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2024,44(7):1-6, DOI:
Abstract:
露天矿的坑底境界矿柱布设是露天转地下开采中常见的问题.针对某铁矿露天转地下工程,基于理论计算和工程类比法计算该铁矿境界矿柱的留设厚度,采用FLAC3D 数值模拟软件对开采过程中矿柱的位移、应力进行了分析.计算结果表明:该铁矿的合理境界矿柱厚度为40m;井下爆破作业引起的爆破振动对境界矿柱影响很小;境界矿柱中心岩体的变形量一直处于较小波动,虽出现一定程度的应力集中现象,但最大压应力和最大拉应力均小于岩体自身强度,留设40m 厚的境界矿柱能满足矿山安全生产的需求.
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杨涛, 孙佳瑞, 张杰, 林海飞, 闫医慧, 何义峰, 张一铭, 孙建平
2024,44(7):7-14, DOI:
Abstract:
区段煤柱的尺寸大小和稳定性不仅影响煤炭资源的采出率,还将影响到工作面上覆岩层支承压力的分布情况及巷道围岩稳定性.为解决山阳煤矿区段煤柱留设宽度依据不足这一问题,采用现场调研、理论分析、试验模拟、数值模拟及现场监测的研究方法,分析了1531工作面区段煤柱合理留设宽度及其稳定性.结果表明,理论计算得出煤柱的合理留设宽度应不小于14.21m;1531工作面区段煤柱宽度从20m减小至15m的过程中,煤柱安全稳定,当区段煤柱减小至15m时,煤柱两侧出现裂隙;当区段煤柱宽度减小至14m时,煤柱应力增大至23.81MPa,煤柱上方覆岩产生裂隙,煤柱有失稳的可能性,因此,试验确定的区段煤柱合理留设宽度为15m;在13,15,17,20m不同煤柱宽度条件下,煤柱的塑性区、垂直应力和垂直位移结果均表明区段煤柱宽度可优化至15m。
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2024,44(7):15-21, DOI:
Abstract:
为确保煤柱和巷道的稳定性,避免煤炭资源的浪费,厚煤层工作面需要确定合理的区段煤柱宽度. 在小峪煤矿2202巷道开展小煤柱沿空掘巷技术的研究,通过理论计算、数值模拟和现场监测相结合的方法,确定了厚煤层工作面区段煤柱留设的合理宽度为7.8m.对掘进、回采期两个阶段的巷道围岩变形进行了监测与分析,结果表明:在掘进过程中,巷道两帮移近量最大值为73mm,顶底板移近量最大值为62mm;在回采过程中,巷道两帮移近量最大值为805mm,顶底板移近量最大值为604mm,巷道围岩变形得到了有效控制,且巷道处于应力降低区.研究成果可为类似矿山工作面采用沿空掘巷技术的煤柱宽度确定提供参考.
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2024,44(7):22-35, DOI:
Abstract:
为进一步强化高压射流破煤岩能力,降低能耗,结合原位物理破碎流态化开采理论,提出了一种高压煤粉气固两相 射流破煤方法. 基于DPM离散相模型阐明了气固两相射流的流场结构特征及煤粉加速规律,构建了煤岩RHT本构 模型,采用DEM-FEM方法建立了耦合模型,探究了冲蚀过程中煤岩内部应力波传播及动态损伤规律,并对比分析了矸 石水射流和煤粉粒子射流的能耗及破煤效果.结果表明:随着射流压力的升高,流体状态从过膨胀转变为欠膨胀,流场 马赫盘结构愈发明显;提高射流压力可以增大煤粉粒子射流的冲击能量,有利于强化煤岩内部应力波效应,延长应力波有效作用时间,加剧煤岩损伤,煤岩更易被剪切形式所破坏;随着传播距离的增大,应力波会出现一定程度的频散和幅值衰减,且衰减速率随射流压力的增大而增大;相同冲击速度下,煤粉粒子射流对煤岩的宏观损伤更为严重,其冲蚀率为矸石水射流的7.78倍,对应比能耗仅为矸石水射流的56％,表现出更优的破煤特性.研究结果可为气固两相射流破煤的应用提供一定的理论支撑.
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2024,44(7):36-41, DOI:
Abstract:
为揭示斜溜井内矿岩运动对溜井底板的冲击损伤规律,基于运动学原理,研究了矿岩块在斜溜井中的运动规律及其影响因素,建立了矿岩块的运动轨迹方程,明确了矿岩块与斜溜井底板发生碰撞的条件,得到了矿岩块首次碰撞溜井底板的位置计算公式.研究结果表明:矿岩块进入主斜溜井时的初始速度v0及其方向角α、主斜溜井倾角β及其顶底板距离D是影响矿岩块与斜溜井底板碰撞的主要因素;v0越小,α、D与β越大,碰撞位置距矿岩块进入斜溜井时的垂直距离h1越大,反之h1越小;当v0和α一定时,D与β越大,h1越大,且D较β对碰撞位置的影响更大.提出斜溜井设计与管理思路,即降低矿岩块进入斜溜井时的初始速度,选择合理的主斜溜井的倾角及其顶底板距离,降低主斜溜井空井高度,能有效降低发生碰撞的概率,减小斜溜井底板受冲击破坏的程度.
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林卫星, 石磊, 江科, 于振建, 龚永超, 康瑞海, 欧任泽, 徐敏
2024,44(7):42-48, DOI:
Abstract:
特大型低品位铁矿全尾砂充填开采关键是采充能力匹配、浓度稳定及成本控制,提高效率使吨矿充填作业成本下 降,单套充填系统制备输送能力应达200~220m3/h,保证瞬态和持续大流量供砂能力.供砂浓度决定充填料浆质量浓度,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,充填料浆质量浓度稳定在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.采用P·C 32.5水泥为胶凝材料的充填体强度虽能达到井下空区设计强度要求,但采用新型胶凝材料作为胶结剂能大幅降低充填配比和平均用量,每立方米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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2024,44(7):49-56, DOI:
Abstract:
基于三贵口铅锌矿矿柱及采空区形态分布,结合矿山的基本情况、工程地质条件、岩石力学试验结果等资料,采用 面积承载法和普氏理论法对三贵口铅锌矿580m中段以上共80根矿柱进行稳定性理论计算,得出安全系数F＜1.0、1.0≤F≤1.5和F＞1.5的矿柱数量分别为面积承载法23根、12根和45根;普氏理论法25根、12根和43根. 基于Mathews图解法对580中段以上共100个采空区进行稳定性计算分析,得出处于稳定区、无支护过渡区、支护稳定区、支护过渡区和开挖区的采空区数量分别为44个、29个、25个、2个和0.同时,采用FLAC3D 软件对典型矿柱及采空区进行计算分析,得出F＞1.5、1.0≤F≤1.5、F＜1.0对应的矿柱数量分别为46根、12根和22根,且C9-3-07附近采空区存在失稳或冒落的可能性,与现场实际情况吻合. 最后,基于上述研究成果综合评价资源待回收区域采空区及矿柱的稳定性,将矿柱稳定性分为稳定、较稳定和不稳定三级,将采空区稳定性分为稳定、较稳定、较不稳定和不稳定四级.研究成果有望为后续矿山矿柱安全高效回采和采空区治理提供理论支撑.
