矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2021年第9期

• 塞尔维亚紫金铜业JM 矿采矿方法优化试验研究

  简锡明,李文东

  为解决低品位斑岩型铜矿充填站未建,可采矿量不足 问题和提高采矿工效、降低采矿成本,在充分利用已有工程, 保持开采现状总体不变的情况下,通过工程类比法、理论计 算、采场稳定性分析和现场试验研究,对采矿方法和采场结 构进行了优化,由上向分层嗣后充填采矿法调整为上向阶段 嗣后充填采矿法,取得了良好的应用效果,采矿成本降低了 约60%,采矿工效提高了2倍,经济效益显著提升,可为类 似矿山提供参考。

• 基于正交试验法的眼前山铁矿采场结构优化

  刘文胜,李广辉,楚长青,张宝金,李光

  针对崩落法矿山矿石损失贫化问题,基于正交试验法, 以分段高度、进路间距、崩矿步距、进路宽度为因素,矿石损 失率、矿石贫化率和采准系数为指标优化采场结构,依据正 交试验方案和眼前山铁矿东部矿体-213~-303m 阶段特 征,以1∶100比例设计并制作采场放矿模型开展放矿物理 试验。结果表明,矿石损失率影响因素序列为崩矿步距、分 段高度、进路间距、进路宽度;矿石贫化率影响因素序列为分 段高度、崩矿步距、进路间距、进路宽度;采准系数影响因素 序列为崩矿步距、分段高度、进路宽度、进路间距,建议设计 和优化采场结构时以崩矿步距和分段高度为首要因素。结 合眼前山铁矿生产实际和试验结果,设计-213~-303 m 阶段最优的采场结构参数为分段高度22.5m、进路间距26 m、崩矿步距2.3m、进路宽度7m。

• 大孤山铁矿楔形转接过渡露天地下协同开采模式研究

  马振翰,张治强

  为解决露天转地下过渡期的产能衔接问题,以大孤山 铁矿为工程背景,采用楔形转接过渡露天地下协同开采模 式,通过地下开采挂帮矿弥补过渡期露天产能的不足。为 此,优化了露天开采的最终境界,研究了挂帮矿的开采时间 及诱导冒落工艺,并在此基础上,分别设计了小孤山采区和 大孤山采区的露天地下协同开采方案,小孤山采区过渡期总 产能为 620 万t/a左 右,大 孤 山 采 区 过 渡 期 总 产 能 为 900 万t/a左右。理论研究和实践表明,楔形转接过渡露天地下 协同开采模式能够满足大孤山铁矿过渡期的产能需求,实现 矿山的稳产过渡。

• 山东某铁矿矿柱回采及稳定性研究

  张金,巨有,金爱兵

  为了避免高品位矿石浪费,对山东某铁矿的保安矿柱 进行了回采方案研究,应用简支梁模型计算矿房顶板应力、 应变规律,同时利用概率积分法建立地表下沉盆地剖面方 程,对地表下沉位移进行计算求解;在理论分析的基础上,利 用 FLAC3D数值模拟软件对预留矿柱内矿房回采充填前后 的采场稳定性进行评价,同时对矿柱回采造成的地表位移与 含水层位移进行分析。研究表明:①理论计算得到矿柱回采 完成后顶板最大竖直位移为11.8 mm,地表沉降最大值为 16.7mm,地表最大倾斜为i=0.03mm/m 远小于Ⅱ级建筑 允许值i=3 mm/m;② 数值模拟结果显示,回采全部矿房 后,矿房顶板下沉最大值为 37.49 mm,地表位移最大值为 10.6mm,含水区最大位移为14.03mm,护顶矿柱最大位移 为17.72mm;③数值模拟矿房全部回采后采场整体应力较 低且均匀分布,无应力集中,且无塑性区分布,采场稳定性良 好;④理论计算与数值模拟结果表明,矿柱内矿房全部回采 对矿房、地表、含水层和护顶柱均无显著影响,嗣后胶结充填 保证了矿柱回采的安全性。

