算法能够实现复杂曲面形貌条件下的掌子面点云分割,具有精度高、可操作性好、鲁棒性高的特点.
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2024,44(8):230-236, DOI:
Abstract:
西北地区某石英闪长岩型高泥低硫金矿原矿中金品位为3.21g/t,硫品位为2.61％,矿石中易浮或易泥化脉石含量合计高达40.96％,结合矿石中金的赋存状态及嵌布特点,进行了系统的选矿试验研究.选择采用一粗三扫两精的全粒级浮选流程,在磨矿细度为－0.074 mm 占比80％条件下,通过优化药剂制度,采用丁黄药＋丁铵黑药(总用量为110g/t,配比为10∶1)作为组合捕收剂,水玻璃＋XJ-11(1000＋500g/t)作为组合矿泥抑制剂,有效解决了高含量泥质脉石对载金矿物上浮的干扰,提高了载金矿物的上浮速率,最终得到金回收率85.87％、金品位37.22g/t的金精矿.研究结果可为石英闪长岩型的高泥低硫金矿浮选高效回收提供参考.
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2024,44(8):237-241, DOI:
Abstract:
某铜锌矿选厂浮选尾矿中含有少量可综合回收的锂铷矿物,其中Li2O 和Rb2O 的含量分别为0.337％和0.109％.因尾矿石中泥化脉石矿物含量较高,采用常用锂矿捕收剂难以有效富集,选别难度较大.采用“擦洗脱药脱泥选锂中矿再选”的选矿新工艺和新型高效锂云母捕收剂CK-L,获得了Li2O 品位为1.64％、Rb2O 品位为0.39％的锂铷矿,Li2O 回收率为64.02％,Rb2O 回收率为48.69％,获得了较好的选矿指标,有效回收了铜锌尾矿中的锂铷资源,提高了资源综合利用率.
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2024,44(8):242-247, DOI:
Abstract:
针对关宝山选矿厂目前采用加温反浮选工艺存在的浮选成本高、能源消耗大等问题,采用实验室研制的新型耐低温捕收剂KDB-1在低温(10～16℃)下进行反浮选试验.试验结果表明,在矿浆pH 为11.0、捕收剂KDB-1用量为1500g/t、抑制剂苛化淀粉用量为700g/t、活化剂氧化钙用量为1000g/t的粗选条件下,对关宝山铁矿浮选给矿进行“一粗一精三扫”的浮选闭路试验,可获得铁精矿品位66.50％、铁回收率87.64％、铁尾矿品位20.51％的优良指标. 研究表明,新型耐低温捕收剂KDB-1在高效分选的同时可实现节能环保、降本增效.
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2024,44(8):248-254, DOI:
Abstract:
针对某企业磁铁矿预选分选设备存在矿石定位不准和矿石边缘位置重叠难以实现连续分选的问题,设计了一种基于视觉定位的磁铁矿预选分选方案.该方案采用矿石磁信号阈值分割、视觉定位、分水岭算法分割得到磁铁矿类别及形心位置,并设计分选控制策略,从而实现合格矿分选.试验结果表明,该方案可实现磁铁矿准确定位与边缘重叠分割,并连续分选合格矿,平均选别效率为53.83％;单张矿石图像的平均处理时间为0.216s,单个矿石颗粒的分选时间约为20ms,可满足快速分选矿石的需求.
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2024,44(8):255-264, DOI:
Abstract:
为有效触发知识型员工的主动变革行为,推动煤矿企业在“双碳”目标下的智能化转型,构建以支持性组织氛围和建设性责任知觉为中介变量的多层次导向平台型领导与知识型员工主动变革行为的跨层次理论模型.对15家国家智能化示范建设煤矿的26个知识型团队(26名团队领导,239名团队成员)进行问卷调查.结果表明:多层次导向的平台型领导、支持性组织氛围和建设性责任知觉对知识型员工主动变革行为均有显著的正向影响;支持性组织氛围在组织导向平台型领导与主动变革行为之间起着跨层中介作用;建设性责任知觉在个体导向平台型领导与主动变革行为之间发挥跨层中介作用;支持性组织氛围正向激发建设性责任知觉,两者在组织导向平台型领导与主动变革行为之间发挥链式中介作用.