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2024,44(7):57-63, DOI:
Abstract:
随着深部资源开采的不断推进,露天煤矿开采过程中确保帮坡安全和提高经济效益之间的矛盾日益突出.采用负锥排除法进行露天矿最终境界优化,构建基于可靠度理论的露天矿帮坡滑坡风险评估模型,探究加陡帮坡对帮坡稳定状态和最终境界的影响,进而确定最优境界以及最佳帮坡角.研究结果表明,帮坡加陡形式主要受生产经济参数以及矿体赋存条件的影响,加陡露天矿帮坡角会使境界利润持续增加,帮坡角每增加1°,经济利润平均增加6520万元,但同时帮坡失稳概率呈指数型增长,当帮坡达到失稳临界点时,每加陡1°帮坡其失稳概率增加50％.综合考虑帮坡安全效益与经济效益,确定最优帮坡角为36.9°,较原设计方案,经济效益增加了1.33亿元.
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2024,44(7):64-71, DOI:
Abstract:
以新疆硫磺沟煤矿(4-5)02工作面、(9-15)06工作面、(9-15)08工作面为研究对象,借助UDEC数值模拟软件及现场监测数据,探究厚及特厚煤层群开采过程中,煤层上覆岩层的运动特征及覆岩运动对下位煤层开采的影响.研究结果表明:覆岩运动在多层关键层控制作用的影响下呈现明显的“上弱下强”特点;关键层控制作用使得覆岩运动自下而上呈现明显的“低—中—高”渐次发展特征;上位煤层开采过程中上方坚硬砂岩不易发生断裂破坏,覆岩运动不完全,致使下位煤层开采过程中高、中位岩层将发生较大的断裂破坏,有较大的弹性能释放,对此应在上位煤层开采过程中,开展合理有效的顶板预裂等控制手段,避免下位煤层开采过程中有较大的能量释放.
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2024,44(7):72-79, DOI:
Abstract:
采矿活动引起的滑坡、崩塌、地表塌陷等灾害一直是防灾减灾工程领域研究的热点与难点之一.为了揭示井下矿体开采引起露天滑坡与地表塌陷灾害演化机理,采用遥感影像、现场调查与数值模拟研究等手段开展了露天边坡变形破坏及地表塌陷特征研究.研究结果表明:某露天采场滑坡形成主要经历了以下过程:稳定—边坡垮塌—大面积塌—地表陷落洞—地表塌陷滑坡—北部边坡垮塌的形成发展过程.北边坡角过陡,且在断层与井下空区耦合影响下,有进一步垮塌、滑坡的可能.塌陷坑形成机制主要分为4个阶段:矿体上覆岩层扰动垮塌;露天采场滑塌;山体地表出现陷落孔洞;露天采场滑坡山体地表塌陷.数值模拟揭示的露天采场边坡变形破坏特征与矿山现场实际情况相符合,验证了数值模拟结果的可靠性.在露天采场边坡与山体地表变形位移发展过程中,有3个突变点,将变形位移发展划分为4个阶段,与遥感影像、现场调查分析的结果一致.研究成果可为露天转地下开采灾害防治提供参考.
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2024,44(7):80-86, DOI:
Abstract:
边坡优势结构面的确认是进行矿山岩质边坡稳定性分析的重要前提工作.考虑到不同岩体结构面产状与边坡产状的相互空间关系对边坡稳定性的影响差异,提出一种基于运动学分析的优势结构面确认方法.首先,采用赤平极射投影将结构面产状数据投射至极点等密度图上;进而引入运动学分析方法分析并筛选出不同边坡破坏模式下对边坡稳定性有影响的产状数据;最后,对筛选后的产状数据进行聚类分析,得出边坡优势结构面.将该方法应用于某铁矿岩质边坡滑塌实例,结果表明,通过基于运动学分析的露天矿岩质边坡优势结构面确认方法得出的优势结构面分组结果合理可靠,具有较高的精确度,验证了该方法具有较好的工程应用价值.
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2024,44(7):87-99, DOI:
Abstract:
为研究处于高海拔高寒地区的新疆某露天铁矿边坡断层破碎带岩体的变形失稳规律,采用FLAC3D软件模拟分析了冻融循环作用及工程爆破扰动对矿山边坡断层破碎带稳定性的劣化效应.结果表明:随着冻融循环次数的增加,含断层破碎带边坡的塑性区范围不断增大. 冻融循环0,20,40次和60次时求解得到的边坡安全稳定性系数分别为1.70,1.53,1.31和1.14,表明冻融循环次数越多,边坡安全稳定性系数越低.不同冻融循环次数下,含断层破碎带边坡模型在右帮大边坡靠上半部分的位置产生了水平位移最大值,在右帮大边坡中部位置产生了竖向位移最大值.在施加爆破扰动波后,随着冻融循环次数的增加,断层破碎带的振动速度和位移不断增大;监测点越靠近爆源位置,位移和振动速度受到的影响越大.
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2024,44(7):100-109, DOI:
Abstract:
赣南是我国离子吸附型稀土矿床密集分布区,稀土开采为当地经济社会发展做出了重要贡献,但同时也造成了边坡稳定性减弱等一系列生态环境问题.以离子型稀土高强度开采区江西省定南县为研究区,基于538个历史滑坡灾害点数据,选取高程、坡度、坡向、归一化植被指数、地形湿度指数、距水系距离、距道路距离、地层岩性和土地利用类型共9项影响因子构建滑坡易发性评价指标体系,运用加权信息量模型进行滑坡易发性分区与评价,通过ROC曲线检验和比较模型的预测能力.结果表明:坡度、地层岩性、距道路距离和距水系距离是产生滑坡的主要因素.信息量模型和加权信息量模型均具有较高的预测准确性,极高和高易发区与历史滑坡灾害点的实际分布情况吻合程度较好.信息量模型的极高和高易发区占总面积的33.80％,包含86.24％的滑坡灾害点,灾害点密度为2.55个/km2.加权信息量模型的极高和高易发区占总面积的25.50％,包含81.97％的滑坡灾害点,灾害点密度为3.21个/km2.加权信息量模型的预测精度优于信息量模型,AUC值增加了0.042,更适用于离子型稀土矿区的滑坡易发性评价.
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2024,44(7):110-116, DOI:
Abstract:
为了研究自然崩落法放矿作业对底部结构稳定性的影响,利用矿山地压监测系统的应力、微震监测结果,分析了放矿量对底部结构矿柱应力的影响,研究了放矿过程中底部结构破裂事件的时空分布,利用微震活动性参数对应力监测结果进行了验证.结果表明:放矿作业在时间与空间上的不均衡将导致底部结构局部岩体产生应力集中,通过对应力集中区持续稳定放矿能够调节底部结构的应力分布;微震活动性参数可以反映岩体破坏过程,为放矿过程中评估底部结构地压灾害风险提供参考;借助微震监测系统来圈定应力集中区,从而在大尺度上弥补应力单点监测覆盖面的不足.
