矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2021年第6期

• 厚大矿体新型采矿工艺研究与现场应用

  鲁道嵩,赵野

  无底柱分段崩落法是常见的金属矿山采矿方法.在使 用无底柱分段崩落法开采厚大矿体时,存在采矿效率低、通 风困难、供矿难度大等问题.为解决以上问题,以某铁矿为 工程背景,提出一种厚大矿体中央沿走向扇形切割拉槽,上 下盘垂直走向进路同时回采的无底柱分段崩落采矿法,介绍 了该方法的结构要素及工艺.通过对新型采矿工艺的研究, 得出结 论:凿 岩 时 间 缩 短 了 近 ３０％、设 备 出 矿 运 距 减 少 ５０％、通风时间缩短了７０％;降低了进路出现悬顶、推墙等 现象的概率,有效地提高了凿岩效率、出矿效率以及作业安 全性.新型采矿工艺的提出与应用为类似矿山安全高效开 采提供了新思路.

• 厚松散含水层下开采上限试验研究

  孟文庆,,赵光明,,许文松,,孟祥瑞,

  合理留设安全煤岩柱对厚松散含水层下安全开采、解 放浅部煤炭资源有着重要意义.基于袁店二矿地质采矿条 件,采用数理分析、实验室试验、相似模拟和数值模拟的手 段,对影响垮落带高度主要因素进行敏感性分析,建立了垮 落带高度理论公式,并且验证了新建理论公式的准确性.研 究结果表明:基岩风化带内黏土矿物含量高、渗透能力差、再 生隔水能力强,具有阻止和抑制导水裂隙带高度发展的双重 作用;采高是影响垮落带高度的主要因素,敏感度达到０．７４; 工作面前方存在超前支撑压力,岩层受压导致温度升高,覆 岩受拉产生裂缝,致使温度降低;最终形成的垮落带最大高 度为１０．３m,导水裂隙带最大高度为５７．５ m.根据研究成 果,可提高工作面开采上限３０m,解放煤炭约２８．７万吨.

• 地下铝土矿高低品位分层开采方法研究

  章立强,,王振乾,

  针对所形成的下限薄、厚度变化大的高品位矿料的开 采问题,结合铝土矿的物理特性与开采要求,分析了地下铝 土矿中高品位矿与中低品位矿呈现近分层分布特点.基于 现有煤矿综合机械化开采技术,提出了适应该条件铝土矿开 采的新型铝土采矿机的问题解决方案,提出了铝土分层开采 工艺并列述了详细的工艺步骤.提出了“留距抬摇臂斜切进 刀方式”、“底刀留浮料开采方法”两大核心工艺,详细阐述了 与现有煤矿综采工艺的区别;列述了“高低品位双层矿料开 采方法”、“高低品位三层矿料开采方法”的特点.为了保证 分层开采的顺利实施,提出了分采分运分储系统、两巷与待 采面的配套性、高低品位矿料分层快速判定方法、高品位矿料 装载方式、中低品位矿料装载方式等多个关键点;综述了地下 铝土综采项目进展与现状、分层开采工艺所取得的阶段成果; 总结了地下铝土高低品位分层开采方法的特点及适用面.

• 石灰岩矿山溶洞条件下空气间隔器的应用

  寇明遥,王永智,高维荣

  石灰岩矿山开采过程中经常会遇到溶洞,应依据溶洞 的埋深、高度、面积,重新设计局部爆破体的孔网参数和单孔 爆破参数.为实现设计的单孔爆破参数,需在炮孔适当位置 安放具有一定强度的承重骨架用于炮孔装填.矿山施工中, 试用了各种材料做骨架,如纸片或塑料编织袋,皆因材料与 炮孔壁摩擦力有限,无法满足炮孔装填对位置定位和强度的 需求,导致单孔爆破参数达不到设计要求,爆破质量不理想, 爆破危害不可控.采用空气间隔器做承重骨架,能满足炮孔 装填对位置定位和强度的需求,保证了单孔的设计爆破参 数.矿山的爆破实践证明,空气间隔器是处理溶洞弱面爆破 的理想器材.