2024年第44卷第8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8期
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露天矿山基础数字化的技术研究与工程实践
Abstract:
为响应浙江省全面推进矿山数字化建设号召，致力于实现矿山数字化转型升级,助推企业高质量发展。针对中小型露天矿山基础数字化的体系建设要求，引入实景三维、数字孪生、物联网、人工智能等现代信息技术，深入分析并研究了系统架构、关键技术以及核心模块等内容，构建了具备跨时空、全周期、多领域数据融合的矿山基础数字化管理系统，并在浙江临海市、温岭市的多个中小型露天矿山进行应用，其强大的数据融合能力和智能化管理推动了矿山企业从“碎片化”管理向“一体化”管理的转型，实现了数据资源向数据资产的转化，引导了企业从传统思维向现代系统思维的转变，同时，也为推进全省乃至全国中小型矿山数字化建设，进一步提升矿山数字化、智能化的水平提供了参考示范。
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RSM-BBD在矿渣基尾砂胶结充填材料配比优化中的应用
Abstract:
为降低充填采矿成本，以矿渣粉-水泥作为复合胶凝材料，利用响应面法，获取满足矿山充填强度要求的充填材料最优配比方案。首先，通过开展不同胶砂比（矿渣粉-水泥:尾砂）充填体强度试验和不同质量浓度塌落度试验，初步确定了矿渣粉掺比和质量浓度范围；然后，基于RSM-BBD模块建立了不同龄期的矿渣基胶结充填体强度回归模型，分析矿渣粉掺量、胶砂比、料浆浓度对胶结充填体强度的作用关系；最后，结合工程需求，推荐充填材料最佳配比，对经济效益进行分析比较。结果显示；矿渣粉掺量与料浆浓度、矿渣粉掺量与胶砂比、胶砂比与料浆浓度交互作用分别对充填体3、7和28天强度影响显著；推荐配比可以满足采矿方法对强度需求，且具有可观的经济收益。
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下部空腔对进路稳定性的影响及支护方式研究
Abstract:
当巷道围岩中存在空腔时通常会对巷道的稳定性产生严重不利影响。金川龙首矿崩落法采场最末分段回采进路受底板下方充填不接顶空腔的影响而发生显著变形和破坏,严重影响到采场正常生产。通过现场调查、数值模拟和现场试验的方法对回采进路的破坏机制和支护方式展开研究,研究结果表明,进路附近空腔在应力集中作用下发生变形进而引发进路围岩协同变形,且空腔的存在为围岩大变形提供了发展空间,是造成进路出现严重破坏的主要原因。随后根据空腔所处位置及其对回采进路稳定性的控制作用,研究提出了一种非对称支护方案,在该方案中将不接顶空腔部位视为整个支护系统的薄弱点来进行强加支护,从而降低空腔对进路稳定性造成的不利影响。非对称支护方案在现场应用后取得了良好的支护效果,使进路变形量减小80%以上,支护成本降低约11.7%,在提高采场安全性的同时保障了采场的正常生产。
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热-化学活化铁尾矿制备地质聚合物及其机理研究
Abstract:
铁尾矿是铁矿石经矿山开采和选矿厂加工制备铁精粉后排出的废渣,为了解决铁尾矿在制备地质聚合物时反应活性低、使用量受限的技术瓶颈,分别以高硅型铁尾矿和低硅型铁尾矿为主要原料,采用热-化学活化对其进行活性激发,然后以偏高岭土为校正材料,水玻璃为碱激发剂制备铁尾矿基地质聚合物,利用XRD和SEM/EDS等测试方法分析铁尾矿活化前后的矿物组成变化,以及热-化学活化对地质聚合物微观形貌和结构的影响。结果表明,两种铁尾矿经热-化学活化处理后的反应活性显著提高,制备的地质聚合物微观结构致密,抗压强度显著增大,较适宜的热-化学活化温度为500℃。细度10%的铁尾矿经相同的热-化学活化温度处理后活性最高,由其制备的地质聚合物的抗压强度最高；与低硅型铁尾矿相比,高硅型铁尾矿经热-化学活化后可以获得更高的反应活性,由其制备的地质聚合物抗压强度更高。热-化学活化使铁尾矿中的低活性矿物发生部分转化,形成了可溶性的硅酸钠及介稳态的不定形物质等高活性矿物。