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2024,44(7):117-124, DOI:
Abstract:
针对金川三矿区巷道支护中围岩松动圈差异造成的影响,以1438m水平巷道为研究对象,采用声波测试法进行松动圈现场测试,获得了不同围岩巷道两帮松动圈厚度,建立了1438m水平不同围岩巷道松动圈数值计算模型,研究了不同围岩松动圈分布特征,以及岩体力学参数对松动圈厚度的影响.研究结果表明:金川三矿区1438m分段底板处松动圈厚度最大,其次是顶板、两帮、拱肩,底角处松动圈厚度最小;混合岩在不同位置的松动圈厚度普遍较大,超基性岩次之,角闪岩在不同位置的松动圈厚度普遍较小;松动圈厚度随黏聚力、内摩擦角的增大呈指数型减小,随黏聚力的减小速率缓慢降低,随内摩擦角的减小速率缓慢升高.研究结果可为三矿区围岩巷道支护方案的设计提供理论依据.
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2024,44(7):125-134, DOI:
Abstract:
爆破扰动诱发深部金属矿巷道破坏频繁,开展爆破扰动诱发巷道围岩微破裂分布及扩展规律研究有助于支护参数优化.基于离散元数值计算软件和声发射监测技术,开展了爆破扰动诱发巷道围岩微破裂动态扩展数值模拟和室内试验研究,揭示了巷道围岩微破裂响应特征与应力和爆破扰动参数之间的关系.结果表明:主应力方向影响开挖损伤区的空间初始分布形态及主导裂纹类型,爆破扰动促使微破裂快速扩展和贯通,加剧巷道围岩损伤;当扰动波波长与洞径比约为１时,巷道迎爆侧区域裂纹扩展程度显著大于其他区域.在缺少径向应力约束或者径向约束较小时,爆破扰动应力波容易导致主应力方向和迎爆侧区域的岩体发生拉伸破裂.在确定深部巷道支护措施时,应综合考虑应力分布特征和爆破扰动参数引起的破裂响应特征差异性,制定相适应的支护参数.
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2024,44(7):135-141, DOI:
Abstract:
针对井下复杂生产环境下,微震信号易受机械振动、岩石破碎等干扰信号影响,波形复杂,定位精度差等问题,提出 了一种自动到时拾取方法(Wavelet-STA/LTA-AICpicker,WSA法).该方法使用离散小波变换技术(DWT)、长短时窗均值比法(STA/LTA)以及Akaike信息准则(AIC),结合时域和频域上P波到达的特征信息,以获取准确的P波到时.在金川二矿区采场开展了30组人工触发的敲击事件,并进行采场震源精细定位验证.结果表明,与其他到时拾取方法相比,WSA法的平均定位误差与标准差均最小,分别为12.58m和12.25m,具有更好的准确性与鲁棒性,能够为采场复杂采矿环境提供更为准确和可信的定位结果.采用WSA法对该矿区的微震事件定位,得出震源的分布与爆破事件呈现出时空相关性,且震源在充填体顶板的非爆破区域也有集中分布的结论.
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2024,44(7):142-148, DOI:
Abstract:
为了有效改善工作面矿压预测精度低、泛化能力不足的问题,基于Informer神经网络模型建立矿压时序预测模型,以液压支架采集到的历史矿压数据为输入,实现对未来一段时间的工作面矿压预测. 所建立模型基于概率稀疏(ProbSpare)自注意力机制所提取到的矿压输入序列信息,可捕获输入序列的长期依赖关系,并对影响因素之间较为复杂的非线性关系进行建模,从而提高模型预测精度.采用成庄矿XV1307工作面矿压数据进行模型训练和测试,所得结果与粒子群优化BP神经网络(PSO-BP)和长短期记忆网络（LSTM)的预测结果进行对比.结果表明:3种模型对未来1~4d的矿压预测中,Informer神经网络的均方根误差、平均绝对值误差以及决定系数均为最优,取得了较好的预测效果.
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2024,44(7):149-155, DOI:
Abstract:
岩爆是高应力地下工程需要防治的地质灾害之一,岩爆强度评价已成为一个重要的研究课题.为了有效预测地下岩体工程中的岩爆,提出了一种基于组合赋权蛛网灰靶的岩爆强度评价模型.选取岩石脆性系数σc/σt、应力系数σθ/σc、弹性变形能指数Wet和岩体完整性系数Kv作为岩爆强度的评价指标;确定了岩爆等级划分标准;分别采用Critic法和序关系分析(G1)法计算客观权重和主观权重,根据博弈论组合赋权法确定综合权重.结合蛛网灰靶理论,建立不同岩爆等级的靶心距范围集,再根据待评价指标的靶心距大小对岩爆等级进行评价.利用该模型对终南山公路隧道工程的岩爆进行分析.研究结果表明:基于组合赋权蛛网灰靶模型的岩爆评价结果与实际岩爆等级基本一致,且该岩爆等级评价模型有较好的实用性和可靠性.
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2024,44(7):156-164, DOI:
Abstract:
新疆弱胶结煤系地层巷道普遍存在掘进与维护难度大、安全性差等问题,掌握矿山地应力分布特征对矿井建设及安全生产具有重要意义.采用空心包体应力解除法测量了苇子沟煤矿三维地应力分布的大小及方向,基于地应力测量结果建立了数值模型,分析了巷道实际变形破坏情况,提出了相应的支护方案.研究结果表明:(1)苇子沟煤矿地应力场类型为σHV型,最大水平主应力对巷道变形破坏与矿压显现影响显著;(2)巷道围岩变形受构造应力影响的程度不同,整体表现为:顶板＞右帮＞底板＞左帮;(3)针对性提出“非对称锚网索喷＋泥质底板注浆锚杆”支护方案,该方案对构造应力作用下弱胶结巷道围岩变形起到很好的控制作用,并取得了良好的巷道围岩控制效果.
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葛帅帅, 孙亮, 贺丽峰, 李长峰, 李宇泽, 薛旭辉, 蔡东晋, 王春来
2024,44(7):165-173, DOI:
Abstract:
针对富家凹煤业11205工作面顺槽受相邻工作面采动效应引起的围岩变形问题,分析了矿压显现原因及水力切顶卸压机制,提出利用水力压裂作为预处理措施来缓解煤矿开采引起的采动应力,并开展了现场工业试验,验证切顶卸压效果.研究结果表明:采用水力切顶卸压可有效削弱坚硬顶板的强度、降低矿压显现,顶板窥视发现压裂后孔内壁裂缝明显增多,说明水力压裂效果良好.在11205综采工作面运输顺槽布置监测点,现场监测数据显示,水力压裂后,巷道顶板与两帮变形分别减少了54.8％和50％.数值模拟结果显示,压裂后回采顶板及时垮落,应力得到释放,煤柱上方应力明显减小,由30MPa减少到17MPa,证明了压裂弱化作用的有效性.定向分段水力压裂技术降低了采动应力对护巷煤柱的冲击.
