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2024,44(4):1-9, DOI:
Abstract:
程潮铁矿一500 m中段矿体回采进入尾声﹐即将进入一570 m中段回采,针对一570 m中段矿体开采无法保证生产需求等问题,以程潮铁矿一57o m中段、一675 m中段矿体与围岩为研究对象,研究以不同开采方案开采矿体后对地表稳定性的影响﹐借助 MIDAS软件建立三维数值模型﹐并采用三维有限差分软件对不同开采方案下地表岩层移动进行仿真模拟分析与研究,基于数值模拟结果对采场应力分布进行分析,并提出稳定性建议。结果表明:程潮铁矿深部矿体开采对地表的影响主要在矿体正上方,地表沉降大小与距离塌陷坑的距离成反比，一570 m中段与一675 m中段的矿体以49线为分界设隔离矿柱,矿柱西侧充填东侧崩落开采时能达到地表稳定性与经济效益的动态平衡。
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2024,44(4):10-18, DOI:
Abstract:
矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素﹐合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围，采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m 时,极限暴露面积为400 m2;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和 12 m时,均建议采场宽度≤8 m ;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为:采场宽度范围为7～8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4～12 m,回采方式为同时回采。
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2024,44(4):19-24, DOI:
Abstract:
为优化酸刺沟煤矿特厚煤层综放工作面放煤工艺,提高工作面放顶煤采出率﹐降低混研率,以酸刺沟煤矿6上108工作面为研究背景,运用PFC2D颗粒流软件建立工作面放煤的数值模型,对5种不同的放煤工艺进行了模拟分析﹐并进行了现场试验。研究结果表明,当煤层厚度大于20 m时，群组多轮放煤工艺的放煤效果最好﹔当煤层厚度小于20 m时,采用双轮间隔放煤工艺最为合理。
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2024,44(4):25-32, DOI:
Abstract:
为解决浅埋深,薄煤层等特殊地质条件易造成工作面溃水、溃砂、压架、冒顶等安全事故的问题。以麻地梁煤矿特殊地质条件及生产方式为背景,提出了以“破底割煤”“只采不放”为核心的首采工作面过浅埋深、薄煤区安全回采技术﹐并在工作面矿压显现及两巷超前支承压力分布等方面进行了应用效果分析。结果表明,工作面区域周期来压呈现出显著的“空间阶段性”,强烈来压主要出现在工作面的中部区域;相较于浅埋深区域,薄煤区及重叠区周期来压步距及持续距离增加,“局部来压”明显,但来压强度均处于较低水平;工作面过浅埋深、薄煤层区域时,巷道围岩收敛速度慢、变形量小,煤层顶板无显著离层,0～3 m浅基点及3～7 m深基点处相对离层量均不超过4 mm,超前支承压力不明显,工作面对两巷超前支撑压力影响范围为40 m,平均峰值强度为17.3 MPa。研究结果有效验证了该安全回采技术的合理性和可靠性。
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2024,44(4):33-39, DOI:
Abstract:
为确定近距离煤层相向采掘的合理时空关系,以1503工作面和11002运输顺槽为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法,分析相向采掘过程中工作面的超前支承压力分布规律与背向采掘过程中底板采空区的应力演化规律。理论计算结果表明,1503工作面与11002运输顺槽相向采掘时二者超前支承压力影响范围之和为131.01 m,1503工作面滞后影响距离为59.55 m.数值模拟结果显示,相向采掘过程中1503工作面与11002运输顺槽的最小超前支承压力影响距离为140 m,背向采掘过程中1503工作面的最小滞后影响距离为60 m.理论计算与数值模拟结果基本吻合,根据研究结果提出1503工作面与11002运输顺槽的合理时空关系设计方案,该方案可用于指导工作面安全生产。
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2024,44(4):40-45, DOI:
Abstract:
为解决自然崩落法放矿中覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入带来的高贫化损失难题,采用室内放矿相似模拟试验﹐选取自然堆积与固结改性两种覆盖层冰碛物状态进行试验﹐对放矿过程中细颗粒的混入率进行统计分析。研究结果表明:自然堆积覆盖层冰碛物状态下,混入率随放矿高度增加呈幂指数增加,混入率与覆盖层细颗粒含量成正比,冰碛物覆盖层下放矿可划分为纯矿石放出、少量细颗粒快速穿流、细颗粒与矿石混合和细颗粒大量穿流放出4个阶段;固结改性覆盖层冰碛物状态下,细颗粒混入率可降低 50%以上,放出矿量增加30%,固结改性是控制覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入的有效手段。
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2024,44(4):46-54, DOI:
Abstract:
在断层和采动影响下，下盘工作面断层侧煤柱宽度制约着工作面的安全生产。以黄陵煤矿二盘区 203下盘工作面为工程背景﹐采用理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法﹐研究上盘工作面采空后﹐下盘工作面断层侧煤柱上方载荷与煤柱尺寸之间的关系﹐揭示煤柱宽度为30，26，22，20，13和6 m时的位移、应力演化及塑性区分布特征，分析煤柱宽度为30 m时的覆岩结构特征,并通过综合分析，优化了工作面合理煤柱宽度。研究表明:上盘工作面采空时,在断层和采动的影响下,随着煤柱宽度的减小,下盘工作面断层侧煤柱上方的载荷分为载荷降低区、载荷过渡区和载荷稳定区;当煤柱宽度为30 m 时,下盘工作面断层侧高位岩层出现离层,煤柱上方应力集中程度大于另一侧,承载能力强,稳定性高;当煤柱宽度减小至22 m 时,靠近断层侧的顶板最大下沉量和应力集中程度显著增大,煤柱开始发生塑性破坏,承载能力逐渐减弱﹔当煤柱宽度减小到l3 m时,断层侧塑性区向工作面两端及上方发展至贯通煤柱,煤柱稳定性较差﹔当煤柱宽度减小至6 m 时,靠近断层侧顶板最大下沉量和应力集中程度继续增大,塑性区继续发育。通过相似模拟试验研究发现,当煤柱宽度为30 m 时,顶板垮落并充填采空区,下盘工作面断层侧煤柱上方无明显变化。经综合分析,确定下盘工作面断层侧煤柱的合理宽度为 18~22 m，可提高工作面回采率,同时可保证工作面安全生产。