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托克逊某矿105工作面梯形巷道支护技术研究
Abstract:
为解决梯形巷道掘进期间易失稳、支护困难以及支护成本高的问题，以托克逊某矿为研究背景，基于104工作面巷道现有方案的支护效果，运用理论分析、数值模拟方法提出105工作面巷道的支护方案，并应用实测数据对支护效果进行验证。研究结果表明:现有支护条件下，104工作面巷道矿压显现不明显，并且周围岩体稳定性较好，没有产生大幅度离层现象，可在此基础上对105工作面进行支护；通过与理论分析值相比较，现有支护方案较为保守，存在一定的优化空间，可对其进行优化设计。优化后的支护方案对巷道顶板及两帮控制强度有所减弱，位移缩小量由现有方案的59 mm、46 mm和56 mm降低到41 mm、43 mm和43 mm，但支护成本降低了32.5%，并且通过实测数据可知:巷道掘进期间顶板及其两帮变形量较小，分别为19.6 mm、21.2 mm和26.8 mm；工作面回采后，巷道及工作面围岩比较稳定，无大能量微震事件的发生，说明优化后的方案能够满足巷道掘进以及工作面的安全回采的安全要求。
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露天矿运输道路水稳层改性材料综合性能研究
Abstract:
针对露天矿山传统碎石运输道路耐久性、水稳定差等问题，利用矿山周边固废对运输道路改性，通过实验室试验，确定水稳层的爆破废石与周边土比例，并探讨了含不同固化剂掺量的水稳层的强度、水稳定及耐久性能。研究表明，未改性材料无侧限抗压强度低于0.2MPa，强度较低，其中当爆破废石与路边土比例为4:6时，可以充分发挥废石强度并且路面可以较好成形，加入固化剂后材料强度明显提升，掺量为8%时，无侧限抗压强度超过2.5MPa，水稳性系数为137.68%，其饱和抗压强度超过初始强度，经9次干湿循环试验，其抗压强度随循环次数增加先大幅增长后略微下降，稳定在7MPa。基于实验室试验，采用石土比4:6、掺量8%的组合开展工业试验，在紫金山金铜矿开展弯沉值试验并对其综合成本进行分析，结果显示，改性后路面弯沉值为9.07（0.01mm），路面质量显著提升，综合成本为47.5元/m2，综合成本明显降低。
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基于声发射的不同倾角裂缝巴西圆盘试验及其数值模拟研究
Abstract:
为研究不同预制裂缝倾角对预制裂缝岩石的力学、声学特性及岩石破裂过程中裂缝扩展机理和破裂模式，通过预制不同倾角裂缝的圆盘试件，进行巴西圆盘试验，以声发射技术和扩展有限元法进行观测和分析，探究不同倾角裂缝下岩石的破裂演化规律。结果表明：随着倾角的增大，裂缝起裂位置由预制裂缝尖端向中部转移，岩石的起裂荷载、峰值荷载等参数呈先减后增的变化；声发射参数表明试件随着倾角差异展现出多样的破坏模式：中等倾角的试件主要发生剪切-拉伸破坏，其余角度试件则以张拉劈裂破坏为主。声发射相关结果参数与承载能力随预制裂缝倾角α的变化趋势一致；XFEM模拟结果与试验观察一致，证实了该数值方法在预测岩石裂缝扩展方面的有效性。研究结果有助于预测和控制采矿、隧道掘进等领域的岩体在工程作业中的破裂行为，为解决行业工程安全问题提供有效参考。