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2024,44(7):174-181, DOI:
Abstract:
针对倾斜煤层回采巷道产生非对称大变形问题,以昌兴煤矿1183工作面回采巷道为例,对巷道超前工作面20m处围岩破碎情况进行窥视成像,确定其松动圈,并建立数值模型分析工作面回采扰动对回采巷道的影响范围,研究了巷道围岩应力演化规律和巷道围岩变形特征,结果表明:在距离回采工作面30m范围内,回采巷道变形量较大,为回采扰动剧烈影响区,随着距回采工作面的距离增加,回采巷道受到回采扰动的影响减小;为了更好地控制巷道变形,提出锚杆锚索锚网联合支护为主,辅以注浆加固、“以顶拉帮、以底控帮”的围岩联合控制方案,注浆加固围岩可以提高其完整性,在巷帮以一定角度向顶板或底板打入锚杆可以提高巷道围岩整体性.实践表明,联合支护方案可以有效解决倾斜煤层回采巷道受回采强扰动而产生大变形的问题.
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2024,44(7):182-190, DOI:
Abstract:
自然崩落法矿山岩石的流变特性对矿岩崩落规律有着重要影响.为明确JM矿的矿岩流变特性,以现场矿岩试样的流变试验结果为基础,通过分析比较选取合适的本构模型,模拟研究不同参数对矿岩流变特性的影响.结果表明,在Maxwell、广义Kelvin、Burgers-Mohr三种本构模型中,Burgers-Mohr本构模型对JM矿岩石流变试验数据的拟合效果最佳,其拟合相关系数达到了0.986;Burgers-Mohr本构模型中Kelvin剪切模量主要影响岩石等速蠕变的起始量以及进入等速蠕变所需要的时间,Kelvin黏滞系数主要影响岩石初始蠕变速率,Maxwell剪切模量主要影响岩石流变的瞬时变形量,Maxwell黏滞系数主要影响岩石等速蠕变阶段的起始量以及等速蠕变阶段曲线的斜率.在不考虑削帮工程的影响以及基建期崩落量的情况下,模拟得到了上覆矿岩平均年崩落量为17.6×106t,与设计年产能18×106t接近,验证了修正后的Burgers-Mohr流变模型参数的正确性.研究成果可为相似地质条件下的自然崩落法矿山矿岩崩落规律研究提供有益参考.
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2024,44(7):191-196, DOI:
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.对含水纵向裂隙煤岩进行了单轴压缩试验并监测声发射事件.分析了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系.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性破坏,而纵向裂隙煤岩的破坏表现为非自持性破坏,并且峰值强度较完整煤岩下降约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,含水率与浸水时间之间的关系为ωa＝0.82lnt＋0.31,峰值强度与含水率之间的关系为σ＝19.77－3.11ωa.这些试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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2024,44(7):197-203, DOI:
Abstract:
缓速酸对降低煤岩反应速率、提高煤层气采收率意义重大.以贵州某矿的无烟煤为研究对象,开展静态溶蚀、瓦斯放散初速度、低温CO2吸附及红外光谱试验,分别从物理、化学角度分析试验煤样的孔隙结构和含氧官能团数量对煤中瓦斯放散初速度的影响机制.研究结果表明:乙酸质量浓度为5％时,酸化缓速效果最佳,缓速率为41.03％;与原煤样相比,氢氟酸酸化煤的瓦斯放散初速度增大,一方面氢氟酸改善了试验煤样的孔隙连通性,增加了过渡孔和大孔数量,减小了煤样的比表面积,另一方面,氢氟酸处理后试验煤样的含氧官能团数量增加,抑制了煤对瓦斯的吸附;对比原煤样,缓速酸酸化煤的瓦斯放散初速度减小,这是因为缓速酸作用增加了试验煤样的微孔数量,增大了煤样的比表面积,减小了煤样的含氧官能团数量,使其表面结构更加复杂,促进了煤对瓦斯的吸附.研究成果为贵州某矿区煤层气酸化增产技术奠定了理论基础.
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2024,44(7):204-212, DOI:
Abstract:
为了探讨抽采钻孔蠕变对成孔质量的影响,采用数值模拟软件COMSOL,建立了考虑蠕变的含瓦斯煤流固耦合模型,研究了孔周煤体应力应变变化规律,同时,以某煤矿为例,模拟计算了泊松比为0.2~0.34,杨氏模量为2E8~4E8条件下瓦斯压力和位移变化,得到了泊松比和杨氏模量对孔周瓦斯压力及钻孔蠕变的影响规律.研究表明:随着泊松比和杨氏模量的增大,瓦斯压力梯度的变化减小,这对于煤层内瓦斯的抽采更有利;随着距钻孔的水平距离的增大,位移先降低再升高,但整体呈降低趋势;孔壁的位移随泊松比的增大而增大,随杨氏模量的增大而减小,随时间的推移逐渐趋于稳定;泊松比和杨氏模量越小,即煤岩越软,钻孔等效蠕变应变越明显;杨氏模量对钻孔蠕变的影响较泊松比更大.
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2024,44(7):213-220, DOI:
Abstract:
为改善露天铁矿运输环节产生的高浓度扬尘问题,采用理论分析与数值模拟等方法相结合,通过模拟不同车速下扬尘逸散规律并设计车载喷雾降尘系统,探析其雾化效果.研究结果表明:车速为10km/h时,扬尘会以低风流强度、低运行速度向卡车后上方运动,轮胎与地面摩擦处为运输环节中最大粉尘浓度产尘点,粉尘质量浓度为985mg/m3;车速增大至30km/h,扬尘在卡车周身由内向外大范围逸散,逸散范围可达5m,粉尘质量浓度增加至1400mg/m3,呼吸带粉尘质量浓度最高达224mg/m3,车尾扬尘高度为1.5m,相较于低车速,车速越高,扬尘逸散的越快;基于运输扬尘逸散规律,对不同喷雾参数的雾化效果进行模拟分析,证实了中压喷嘴在喷雾压力为3MPa、雾化角为60°、喷嘴直径为1.0mm 时,雾化效果最佳,雾滴粒径为7.42μm,可同时保证全尘和呼吸带粉尘的捕捉.
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2024,44(7):221-229, DOI:
Abstract:
单轨吊车作为一种煤矿井下运输机车,其工作环境会引发井下操作人员工作的舒适性等问题.为分析单轨吊驾驶员主要肌肉的疲劳状况,对易疲劳的16块肌肉进行肌电测试研究,并提取信号的积分肌电值(iEMG )和均方根值(RMS),结合时域分析和多元非线性回归分析方法,以iEMG 和RMS 为自变量,疲劳度为因变量分析肌肉疲劳特性.结果表明:驾驶员在上车和下车过程中的肌肉疲劳度远大于机车行走时的肌肉疲劳度;在机车操作过程中,由于驾驶员需要一直用右脚踩踏加速踏板来控制机车行走,使驾驶员右侧下肢肌肉中的股直肌、股二头肌、腓肠肌和比目鱼肌产生疲劳,且腓肠肌的疲劳度最大;为避免驾驶员出现一侧肌肉过度疲劳的情况,应该将驾驶室操作元件布置在两侧,减少一侧肌肉的使用率,降低驾驶员操作疲劳度,提高驾驶舒适度.