• 西藏玉龙铜矿露天爆破表层大块成因与解决措施

  赵文奎,夏飞,陈旭

  露天矿高台阶爆破普遍存在大块率高的现象,在地处 西藏高寒高海拔地区的玉龙铜矿,受冻融循环等因素影响, 表层大块率高的情况尤为明显.结合玉龙铜矿地质条件、环 境因素及爆破作业实施效果,从孔距、排距、装药结构等方面 分析与调整,进行爆破参数优化.经过多次调整与试验,表 层大块率高的情况有明显 改 善,表 层 大 块 率 控 制 在 ３％ 以 内,取得了较好的效果.

• 基于爆破振动的极限边孔排距的确定方法研究

  郭晓强

  在金属矿山,当采用两步骤嗣后充填采矿方法回采矿 体时,二步骤矿柱的回采会面临两侧为充填体的工况,导致 矿石贫化率和损失率难以得到有效控制.为了应对阿舍勒 铜矿二步骤采场面临的贫化损失问题,基于爆破振动波传播 规律,设计了现场爆破振动效应试验,采用微震传感器对采 场爆破振动波进行了有效采集,分析与研究了矿、充填体中 的振动波衰减规律,结合爆轰压理论,计算了采场爆破不影 响两侧充填体稳定性的极限边孔排距,并选取试验采场进行 了工业试验.优化边孔排距的二步骤试验采场顺利回采后, 经三维激光扫描,未见采场两侧有矿石挂壁或充填体大面积 垮落现象,采 场 贫 化 率 ５．９４％、损 失 率 ３．９９％,应 用 效 果 显著.

• 自然崩落法底部结构稳定性监测研究

  刘强,沙文忠,王平,彭张,蔡永顺,魏银鸿,黄正高

  为了掌握自然崩落法开采过程中底部结构的稳定性, 采用微震监测与应力监测技术对普朗铜矿底部结构进行监 测,分析出矿过程中底部结构稳定性变化规律,研究拉底推 进、构造应力对底部结构稳定性的影响,评估底部结构发生 失稳的风险程度.结果表明:断层构造是影响普朗铜矿底部 结构稳定性的主要因素,断层下盘为开采过程中地压风险程 度较高的区域;聚矿槽放矿作业不及时、不均衡将导致底部 结构局部区域产生应力集中,通过增加放矿量可以调节底部 结构应力分布;拉底推进线前方４５m 范围内易产生应力集 中,是需要强化支护的重点区域.

• 不同破坏模式下尾矿库溃坝模型试验研究

  刘雷,,李向明,杨华清,王浩,汪海滨

  以辽宁某尾矿库为原型,自主搭建模型试验平台,分别 进行突降暴雨洪水漫顶和坝坡管涌２种不同破坏模式下的 尾矿库溃坝模型试验.从溃坝发展过程、影响范围及破坏程 度等方面对比分析各工况下的溃决机理和破坏过程,得到不 利工况,为下游居民安全撤离和制定合理抗灾减灾措施提供 依据.结果表明:尾矿库的调洪库容和排洪设施的泄洪能力 不足是溃坝模式形成的关键;２种破坏模式的溃坝过程和溃 决机制有较大差异;相较于洪水漫顶破坏,管涌破坏导致的 溃坝后果更为严重、影响范围也更广,可由此确定下游搬迁 范围.

• 降雨 地震耦合作用下某大型弃渣场稳定性分析

  洪振宇;何玉琼;李明;孙荣;朱莎莎

  为研究土体非饱和情况下、降雨入渗与震动耦合作用 下弃渣场的稳定性,以云南某弃渣场为例,运用 GeoStudio 软件拟对模型施加强降雨、地震等工况.模拟研究结果表 明:强降雨导致弃渣场浅层土体渗透系数迅速上升,浅层土 体含水率接近饱和,极大减少土颗粒间基质吸力,影响土层 有效应力,并降低弃渣场抗剪强度;在此基础上施加地震动 力场后,产生瞬时拉应力,产生拉裂缝,导致坡体抗拉强度降 低,裂缝的产生促进了地震后雨水的渗透,减缓了超孔隙水 压力的消散;但震后液化区域占比不大,集中于第一级弃土平 台,弃渣场横向位移峰值为０．０１８m,峰值剪应变为０．０００６８８, 弃渣场并没有产生明显的剪切形变,尚未有明显的滑移趋势, 判定降雨渗流 地震耦合作用下该弃渣场是稳定的.