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进路式充填采场围岩强度特征及稳定性分析
Abstract:
随着浅部资源的开采殆尽，深井开采或将成为我国未来深部矿产资源开发的常态。为了探索深部高地应力条件下进路采场布置方向对采场稳定性的影响，以云南某矿山埋深1000m处的进路采场为研究对象，进行了钻孔取芯并开展了单轴压缩和巴西劈裂试验。基于霍克布朗准则经验公式得到了围岩岩体力学参数，开展了进路采矿的数值模拟研究。探讨主应力方向对进路采场围岩应力分布、损伤区域和破坏过程等的影响，优化进路布置方案。试验结果表明矿体在1000m埋深范围赋存岩层的岩石平均单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量分别为96.48 MPa、3.92 MPa和33.87 GPa，且围岩具有明显的脆性特征。进路布置方向对采场的稳定性有着显著的影响，主要体现在拉应力集中区和塑性变形区范围大小上。模拟结果发现，随着进路方向与主应力方向的夹角增大，其应力集中现象愈发明显，且围岩的塑性变形范围也增大。当进路方向与主应力方向平行式，其稳定性最好。基于数值模拟结果，以主应力方向作为掘进方向，开展了机械采矿工业试验。并探索性的将采场进路尺寸扩大至4 m×4 m ，发现在机械采矿较小的作业扰动下，其进路采场稳定性良好。
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基于响应面法优化生物捕收剂对铜离子的浮选研究
Abstract:
采用新型生物可降解表面活性剂N-月桂酰肌氨酸钠(LS)进行铜离子浮选研究。采用单因素条件试验探索LS与Cu (II)的质量浓度比(ρLS:ρCu (II))、溶液pH值以及浮选时间对铜离子浮选效果的影响，并通过Box-Behnken响应面法优化条件，最后基于优化结果进行验证试验。得出如下结论：单因素试验结果表明ρLS:ρCu (II)=2.5，pH =8，浮选时间3min为最佳条件，Cu(II)去除率分别为95.57%、98.42和96.83%；验证试验结果表明，在ρLS:ρCu (II))=2.5，pH =9，浮选时间4min时三次验证试验Cu(II)去除率均值达到99.71%，与软件拟合所得预测结果基本吻合，表明该模型拟合程度和可靠性好。通过形貌和元素分析表明LS-Cu络合物组织松散且稳定，与LS相比，络合物中Cu(Ⅱ)的重量浓度百分比从0.00%上升至5.15%，表明LS对Cu(Ⅱ)具有较好的吸附能力。
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高温-水冷却含孔砂岩试件动态力学特性试验研究
Abstract:
为探究水冷却对高温含孔砂岩动态压缩力学性能影响,对天然和经200℃、400℃、600℃、800℃和1000℃高温-水冷却含孔砂岩试件,进行XRD和SEM试验,利用SHPB试验装置开展冲击压缩试验,并增加高温-自然冷却做对照。研究发现：天然砂岩结构致密,主要矿物成分为石英和方解石,经高温-水冷却方解石逐渐分解成氧化钙,遇水生成氢氧化钙,断面覆盖微米级颗粒；随作用温度升高,试件颜色由灰白色逐渐变至褐色,体积膨胀,质量、密度和纵波波速均减小；不同高温-冷却动应力–应变曲线变化规律相似,可分为弹性、塑性和破坏3个阶段；动抗压强度与作用温度呈二次函数负相关,动应变和平均应变率与作用温度呈二次函数正相关；随作用温度升高,试件冲击破碎程度加剧,碎块平均粒径呈二次函数负相关,由破坏成若干碎块转变为粉末状；与高温-自然冷却含孔砂岩试件相比,试件动抗压强度和平均粒径减小,动应变和平均应变率增大。高温-水冷却使砂岩试件内部结构损伤,随作用温度升高,其结构损伤劣化越严重,导致动力学下降越明显。