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2024,44(7):230-238, DOI:
Abstract:
拉沟、冲沟等病害的及时检测是确保尾矿坝安全性的关键.以尾矿坝为工程背景,基于履带式底盘系统、自动化控制等技术研制了一款用于坝面拉沟与冲沟检测的智能巡检机器人. 针对坝面病害检测目标,提出了一种在YOLOv5m 主干网络和颈部网络插入卷积块注意力模块的改进网络模型YOLOv5m-ECA,并在尾矿库坝面无人巡检作业中开展了应用研究. 结果表明,改进YOLOv5m-ECA算法使模型的准确率、平均精度均值、F1分数相较于改进前分别提高12个百分点,6.1％和3.6个百分点,与目前4种主流目标检测算法的性能相比,YOLOv5m-ECA 的综合性能更强,且易于部署在移动检测装备,更适用于坝面拉沟病害的检测.现场应用表明,该方法能够代替人工实现尾矿库坝面的无人化作业,能够为坝面病害的快速检测提供智能化方案,所检测病害位置与实际坝面位置相符,具有很好的现实意义和应用价值.
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2024,44(7):239-245, DOI:
Abstract:
针对无人矿车自主避障只在静态环境下安全行驶的问题,提出了基于动态障碍环境下的速度规划与避障方法.首先将动态障碍物未来一段时间扫过的范围映射到二维栅格地图中的s-t(距离-时间)图;然后研究了基于s-t图的安全速度范围确定算法,确保无人矿车运行的安全性,且为了实现平滑的速度变化,构造了基于最优控制原理的二次规化(QP)速度优化模型;最后设计了混合A*算法,将s-t图中的搜索结果作为其初解,以辅助优化问题求解.仿真与实车测试表明:提出的方法求解成功率在98％以上,具有较好的实时性;s-t速度规划算法有效的时候,算法整体平均耗时基本符合实时要求,最差的求解时间也在可控范围之内.
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2024,44(7):246-250, DOI:
Abstract:
黄沙坪铅锌矿原矿石中伴生铜含量为0.09％ ~0.25％,选厂生产的铜铅混合精矿含Cu1.0％~1.8％、含Pb55％~68％.混合精矿中有机碳含量较高,且粒度较细,易浮难抑,同时吸附大量药剂,采用常规的铜铅分离工艺和浮选药剂无法进行有效的分选.针对该矿石特点,采用“搅拌脱药—沉降脱泥(碳)—抑铅浮铜”的工艺流程和环保高效铅抑制剂CK-DQ,工业试验累计获得铜品位为25.70％、铜回收率为64.52％的铜精矿和铅品位为66.44％、铅回收率为99.63％的铅精矿,实现了低铜高碳铜铅混合精矿的无铬无氰高效分离.
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2024,44(7):251-257, DOI:
Abstract:
为将新白马公司一期的钒钛铁精矿TFe品位从53.5％提高至55％以上,开展了主要矿物工艺粒度分析、磨选试验、现场工艺流程考查、最终精矿粒度和单体解离度分析,发现一段旋流器设备性能缺陷、二段高频细筛处理能力不足、二段磨机与分级设备处理能力不匹配是制约一期钒钛铁精矿TFe品位提升的关键因素.通过使用FX840平底旋流器替代FX610锥形旋流器对一段磨矿分级系统进行优化改造,使一段磨机循环负荷提高5.74个百分点、－0.074 mm单位容积生产率从0.37t/(m3h)提高至0.51t/(m3h),旋流器溢流－0.074mm含量提高3.76个百分点,一段旋流器跑粗情况得到大幅改善;采用“旋流器＋高频筛”的组合分级方式对二段磨矿分级系统进行工艺流程改造,使二段磨机循环负荷提高至439.02％、－0.074mm 单位容积生产率从0.74t/(m3h)提高至0.91t/(m3h),高频细筛分级质效率较优化前提高3.73倍,筛下物－0.074mm 含量提高了16.22个百分点,成功地将一期钒钛铁精矿－0.074mm 含量从60％左右提升至70％以上,达到了在确保系统原矿处理量不降低的情况下,将钒钛铁精矿TFe品位从53.5％提高至55％以上的目的.
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2024,44(7):258-266, DOI:
Abstract:
为研究动载下磁铁矿石的破碎特性及能耗规律,以某沉积变质型磁铁矿石为研究对象,利用分离式霍普金森压杆对磁铁矿石进行冲击破碎试验,结合矿物特征理论分析磁铁矿石的动力学特性、破碎能耗及破碎形态.结果表明:在冲击载荷作用下,磁铁矿石应力应变曲线呈现3个阶段:弹性阶段、裂纹演化阶段、卸载阶段.随着入射能的增加,破碎能耗及能耗密度不断增大,破碎平均粒径随着能耗密度的增加而减小.在低入射能下,能量以弹性能形式储存在石英颗粒内部,当应力波作用结束后,能量释放,用于原有裂隙扩展,破坏试样内部结构.在高入射能下,石英颗粒储存弹性能速率加快,更快达到储存极限,内部能量快速释放,原有裂隙快速扩展并产生大量的沿晶裂隙及穿晶裂隙,试样内部结构破坏严重.磁铁矿石成分以石英为主,矿石结构构造和接触关系简单,结构以结晶结构、交代结构为主,构造以条带构造、块状构造为主,矿物颗粒之间成线接触,破碎主要以沿晶破裂和穿晶破裂为主,带有阶梯状和蛇纹状破裂形态.