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2024,44(4):55-61, DOI:
Abstract:
为了研究特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱尺寸留设的问题,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析煤层上采空区底板卸压规律以及采空区下煤层侧向支承压力力学模型,确定合理的区段煤柱宽度应大于11.9 m或区段煤柱与巷道宽度之和小于11.9 m。根据理论计算,设置5组不同煤柱宽度数值模型,分析采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道开挖后不同宽度煤柱所受垂直应力以及水平位移变化规律,确定合理的煤柱宽度为6～一8 m。结合理论计算与数值模拟结论,在巷道宽度为5 m的前提下,合理的区段煤柱宽度应小于6.9 m,建议区段煤柱宽度取6 m。
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2024,44(4):62-68, DOI:
Abstract:
溜井是矿岩运输的重要工程,因卸矿冲击造成的井壁损伤是制约溜井使用年限的主要问题。为分析倾斜溜井内矿岩的运动过程,通过PFC2D数值模拟试验﹐结合物理相似试验验证,模拟倾斜溜井卸矿过程,分析倾斜溜井内矿岩运动形式及速度变化特征,研究溜井倾斜角度对矿岩运动规律及撞击井壁位置的影响,讨论垂直溜井与倾斜溜井中矿岩运动方式的差异性。研究发现,(1)当溜井倾斜角度为60°时，两次撞击位置高度分别距离卸矿口1.36 m、 3.30 m,撞击速度分别为9.53 m/s、5.47 m/s,矿岩到达溜井底板时速度达到峰值16.17 m/ s;矿岩运动过程可简化为5个阶段﹐在分支溜槽内做匀加速的滑动或滚动﹐脱离溜槽以一定初速度作斜抛运动,与井壁发生两次撞击﹐沿着井壁做匀加速的滑动或滚动运动,最后到达溜井底板。(2)溜井倾斜角度对矿岩运动过程的影响非常显著﹐随着溜井倾斜角度的增加,矿岩两次撞击井壁位置距离卸矿口高度呈增加趋势;倾斜角度超过60°后﹐第2次撞击位置距离卸矿口高度和撞击速度急剧增大。(3)与垂直溜井相比,倾斜溜井中矿岩运动过程受井壁边界限制作用更显著﹐落体运动时长较短,矿岩与井壁存在较长距离的相对接触、滑动过程,对井壁造成摩擦损伤。
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2024,44(4):69-76, DOI:
Abstract:
为了探究裂隙倾斜角度对水中高压电脉冲致裂煤岩体效果的影响,采用含有预制中心孔和平行预制裂隙的煤岩体相似试样,以预制裂隙倾角为变量进行了真三轴水中高压电脉冲致裂试验,基于试验结果分析了裂纹扩展特征.利用颗粒流程序进行模拟,进一步研究了裂隙倾角对裂纹扩展特征的影响。研究结果表明:围压作用下,平行裂隙之间的区域应力降低,裂隙两端产生了应力集中,在冲击载荷的作用下裂纹更容易在应力降低区域产生并向应力集中区延伸;随着裂隙倾角的增大,裂隙对应力波能量的消耗先增加后减小,裂纹长度和宽度呈现先增加后减小的趋势;在高压电脉冲的作用下,试样在中心孔处、预制裂隙两端和预制裂隙内侧生成微裂纹,随着应力波在裂隙处发生反射和衍射,应力集中区域发生转移,在这个过程中微裂纹发展成宏观裂纹使裂隙与中心孔连通.研究结果为高压电脉冲致裂技术在工程上运用和钻孔位置的合理选取提供了依据。
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孙朝燚，陈啸，刘秀敏, 王润清, 范凯, 陈从新
2024,44(4):77-83, DOI:
Abstract:
为了阐明金属矿山地下开采引起的围岩破坏及岩层移动机制,以金山店铁矿东区为例,基于矿区工程地质﹐采用FLAC3D建立了大型三维数值模型﹐开展地下采矿数值计算﹐揭示了复杂采空区围岩破坏机理,提出了基于岩体塑性破坏的破坏角不连续变形分析指标。研究结果表明:破坏角分析指标与常用的陷落角指标随地下开采的变化规律较为一致;上盘破坏角在开采至一410 m水平后随矿体开采近似保持不变,其值为39°～42°，下盘破坏角随矿体开采先减小后稳定,在开采至一500 m水平后稳定在65°～67°;上盘围岩岩层底部出现台阶状折断面,发生明显的倾倒–滑移破坏,下盘围岩破坏面呈陡倾状,发生明显的剪切–滑移破坏。研究结果可为金属矿山地下采矿安全生产提供参考。
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2024,44(4):84-90, DOI:
Abstract:
煤层的巨厚坚硬顶板滞后垮落对采煤工作面矿压显现具有重大影响,通常采取超前预裂措施降低顶板悬跨长度。以淮北矿业集团朱仙庄煤矿８８３－１ 工作面覆岩巨厚砾岩顶板治理为背景,针对工作面煤层与巨厚砾岩之间的距离变化特点,划分了巨厚顶板重点控制区域.在特厚煤层覆岩层位结构分析的基础上,得到了覆岩给定载荷,分析了层间距变化对采场矿压的影响,确定了覆岩控制目标层,设计了炮孔空间布置参数.采用高性能煤矿水胶炸药配合多向聚能管和注浆封孔工艺,对煤层的坚硬顶板实施了深孔爆破,取得了良好的坚硬顶板爆破致裂效果,采场巷道围岩变形及工作面矿压显现得到了有效控制。
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2024,44(4):91-96, DOI:
Abstract:
针对某矿浅孔留矿法开采时,复合采空区可能导致冒落冲击及地表陷落等危害问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法进行了覆岩冒落机理及采空区治理方法的研究。通过岩体极限冒落跨度力学分析,计算得到采空区顶板极限冒落跨度为46.4 m,小于采场长度,采空区存在冒落风险;RFPA2D数值模拟结果表明,采动应力影响下采空区暴露空间大小、优势节理组及应力平衡拱的存在是导致覆岩冒落呈现快速—缓慢冒落机制的主要影响因素.对于复合采空区条件下的矿体开采,所留顶柱并不能有效支撑采空区,据此,提出了顺次崩落中段顶柱与地表协同充填的复合采空区治理方法,消除采空区危害的同时,可有效回采40％的顶柱矿量,创收经济效益达1350万元,研究可为矿山复合采空区治理提供借鉴。
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2024,44(4):97-106, DOI:
Abstract:
浅埋煤层工作面推进至沟谷地形上坡段时,易出现关键层破断块体沿煤壁整体滑落失稳的大范围动载矿压灾害。根据沟谷上坡段顶板破断特征,基于断裂力学分析方法构建力学模型,探讨了顶板失稳的力学机理及基本顶破断失稳条件,获得了顶板来压步距及支架工作阻力的计算公式,并对各关键致灾因素进行了分析.研究结果表明:随着工作面推进,基本顶损伤区裂纹尖端的集中应力和应力强度因子增大,当应力强度因子增大到临界值时,悬臂梁破断工作面来压;沟谷坡角大小对来压步距及支架工作阻力起主要作用,损伤区裂纹长度、基本顶厚度、断裂韧性等因素也对其有较大影响;通过在麻地梁煤矿2103工作面进行现场监测,对理论分析结果进行了验证,进一步分析了支架阻力的合理值.研究工作提高了工作面过沟谷地形上坡段顶板控制的准确性,能够有效促进矿井的安全生产。
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2024,44(4):107-113, DOI:
Abstract:
巷道围岩变形是影响其稳定性的重要因素之一。针对中关铁矿有轨运输巷道底鼓变形难题,采用激光扫描仪获取巷道变形后的目标点云数据并进行降噪处理,为克服巷道变形前源点云数据缺失问题,利用NURBS曲面建模技术构建变形前的源点云数据,并利用griddle 网格工具进行加密;在此基础上,采用基于点到面(P2P)距离和K近邻算法,对巷道变形量进行计算和分析。结果表明,85.8%的区域底鼓变形值在30 cm 以上,且呈现出明显的非均匀现象;根据巷道底鼓变形规律并结合现场实际,提出了“反底拱＋锚网喷＋短锚索”的组合支护修护方案﹐并对修复后的围岩稳定性进行分析,工程实践表明,巷道的变形趋势得到了有效控制﹐顶底板总移近量为52 mm,巷道两帮最大变形量约为39 mm，未再出现明显的底鼓现象。
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2024,44(4):114-122, DOI:
Abstract:
隔水关键层对水体及含水层下煤层安全开采影响重大。为了研究隔水关键层渗透性演化规律及采动隔水关键层的隔水性能,以新安煤矿15130工作面水库下采煤为工程背景,开展隔水关键层水–力耦合渗流试验和采动隔水关键层隔水性能数值模拟试验。结果表明:承载压缩下隔水关键层渗透系数–应变曲线可分为4个阶段,且与应力–应变曲线的4个阶段对应,分别为渗透系数骤减阶段、渗透系数缓慢递减阶段、渗透系数缓慢回升阶段、渗透系数骤增阶段;压密阶段围压的变化更容易引起隔水关键层渗透系数的变化，水压与渗透系数在 1～2MPa范围内不成正相关关系﹔15130工作面上方隔水关键层在采动影响下发生弯曲变形，但整体上看,隔水关键层依然具有良好的隔水性能。研究结果对水体下采煤具有一定的借鉴意义。
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2024,44(4):123-130, DOI:
Abstract:
针对松软低渗突出煤层瓦斯含量大、难抽采,石门揭煤过程中易发生突出等问题,研究了定向水力压裂增透消突技术。首先,阐明了定向水力压裂增透机理,通过理论计算得出煤层起裂压力、流量、注水量分别为22.8～30.5 MPa、130～200 L/ min和 216 m3。据此,在揭煤预抽巷道内布设4个水力压裂孔和2个裂隙导向孔。压裂过程中,泵压、平均注水流量、单孔注水量分别达到28～31 MPa、140～177L/ min和260～330 m3,同理论计算的数据基本吻合。试验结果表明:定向水力压裂影响半径大于30 m,煤层透气性系数达到0.840 m2/ ( MPa2-d),是原始煤层的60 倍﹔单孔瓦斯浓度提高50%～80%,百孔抽采纯量达 1.9 m3 / min,瓦斯抽采量提高90%。采用定向压裂后,揭煤钻孔工程量缩减64%,抽采达标时间比预计工期提前了36 d。该技术可为类似瓦斯治理工程提供借鉴。
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2024,44(4):131-137, DOI:
Abstract:
明晰保护层开采卸压空间效应对于优化矿井开拓布局至关重要。以葫芦素煤矿为工程背景,采用分布式光纤传感技术监测煤岩体变形,根据工作面采动空间位置关系及光感数据变化,分析下伏煤岩体的应变分布动态特征,根据上保护层开采过程中下伏煤岩体的应力增高、应力减小、应力恢复的动态变化过程,揭示了不同深度条件下煤岩体应变增减尺度的明显差异性,获得了上保护层开采卸压保护范围参数:倾向和走向的卸压角分别为63.6°和58.7°,卸压滞后距和最大深度分别为14.2 m和28.4 m。研究结果能够为分布式光纤传感技术在保护层开采卸压效应监测中的推广应用提供重要参考依据。
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2024,44(4):138-143, DOI:
Abstract:
以焦作矿区底板注浆加固改造工作面为研究背景,采用超声波法实测工作面底板注浆前后岩体弹性模量,定量分析了注浆深度范围内复合岩层整体强度变化特征,研究了底板注浆加固对工作面复合岩层底板破坏带的影响。结果表明:经注浆加固后﹐底板泥岩、砂质泥岩、砂岩、L9灰岩、L8灰岩的弹性模量分别增长了640%~852%、241%~641%、221%～247%、176%、40%～159%,底板破坏深度由30.59m降低至11.7 m,减少了约62%;随着注浆加固后底板破坏深度减小,绝对隔水层厚度随之增加,对工作面底板注浆加固深度进行优化,采用双层立体布孔方式,在保证底板注浆效果的同时,降低3140 m工程总钻探进尺,并较原计划节约了35 d施工工期。
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2024,44(4):144-151, DOI:
Abstract:
车集煤矿底抽巷经过多轮瓦斯抽采穿层钻孔后,巷道围岩产生了较多的裂隙,导致钻孔封堵不严密,影响瓦斯抽采效果.针对此问题,选择帷幕注浆技术对巷道进行加固.首先,通过 COMSOL Multiphysics软件建立实体煤岩钻孔注浆数值模型;然后,根据数值模拟结果分析注浆浆液在裂隙岩体中的扩散规律,并设计出适宜的注浆方案;最后,在现场开展钻帷一体化帷幕注浆和注帷一体化封孔注浆工艺的试验研究.结果表明:采取帷幕注浆措施能够有效封堵裂隙,提升瓦斯抽采浓度.相较于非帷幕注浆钻孔,试验钻孔单孔平均始抽浓度提高了9.4个百分点,单孔平均再抽浓度提高了14.5个百分点.该技术为类似矿山帷幕注浆工程提供了技术借鉴.
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2024,44(4):152-160, DOI:
Abstract:
为了有效控制某铁尾矿库周边地下水污染,揭示降雨量及渗透系数对重金属铁离子在地下水中迁移的影响,以我国某铁尾矿库为例,基于 VisualModflow 建立研究区重金属铁离子溶质运移模型,模拟非正常工况下,金属铁离子在地下水中的迁移扩散过程,并模拟分析了地表硬化和增设防渗墙对污染物运移的控制效果.结果表明:随着降雨量和渗透系数的增大,铁离子的迁移速度增大,丰水期铁离子的迁移速度约为枯水期的１．７倍;地表硬化和增设防渗墙均可以有效控制重金属铁离子泄露对下游村庄的影响,且增设防渗墙控制效果较好.研究结果可为预防和管理国内潜在的地下水重金属污染、保护地下水环境提供参考.
