• 第十一届中国充填采矿技术与装备大会暨 第九届中国矿山安全技术装备与管理大会
  • 第十届中国充填采矿技术与装备大会
  • 第八届安全会议暨首届“双碳”会议
  • 第九届中国智能化绿色开采技术与装备大会在海口召开
  • 当期目录
  • 优先出版
  • 最新录用
  • 下载排行
  • 过刊浏览
    全选
    显示模式:: |
    2021年第卷第1期
    全选
    显示模式:: |
    2021年第卷第1期
    全选
    显示模式: |
    • 巷道空间特征对煤矿瓦斯爆炸超压的影响

      朱云飞

      Abstract:

      为认识巷道空间特征对煤矿瓦斯爆炸的影响,应用气体爆炸数值模拟软件建立了真实尺度下的巷道模型,研究巷道长度和截面形状对瓦斯爆炸超压的作用特征。研究显示,在同截面直巷中,相同的预混瓦斯爆炸产生相同的初始超压,超压在接近出口前的衰减规律也相同。研究提出了一种表征不同巷道截面形状宽高比偏差程度的方法,并发现巷道截面形状越接近正方形,高烈度爆炸产生的超压越低,巷道截面积和形状决定了爆炸超压的极限值。研究认为通过降低巷道摩擦阻力系数和截面约束度有助于弱化瓦斯爆炸源头附近超压,进而降低致灾强度。

      • 1
    • 高温三轴应力下石灰岩热膨胀特性演化规律

      陈正男, 阴伟涛

      Abstract:

      石灰岩作为地下工程中常见的岩层,其热力耦合作用下热变形对核废料深层封存、煤炭地下气化、地热资源开发等高温地下工程中至关重要。本实验利用伺服控制多功能三轴试验系统,研究了高温三轴应力状态下石灰岩热膨胀的演化规律。实验结果表明:高温三轴应力下实时升温过程中,三轴应力压缩裂隙闭合和抑制矿物颗粒膨胀,随着温度的升高微裂隙伴随不断的开闭竞争关系,石灰岩热应变曲线呈阶梯状,并随着静水压力的增大热应变大小及阶梯波动逐渐减小。热力耦合作用下,由于石灰岩固体骨架在温度作用下发生热破裂和软化,高温阶段三轴应力对热膨胀系数抑制作用增强。500℃升温过程中石灰岩热膨胀平均系数存在阈值压力,当静水压力不小于25MPa时,热膨胀系数显著衰减。

      • 1
    • 分层开采下分层窄煤柱沿空掘巷技术应用研究

      刘振, , 陈竹

      Abstract:

      厚煤层分层开采技术实践过程中,上分层的开采影响了下分层工作面回采巷道的布置。为了确定某矿 110502 工作面分层开采下分层回采巷道布置方式,运用现场调研、理论分析及现场试验相结合的研究手段,研究了上分层区段煤柱及采空区对下分层的影响,确定了下分层回采巷道窄煤柱沿空掘巷技术方案,设计了下分层窄煤柱宽度及巷道支护参数,并将研究成果应用于110502(2)回风顺槽的掘进作业中。研究结果表明:试验巷道围岩得到了较好的控制效果,为某矿后续窄煤柱沿空掘巷提供了理论及应用基础。

      • 1
    • 金川三矿区破碎围岩巷道低成本支护方式研究与实践

      刘 超, , 王文杰

      Abstract:

      针对金川三矿区深部破碎围岩巷道支护工程中施工工艺复杂,支护成本高的问题,以三矿区深部破碎围岩巷道为研究对象,首先建立了双层喷锚网和单层喷锚网+钢筋条支护方式数值计算模型,并对比分析了不同支护方案下的围岩塑性区、围岩变形量、支护锚杆受力、围岩安全区域,结果表明单层喷锚网+钢筋条支护能达到双层喷锚网支护效果。最后在1330分段分层联络道进行两种支护方式的现场试验,支护试验巷道变形监测表明单层喷锚网+钢筋条支护下的顶板变形量略大于双层喷锚网,但两帮的变形量则小于双层喷锚网,且试验巷道都没有发生破坏。数值模拟和现场试验均表明,在三矿区一定条件下采用单层喷锚网+钢筋支护方式替代原双层喷锚网支护方式是完全可行的,满足现场正常生产的要求。

      • 1
    • 中低频隔声的局域共振型声子晶体双层板设计优化研究

      杜翠凤

      Abstract:

      为减少矿用轴流风机的中低频噪声,设计了一种局域共振型声子晶体双层板,并提出了一种隔声板隔声性能评价方法,基于该评价方法,利用数值模拟软件COMSOL对声子晶体双层板进行了结构参数优选。结果表明:声子晶体单板的带隙宽度随着包覆层厚度的增加而降低,而随着振子半径的增加而增加;在特定频段内,设计的声子晶体双层板隔声性能优于声子晶体单板。声子晶体双层板对轴流风机的目标降噪频段(200 Hz~800 Hz)的传声损失(STL)比声子晶体单板高10 dB,对其噪声峰值频率(500 Hz)处的STL达到最大值58 dB,且不存在明显的隔声低谷频段,具有良好的隔声效果。

      • 1
    • 国外采矿坑湖生态修复研究进展与启示*

      冯姗姗, 常 江

      Abstract:

      露天开采遗留形成的采矿坑湖的修复与再利用是矿区可持续发展的重要课题之一。然而我国以井工开采为主,这类特殊矿业废弃地的安全管理和生态修复,尚未受到广泛关注并形成系统研究。因此,本文基于文献综述法和归纳分析法,归纳采矿坑湖的类型、形成机制及特征,全面梳理国外采矿坑湖生态修复与再利用的研究进展和实践模式。研究发现:目前研究主要集中于坑湖水量平衡及水化学影响机制、坑湖修复措施及关键技术、坑湖利用规划及其风险效益评估三个主要方面,研究涉及的时段、维度及尺度都在不断拓展;适宜的坑湖再利用能够发挥自然调节、生产供给、娱乐教育等丰富的生态系统服务功能。未来应加强对国内坑湖资源的系统普查及价值认知,基于全生命周期建立系统的可持续修复规划与设计理念,从多学科、多维视角推动我国露天矿坑修复和矿区复兴。

      • 1
    • 水泥协同多固废固化铬铁渣充填材料的制备及性能研究

      周艳华

      Abstract:

      为解决铬铁渣堆存占地面积大、污染土壤与水体、资源化利用水平低的问题,以矿渣-石灰-脱硫石膏-水泥熟料协同激发制备四元体系新型充填材料,揭示料浆流变性能、力学性能的变化规律,结合扫描电镜阐述充填体水化机理,通过毒性浸出试验探明充填材料固化/稳定化机理。结果表明:料浆流变曲线符合Hershel-Bulkley模型,随着减水剂掺量的增加,料浆屈服应力显著降低,铬铁渣掺量是影响料浆屈服应力变化的非显著性因素。随着铬铁渣掺量的增加,充填体抗压强度呈降低趋势;减水剂掺量从0.1%增加至0.4%的过程中,抗压强度呈先上升后降低的趋势;随着脱硫石膏掺量的增加,早期强度呈上升趋势,后期强度呈先上升后降低的趋势;石灰掺量从5%增加至20%的过程中,抗压强度呈快速上升趋势,且掺量越大,上升幅度越明显。当铬铁渣:矿渣:石灰:脱硫石膏:水泥:减水剂为30:30:20:8:12:0.3,抗压强度达最优值。充填体微观结构形貌以柱状钙矾石和团聚状C-S-H凝胶为主,二者紧密黏结形成强度整体。水化28 d充填体毒害离子浸出浓度满足GB 8978-1996《综合污水排放标准》要求,对Cr3+和Cr6+具备显著的固化/稳定化效果。

      • 1
    • 基于图像处理的尾砂絮凝沉降与浓密机关键参数研究

      杨 莹, 王国立

      Abstract:

      尾砂絮凝沉降实验是尾砂浓密工艺的基础,也是确定浓密机生产参数与设备选型的必要环节。基于图像处理技术,自主研发了一套尾砂絮凝沉降观测与智能分析系统。利用工业摄像头,采集尾砂絮凝沉降图像,利用灰度处理、高斯滤波、图像分割等方法,通过度量区域面积和坐标属性,智能识别尾砂絮凝沉降过程的固液分离界面位置;以冬瓜山铜尾矿为实验材料,进行尾砂絮凝沉降实验,探究尾砂沉降曲线变化规律,综合考虑分离界面的沉降速度、上清液浊度、静态极限质量分数和固体通量的变化,确定了实验尾砂的最佳工艺参数;根据凯奇沉降理论,进一步分析沉降过程曲线,计算沉降参数,结合矿山实际生产能力需求,为该矿山智能推荐浓密机直径和高度等关键参数。