2024年第44卷第7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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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7期
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复配硅酸盐—硫铝酸盐水泥煤基固废注浆材料性能研究
Abstract:
以煤矸石、粉煤灰为原料,辅以硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥为胶凝材料,制备复配硅酸盐—硫铝酸盐水泥煤基固废注浆材料。研究硅酸盐水泥—硫铝酸盐水泥掺量比例对注浆材料力学性能及流动性能的影响,并通过核磁共振分析材料内部孔径特征,借助扫描电镜和能谱分析表征其水化产物。研究结果如下：(1)硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥为3:7时,其28d抗压和抗折强度达17.05MPa和5MPa,坍落度为34.83cm,凝结时间为174min,综合性能最优；(2)浆液主要水化产物为C-A-S-H凝胶,其与矸石粉骨料-粉煤灰-C-S-H凝胶形成的骨架互相加固,是材料强度的主要来源；(3)材料内部孔径主要在0~0.63μm与1~4μm之间,且0.05~0.4μm孔径占据主体。
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基于PSO-SVM的尾砂仓储浓密机放砂浓度稳定性预测与参数优化
Abstract:
为提高充填效率，实现尾砂仓储浓密机的连续稳定放砂。结合矿山的实际情况以及静、动态絮凝沉降的试验结果，设计并进行了正交试验，以试验结果为样本，采用粒子群算法(PSO)优化支持向量机(SVM)回归分析方法，建立了放砂浓度稳定性预测模型，并利用混合加点法更新预测模型，通过寻优算法确定出最优参数，实现尾砂仓储浓密机放砂浓度稳定性预测。以东辛庄铁矿为例，完成了基于PSO-SVM的浓密机结构参数及放砂参数的最优方案，并进行工业试验验证。结果表明，泥层高度、放砂浓度、浓密时间的联合作用对放砂稳定性的影响最大，PSO-SVM预测模型预测放砂稳定性的精度较好，相对误差为1.35 %。研究结果能为浓密机外形参数和放砂参数的选择提供理论依据，能有效提高浓密机的放砂浓度稳定性。
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钠盐改性铝基高固水材料的性能及充填矿山老巷的适应性研究
Abstract:
针对工作面推采过老巷过程中面临的冲击地压、顶板管理等难题，研发了钠盐改性铝基高固水材料，可用于矿山井下老巷（空区）的充填治理。为探究该材料在矿山老巷原位充填治理中的适应性，采用室内试验、数值模拟、工程验证等方法，分析了该材料在老巷治理中的优势，给出了老巷在不同充填条件下围岩应力特征及变形破坏规律。研究表明：（1）该材料单浆不凝固，混合料浆在4~15 min内初凝，24h内充填体强度可超过最终强度的70%，早强性明显、流动性好、密闭状态下充填体稳定性高、具有较高的固水性能；（2）对老巷进行充填后，帮部煤体内应力峰值较未充填时降低，峰值位置向浅部转移，塑性区范围和围岩变形量减小；（3）工程现场按水灰比8:1进行充填，料浆输送距离超过1100 m，速凝性、早强性明显，充实率和接顶率高；冲击地压等各类灾害均得到有效控制，证明该材料可较好的适应于矿山废弃巷道治理。
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青海某榴辉岩型金红石矿全粒级浮选回收短流程工艺试验研究
Abstract:
我国榴辉岩型金红石矿资源分布广泛、储量丰富。然而金红石矿大部分属原生矿，因其品位低、嵌布粒度细、矿石性质复杂、与脉石表面性质差异较小，为矿物的选别带来难题。目前，金红石选矿工艺流程复杂、生产成本较高、回收周期长，致使我国的金红石资源难以得到有效的开发利用。针对青海某低品位榴辉岩型金红石矿，开展了全粒级浮选回收短流程工艺试验研究。结果表明：“全粒级短流程浮选回收”工艺对该矿石具有良好的适应性。通过“二粗四精”的浮选流程对筛分脱泥原矿进行分选，可以得到产率3.21%，TiO2品位61.70%、回收率63.14%的良好指标，金红石矿得到了充分的回收利用。该工艺实现了金红石矿物的短期回收，可以简化选矿流程，节省该矿的生产成本，亦有利于后续的再选提质。
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富水软岩缓倾长斜井敞开式TBM掘进研究
Abstract:
现有的TBM施工隧道围岩多以硬岩为主，富水软岩隧道敞开式TBM施工是世界性难题。针对某矿井工程富水软岩的困难地质条件，利用数值模拟与施工经验，分别从地质条件适应性、软弱破碎砂岩撑靴撑进、富水破碎砂岩水致软化问题分析了敞开式TBM在典型富水破碎软岩地层TBM掘进可行性，并提出合理支护措施，将现场监测最大顶板变形由9.2cm控制至4.5cm，控制变形约51%，有效保证巷道围岩安全稳定。同时基于现场调研对施工的成本及工期进行了对比，进一步验证了采用敞开式TBM施工的优越性。最终施工结果显示，工程项目历时396天安全顺利完成掘进任务，日最高进尺31.53m，月最高进521.53m，比计划工期提前6个月，具有良好的经济效益及社会效益。
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切缝与锚杆锚固联合防控岩爆试验研究
Abstract:
针对硬岩岩爆防控研究的不足,提出了切缝与锚杆锚固联合防控岩爆方法,制备了不切缝的锚杆锚固试样、切缝的锚杆锚固试样及切缝注浆的锚杆锚固试样,开展了不同锚固体试样的锚杆预紧力松弛试验及双轴压缩试验,探讨了切缝与锚杆锚固复合围岩强度及安全系数。结果表明,与单纯锚杆锚固相比,切缝将应力集中从锚杆锚固区转移到了切缝端部,将破裂演化从锚杆锚固区周围转移到了切缝远端,降低了其承载能力、破坏剧烈程度及破碎程度；切缝注浆将应力集中区扩大化,形成了扁平化关键层,该区域从锚杆锚固区一直到切缝端部,将破裂演化从锚杆锚固区周围扩展到了切缝远端,提高了其整体承载能力；加载前和加载破坏后的三种锚固情况下的锚杆预紧力松弛规律基本一致,均呈现迅速衰减松弛、缓慢衰减松弛和稳定衰减松弛三个阶段,锚杆预紧力松弛过程可以反映锚固体内部破裂演化情况；建立了不同锚固情况下的复合围岩强度简化计算式,定义了耗能系数,得出了考虑耗能的开挖后复合围岩安全系数公式,给出了工程上可以采用的三种防控岩爆方式；研究结果对硬岩岩爆局部解危、锚杆锚固、预测及防控等具有很好的指导和借鉴意义。
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冻融作用对条带状磁铁石英岩声发射特征参数影响的试验研究
Abstract:
为探究冻融作用对条带状磁铁石英岩强度与声发射特征参数的影响规律,对冻融区间为[-20,20]℃、最长冻融周期为280次的条带状磁铁石英岩开展力学与声发射试验。结果表明：单轴抗压强度自干燥时的200.93MPa下降到冻融280次的106.64MPa,降低幅度为46.93%。冻融70周期前后,声发射撞击率、累计撞击数、计数率、累计计数、能率和累计能量在压密阶段、弹性变形阶段、微裂纹演化阶段均存在明显差异。高(周期≥70次)、低冻融周期(周期≤40次)对岩样造成损伤的主要区别在于高冻融周期岩样在荷载作用下其裂隙容易发生摩擦、滑移、延伸等活动,使得岩样始终处于应力重分布状态,从而导致其能量具有较高的耗散程度。冻融70次之后声发射累计撞击数、振铃计数、能量在微裂隙加速扩展阶段分别较冻融70次之前的岩样降低了47%、42%、15%。冻融70次后岩样破裂时的剧烈程度明显弱于冻融70次之前的岩样,随冻融次数增加,岩样破裂特征逐渐由脆性向延性破裂过渡,岩样单一b值呈先降后升的趋势。低冻融次数下岩样出现劣化多源于自身微裂隙数量、尺度的增加,而高冻融次数岩样则是由局域性裂隙网络之间贯穿、合并所致。