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2024,44(4):161-167, DOI:
Abstract:
露天矿粉尘污染会对矿区生态环境和员工身体健康造成严重危害,准确预测其质量浓度对大气污染防治具有重要的指导作用.研究提出一种基于灰狼算法优化随机森林(GWO-RF)的粉尘质量浓度预测模型,并在该模型的特征变量中加入矿区卡车尾气排放因素,考虑计算卡车尾气中的颗粒污染物的含量.研究结果表明,采用移动平均法对粉尘质量浓度进行降噪处理,有效改善了预测效果;与其他传统模型对比,GWO-RF模型的拟合能力和预测的准确率最高.
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2024,44(4):168-174, DOI:
Abstract:
针对露天矿爆区粉尘浓度不易测量的问题,提出了一种基于图像技术的爆区粉尘浓度测量方法。采集爆破区域内粉尘图像及典型测点的粉尘浓度信息,优选高斯滤波降噪方法并确定灰度级α为 128,对粉尘图像进行降噪、增强和分割处理,有效识别粉尘区域与背景区域边界,提高了粉尘图像灰度信息提取的准确性。采用函数拟合法,优化建立爆区粉尘浓度和灰度值的函数为:C=-0.011 57G2＋2.342G-104.1，并应用于矿山爆区粉尘浓度测量中。结果表明:爆区粉尘浓度在起爆后第7秒达到峰值13.824 mg/m3,在第90秒下降到3.749 mg/ m3;在第6秒时,爆区左后方的高浓度粉尘云团处于距地表3～52 m高度,其影响区域范围为110 m×60m,爆区右上方的高浓度粉尘云团处于距地表52 m以上的位置,其影响区域范围为59 m×56 m;在第90秒时,粉尘云团集中在距地表40 m 以上的位置,影响范围为 120 m> 67m,与实际情况相符,验证了所提出的粉尘浓度测量方法的有效性。
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2024,44(4):175-184, DOI:
Abstract:
废弃露天石灰岩矿山地质环境修复是生态文明建设的重要组成部分,对其进行科学评级区划并提出针对性治理方案具有重大意义.基于层次分析和模糊数学基本原理,构建了废弃露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价指标体系,提出了基于改进层次分析确定指标权重与模糊综合评价相结合的研究方法,并以山东济南市李家窝矿山为研究区,开展地质环境修复难度评价及治理方案研究.结果表明:评价指标体系中边坡倾角、危岩体分布和边坡高度为关键指标,权重分别为0.360 47,.0194 02,和0.184 36,研究区地质环境修复难度较大的区域主要存在高陡边坡与危岩体分布等特征;针对不同分区提出了相应的危岩体治理、残丘清理及续坡绿化等治理方案.研究成果可为露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价及分区治理提供参考.
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2024,44(4):185-194, DOI:
Abstract:
针对深部矿山岩爆应急管理能力评估具有复杂性、模糊性、未确知性的特点,为进一步提升评估的可靠性,建立了基于改进可拓云的综合评价模型。首先﹐根据PPRR(Prevention，Preparation，Response，Recovery)危机管理理论,结合岩爆事故的特点,构建了多层次的岩爆应急管理能力评价指标体系;其次,借助序关系分析法(G1法)-反嫡权法(A-EWM法)和组合赋权法(CW法)确定指标综合权重﹔引入了盲数理论,建立盲数矩阵对定性指标数据处理,改进了传统可拓云模型专家直观打分的赋权模式,基于可拓云模型原理,通过计算不同等级下的综合云关联度﹐按照最大隶属度判别要求,综合分析和评估应急管理能力等级。最后，应用所建立的评价模型对3座矿山岩爆应急管理能力进行实例分析,并与模糊数学和随机 Petri 网(SPN)评价模型结果相比较。结果显示:3座矿山应急能力均为Ⅳ级,与专家现场调研结论相符合，且3种评价模型评估结果基本一致，验证了本模型在岩爆应急管理能力评估方面具有适应性和有效性。该评价模型可以为危机管理能力的量化评估提供一种切实可行、合理有效的方法。
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2024,44(4):195-202, DOI:
Abstract:
法向力的大小对岩体结构面剪切强度有重要影响﹐然而对法向力大小的划分还没有一个明确的界限。鉴于此,将法向力与单轴抗压强度的比值定义为一个衡量法向力相对大小的系数,应用PFC2D模拟不同粗糙度下相对法向力结构面剪切试验。结果显示,试验结果与三线段剪切强度理论基本吻合;当相对法向力小于0.06 时,抗剪强度增长速率最大,随着相对法向力的增大,抗剪强度增长速率快速减小﹔当相对法向力在0.06～0.5之间时,抗剪强度增长速率的减小趋势变缓;当相对法向力大于0.5时,抗剪强度增长速率基本平稳。基于三线段剪切强度理论,利用中等法向应力下的抗剪强度公式,得到了剪切作用下黏聚力强化指数和爬坡角弱化指数,通过对比不同材料试件的这两个指数的变化趋势﹐验证了法向力上下限划分的合理性。
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陈积鑫, 王开, 张小强, 姜玉龙, 侯建, 潘晨鸿, 王文伟
2024,44(4):203-212, DOI:
Abstract:
为了探究水力耦合作用下煤层底板石灰岩的力学特性及变形规律,预防因工程扰动而产生的底板失稳破坏,利用岩石微机伺服多场耦合试验系统,开展了不同围压下饱水灰岩的常规三轴压缩试验及循环加卸载试验。通过经典岩石力学理论划分了岩石全应力–应变曲线的各个阶段,从能量耗散及累积损伤的角度,对循环载荷作用下的岩石破坏机理进行研究。研究发现:(1）在围压不变的条件下,循环加卸载试验下岩样的峰值强度较常规三轴压缩试验有所降低,整体应变量随卸荷水平的增加而变大,扩容现象逐渐显著;(2)在围压及循环载荷作用条件下,饱水灰岩的破坏形式主要为剪切破坏,当围压增大后,逐渐出现了以横向、纵向为主的张拉破坏;(3）随着循环等级的增加﹐弹性应变能的占比相应降低,耗散能的占比逐渐增大,同一循环等级下,随着循环次数的增加,耗散能占比呈小幅降低趋势;(4）扩大卸荷水平，岩石损伤行为越发活跃,但同等级循环内岩石损伤出现小幅度降低,与耗散能的演化规律及机理基本一致。
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2024,44(4):213-221, DOI:
Abstract:
同忻煤矿8105工作面煤岩体和隔水煤柱长期受水化作用影响,受矿震、采动应力等循环载荷扰动明显﹐现以该工作面为研究背景,在实验室开展了不同含水率下3种不同顶底板岩性(泥岩、砂岩、石灰岩)的煤岩组合体单轴压缩及循环加卸载试验。通过力学试验分析获得了其损伤劣化机制和能量演化规律﹐并基于电镜扫描、数字散斑和RFPA数值模拟,揭示了其裂纹从微观到宏观的破坏规律。结果表明:(1)随着含水率增大,煤岩组合体试件的峰值强度劣化幅度逐渐降低,4个阶段饱水百分比的试件峰值轴向应变逐渐减小,循环加卸载条件下要比单轴压缩条件下阶段劣化幅度更大,阶段劣化度由大到小依次为:N20、S20、SH20;(2)水化作用下,煤岩体结构面胶结程度降低,由致密变得软弱,循环加卸载情况下,随岩煤强度比增大组合体破坏模式由张拉–劈裂破坏逐渐向拉伸–剪切混合破坏转变;(3)基于RFPA模拟分析得出,循环加卸载下,随着顶底板岩性强度增大,组合体破裂形成的主裂隙逐渐明显,衍生的次生裂隙逐渐变少,水化作用下强度更高的煤岩组合体破坏时仍能保持更强的脆性破坏。该研究成果可为富水工作面的安全生产提供一定的参考借鉴。关键词:煤岩组合体﹔循环加卸载;损伤特性;裂纹扩展﹔数字散斑;数值模拟
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2024,44(4):222-227, DOI:
Abstract:
对井下光线昏暗、光照不均、背景复杂等特殊工况环境的影响下,所形成的图像目标存在细节特征少、图像模糊等问题进行了研究,提出了一种基于倒置残差结构改进YOLOv5s模型的检测算法﹐以此解决井下目标检测精度低的问题。首先主干网络部分引入通道注意力神经网络模块(SE-Net),提高检测精度﹔颈部网络部分在 BottleneckCSP模块中引入倒置残差结构,将通道进行扩充,丰富特征数量，进一步提升检测精度。在自建井下数据集上进行检测试验，结果表明,基于倒置残差的模型平均检测精度均值(交并比为0.5)达84.4%,相比 YOLOv5s模型精度提高了16.7个百分点,参数量减少了17.1%,模型轻量化且精度高，可有效改善井下目标检测精度低的问题,基本满足井下无人车目标检测的需求。
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2024,44(4):228-236, DOI:
Abstract:
获取钻进参数进行能耗分析是实现高效钻进的手段。为探究旋转钻进破岩过程中钻进参数与破岩能耗的相关性，通过室内钻进试验研究钻进参数对钻进速度的影响;提出了能时密度指标,并通过数值模拟对旋转破岩过程中的能耗特征进行分析。研究结果表明:旋转钻进岩石的轴压和转速与钻进速度成正相关,破岩能耗与钻进位移呈线性关系,钻进千枚岩的最佳试验参数为轴压650 N、转速400 r/ min;基于钻进比功建立钻进破岩能时密度公式,能时密度随轴压和转速的增加呈先下降后上升的趋势﹐能时密度集中于0.0069J/( mm3·s)时能耗最低,钻进效率最优。
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2024,44(4):237-243, DOI:
Abstract:
煤的附加值随灰分的降低而升高,然而煤炭深度脱灰技术尚未得到工业应用。以无烟煤为研究对象,使用絮凝强化浮选法对其进行深度脱灰。根据粒径、XRD和接触角等试验结果探讨了絮凝机理,采用单一变量法探究矿浆浓度、捕收剂用量、起泡剂用量和絮凝剂用量对浮选效果的影响。结果表明:当矿浆浓度为80 g/L、捕收剂用量为2 kg/t,起泡剂用量为l kg/t、分散剂用量为2 kg/t和聚氧化乙烯用量为5 g/t时,浮选效果最佳;与传统浮选方法相比,絮凝强化浮选法可获得较高的精煤可燃体回收率和较低的精煤灰分﹐原煤的灰分由10.15%降低至1.98%,提高了浮选效率。研究结果可为煤炭高附加值利用提供一定参考。
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2024,44(4):244-251, DOI:
Abstract:
为更好地利用金属矿产资源,对矿山技术指标进行整体动态优化研究.首先,分别采用核密度估计方法、BP神经网络和指数回归方法拟合技术指标关系模型;然后,在此基础上,构建了整体动态优化模型,并提出相应的改进差分进化算法;最后,将所建立的关系模型、优化模型和优化算法应用于银山铜矿.结果表明:所建立的关系模型拟合效果好,具有较高应用价值;优化结果符合矿山实际情况,验证了模型和算法的有效性,且对矿山生产和计划具有指导作用.
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2024,44(4):252-258, DOI:
Abstract:
煤炭是重要的基础能源﹐特别是动力煤在我国占有极高的战略地位,但煤炭价格的预测却十分困难。引入循环神经网络(RNN)对动力煤价格进行预测,在此基础上针对动力煤价随时间变化起伏大的特点,通过优化RNN模型,建立了长短期记忆模型(LSTM),引入支持向量回归机模型(SVR),通过串联的方式形成LSTM-SVR组合模型,以减少单一模型进行预测的风险,提高预测结果的精度。同时采用滑动平均法,以提高特征数据与动力煤价格的相关性。结果表明,经 LSTM-SVR组合模型预测的2023年上半年山西动力煤价发展趋势与实际煤价有着较高的线性拟合性,预测准确率达到95.69%。该模型预测2024 年山西动力煤价格将逐渐降低,从最高约1200元/t降低至700元/t。研究成果对煤炭企业调整经营战略、优化内部资本结构、维持整个行业长期稳定发展具有重要意义。
2024年第44卷第4期
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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4期
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渗流-应力耦合作用下砂岩蠕变特性与损伤特征研究
Abstract:
蠕变是岩石工程中的围岩体常发生的一种流变行为，尤其是在渗透水压作用下，对工程的安全和使用寿命产生严重威胁，因此维护工程长期稳定性十分重要。利用渗流-应力耦合伺服控制加载系统开展不同水力梯度下的蠕变试验，探究砂岩的蠕变特性和渗流特性；结合三维数字图像相关技术(3D-DIC)，研究砂岩的微裂纹演化规律及变形局部化特征；同时基于CT扫描技术探究砂岩的裂纹损伤特征。试验结果有：(1) 水力梯度越大，蠕变变形量越大，微裂纹发育扩展速率更快，应变场云图变化越明显。相较于轴向，径向应变场云图中更早出现较大应变点和应变局部化现象。(2) 水力梯度越大，应变增量越大，应变变化速率越快，砂岩蠕变寿命越短。通过建立虚拟应变片，发现破坏带内外的应变变化不一致，表明砂岩蠕变变形过程中存在局部化现象。(3) 低水力梯度下，孔裂隙更多被压密闭合，渗流通道减少，流量不断减小；高水力梯度下，损伤不断积累，渗流通道增多，流量出现增大现象。(4) CT扫描图中可观察到，主裂纹贯通整个试件，引导砂岩破坏，同时生成次生裂纹，促进裂纹扩展。靠近渗透水压更大的一端，砂岩中衍生出的次生裂纹更多，形成复杂裂纹网络结构。