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尾矿库排水井的振动台试验研究
Abstract:
排水井是尾矿库重要的安全设施，其稳定性涉及到尾矿库的安危。基于相似性原理，采用振动台试验，系统地研究了尾矿库排水井在不同地震加速度和不同埋置深度工况下的动力响应特性及其变化规律。研究结果表明:（1）地震加速度峰值从0.315g增大到1.5g的过程中，排水井筒（模型）中的加速度放大系数呈先增大后减小的趋势，井壁由弹性逐渐向弹塑性转变，且刚度逐渐衰减；（2）在1.5g地震加速度峰值作用下，排水井在全埋工况下的最大相对位移为0.967 mm，远小于不埋工况下排水井的最大相对位移5.295 mm，说明在地震作用下，排水井周围的尾矿对排水井筒起到稳固作用，能提高排水井的抗震性能；（3）地震加速度峰值从0.315g增大到1.5g的过程中，排水井（模型）在不埋、半埋和全埋等工况下的一阶频率较初始自振频率分别下降了29.17%、27.05%、22.74%，排水井的刚度在不埋工况下退化最快；（4）地震作用下，井筒中不同位置的应变值与距离排水井顶的距离呈正相关性，应变最大值出现在排水井的底部，说明此处最易被震动破坏，在设计中应该加强排水井的底部抗震性能。
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OP-10与PEO协同增强高灰微细粒煤泥浮选及其机制研究
Abstract:
通过浮选回收高灰微细粒煤泥中的优质碳组分可以实现资源的高效持续利用。以高灰微细粒煤泥为研究对象，通过将辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)与聚氧化乙烯（PEO）进行复配预处理并与单一药剂预处理浮选对比发现两种药剂通过协同作用大幅提升了煤泥的可浮性。在此基础上通过激光粒度仪、接触角测量仪、红外光谱仪（FTIR）、Zeta电位仪及原子力显微镜(AFM)对其介观作用机制进行了分析。结果表明：两种药剂由于竞争吸附关系，PEO药剂会优先与煤样表面通过极性作用力产生吸附并暴露烷基链，增强部分疏水性，同时会压缩煤泥表面的水化层，降低界面间的静电斥力，促使微细粒煤泥开始絮凝为小絮团。PEO药剂作用完成后OP-10药剂开始吸附在絮团表面，压缩煤泥的双电层，对电负性离子产生屏蔽作用，同时由于比表面积降低，相比初始微细粒煤泥更容易铺装覆盖且相比单独添加药剂更均匀且吸附层更广更厚，OP-10主要通过本身的链状结构上的O与煤表面的—OH和C—O—C部分的O以极性作用力的方式产生吸附，将其链状结构缠绕在煤表面，覆盖煤样本身的含氧官能团，与此同时OP-10也可能依靠本身的烷基链部分通过疏水作用力和范德华力在煤样表面发生吸附。药剂的两端结构通过上述方式产生吸附后使得中间的芳香烃部分暴露在煤样表面，表现为疏水改性作用最明显。总体来说复配药剂通过静电作用力及极性作用力以单层吸附和双层吸附的形式产生吸附以增强煤样的疏水性，且经过复配药剂作用后粘附力大幅降低，浮选效率大幅提升。
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改进YOLOv8n的矿井火灾检测算法
Abstract:
矿井火灾问题是矿山安全的重点之一。针对传统火灾检测算法效率低且难以应用于资源有限的嵌入式设备等问题，提出一种改进YOLOv8n的火灾检测轻量化算法。首先为大幅度减少模型参数量，将YOLOv8n模型中的C2f模块改为C2fGhost模块。其次为防止模型轻量化后重要特征丢失、强化特征提取能力并降低图像中无关信息干扰，本文在YOLOv8n模型的Backbone部分加入EMA注意力机制。最后为提升模型泛化能力，将YOLOv8n模型中的CIoU损失函数替换为WIoU。试验结果表明，改进后模型的参数量下降30.1%，mAP50-95提升0.6个百分点，精确率仅下降0.2个百分点。改进后的模型能够对矿井下火灾进行实时高效检测，并且该检测算法对矿井安全管理具有参考价值。