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差异充填裂隙红砂岩剪切特性研究
Abstract:
裂隙岩体注浆加固后内部往往同时存在充填与未充填裂隙,为了研究裂隙差异充填下岩体的剪切特性,综合完整红砂岩试样和破裂后注浆粘结试样的室内直剪试验,构建注浆粘结颗粒流数值模型,获得注浆岩体细观力学参数,对含预制45°平行双裂隙红砂岩试样在未充填、半充填(左充填,右充填)以及全充填等不同充填工况开展常法向应力直剪数值模拟,结果表明：(1)半充填工况下,首先在无充填张开裂隙两端先产生拉剪裂隙,并逐渐向裂隙两端扩展,而且左充填工况相对右充填在该阶段拉剪裂隙占比较大；(2)右充填工况下各裂隙数目均少于左充填工况,但各裂隙占比基本保持不变,其中拉剪裂隙占比最大,在80%左右；(3)在低应力下右充填工况剪切强度比左充填工况较大,而高应力下则相反；(4)环氧树脂浆液充填裂隙能够减弱张开裂隙存在对岩体破坏时裂隙起裂的引导作用,并增大抗剪强度。研究成果对裂隙岩体注浆效果评价具有参考意义。
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基于预置射孔类岩石条件的模拟TBM刀头侵岩试验研究
Abstract:
为了探究不同预制射孔参数对隧道掘进机（TBM）刀头破岩的影响，对不同预制射孔角度、孔间距和排间距的类岩石试件进行侵岩试验，分析了不同预制射孔作用后的侵入难度系数、峰值侵入力和侵入能耗的变化规律。结果表明：预制射孔的排间距从3 cm变化到5 cm，试件的侵入难度系数、峰值侵入力以及侵入能耗逐渐增加；孔间距从1 cm变化到3 cm，试件的侵入难度系数、峰值侵入力以及侵入能耗逐渐增加；预制射孔的角度从45°变化为90°，侵入难度系数、峰值侵入力以及侵入能耗呈先减小后增加趋势，当角度为60°时，侵入难度系数、峰值侵入力以及侵入能耗最小。
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扇形中深孔爆破孔网参数优化研究
Abstract:
地下金属矿山扇形中深孔爆破后易出现矿岩顶板垮落、悬顶及大块率高等一系列问题，存在一定安全隐患，且二次破碎成本较高。孔网参数决定了爆破时炸药能量的分布，为保证爆破块度均匀及爆破作业面处的安全，非常有必要对扇形中深孔爆破孔网参数进行优化研究。针对俄罗斯某矿炮孔直径89mm的扇形中深孔爆破，通过分析爆破漏斗试验结果，得出孔网参数的合理范围：孔底距2.8～3.2m，排距2.3～2.5m。随后通过ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对不同孔底距的爆破模型进行计算分析，得出最优孔底距为2.6～2.8m。采用优化后的孔网参数进行现场工业试验，采场爆破块度均匀，顶板稳定性较好，整体爆破效果良好。
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某铁矿崩落法转充填法隔离矿柱厚度优化研究
Abstract:
为实现某高价值铁矿体崩落法转充填法开采顺利过渡，从采场稳定性和充分回收高价值矿体的角度提出一种崩落法转充填法联合开采方案。采用简化梁法和鲁别涅伊特法初步计算出崩落法转充填法过渡区域隔离顶柱厚度分别为10.3m和9.4m。以两种隔离顶柱厚度的理论计算结果为参考，通过FLAC3D软件进行某铁矿崩落法转充填法联合开采方案数值模拟，界定出某铁矿崩落法转充填法联合开采方案过渡区域的隔离顶柱厚度为10m，联合开采方案中的浅孔留矿嗣后充填法矿房高度为14m。将该研究应用于某铁矿生产取得了良好技术经济效益，为同类型矿山崩落法转充填法工艺提供思路。
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基于改进YOLOv8s的矸石流目标检测方法
Abstract:
煤矸分选是煤矿生产的必要环节，煤矸自动识别是实现智能化分选的前提，基于深度学习的煤矸石目标检测可以充分利用图像特征，精度上限高，但模型计算量较大，难以部署实时分选的现场。针对上述问题，提出轻量级的DVBS-YOLOv8s煤矸石目标检测方法:为了提高模型的推理速度，在YOLOv8s的网络骨干部分引入DSConv和Vanillanet模块，在网络颈部引入Slim-neck实现轻量化；为了提高模型对皮带背景和煤矸石目标的特征抓取能力，引入BoT，结合Slim-neck提高全局特征分析能力；最后利用WIoU和Soft-NMS算法增强训练效果。搭建图像采集实验平台并自建14790张煤矸石图像作为数据集进行实验，结果表明在煤矸石目标检测任务中，改进后的模型增大了感受野，更加关注全局特征，同时计算量下降了46.5%、推理速度加快了32%，与YOLOv5系列、YOLOv7系列、SSD、Faster-RCNN和YOLOv8s相比，检测精度和速度均有提高，为实现基于深度学习的煤矸石高精度实时分选提供了重要参考。
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动力扰动下轴向应力对深部巷道破坏特征影响研究
Abstract:
为研究深部岩石巷道受到开挖和爆破等动力荷载作用诱发岩爆现象,使用QKX-YB200伺服真三轴岩爆试验机,对含预制直墙半圆拱形贯通巷道在不同轴向应力下受循环动力扰动影响进行研究,并利用声发射技术监测了巷道变形破坏的全过程。结果表明:(1)当轴向应力超过岩石巷道峰值应力的76.5%时,试件施加循环动力扰动后会发生岩爆现象。(2)岩石巷道的破坏模式为张拉-剪切联合破坏,且裂纹扩展的破坏模式与轴向应力和动力扰动密切相关。(3)利用累积AE振铃计数来描述岩石劣化程度,发现在动力扰动下岩石的劣化程度与初始轴向静应力呈正相关。具体表现为:初始轴向静应力越大,岩石劣化程度越高,岩爆所需扰动时间越短,试样累积能量速率越快,岩石岩爆越剧烈。
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基于响应曲面法的球磨机磨矿能耗优化研究
Abstract:
在本次试验中,我们使用了磨后新生成的-0.074 mm粒级含量作为能耗优化的评估标准,并采用ZQM250×100型球磨机对某铁矿石进行了高压辊磨后的能耗研究。通过响应曲面法,我们探讨了介质充填率、给矿量、加水量和搅拌器转速等因素对各新生成-0.074 mm粒级能耗的影响,并分析了这些因素之间的交互作用的显著性。通过与单因素试验结果的比较,我们得出了最优的结论。研究发现,在单因素试验中,最佳的介质填充率为40%,给矿量为700g,加水量300ml(浓度70%),转速为50Hz,并且新生成的-0.074 mm粒级能耗为169.54kwh/t。从响应曲面的结果来看,球磨机的转速对新生成的-0.074 mm粒级含量的能量消耗有最大的影响,其次是介质充填率,再其次是加水量,而给矿量对新生成的-0.074 mm粒级含量的能耗影响则是最小的。在所有因素中,介质填充率与转速的交互作用最为明显,其次是加水量与转速的交互作用,进而是给矿量与加水量,然后是介质充填率和给矿量,随之是给矿量和转速,最后是介质填充率和加水量的交互作用最不明显。模型预测表明,最佳的试验条件包括：介质的充填率为39.71%,给矿量为698.15g,加水量339.65ml(浓度67.27%),以及搅拌器的转速为49.73Hz。在最佳条件下,新生成的-0.074 mm粒级能耗预测值为120.53 kwh/t,验证试验的平均值为118.97 kwh/t,与预测值非常接近,这表明我们得到的预测模型在本研究范围内是合理且有效的。