• 生石灰调控碱激发胶结料早期水化作用的机理

  刘树龙,刘国磊,李公成,孙业庚,李锴,王发刚

  为阐明生石灰调控碱激发胶结料早期水化作用的机 理,以矿渣、钢渣、脱硫石膏为主要原料制备碱激发胶凝材 料.基于料浆质量分数为７０％,砂灰比为６,矿渣∶钢渣∶ 脱硫石膏∶生石灰＝４２∶４０∶１２∶６的探索性最优试验条 件,开展净浆试验,借助 X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光 谱仪和扫描电子显微镜等微观分析手段探讨了生石灰调控 矿渣 钢渣 石膏复合胶凝体系的早期水化作用的机理.研 究结果表明:不同龄期的矿渣基碱激发胶凝材料水化产物均 以钙矾石和 C—S—H 凝胶为主,生石灰为水化体系提供较 高的pH,在 OH－ 极性作用下矿渣持续水解,随着水化反应 的进行,水化产物的结晶度及交联密实度不断增加,充填体 早期强度持续增长.

• 基于基质吸力演化的膏体凝结性能划分方法

  毕成,王勇,,杨钢锋

  膏体充填料凝结性能严重影响采矿安全和效率,目前 凝结性能判定标准主要借鉴砌筑砂浆,砌筑砂浆强度范围为 ５ MPa~３０MPa,而充填体强度一般只有０．２MPa~５MPa, 因此,砌筑砂浆凝结性能判定标准对于充填采矿来讲适应性 差.以初始温度为变因,开展了不同龄期膏体强度、基质吸 力演化试验.基于试验结果,将不同初始温度膏体基质吸力 与强度进行关联,并探讨了基质吸力 强度统一凝结性能划 分方法:当膏体的单轴抗压强度(UCS)为０~０．０７５ MPa时 为潜伏 期;UCS 为 ０．０７５ MPa~０．１５３ MPa时 为 凝 结 期, UCS为０．０７５MPa即达到初凝;UCS大于０．１５３ MPa为硬 化期,即为终凝.新的凝结性能分类方法与膏体充填实际应 用强度更加吻合.

• 考虑胶结物含量的充填体蠕变特性研究

  沈圳,王俊,宁建国,李壮,杨书浩

  胶结充填体处于长期荷载环境,其长期服役性能关系 到采空区的安全与稳定.为了探究胶结充填体蠕变变形特 征,开展了胶结充填体的单轴分级加载蠕变试验,探讨了胶 结物含量对胶结充填体蠕变变形破坏特性的影响,建立了能 够表征胶结物含量的胶结充填体蠕变损伤本构模型,推导了 相应的蠕变本构方程.研究结果表明:(１)长期荷载作 用 下,胶结充填体存在减速蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段,但 胶结物含量越高,胶结充填体的瞬时蠕变量和瞬时蠕变速率 越小,且进入加速蠕变破坏阶段的时间越晚;(２)蠕变过程 中,胶结充填体的弹性模量与蠕变时间、胶结物含量呈非线 性关系,但其初始弹性模量与胶结物含量呈正比关系;(３) 改进的 Burgers蠕变模型与不同胶结物含量下的试验数据 吻合度较高,能够较好地表征不同胶结物含量下的胶结充填 体蠕变变形规律.

• 基于纳米材料的水泥浆液粗糙裂隙注浆数值模拟

  李训刚,唐超,张帅,贾克俭,刘静,陈朋成,李彦志,吴岳,刘慧妮,

  采用 Hurst指数的独立分割方法,建立了岩石粗糙节 理剖面的几何模型,基于 NＧS方程对纳米碳酸钙水泥浆液 在微裂隙中的注浆渗流进行分析.设定３组注浆压力、３种 不同粗糙度裂隙,分析其对裂隙中的浆液速度场、压力场及 填充时间的影响.结果表明,裂隙粗糙度与注浆时间呈正相 关,注浆压力与注浆时间呈负相关,皆为非线性关系;浆液流 速先迅速增加后逐渐衰减到稳定状态,浆液压力呈现先迅速 衰减至最低后逐渐上升到初始值的变化 趋 势,距 注 浆 口 ４ mm 处压力变化幅度最大.