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水泥固硫灰煤矿充填材料试验研究
高 鹏,
Abstract:
为了解决循环流化床锅炉固硫灰(CFBFA)综合利用率低的问题,以固硫灰为主材添加少量水泥制备煤矿充填材料。对比研究了固硫灰与普通粉煤灰的物理化学特性差异,在此基础上,采用控制变量法探讨了浓度、水泥用量和增效剂用量对水泥固硫灰充填材料流动性、泌水率和抗压强度的影响规律,优选配合比依托山西某煤矿充填工程进行了工程试验。试验结果表明:固硫灰需水性强、活性高；配制的充填材料性能主要受浓度和水泥用量影响,浓度越高,充填材料流动性越差、泌水率越低、强度越高,水泥用量越高,充填材料流动性越好、泌水率越高、强度越高。不添加增效剂,浓度低于0.555,水泥用量200kg/m3时,充填材料满足流动性≤20s,28d抗压强度≥3.0MPa的设计要求,但泌水率过高,不满足≤2%设计要求；增效剂能够显著提高充填材料流动性、降低泌水率,并减少水泥用量最高90 kg/m3,适宜的增效剂掺量为5kg/m3。工程试验表明,添加增效剂后,充填材料易拌性和易泵性明显提高,按浓度0.595、水泥120 kg/m3、增效剂5kg/m3配合比在充填站现场配制的充填材料流动性、泌水率和抗压强度满足工程设计要求。
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不同初始损伤砂岩力学特性与声发射响应研究
Abstract:
在露天矿、隧道、公路等工程基建和生产过程中，势必会对围岩不同区域造成不同程度的损伤，最终导致围岩的力学特性发生改变，为探究不同初始损伤等级对砂岩力学特性以及声发射特征的影响规律，通过分析砂岩试样荷载过程中声发射撞击参数，确定砂岩的特征应力数值，并根据起裂应力与损伤应力差值的不同倍数，定义预荷载42 Mpa、47 Mpa、52 Mpa、57 Mpa分别为一级损伤、二级损伤、三级损伤、四级损伤，对四种不同初始损伤砂岩开展辅以声发射监测系统的单轴压缩试验，分析结果表明：(1)初始损伤对岩石的力学性质产生了显著影响，随着初始损伤程度的增加，岩样的抗压强度减小33.6%、弹性模量降低43.4%，泊松比降低64%且峰值应变点逐渐后移;(2)不同初始损伤等级砂岩的声发射特征信号与应力应变曲线有着良好的一致性，随着初始损伤等级的增加，声发射局部信号突增特征明显;(3)随着损伤等级的增加，岩石的裂纹破坏模式产生变化，由无损伤岩样的张拉破坏演变为张拉-剪切混合破坏。
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基于香橙派的矿石识别系统
Abstract:
针对目前矿石检测技术准确性不高、效率低下、实时性差以及环境适应性弱等问题,提出了一种基于香橙派的矿石识别系统。该系统利用高清摄像头实时捕获矿石图像,并通过香橙派Orange Pi 5B开发板搭载YOLOv4-tiny-tf2模型处理图像数据,实现矿石种类的高效准确识别。经实验测试,矿石识别的正确率达到93.75%,具有较高的可靠性和稳定性。在实际应用中,该矿石识别系统可以广泛应用于矿山、冶炼厂等场所,帮助工作人员快速识别出矿石种类,为生产决策提供有力支持。系统具有体积小、功耗低、成本低廉等优点,便于在矿山现场进行部署和使用。
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突出煤层顺层钻孔机械造穴卸压增透试验研究