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含水纵向裂隙煤岩破裂特征与演化规律研究
Abstract:
煤岩中的纵向裂隙与含水率对煤岩的力学性质和破裂特征具有显著影响。通过声发射监测技术对含水纵向裂隙煤岩进行单轴压缩试验，研究旨在分析含水状态下纵向裂隙对煤岩峰值应力、峰值应变、弹性模量以及破坏模式的影响，并探讨了含水率与煤岩力学特性之间的关联。研究揭示了完整煤岩与纵向裂隙煤岩在破坏模式上的显著差异：完整煤岩倾向于发生自持型破坏，而纵向裂隙煤岩则表现为非自持型破坏，并且峰值强度下降大约20%。此外，纵向裂隙煤岩在加载过程中，当加载时间达到48.5%-62.6%时，声发射事件会在煤岩的破坏中心区域发生聚团现象。研究还发现，含水率与浸水时间关系为ωa=0.82lnt+0.31、峰值强度与含水率之间关系为σ=19.77-3.11ωa。这些实验结果不仅对煤岩破坏模式、破坏范围和破坏强度的定性描述提供了依据，还对探究煤岩的变形破坏机制和地下工程的稳定性分析具有重要的参考价值。
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基于ANSYS-FLUENT的云南某锡矿尾砂料浆管输状态数值模拟研究
Abstract:
尾砂料浆从选矿厂向充填制备站的管输过程中，改变进料参数会使管道内的尾砂固体颗粒空间分布发生变化，进而影响料浆管输的安全性与稳定性。以云南某锡矿选矿厂向充填制备站进行管道输送的硫化矿尾砂为研究对象，通过流变试验获得尾砂料浆的流变参数，采用ANSYS-FLUENT数值模拟软件对尾矿料浆管输进行模拟计算与结果分析，并对底床层相对高度与进料参数的关系进行拟合，建立了底床层相对高度与进料速度及体积浓度的三维关系模型。结果表明：①底床层相对高度与进料速度及体积浓度的三维关系模型拟合效果良好；②大部分+120目（125 μm）的较粗颗粒在底床层中有沉淤现象，120~200目（100 μm）之间的细颗粒在进料速度为1 m/s时部分在管道底部有沉淤现象，在进料速度为2 m/s以上时分布于载体层中，-200目（75 μm）的更细颗粒均分布于载体层中；③管道顶壁边界层中存在水以及部分极细颗粒与水形成的稀浆，共同形成边界层；④尾砂料浆沿径向的体积浓度变化可分为4个区域，其中a区域存在梯度递减效应，b区域逐渐升高至稳定，c区域达到最大值后保持稳定，d区域逐渐降低。
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多尺度复杂环境下的锚孔定位方法
Abstract:
煤矿掘进巷道锚护作业是影响掘进效率的关键因素，如何在干扰因素众多的巷道条件下精准确定锚孔位置是提高锚护速度的关键环节之一。目前，大部分锚孔定位的研究对干扰因素的考虑较为单一，尚未研究多尺度变化下复杂因素对锚孔识别的影响。因此，提出一种改进的YOLOv8s多尺度复杂环境下的锚孔定位方法。首先，为了模拟煤矿巷道真实条件，为光照强度、粉尘水雾浓度、拍摄距离等影响锚孔定位的主要因素建立三级影响尺度，通过各影响因素的组合构成初始数据集。锚孔识别前先进行图像预处理操作，对图像整体质量进行优化。然后，对YOLOv8s深度学习网络模型进行改进，增加了多尺度空洞注意力机制（MSDA），提高了模型在复杂条件下小目标的特征提取能力。最后将锚孔中心的像素坐标经过运算后求得其实际三维坐标。实际检测效果表明：改进YOLOv8s模型的平均检测精度达到91%，相较于YOLOv8s模型提高了5%；改进YOLOv8s模型有更好的检测能力，能够在不同尺度组合影响因素的干扰下准确检测出图像中的锚孔位置；改进YOLOv8s模型每秒处理图像的帧数（FPS）保持在171帧/s，可满足模型检测功能的实时性要求。
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基于黄原胶的复合型抑尘剂制备及特性研究
Abstract:
为减少矿场中无组织排放的细颗粒物进入大气,避免其对人体健康、生产安全和大气环境造成严重危害,提出制备一种以黄原胶为团聚剂的复合型抑尘剂。选择阴离子表面活性剂SDS、SDBS以及非离子表面活性剂OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)、吐温-20、吐温-80,并与0.05%XTG(黄原胶)作为团聚剂进行复配,通过表面张力、接触角和沉降实验,发现OP-10对0.05%XTG溶液润湿性的改善效果最为明显,鉴于经济因素,最终选择0.05%OP-10+0.05%XTG(命名为M-OX)作为最佳抑尘剂配方；同时,设计对照组,通过pH、保水性、宏微观形貌分析和抗风蚀实验研究了M-OX的特性,并揭示了M-OX的抑尘机理。结果表明：M-OX的pH为8.03,对机器和环境等不会造成严重影响；常温下,M-OX前期的保水性较差,但随着水分的蒸发,其保水性逐渐大于0.05%OP-10和水；从宏观角度看,喷洒M-OX的焦煤表面干燥后比喷洒水和0.05%XTG更光滑,裂纹更少。相对于喷洒0.05%OP-10,裂纹也更少；从微观角度看,喷洒水和0.05%OP-10的两种煤样干燥后,其形貌与原煤样相比无太大差别。而喷洒0.05%XTG和M-OX的两种煤样的粒径较大,其中喷洒M-OX的最大；喷洒M-OX的两种煤样干燥后的抗风蚀能力最强。因此,这种复合型抑尘剂具有绿色环保的特性,抑尘效果显著。
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马坑铁矿采动覆岩破坏及渗透性演化规律研究
Abstract:
为了研究马坑铁矿地下矿山开采对覆岩体的破坏情况及渗流特征，本文依托马坑铁矿西矿段60线以西矿体开采工程，采用FLAC 3D数值模拟软件构建了流固耦合模型，模拟了西矿段60线以西矿体充填采矿法开采过程，揭示了开采后上覆岩体塑性破坏区分布特征，探究了采动覆岩体渗流演化规律，并评价了充采后采场渗透性。研究表明，矿体开采导致采场周边、断层、岩桥及构造破碎带产生明显的塑性破坏区，采场、断层及采场岩桥间产生局部破坏，甚至贯穿破坏，主要塑性破坏区分布在局部范围内，暂未形成采场、断层及溪马河全面贯通的破坏情况；随着充填开采的不断推进，采动覆岩体的导水能力不断增加，顶板的渗流速度均大于侧帮，渗透性受断层及破碎岩体的影响较大，孔隙水压力等值线不断向断层方向扩散，但渗流场最终未形成河流→断层→岩桥→采场的渗排水通道
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基于矩估计理论的滨海金矿涌水风险GRA-VIKOR评价模型