      • 1
    • 基于遗煤自燃与瓦斯爆炸耦合数值模拟研究

      王文才, 杨少晨

      Abstract:

      采空区遗煤自燃与瓦斯爆炸两者存在复杂的耦合关系易联锁发生,影响煤矿安全生产,以乌海某矿1012工作面为研究背景,提出向采空区注N2以减少事故的发生。为探究合理注氮方案,利用FLUENT模拟技术,分析不同注氮方案下采空区氧浓度与瓦斯浓度场的分布情况,并确定其各类危险区面积,后使用隧道工程安全评价法确定其各自区域对应系数,在二者基础上求出不同注氮方案对应的危险程度分数,并使用origin求出其耦合函数,根据其函数确定最佳注氮方案是注氮量为379m3/h,注氮位置位于工作面58m处,最终对其方案进行工程实测验证得出其防治效果良好。研究结果表明:本文利用采空区氧化升温带的氧气浓度确定其合理注氮量为379m3/h,在该注氮量时随着注氮位置向采空区内部移动,危险程度分数呈先减小后增大的趋势,并确定其最佳注氮位置为距离工作面58m的采空区进风侧内部,其研究成果可为类似工程提供借鉴。

      • 1
    • 非金属喷锚网巷道支护工艺优化研究

      骆玉琦

      Abstract:

      针对金属锚杆和锚网价格高、重量大、耐腐蚀性差等问题,本文以金川集团龙首矿为背景,基于理论分析、数值模拟以及现场实验等手段,开展了非金属喷锚网巷道支护工艺优化研究。通过锚杆、锚网强度指标计算并综合考虑支护效果评价指标,初步确定非金属锚杆、锚网规格参数;采用MIDAS/GTS数值计算软件构建金属、非金属(喷)锚网支护巷道的二维数值模型,分析围岩应力(位移)场、锚杆内力等分布规律;对永久支护巷道及临时回采进路进行现场支护实验,对比分析金属材料与非金属材料支护效果,验证了非金属喷锚网支护工艺在地下开采支护工程中应用的可行性。研究结果可为非金属材料在巷道支护中的应用提供参考。

      • 1
    • 基于老尾矿再选的空区协同治理与矿柱资源回采研究

      张宝

      Abstract:

      采用Flac3D模拟分析了充填治理采空区后矿柱稳定性情况,发现其稳定性显著改善。首先采用挖机干式回采、造浆后管道输送的方式,将老尾矿库尾砂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来分别提高尾砂利用率和充填距离,优化改造现有充填系统,将再选后的全尾砂排入深锥浓密机,经制备成充填料浆充填采空区,实现了采一矿区采空区全尾砂胶结充填治理。最后采用环形中深孔爆破回采顶底柱,采用以切割天井为自由面深孔爆破崩落回采间柱,遥控铲运机出矿,矿柱回采率70%~80%,取得了显著的经济效益。

      • 1
    • 中深孔一次爆破成井掏槽爆破方式优化研究

      姚高辉,

      Abstract:

      合理的天井一次爆破成井掏槽爆破方案对于保障矿山的安全高效生产具有关键性的作用,本文利用Ansys/LS-DYNA软件分别对两种掏槽方案进行了数值模拟分析。根据分析可知最终形成的天井断面尺寸满足设计要求,槽腔断面呈现出两端大中间小的特点,具有较好的掏槽效果;对比在不同监测点的峰值振动速度说明:方案一(九大孔附加四小孔掏槽方式)控制爆破振动效果明显优于方案二(九孔掏槽方式);综合掏槽效果,凿岩成本和对爆破振动的控制效果,需要对周围岩体进行保护时应该选用方案一;不需要对周围岩体进行适当保护时应该选用方案二。矿山现场试验中两种方案均达到了预期的掏槽爆破效果。研究结果为矿山一次爆破成井技术方案选择提供了参考。

      • 1
    • 冲击荷载下裂隙砂岩动力响应及能耗规律研究

      黄浩波, 周羽

      Abstract:

      为探究含裂隙岩石的动态力学性能和破坏模式,以及冲击破碎过程的能量耗散规律,选取完整砂岩试样和5组不同预制裂隙角度的砂岩试样,采用分离式霍普金森压杆进行动态冲击试验,试验结果表明裂隙会劣化试样的抗冲击能力,随着裂隙角度的增大,裂隙试样的动态抗压强度越大,90°裂隙试样的力学性能最接近完整试样;试样以拉伸劈裂和冲击压碎破坏形式为主,不同裂隙角度不会影响试样的最终破坏形式;随着裂隙角度的增大,试样的反射能与入射能的比值逐渐降低,透射能与入射能的比值逐渐增大,能量耗散率和角度无明显关系。