• 某磷矿露天边坡稳定性分析

  何旭,李克钢,秦庆词,王会琼,刘洋

  边坡的稳定性显著影响着矿山的生产安全。以贵州某 磷矿采场边坡为背景,采用 MidasGTS数值分析软件创建 三维数值模型;通过3DMine构建三角网模型(DXF文件), 并与 MidasGTS数值分析软件结合,分析其空间几何拓扑; 再将模型导入 FLAC3D计算分析,并对比现场位移的在线监 测结果,对边坡稳定性进行评价,反向验证了选取的岩体物 理力学参数的合理性及分析结果的精准性。

• 基于界壁效应的石膏矿采空区群坍塌防控技术

  王树立,郑怀昌,刘志河,张开智

  针对山东某石膏矿采空区坍塌灾害,从有效阻断采空 区大面积连锁式坍塌效应着手,基于系统观点和界壳理论, 设计了采空区坍塌的梯级防控技术,加固单元内矿柱形成一 级界壁结构,加固单元间隔离矿柱形成二级界壁结构,加固 多单元间隔离矿柱形成三级界壁结构。并详细设计了单元 内矿柱的锚杆加固技术,单元间隔离矿柱的锚杆 砌墙加固 技术;设计锚索切顶技术形成弱面效应,有效阻断顶板破断 运动趋势的传递效应。实测采空区上覆地表最大沉降量为 5.1cm,整体应用效果良好。

• 进路宽度与边孔角对放矿效果的影响

  林洪叶,张治强,,任崇阁,马驰,曹朋

  无底柱分段崩落法广泛应用于国内地下铁矿山,具有 开采效率高、成本低等优势,但矿石损失贫化大。通过多组 进路宽度、边孔角放矿试验,从矿石贫化率、矿石回收率及结 合放出体形态发育特征探究放矿指标变化原因。结果表明: ①随着进路宽度边孔角的增加,矿石回收率随之增大,边孔 角每增加10°,矿石回收率平均增加约3.13个百分点;进路 宽度每增加0.5m,矿石回收率增加约0.82个百分点,当进 路宽度为5.5m、边孔角为55°时,矿石回收率最高;②贫化 率随着边孔角、进路宽度的增加呈先增加后减小的趋势,当 进路宽度为4m,边孔角为25°时贫化率最高,其中进路宽度 对贫化率影响明显;③进路宽度、边孔角越大,放出体形态高 度发育速度减慢,横向轴长发育速度增快,对纵向轴长发育 速度影响不大。放出体形态的变化导致顶部废石量减少,放 出矿岩量增加进而影响放矿指标。

• 大柳塔煤矿巷道底鼓控制技术研究

  高晓旭,,郭阳,乔振强,南月慧

  巷道围岩稳定性控制一直是煤矿高产、高效生产亟需 解决的问题之一。以大柳塔煤矿52303工作面回风顺槽为 工程背景,采用理论分析、数值模拟和工业性试验相结合的 方法对巷道底鼓控制技术进行研究。研究结果表明,巷道底 板强度 低,力 学 性 能 差,“一 掘 二 采”扰 动 影 响 大 是 造 成 52303工作面巷道底鼓的主要原因,确定了52303工作面巷 道底鼓的类型属于遇水膨胀型底鼓+挤压流动型底鼓。结 合底鼓机理和实践,提出了“注浆加固局部控制”的控制措 施,工程实践表明,该方案可有效控制巷道底鼓,保证了巷道 的稳定性,为类似采掘影响下的巷道底鼓问题提供了可行性 的工程借鉴。

• 龙桥铁矿全尾砂料浆流动阻力及流变参数试验研究

  林敏,王瑞,彭亮

  全尾砂充填法采矿是建设绿色矿山有效方法之一。采 用宾汉流变模型对全尾砂浆体的流动阻力及流变参数进行 了计算分析,对充填系统进行了室内相似模拟试验,对全尾 砂材料不添加胶凝剂和添加胶凝剂两种情况进行了流动阻 力及流变参数的计算分析。试验研究表明:屈服剪切应力 τ0 过大时,管道输送料浆的过程中静摩擦力将增大,导致流 变阻力增大。流变参数和黏性系数η 与料浆浓度及有无添 加剂有关,当添加胶凝剂、料浆浓度超过70%,管径为100~ 180mm 时,无法实现料浆自流;当浓度为68%、管径为100~ 130mm 时,可以实现料浆自流;当浓度为64%、管径为100~ 180mm 时,可实现料浆自流。