Abstract:
针对滨海金矿涌水风险具有随机性和模糊性特点以及评价指标之间复杂的关联性问题,为使滨海金矿涌水风险评估更科学,建立了基于矩估计理论的滨海金矿涌水风险GRA-VIKOR评价模型。首先,从工程地质和水文地质2个方面,选取10个典型影响因素,构建了评价指标体系；其次,采用IAHP法、G1法、EM法和I-CRITIC法4种单一赋权法计算指标主、客观权重,基于矩估计理论,改进主、客观权重集成优化方法；根据GRA-VIKOR原理,通过计算综合评价值,分析判定涌水风险状态；最后,将该模型应用到山东省某金矿9个中段涌水风险评估中,确定各中段涌水风险等级和排名。结果表明,该模型评价结果准确合理,符合实际,可为滨海金矿涌水风险评估工作提供可靠思路。
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群空区下厚矿体高阶段空场嗣后废石充填法回采应用研究
张宝,
Abstract:
通过对群空区下橄榄型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模拟分析高阶段采场结构参数，以及高阶段开采对上部群空区、隔离矿柱和上中段运输巷的稳定性影响，结果表明：矿房尺寸为40m×矿体厚×75m、矿柱尺寸10m为宜，在安全隔离矿柱“保护”下空区稳定性良好，650中段运输因靠近矿房稳定性差而需进行变道。通过现场工业试验，该采矿方法节省采准工程240m，采准周期短；不留顶柱，多回收顶柱资源量4.8万吨；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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特大型贫铁矿高质量低成本充填技术研究
Abstract:
特大型低品位铁矿全尾砂充填开采关键是能力匹配、浓度稳定及成本控制，提高效率使吨矿充填作业成本下降，单套充填制备系统能力应达200~220m3/h，保证瞬态和持续大流量供砂能力；供砂浓度决定充填浓度，单套制备系统配备2座容积为2020m3的大容积砂仓，通过高效仓储造浆放砂实现结构流高浓度充填，充填浓度稳定维持在72%左右，单套系统单次充填量在4000m3以上，并通过循环使用具备24h连续充填能力，实现强采强充，保证矿山采充平衡；矿用水泥虽能达到井下空区设计强度要求，但新型胶凝材料大幅降低充填配比，每方实体减少的胶结剂充填成本为20.01元，结合矿山年处理空区体积要求，采用新型胶凝材料时充填成本将节省约4468万元/a。
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基于遗传算法优化的LightGBM浮选尾煤灰分预测模型研究
Abstract:
为了提高煤泥浮选过程灰分在线检测的水平，该论文研究了煤泥浮选过程中尾煤灰分的预测，并提出了一种软测量方法。采用轻量梯度提升机（LightGBM）算法模型进行了灰分预测建模，并结合遗传算法优化参数，设计了一种基于遗传算法优化的LightGBM浮选尾煤灰分预测模型。通过采集的生产过程数据，包括矿浆流量、浓度、起泡剂量、捕收剂量和干煤泥量，构建了模型训练数据集。使用预处理后的数据集对模型进行了测试验证，实验结果显示，该模型预测结果的平均绝对误差为0.72，比未优化的LightGBM模型提升了11.1%的预测精度，相较于其他模型中表现最佳的决策树模型，平均绝对误差降低了15.8%。这进一步证明了所提模型在尾煤灰分预测精度上的有效性，为实现智能化浮选提供了新的技术支持。
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晒旗河磷矿岩爆防治注水参数优化
Abstract:
湖北宜昌晒旗河磷矿目前已进入到深部开采，掘进工作面岩爆灾害频发，在工作面采用注水软化围岩以防治岩爆，合理的注水参数影响岩爆防治效果。对不同含水状态下的磷块岩进行单轴压缩实验，基于岩石强度脆性系数法，分析了含水率与磷块岩岩爆倾向性的关系；采用数值模拟探究了工作面注水围岩含水率分布特征，定义了工作面有效湿润距离，作为设计注水参数的依据，确定了晒旗河磷矿掘进工作面最优注水参数。结果表明：当磷块岩含水率达到0.424 %时，磷矿层处于中等岩爆倾向，并且再注水后强度脆性系数随含水率的变化程度不再明显。当注水时间为1 h，钻孔深度为10 m时，有效湿润半径增长率最大，注水效果最优。研究结果对改善磷块岩注水工艺参数、降低磷矿岩爆风险具有一定的指导意义。
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基于Critic赋权法的深井矿床卸荷采矿方案优选及应用
Abstract:
随着浅层地矿资源开发逐渐枯竭，深井矿床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，大幅提升规模化开采难度，合理采矿方法的选择成为解决深井矿床高效安全开采的前提。引入Critic赋权法，对深井卸荷采矿方案综合优选评价模型进行了研究，以国内某深部特大型矿床为工程背景，提出4组卸荷采矿方案，并建立了Critic客观赋权法综合评价模型，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，客观上印证了将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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基于Ansys的行走履带脱附性能数值模拟研究[*]
Abstract:
合理的喷嘴结构参数对于深海采矿车行走履带脱附性能至关重要。以采矿车行走履带间粘附底质为研究背景,运用Ansys软件针对喷嘴的结构参数和布局设计对行走履带脱附效果进行数值模拟研究,从射流冲击履齿速度、速度随位移变化规律以及履齿板表面动压分布情况进行计算分析,确定了行走履带脱附的喷嘴的最优参数。研究结果表明:当淹没深度为5000 m时,喷嘴的空化作用非常不明显,深海淹没射流的喷嘴设计可不考虑空化效应；增加喷嘴直径能明显增大射流核心区长度。对于10 mm、20 mm和30 mm直径直形喷嘴,射流速度分别在0.09 m、0.2 m和0.31 m左右开始快速衰减；7个90°喷射的30 mm直径直形喷嘴时行走履带脱附性能最优。数值模拟结果可为深海采矿车海底行走履带脱附性能研究提供有力的理论依据。
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风速对低凹露天矿装载扬尘扩散和质量浓度影响研究
Abstract:
为了减少低凹露天矿装载扬尘对作业人员职业健康的不利影响和制定有效的降尘措施，基于气-固两相流理论，采用欧拉-拉格朗日模型，利用Fluent数值模拟方法，探究了不同风速对低凹陷露天矿临近边帮处装载扬尘扩散和质量浓度分布的影响。研究结果表明：风流经过台阶后发生流动分离，形成的低速湍流区、逆时针结构漩涡和车厢内顺时针小漩涡，使露天矿-12m水平采装工作面和矿车车厢附近的流场结构非常复杂；随风速增加，装载扬尘在车厢里的聚集时间越短，装载扬尘随结构旋涡扩散的速度增大，沿X轴扩散污染影响的距离越长，结构旋涡内聚集的最大扬尘质量浓度明显降低，车厢内扬尘质量浓度高于100mg/m3，在呼吸带高度处的扬尘质量浓度沿程递减，且扬尘质量浓度降低幅度减小。根据数值模拟结果和职业接触限值8mg/m3，确定装载扬尘污染影响较严重的区域为车头前方15m以内，并制定了采用雾炮车、洒水车降尘方法和配备防护装备等降尘措施，获得了较好的除尘效果。
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横观各向同性粘弹性岩体位移反分析的唯一性研究
Abstract:
为了研究黏弹性岩体位移反分析的唯一性问题，本文根据弹性和黏弹性对应原理推导了横观各向同性黏弹性岩体中的圆形巷道的径向位移解析解。根据参数可辨识条件研究了横观各向同性黏弹性岩体位移反分析的唯一性。由结果可知，仅知道测点位移不能唯一的反演出全部参数，至少需要已知3个岩体力学参数，才有可能唯一的反演出其它岩体力学参数；竖向初始地应力与横向初始地应力的取值对反分析的唯一性有显著影响；待求参数越少，参数的可辨识性越强；初始地应力参数的辨识性最优，其次是泊松比、各向同性面上的弹性模量和黏性系数，各向同性面法向上的弹性模量与黏性系数最差。研究结果为岩体参数的反分析计算提供了理论依据。
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香炉山钨矿浅埋深点柱资源低扰动充填回采方案研究与实践
Abstract:
为提高香炉山点柱资源利用率,控制浅埋深点柱资源回采而产生的影响,首先针对井下残留点柱开采技术条件进行分析,并结合目前常见的点柱回采方案及选择原则,研究确定了两种适用于香炉山钨矿浅埋深点柱资源的充填回采方案；然后利用三维数值计算手段,在对各方案在埋深深度分别为50m、100m、150m、200m的情形下,进行位移、塑性破坏计算分析的同时,为减少井下爆破对对建筑物的振动影响,分析计算了地下爆破许用最大单段药量和空间距离的关系；最后,通过香炉山钨矿井下610采方案设计和工业试验,对回采方案进行了验证。研究结果表明,回采方案在实施过程中,地压、位移监测数据无明显变化,采空区稳定性良好,盘区采场空顶高度内残矿回采率达到了38%左右,工业试验取得了较好的效果。
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珊瑚钨矿岩体质量分级与基于Hoek-Brown准则的岩体强度估计
Abstract:
岩体强度是矿山开采安全稳定性分析的关键力学参数。本文结合珊瑚钨矿小型机械化开采技术攻关项目，在对岩体结构面进行详细调查的基础上，采用3种不同方法进行岩体质量分级与稳定性评价，然后基于定量GSI和Hoek-Brown准则估计岩体强度，获得准确可靠的岩体强度参数。研究结果如下：(1)详细查明了灰岩岩体的结构面特征，优势节理面走向为NNW-SSE或NW-SE，倾向为NE或SW，倾角70°~80°，体积节理数Jv为7.07~9.88，完整性系数Kv为0.55~0.63，岩体总体较完整；(2)采用BQ、Q和RMR等3种方法进行岩体质量分级，灰岩岩体的[BQ]值、Q值和RMR89值分别为380.96、5.58和59，岩体质量等级为Ⅲ级或一般；(3)根据BQ分级结果，当巷道或采场跨度＜5m时，围岩可基本稳定；根据Q分级结果，巷道或采场的最大不支护跨度约为6.35m；根据RMR分级结果，当巷道或采场跨度为5m时，围岩平均自立稳定时间可达7天（1周）；(4)基于定量GSI和Hoek-Brown准则估计岩体强度，获得了灰岩岩体的Hoek-Brown强度参数和等效Mohr-Coulomb强度参数，为采矿设计和稳定性分析提供准确可靠力学参数。
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多源固废联合碳酸盐矿化菌对西北干旱矿区土壤改良协同固碳效果研究
Abstract:
为了改善西北干旱矿区土壤养分贫瘠和碳固存能力有限的问题,采用田间试验结合静态箱法，利用多源固废（煤矸石和污泥堆肥）联合碳酸盐矿化菌改良采煤沉陷区的砂质退化土壤的质量。结果表明：添加多源固废和碳酸盐矿化菌促进了紫花苜蓿生长及其根系的发育，提高了紫花苜蓿的碳氮含量；多源固废联合碳酸盐矿化菌显著提高土壤碳氮含量和土壤微生物碳氮代谢相关酶活性，多源固废与碳酸盐矿化菌联合施配组的改良效果优于单独施加菌剂处理组。添加固废和碳酸盐矿化菌的组别，净生态系统交换速率（NEE）均降低，生态系统总初级生产力（GPP）均提高。结构方程模型表明，多源固废和碳酸盐矿化菌的添加是影响生态系统总生产力（GPP）的重要因子。因此，多源固废协同碳酸盐矿化菌在西北干旱矿区土壤修复中具备提质增效、固碳减排的应用潜力。
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都龙矿区磁铁矿和磁黄铁矿高效分离降低锡损失试验研究
Abstract:
磁铁矿和磁黄铁矿的高效分离一直是个选矿技术难题，华联锌铟选矿厂产出的铁精矿，其主要成分是磁铁矿和磁黄铁矿，存在含硫超标、品质差、销售价格低，铁精矿中锡金属损失率偏高等问题。采用铁粗精矿+弱磁+预先脱磁+分级再磨+预先脱磁+浮选脱硫+磁选的工艺流程，实现磁黄铁矿和磁铁矿高效分离。最终得到铁精矿品位66.62%，含硫0.65%的高品质铁精矿，产出含硫25.61%，回收率96.06%，含铁59.52%的高铁硫精矿，同时降低了铁精矿中锡的损失率，产出锡富集比3.69倍的硫中矿返回主流程采用摇床选别产出锡粗精矿和尾矿，从而实现磁黄铁矿和磁铁矿高效分离并降低了锡金属的损失。
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矿山生态修复区生态地表分形分析与评价
Abstract:
矿山生态修复对促进矿山可持续发展具有重要意义。为客观全面地评价矿山生态修复效果，以西山生态修复区为研究区，结合分形理论和移动窗口法分别在全局和局部尺度下对多个景观格局指数进行分析得出地表状况等级空间分布情况，使用变化速率模型和空间变化图谱等技术手段定量描述研究区地表状况等级时空变化情况。研究结果表明，研究区地表状况总体呈现稳定好转的趋势，矿山生态修复工作取得明显成效，但研究区北部及东部的人工景观斑块周围可能出现地表状况等级退化，需要加强监管措施。基于分形理论的分析评价方法能较客观地反映客观现实，所得研究结果能为矿山可持续发展工作提供参考。
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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。