• 纳米材料改性水泥浆液凝结与流动特性试验研究

  唐超,刘慧妮,张帅,李彦志,席恺,吴岳,李训刚,张雷,贾克俭,刘静

  为解决深部地下岩体微裂隙难以注浆的难题,通过物 理试验与正交试验相结合的方法,综合研究超细粉煤灰掺 量、纳米硅溶胶掺量、减水剂掺量和水灰比４个因素对浆液 凝结特性及流动特性的影响规律.试验结果表明:水灰比对 于改性水泥浆液性能的影响较大,水灰比的增大会使浆液凝 结时间增长,黏度、结石率明显下降.减水剂和超细粉煤灰 能够有效提升浆液的流动特性.纳米硅溶胶对于浆液的凝 结特性有着显著影响,纳米硅溶胶掺量增多,浆液的凝结时 间减少,结石率上升,黏度略微上升.

• 高强度固帮切顶成巷方法研究

  娄庆楠,郑洪运,赵爽,时启鹏,李廷春 张卫,董明晖,杨秉真

  针对无煤柱切顶成巷、煤帮破碎导致巷道大变形等问 题,提出了高强度固帮切顶成巷方法,布设锚索提高煤帮自 承能力,利用切顶使巷道围岩处于低应力区.以新驿煤矿为 背景,首先构建煤帮变形分析模型,研究了煤帮不同破碎宽 度与顶板变形间关系,结果表明:煤帮破碎会导致顶板大变 形,随煤帮破碎宽度增加,顶板变形速率增加.开展了不同 切顶角度、切顶高度、帮锚索长度、顶底角帮锚索角度等影响 因素下的数值试验,建立顶板收敛率、巷帮收敛率、锚索强度 利用率、液压支柱强度利用率等量化评价指标,对比分析了 单一切顶和固帮切顶两种情况的巷道变形及支护构件压力 特征.结果表明:固帮切顶相较于单一切顶,巷道收敛变形 进一步减小,煤帮位移约６１ mm,减小３４．８％,顶板位移约 ８０mm,减小３４．４％,锚索安全裕度提高１４．９％.最后,利用 该技术,在新驿煤矿１７０６巷道进行了实际应用,监测结果表 明,该方法有效控制了巷道变形,取得良好留巷效果.研究 成果对类似地质条件下沿空留巷具有借鉴意义.

• 基于岩体质量分级的地下矿山巷道支护设计

  吴峰,张海云,方前程

  为提高岩体质量分级精准度,引入可拓理论,构建了基 于博弈论 可拓理论的岩体质量综合评价模型,首先,选取 RQD等６个指标建立了岩体质量综合评价指标体系,其次, 采用 G１法和熵权法分别确定指标主观权重和客观权重,并 基于博弈论计算指标综合权重,通过计算综合关联度确定分 级等级;最后,将所建立的模型应用到某地下矿山巷道岩体 质量评估中.结果表明,该模型评估结果合理可靠,具有很 强的适用性.基于岩体质量分级结果,进行支护方案设计, 并采用 FLAC３D对支护方案进行模拟,结果显示重新设计的 支护方案能有效控制围岩变形,获得了满意效果.

• 不同加载速率下破碎岩石承压变形特性研究

  唐建新,,张择靖,,王艳磊,代张音,孔令锐,,王育林,,侯阳阳,

  为了研究破碎岩石在不同加载速率条件下的承压变 形,以特定粒径的破碎岩石为试验对象,考虑破碎岩石在地 下的受力情况及粒径分布特征,对破碎岩样采取改变加载速 率的方式进行试验.试验结果表明:破碎岩样在不同加载速 度下达到峰值压力的时间与加载速率呈现负相关关系,加载 速率为５mm/min时达到峰值压力需要的时间最短,只需 ３００s,其荷载 时间曲线近似呈现弹性变形;在不同加载速 率条件下应力 应变曲线均呈现“上凹”的形式,随加载速率 的增加,曲线逐渐趋于平缓;变形模量 应力曲线均呈现近 似线性变化,变形模量峰值与加载速率呈反比,并在加载速 率为１mm/min条件下达到峰值压力时的最大变形模量,为 ３６０MPa;筛分试验过后的破碎岩样,以粒径为０~２mm 的 岩样为例,在加载速率为５mm/min时的占比是加载速率为 １mm/min时的１．１７倍.岩样在承压过程中剪应力导致颗 粒细化滑移是岩样产生变形的关键因素.