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基于矿岩可爆性分级的中深孔爆破参数优化
Abstract:
为实现地下金属矿山爆破作业降本增效的目标，以太白金矿1100m~1200m中段矿岩中深孔爆破工艺为研究背景。选取普氏系数、矿岩容重、波阻抗、完整性系数、抗拉强度为矿岩可爆性分级指标，基于博弈论组合赋权法对这5个指标赋予合理权重，采用集对分析的方法计算待分级区域指标实测值与常用矿岩可爆性级别判据的最大联系度，以此确定了太白金矿6大勘探区域的矿岩可爆性等级。基于矿岩可爆性分级更新了矿区的原始爆破参数，在爆破效果仍不理想的Ⅳ级爆区设计了9个现场的3因素3水平正交试验，并根据得到的现场试验结果分析了各因素对爆破效果指标的影响程度，根据3个因素与爆破效果指标的关系对Ⅳ级爆区进行爆破参数优化，得出的太白金矿Ⅳ级爆区最优爆破参数为：炮孔排距1.5m，孔底距2.8m，邻近系数1.8。将该参数应用于太白金矿Ⅳ级爆区实际生产中，大块率和炸药单耗显著降低，一次崩矿量显著提高，实现了太白金矿中深孔爆破工艺的降本增效。
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某铁矿嗣后充填采场单侧揭露充填体稳定状态研究
Abstract:
嗣后充填矿山二步骤回采时两侧一步揭露充填体的稳定性是安全回采的关键。通过数值模拟和现场监测手段对某铁矿5371采场一步充填体单侧揭露条件下不同位置的应力和位移状态进行了研究，结果表明：① 揭露充填体底部测点的垂直应力变化最大，约为0.48 MPa；顶部且越靠近揭露面测点的水平位移越大，最大水平位移约32 mm。② 二步骤矿柱的回采速率与揭露充填体的最大垂直应力和最大水平位移值均呈对数关系；不同开挖次数对充填体底部垂直应力的影响较小，约为1.92%，不同开挖次数对充填体顶部水平位移的影响较大，约为5.65%。③ 现场监测结果显示，二步骤回采时，单侧揭露充填体中部应力变化较大，约为0.3 MPa，顶部测点水平位移最大，约为30 mm，与数值模拟结果基本一致。研究结果可为该铁矿二步骤回采工作的安全提供保障。
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贵州高硫高硅铝土矿反浮选脱硫脱硅研究
Abstract:
针对贵州某高硫高硅铝土矿采用反浮选脱硫脱硅研究,根据原矿矿石特性,在脱硅中采用了新型季铵盐捕收剂Y28,浮选效果较好。铝土矿中的主要成分Al2O3含量为55.69%、SiO2含量为14.27%,铝硅比为3.90,S含量为1.71%,主要矿物是含铝矿物一水硬铝石,含硫矿物黄铁矿,含硅矿物高岭石和白云母。采用反浮选工艺进行了脱硫脱硅试验,研究表明：在最佳条件下,原矿经过“一粗两扫”的反浮选脱硫,脱硫铝精矿经过“一粗两扫”的反浮选脱硅流程处理,可获得的Al2O3回收率为54.07%、Al2O3品位为62.04%、铝硅比为6.29、含硫量为0.32%的铝精矿,达到了国家标准四品级铝土矿的要求。
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钢渣-全尾砂充填料浆流变特性试验研究
Abstract:
为探明不同配比条件下钢渣-全尾砂充填料浆的流变特性，采用控制剪切速率法开展了充填料浆流变试验，分析了质量浓度、灰砂比和钢渣掺量对料浆流变参数的影响，阐述其流变特性，通过中心复合设计响应曲面法，探究了质量浓度、灰砂比和钢渣掺量对料浆流变参数的交互作用。结果表明：质量浓度对屈服应力和粘度的影响最显著，随着质量浓度的增加，屈服应力和粘度呈幂函数增长规律。钢渣的掺入降低了料浆的粘度与屈服应力，显著提升了流动性，钢渣掺量由0%提升至25%时，屈服应力下降85.43%，粘度下降53.83%。对于交互作用，质量浓度与钢渣掺量对屈服应力和粘度的交互影响最显著，钢渣掺量的增加促进质量浓度对流变参数的影响程度，即随着钢渣掺量的增加，质量浓度对屈服应力和粘度的影响逐渐增大。参数寻优表明，当质量浓度为60%、钢渣掺量为30%、灰砂比为1:8时，料浆屈服应力和粘度最小，流动性最高。
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抛落磨矿下多组元复杂矿石与其组元矿物磨矿特性研究
Abstract:
针对多组元复杂矿石选择性磨矿现象及复杂矿石与其组元矿物关联研究的缺乏，基于磨矿介质运动理论及选择性磨矿原理分析方法，采用破碎率、磨矿速度、磨矿产品参数t10等指标进行磨矿特性的表征，研究了抛落磨矿下多金属复杂矿石与其组元矿物磁黄铁矿、闪锌矿、石英的磨矿特性之间的关系。结果表明，多金属复杂矿石在抛落磨矿时，闪锌矿提高了矿石破碎效果，即闪锌矿的存在对矿石破碎效果起积极作用；磁黄铁矿和石英降低了矿石破碎效果，即磁黄铁矿与石英的存在对矿石破碎效果起消极作用。不同组元矿物磨矿产品的粒度特性都会影响矿石磨矿产品的粒度特性，且闪锌矿的影响更为显著。矿石与其组元矿物的磨矿速度均随磨矿时间延长呈指数减小，并在磨矿时间达到4min时磨矿速度快速减小的趋势到达阈值。研究结果可为后续抛落磨矿下多组元复杂矿石磨矿优化调控研究提供理论指导。
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氨基和巯基双官能团修饰煤矸石对重金属离子的吸附性能研究
Abstract:
煤炭开采和洗选过程中产生的固体废物煤矸石以及工业废水排放的Pb(II)对生态系统和人类健康都会带来巨大危害，研究Pb(II)的高效去除方法和煤矸石的合理利用对生态环境保护具有重要意义。本文提出以煤矸石嫁接（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（MPTMS）和3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES)，从而制备成一种低成本氨基巯基双官能团改性煤矸石（CG-SHNH）复合材料。研究通过XRD、SEM-EDS、XFR、FTIR、BET、Zeta电位等手段可以对吸附材料的物理和化学特性进行全面分析。FTIR结果表明，复合材料在2930 cm-1和2560 cm-1处出现新的谱带，分别对应C-H和S-H拉伸振动，在3367 cm-1处出现了新的峰，为N-H键的吸收峰，说明CG-SHNH表面分布有丰富的氨基和巯基官能团。BET结果表明，CG-SHNH平均孔径明显增加，从17.33 nm增加到24.54 nm。将制备的CG-SHNH进行对Pb(II)的吸附性能研究，结果表明，在CG-SHNH投入量1 g/L、吸附时间20 h、温度25 ℃，pH值6.6，初始浓度600 mg/L 时，CG-SHNH对Pb(II)的吸附效果最佳，吸附容量为125 mg/g。吸附机理研究表明，氨基和巯基双官能团对Pb(II)螯合吸附能够协同促进，CG-SHNH展现出优异的重金属离子吸附能力，并且其吸附性能明显高于煤矸石和仅接枝巯基的煤矸石。
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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。