Abstract:
顺层钻孔采前预抽是工作面煤层消突的主要方法之一,然而我国大部分突出煤层渗透性低,造成瓦斯抽采效果不理想,严重限制了这一技术措施的实施。为此,针对寺家庄公司15111工作面顺层钻孔抽采条件,提出了顺层钻孔机械造穴卸压增透装备体系与工艺流程；研究了机械造穴钻孔周围的煤层应力与瓦斯含量的变化特征,揭示了造穴钻孔直径对煤层卸压增透的影响规律,确定了15111工作面机械造穴钻孔工艺参数；在此基础上,开展了15111工作面回风巷机械造穴卸压增透工业性试验。结果表明,顺层钻孔机械造穴增大了钻孔周围煤体的暴露面积与卸压范围,提高了钻孔瓦斯抽采影响半径；机械造穴钻孔的瓦斯抽采量是普通顺层钻孔的8倍以上,其抽采瓦斯体积分数较普通顺层钻孔提高了153.4%,增透效果显著。研究成果为类似条件矿井的区域防突提供了经验参考。
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司家营铁矿露天转地下采矿方法设计与优化
Abstract:
采矿方法的合理选择对矿山转入地下开采后的安全高效运营意义重大。针对司家营铁矿区露天转地下开采的采矿方法选择面临的诸多难题，基于考虑矿区复杂的矿床赋存特征与开采地表环境的开采技术条件约束，针对设计提出的阶段（分段）两种空场崩落嗣后充填采矿方法方案，提出了改变矿石运输的传统错段式布置。方案优化结果表明：采用阶段内铲运机与坑内卡车联合出矿的采矿方法优化方案，有效缩短了铲运机的运输距离，提高了运输效率；优化后的方案阶段高度为60 m时，采区溜井高度降低了30 m，盘区内的溜井数量由原设计的6条减少为2条，减少了采准工程量，有利于降低采矿成本。指出了该矿采矿方法选择与实施过程中应考虑的问题，以期为即将实施露天转地下开采的司家营铁矿提供指导。
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国外某高硫赤褐铁矿选矿试验研究
Abstract:
国外某高硫赤褐铁矿含S 5.68 %、含Fe 45.95 %,铁主要赋存在赤褐铁矿中,硫主要以硫化物的形式存在。为了给该矿确定最佳的选矿工艺流程,在原矿性质研究的基础上,采用磨矿-浮选选硫-强磁选选铁流程进行试验。结果表明:该工艺最终可获得硫含量41.31 %、硫回收率69.73 %的硫精矿,铁含量60.84 %、铁回收率为76.92 %的铁精矿,铁精矿所含硫杂质符合质量标准。
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“双碳”目标下考虑碳绩效的采矿方案优选
Abstract:
矿产资源开发利用不仅为国民经济发展提供物质基础，更是“双碳”目标下碳减排的关键战场。为了实现矿山低碳开发，在以往采矿方案优选评价指标的基础上，引入碳绩效相关指标，构建了考虑碳绩效的加权灰色关联采矿方案优选模型用以促进矿山源头减碳。以国内某矿山为例，在安全、经济、技术指标之外引入平均碳绩效等碳绩效相关指标，利用博弈论思想综合确定各指标权重，对地下阶段矿房嗣后充填开采、露天分层台阶式开采、露天分层台阶式开采（35%）和地下阶段矿房嗣后充填联合开采以及露天分层台阶式开采（60%）和地下阶段矿房嗣后充填联合开采4种采矿方案进行选择，最终确定露天分层台阶式开采为最优方案。与不考虑碳绩效的优选结果相比，碳绩效指标的引入使得各方案的加权灰色关联度发生了变化，证明在“双碳”目标下考虑碳绩效指标具有重要意义，符合发展绿色矿业的要求，可为“双碳”目标下矿山优选采矿方案提供参考。
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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。