• 煤层气解吸 扩散 渗流过程的气 固 热耦合模型

  刘泽源,魏晨慧,刘书源,张哲,张淼

  考虑煤层气解吸引起的温度变化及其对后续吸附气体 的解吸、游离气体状态的影响,及气体扩散系数的动态变化 及修正系数对窜流项的影响,基于孔隙 裂隙双重介质模型 建立了煤层中气体解吸 扩散 渗流过程的气 固 热耦合 模型,开展了煤层气抽采过程的数值模拟与机理分析.研究 结果表明:(１)修正窜流项后的气 固 热耦合双重介质模型 相对于窜流项修改前的模型与试验结果更为接近;(２)未修 正 Langmuir模型考虑了温度降低及其对气体扩散、渗流过 程的影响,但没有考虑温度降低对气体解吸量的影响,会导 致煤层气抽采量估计值偏大;(３)各向同性模型有可能得到 与各向异性模型一致的气体含量曲线,但气体含量分布存在 显著差异,渗透率各向异性导致的煤层整体在某方向的渗流 优势要大于抽采孔布置形式导致的渗流优势;(４)扩散系数 较高时,渗流过程是影响煤层气抽采效率的制约环节,必须 考虑渗透率的各向异性特征对气体运移全过程的影响.

• 湿陷性黄土覆盖区煤层开采地表裂缝发育规律研究

  赵兵朝,,孙浩,郭亚欣,杨啸

  黄土覆盖区煤层开采在湿陷性影响下地表裂缝发育尤 为剧烈.以神木某矿１２０６工作面为研究背景,将理论分析、 理论计算和实验室试验作为研究手段,并结合 FLAC３D 数值 模拟技术,对煤层开采湿陷性黄土地表裂缝产生机理和发育 规律展开相关研究.研究结果表明:(１)地表裂缝是由采动 水平变形超过土体的极限拉伸变形值造成,基于摩尔 库伦 强度理论和开采沉陷预计理论,推导出煤层开采地表裂缝发 育深度预计公式;(２)实验室测试结果说明,饱和湿陷性黄 土相对天然状态黏聚力衰减７１％,内摩擦角减小５９％,变形 模量降低３９％,泊松比增大２８％,雨季降水入渗引起的黄土 湿陷变形和强度衰减直接导致地表裂缝发育加剧;(３)通过地 表裂缝发育深度预计公式,得出黄土地表因受湿陷性影响裂缝 发育深度增大７７％,与数值模拟和现场实测结果基本相符.研 究可为相似地质条件采动地表损害规律研究提供有益参考.

• 东保卫矿倾斜煤层厚硬顶板沿空切顶成巷关键参数研究

  张国锋,,刘寄婷,,常爱苹,,张文龙,

  倾斜煤层厚层坚硬顶板条件是东北地区煤矿开采面临 的常见条件,以东保卫煤矿倾角２５°、１４m 厚砂岩顶板为研 究对象,采用力学理论分析,推导出了倾斜煤层厚硬顶板切 顶支护阻力参数计算公式;采用 UDEC数值模拟发现,切顶 高度增加可以在减小围岩变形量、减小煤帮峰值压力并促使 应力峰值向煤壁深处转移等方面起到卸压作用;切缝角度增 加,围岩变形呈先减小后增大、煤帮应力峰值大小以微弱变 化向深部移动的规律;最后基于砌体块体稳定理论,得出切 顶高度和角度的理论计算方法.将研究成果综合应用于工 程中,确定了东保卫煤矿三采区－６２０左面工作面成巷切顶 高度为７．４m、切顶角度为２０°、爆破参数装药结构为４＋４＋ ２、巷内支护阻力为２７４１kN 的参数设计值,以及分区支护范 围数值,现场工业试验表明,留巷成型良好,可为同类条件切 顶留巷设计及应用提供有益参考.

• 红砂岩加速蠕变阶段声发射主频特征

  曾斌鹏,,龚囱,,赵坤,,包涵,,王文杰,

  岩石蠕变是诱发矿柱破坏的主要因素.通过进行蠕变 声发射试验,以小波包分析方法为研究手段,分析了红砂岩 加速蠕变起点与终点对应的声发射主频特征.研究结果表 明:红砂岩发生蠕变破坏时声发射振幅存在两次明显的“跃 迁”现象.第一次位于加速蠕变起点处,对应的声发射主频 为１２５~１５６．２５kHz,第二次位于加速蠕变终点处,对应的声 发射主频为２１８．７５~２５０kHz,该特征可分别作为红砂岩步 入加速蠕变阶段与发生蠕变破坏的定性 定 量 前 兆 特 征. 研究成果可为金属矿山矿柱稳定性判别提供依据.