      • 1
    • 动静组合加载下煤体力学响应及能量演化规律试验研究

      任志伟, 王俊

      Abstract:

      煤矿采掘工作面煤体常处于静载与动载冲击组合应力环境下,其力学响应与能量演化特征与煤矿动力灾害的发生息息相关。为此,采用的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统开展了动静载组合加载下煤体冲击试验,分析了不同动静载组合条件下煤体力学性质与能量演化规律。试验结果表明:1)煤体动态强度具有明显的轴压与应变率效应,随着前者的增加先增加后减小,但与后者呈正比关系;2)动静组合加载下煤体宏观破坏模式具有拉剪破坏与“爆炸式”粉碎破坏两类,且轴压控制了煤体宏观破坏由前者向后者的转变;3)煤体耗散能可定量表征动静组合加载下煤体破碎程度,煤体破碎分形维数与耗散能呈弱幂函数增长关系。此研究可为揭示深部煤岩体动态失稳机理提供支撑。

      • 1
    • 不同压力CO2作用对煤体冲击倾向性的影响研究

      于秋南, 李彦斌

      Abstract:

      煤体冲击倾向性研究对于探明地下深部煤炭开采过程中冲击地压形成机理起着关键作用。为了探究不同压力CO2作用对煤体冲击倾向性的影响,本文对不同压力CO2浸泡作用后煤试件进行单轴压缩及变上限循环加卸载试验。试验结果表明:与压力为2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa与10 MPa的CO2作用后,煤试件单轴抗压强度分别下降了9.97%、16.14%、25.02%、45.97%与52.77%,弹性模量分别降低了11.01%、18.35%、27.52%、44.95%。随着CO2浸泡压力的增加,煤样力学特性劣化程度逐渐加剧,声发射累积事件总数降低,并从微观层面解释了CO2作用对煤体的损伤机理。不同压力CO2浸泡后煤试件变上限循环加卸载过程中的输入能Unin与弹性能Une之间均符合线性关系;经过2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa与10 MPa压力的CO2作用后,较之原始煤试件剩余弹性能指数CEF分别降低了9.35%、17.16%、25.54%、47.18%与55.48%,表明CO2对煤体冲击倾向性具有弱化作用,且CO2达到其超临界态时对于减弱煤体冲击倾向性的效果更为明显。

      • 1
    • 多尺度效应对煤体冲击倾向性的影响研究

      孙如达

      Abstract:

      不同尺度煤体冲击倾向性研究对于厘清煤炭地下开采过程中冲击地压多尺度效应形成机制起着关键作用。为了探明煤体冲击倾向性多尺度效应,本文对不同尺寸煤试件进行单轴压缩及变上限循环加卸载试验。试验结果表明:与标准(Φ50 mm×100 mm)煤试件相比,小尺寸(Φ25 mm×50 mm)煤试件的平均单轴抗压强度增加了8.02%,弹性模量增加了23.16%;大尺寸(Φ75 mm×150 mm)煤试件的平均单轴抗压强度降低了11.03%,弹性模量降低了7.37%。随着煤试件尺寸的增加,声发射累积事件总数不断降低,临近破坏时煤试件表面位移场趋于无序变化。经CT扫描煤体试件内部微裂隙分形维数随其尺寸扩大不断增加,表明较大尺寸煤试件内部裂纹数量增多且空间分布更加复杂,这直接导致煤体呈现出多尺度效应特征。煤体试件尺寸从Φ25 mm×50 mm增加至Φ75 mm×150 mm,其剩余弹性能指数CEF由26.53 KJ·m-3降低为21.36 KJ·m-3,这表明多尺度效应将直接影响煤体的冲击倾向性,同种煤体的尺寸越大,其冲击倾向性越小。

      • 1
    • 基于小型环管试验的膏体管道输送阻力特性研究

      刘伟涛, 王莹莹

      Abstract:

      为研究膏体管道输送过程中的阻力特性,自主设计研发了一套小型闭路环管试验装置,开展膏体料浆在不同流速、质量浓度和平均粒径等工况条件下的环管试验,并利用灰色关联法分析各因素对管输阻力的影响强弱。结果表明,管输阻力对膏体质量浓度的变化最为敏感,随浓度增加呈指数增长;膏体流速对管输阻力的影响仅次于质量浓度,管输阻力随流速增加呈线性增长;膏体平均粒径对管输阻力的影响有双重性,随着平均粒径增大,管输阻力呈先减小再增大的变化趋势。研究结果为膏体充填输送系统的合理设计及优化布置提供理论支撑。

      • 1
    • 超细尾砂高效浓密及均质化搅拌设备在某矿山的应用研究

      汪强, 祝鑫

      Abstract:

      针对某金矿原有立式砂仓分级尾砂充填系统存在的充填浓度低、料浆泌水量大、充填体强度低以及细粒级尾砂无法处理只能排至尾矿库,导致尾矿库库容不足等生产问题,进行立式砂仓充填系统优化方案研究。采用-200目超细尾砂进行充填,研究超细尾砂高效絮凝沉降结构及超细尾砂均质化搅拌系统,并在现场开展了应用效果测试。结果表明:1)针对超细尾砂研发的螺旋进料絮凝沉降中心筒,能够有效实现超细尾砂高效絮凝沉降,砂仓顶部溢流水澄清,含固量<200ppm,直接回选厂进行选矿利用;2)砂仓底流放砂浓度达到60%,料浆整体呈现膏体性状,流动性好,不发生离析,泌水率大幅下降;3)超细尾砂料浆与水泥在搅拌系统中充分混合,实现了水泥的高效利用,充填料浆均质化效果好,充填质量高。通过实现超细尾砂高质量充填,为无尾矿山建设进程打下了坚实的基础。

      • 1
    • 基于JD-R模型的矿工反生产行为研究的元分析

      齐奥每倩, 栗继祖

      Abstract:

      为提高煤矿安全管理水平,明晰矿工反生产行为的诱发因素及机制,基于工作需求-资源(JD-R)理论,并结合一线矿工实际工作特征,从环境-心理-行为层面确定矿工反生产行为的工作需求、工作资源、损耗因素及激励因素,并构建矿工反生产行为的完整JD-R模型,运用CMA3.3针对收集整理的相关文献进行元分析,验证该模型的正确性。研究结果显示:在矿工反生产行为JD-R模型中,工作需求与损耗因素各包含4个因素,工作资源与激励因素各包含3个因素,各要素间作用效果显著。对于健康损害路径,工作需求通过损耗因素的中介作用正向影响矿工反生产行为;对于动机激发过程,工作资源通过激励因素的中介作用负向影响矿工反生产行为。

      • 1
    • 定向射孔多孔同步压裂裂缝交互扩展规律研究

      丁一, 张东峰

      Abstract:

      基于传统切顶卸压沿空留巷技术,很难控制顶板变形垮落等问题,为了更好的掌握切顶卸压时顶板的裂缝扩展规律,提出定向射孔多孔同步压裂切顶卸压的方案并进行试验研究。在传统压裂试验过程中,射孔间距、注液流量对裂缝扩展效果影响较大,本文通过真三轴压裂渗流模拟试验系统结合声发射监测系统,用300 mm的立方体砂岩试件做模拟试验。结果表明:(1)声发射监测的AE(声发射)事件分布图,能很好的反映出试件在压裂过程中,每个阶段的裂缝扩展形态和裂缝扩展规律;(2)裂缝长度、起裂压力和裂缝缝网面积随着横向射孔间距的增大而增大,裂缝宽度随着间距的增大而减小;(3)随着注液速率的增加,主裂缝产生的次生裂缝越少,裂缝偏移现象也减少,复杂的裂缝也变得单一;(4)压裂初期,裂缝从各射孔端部起裂,随着压裂的进行,射孔端部的裂缝变得复杂,但会沿着射孔方向扩展,形成横向射孔贯通缝,最终裂缝从试件表面中部起裂扩展延伸至两端。对上述因素的影响分析可以为定向射孔切顶卸压设计与施工提供一定的参考依据。

      • 1

    主管单位:长沙矿山研究院有限责任公司

    主办单位:长沙矿山研究院有限责任公司;中国有色金属学会

    总编:褚洪涛

    主编:尹彦波

    副主编:罗园园

    创刊:1981年

    国际标准连续出版物号: ISSN 1005-2763

    国内统一连续出版物号: CN 43-1215/TD

    刊期:月刊

    联系电话:0731-88671578

    Email:kyyk81@263.net

    • 最具影响力论文
    按检索
    检索词
        关闭