• 四川某混合铅锌矿优先浮选试验研究

  文涵睿,,李利娟

  针对四川某混合铅锌矿氧化率高、矿物组成主要为方 铅矿、闪锌矿、白铅矿、菱锌矿、石英、白云石的矿石性质特 征,按照先硫后氧、优先浮选的分选原则,进行了硫化铅矿 物、硫化锌矿物、氧化矿铅锌矿物的回收试验研究.闭路试 验分别获得了 Pb品位５７．３２％和４５．５７％的２种铅精矿、Zn 品位４８．６６％锌精矿以及 Pb品位２９．２２％、Zn品位２０．８３％ 的混合精矿,铅锌综合回收率分别为９１．３５％、８８．６３％,可为 同类型矿石开发利用提供参考.

• 某锌精矿降砷工艺研究

  饶金山,陈志强,胡红喜,刘超,吕昊子,何晓娟,

  以石灰为抑制剂、硫酸铜为活化剂、丁基黄药为捕收 剂,通过锌中矿顺序返回的流程,对某硫化铅锌矿的优先选 铅尾矿进行选锌,获得的锌精矿含砷大于０．７％.采用锌硫 等可浮流程后,降低了石灰用量,减小中矿循环量,取得了良 好的浮选指标,锌精矿含锌４９．５８％、锌回收率９０．５８％,锌精 矿含砷降低至０．２７％.通过浮选流程结构优化,达到了锌精 矿降砷的目的.

• 南非某铂金矿降温系统设计研究

  黄永祥

  地下矿山开采中,作业环境对安全生产有非常重要的 影响.高温导致作业面工作条件恶化,影响设备的安全运 行.南非在深井开采方面居于领先地位,２０世纪３０年代, 矿井降温系统首先在南非金矿投运,目前已在金矿和铂金矿 山普遍应用,为矿山安全生产提供保障.南非某铂金矿,处 于布什维尔德杂岩体铂族金属成矿带,采用主副井开拓系 统、中央式通风、普通空场法开采.受地表环境温度和原岩 温度共同作用,井下作业环境温度超过４０℃,需要采取降温 措施.通过对该矿井下热源进行分析,确定了降温系统负 荷;参考南非铂金矿降温系统应用实践,选择了地表布置的 矿井降温系统,系统投运后井下作业面温度满足了南非相关 矿山法律的要求,达到了预期的效果.

• N２ 阻化细水雾装置研发及运行参数试验研究

  刘斌,,王飞,,吉晓波,,郝钢,高瑞青,

  N２ 阻化细水雾的雾化效果直接影响着其在火区的 灭火降温效果.在 N２ 阻化细水雾气液两相流雾化理论分 析的基础上,研究分析了不同气压、液压以及添加阻化剂等 正交试验条件下,细水雾的粒径分布情况和雾化装置的最佳 运行工况条件.结果表明:(１)在水压与气压正交试验中, 水压与气压的升高,细水雾粒径整体越来越小,但在相同流 量条件下,水压的升高会导致雾化效果不理想,在水压为０．２ MPa~０．６MPa、气压为０．８MPa~１．２５MPa的条件,细水雾 的粒度分布较小;(２)细水雾粒径 D９０ 和 D５０ 在不同的气液 压力比条件下呈现出一致的变化趋势,但在某一临界值后变 化速率较缓慢,在气压为１ MPa~１．２５ MPa、气液压力比为 ３~４时,细水雾粒径为３０μm~５０μm;(３)在水压一定条件 下,是否含有阻化剂的细水雾的粒径均随气压升高而逐渐减 小,C１ 组复合阻化剂雾化效果较为理想,最佳工况条件为: 气压为０．８MPa~１．０MPa;气液压力比为３~４;复合阻化剂 是氯化镁∶磷酸二氢铵＝３∶２,浓度为２０％.

• 截齿破碎煤岩力学特性及损伤研究

  吴鹏,万丽荣,逯振国

  截齿破碎煤岩过程中的截割力变化规律及岩石损伤对 于指导刀具设计、提高煤岩破碎效率具有重要作用.采用 ANSYS/LSＧDyna建立了单截齿破碎煤岩的动力学模型,在 ２mm、４mm、６mm、８mm、１０mm 和１２mm６种截割深度 以及０．５m/s、１m/s、２m/s和３m/s４种截割速度下进行数 值模拟,分析了在６mm 截深时的截齿破岩过程,分析了截 割力随时间的变化过程和平均截割力随截割深度的变化过 程,通过损伤区域直径量化了损伤范围.最大截割深度１２ mm 比最小截割深度２mm 平均截割力大２１．６kN,损伤区 域直径大３２mm,最大截割速度３m/s比最小截割速度０．５ m/s平均截割力大０．９kN,损伤区域直径小５mm.截割力 随截齿运动先增大后趋于稳定,平均截割力随截深增加显著 增加.损伤范围随截深增加先增加后趋于稳定,二者呈指数 关系,截割速度对截割力和损伤的影响较小.

• 一种矿山相似模拟设备的研发与应用

  高杰,纪欣卓,徐爱民

  针对目前相似模拟试验装置存在的加载不均衡、内载 荷精确度不高、载荷分布不均匀、水袋压力加载易出现漏水、 水袋破裂、维护不便等问题,研发了一种气泵式加载相似模 拟试验装置.为验证该装置的可靠性,以中煤塔山矿综放工 作面为例,对老空区下综放面回采过程中覆岩位移规律进行 研究,同时利用 UDEC 数值模拟对比相似模拟结果.结果 显示,随开采距离增大,煤层直接顶垮落,并与上覆老空区导 通,进一步开采后,上层基本顶发生破断,垮落带迅速发育至 煤层以上６０m,此后覆岩三带发育高度逐渐增大并保持稳 定,同时垮落带被压实,数值模拟与相似模拟试验结果保持 一致,证实了该试验装置的模拟效果精准、可靠,具有一定的 推广性.

• 入口形式对矩形巷道定点测风位置影响研究

  张京兆,王艳,魏引尚,刘建林,裴振祥,马文杰

  以小纪汗煤矿１１２１９回风巷为例,采用理论分析、现场 测定及数值试验的方法,研究入口形式对矩形巷道定点风速 监测位置的影响.通过理论分析得到巷道摩擦阻力与壁面 相对粗糙度之间的关系式,结合实测摩擦阻力值,确定顶板 及两帮平均相对粗糙度为０．０６;将相对粗糙度作为边界条件 进行５种不同入口形式模型的数值试验,结果表明,无论哪 一种入口形式,当长度方向x 足够大时,定点测风位置的z 方向高度都趋于一致;以相对偏差±０．１％为标准,入口形式 ２在x＝１１５m 以后布设传感器进行定点测风较为合理,入 口形式１,３,４在x＝１５５m 以后可以布设传感器,而入口形 式５需要在x＝１８５m 以后布设传感器;以入口形式１为例 分析了巷道宽度方向中心的定点测风位置为z＝２．６９５ m、 x≥１５５m.

• 基于计算机断层扫描的岩土体孔隙结构特征识别

  何晟迪,李彦荣

  岩土体孔隙结构特征对其工程地质性质有重要控制 作用.基于计算机断层扫描(CT 扫描),提出一种结合边缘 检测的自适应阈值分割方法(ATE方法)用于识别岩土体孔 隙结构特征,该方法综合考量 CT 扫描图像的灰度分布特征 和灰度梯度变化特征,规避了传统方法因 CT 扫描图像中灰 度分布不均导致孔隙识别精度差或识别效果不稳定的问题. 考虑到黄土孔隙结构交错、复杂、不易识别,研究选用黄土的 CT扫描图像作为测试样本,分别采用最大熵法、OTSU 法、 基于Sobel算子的边缘检测法和 ATE方法对黄土孔隙结构 特征进行识别,并依识别结果重建黄土孔隙三维结构.基于 不同方法识别重建的黄土孔隙三维结构,开展不同方向上的 黄土渗透数值模拟实验,并进行了室内渗透试验,对比数值 模拟实验和室内试验结果,发现 ATE 方法有效规避了其他 孔隙识别方法存在的欠分割和过分割问题,可更真实地反映 岩土体的渗透率各向异性规律.研究结果表明,ATE 方法 可有效识别岩土体孔隙结构特征,为岩土体孔隙结构特征定 量分析和岩土体数值模拟提供准确、可靠的基础研究数据.

• 大冶铁矿充填管道自流输送参数分析及管网磨损规律研究

  戚伟,郭沫川,谭玉叶,张春月,

  为研究大冶铁矿充填管道的自流输送参数及管网的磨 损规律,保证充填料浆可以自流输送,延长输送管道的使用 期限,基于经验公式,运用 Fluent数值模拟软件,得到大冶 铁矿６０％~７０％浓度充填料浆的临界流速为０．８２６ m/s~ ０．８６９m/s,充填管道的临界管径为０．１４３m~０．１４６m;输送 流量５０m３/h,可实现 ６０％ ~７０％ 浓度充填料浆的自流输 送;料浆在流动过程中,越靠近管道中心线流速越大;流速会 在管道拐点处出现速度递增突变;在水平管段处,底部的料 浆流速明显高于上部;管道磨损较为严重的部位为各拐点处 和与之临近的垂直管段、水平管段的过渡部分,以及水平管 段的底部管壁.通过研究,得到大冶铁矿充填管道实现自流 输送的参数,以及料浆输送过程中管道易磨损的位置,为大 冶铁矿的管流输送提供了参数依据,有效延长了输送管道的 使用寿命,降低管道输送系统的维护成本.

• 高应力围岩灾变信息采集及智能预警

  金声尧,贾澎涛,王鹏,杨继红,侯长民

  针对煤矿围岩应力在线监测困难、灾害预警能力较弱 的问题,通过自主设计的基于 LoRa协议的围岩应力无线传 感器和无线网关,实现了对井下围岩应力灾变的信息采集与 数据传输.在围岩应力实时监测数据的基础上,应用深度学 习理论,提出了应用自适应矩估计优化算法的深度循环神经 网络围岩灾变预警模型(AdamＧDRNN),构建了高应力围岩 灾变信 息 捕 捉 及 智 能 预 警 系 统. 试 验 结 果 表 明,AdamＧ DRNN 预警模型具有较高的准确度和较强的泛化能力,与 BP神经网络预警模型、支持向量回归预警模型和差分自回 归移动平均预警模型相比较,预测效果分别提高了２３．１％、 ２％和６．１％.高应力围岩灾变信息捕捉及智能预警系统实 现了对工作面及巷道区域矿山压力的实时监控和智能预警, 提高了矿井安全生产管理水平,具有较强的实用价值.

• 煤矿企务大厅建设中的业务与财务一体化问题研究

  郭蓬元,段海峰,

  借鉴政府政务大厅的做法,在煤矿建立企务大厅,每个 科室各抽调一人,在企务大厅集中办公,为基层员工提供一 站式服务,在不改变宝塔式层状结构的前提下,变管理模式 为服务模式,构建柔性扁平化组织结构,为煤矿基层治理结 构改革开创了新路.在建立企务大厅的基础上,建设煤矿企 务大厅信息服务系统,实现网络办公和手机 APP办公,并通 过确立基础数据单元,划分作业,推行零基预算、弹性预算、 滚动预算,推行业务与财务一体化,建立智慧化的企务大厅. 在煤矿推行业务与财务一体化,可以将煤矿的管理向两个方 向延伸:一个面向基层,提高基层的管理水平;一个面向决策 层,提高决策层的科学决策水平.在煤矿推行业务与财务一 体化是建设智慧矿山的基础工作,可以把智慧矿山建设上升 到一个新的高度.

• 铜山口铜矿岩质边坡分区及生态修复适宜性研究

  涂美义,柯波,陆世东,周洪文,张栋,潘若寒

  矿山边坡生态修复对促进我国生态文明建设具有重大 意义,为客观准确地对岩质边坡生态修复适宜性进行评级, 在岩质边坡分区的基础上,构建了涵盖边坡几何特征、岩体 结构及力学特征、矿区土壤气象条件３方面９个影响指标的 评价体系,建立了露天岩质边坡生态修复适宜性分级标准, 对铜山口铜矿７个典型分区边坡进行了适宜性评价.结果 表明:边坡角度、岩体完整性系数、边坡朝向与结构面密度在 生态修复适宜性评级中占主导地位,权重达７７．２％;高度适 宜进行生态修复的为六区边坡,较为适宜进行生态修复的为 一区边坡、二区边坡、三区边坡、四区边坡、五区边坡、七区边 坡.结合评价结果,对各边坡生态修复方法进行了推荐.