• 不同养护龄期下分层胶结充填体力学特性研究

  王永岩,周彤彤,于卓群,黄飒

  为探究养护龄期对分层胶结充填体力学特性的影响, 对不同养护龄期下的分层胶结充填体进行了单轴压缩试验, 获得了分层胶结充填体的应力 应变曲线,分析了分层胶结 充填体的峰值强度、弹性模量及强度折减系数。结果表明: 分层胶结充填体与完整充填体具有类似的应力 应变曲线, 各养护龄期下应力 应变曲线均分为4个阶段,但是不同养 护龄期之间存在明显区别;分层胶结充填体的抗压强度和弹 性模量随养护龄期的增加而增加;各养护龄期下的分层胶结 充填体的强度折减系数均小于1,分层结构对其强度有明显 的弱化效应,随着养护时间的延长,这种弱化效应减弱,因 此,适当延长养护龄期有利于减弱分层效应。

• 基于相似试验的土压力盒便捷标定方法

  孔祥松,许壮壮,胡经尧,窦浩宇,方杰,王栓

  在相似试验中为获取精确的土压力测试数据,土压力 盒在每次使用之前均需标定。针对土压力盒标定程序复杂 的问题,应用单轴压缩机设计了一种大部分实验室可用的便 捷砂标方法,基于此方法进行了15个电阻应变式土压力盒 的标定,并拟合了σ-V 曲线。结果显示:各组试验数据相关 系数R2 均大于0.99,线性相关性较强,试验数据正确且可 靠,证明了该方法能够较好地标定电阻应变式土压力盒;砂 标k1 值均小于厂家给定的k2 值,因此对土压力盒在使用之 前应视具体环境重新标定。针对西部矿区煤水冲突问题,将 获取的标定系数应用于煤矿地下水库相似试验,获得的应力 曲线与实际情况能够较好的吻合,同时发现人工坝体顶槽区 域有较大的应力集中。

• 应力松弛岩爆试验及演化模型研究

  张晓君,,王宇晨,刘国磊,,李宝玉,

  针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,对具有岩 爆倾向性的辉长岩开展了单轴压缩应力松弛岩爆试验,得出 了两类应力松弛规律和岩爆演化过程,建立了应力松弛模 型,定义了应力松弛损伤变量,分析了应力松弛岩爆过程与 机理。结果表明,应力松弛岩爆过程可分为两类:第一类经 过迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,此类可能发生 轻微到中等的局部岩爆,且集中在衰减阶段出现,最终趋于 稳定;第二类经过逐渐衰减、迅速衰减和丧失3个演化阶段, 全过程均伴随有轻微到中等岩爆发生,最终发生强岩爆或整 体爆裂。整个应力松弛岩爆经历了裂纹萌生、扩展、贯通、爆 开、颗粒和岩片弹射等复杂过程,直至最终发生整体爆裂。 分数阶模型能较好反映第一类松弛演化阶段,其对预测分析 符合此应力松弛规律的轻微到中等岩爆是适合的,但不能反 映第二类松弛岩爆演化过程。依据定义的应力松弛损伤变 量,第一类应力松弛岩爆过程经过加速损伤、缓慢损伤和稳 定3个演化阶段,第二类经过缓慢损伤、加速损伤和失稳岩 爆3个演化阶段。研究结果对岩爆机理、预测预警及硬岩长 期稳定性分析等具有很好的指导作用。

• 锚杆局部黏结 滑移特性与围岩的相关性研究

  冯禹杰,,吴备创,,张圣帅

  为了探究围岩介质对锚杆局部黏结 滑 移 特 性 的 影 响,以两种不同类型的砂岩和钢管作为围岩介质制备锚固体 进行中心拔出试验,分析了锚固体拔出失效形式、载荷 位 移曲线、黏结应力沿锚固长度的分布特征。研究发现:锚固 体拔出的失效形式表现为劈裂破坏与拔出破坏;锚固力与围 岩的强度呈正相关,由大到小依次为钢管、黑砂岩、黄砂岩; 载荷 位移曲线表现出明显的阶段性特征,曲线第一阶段的 斜率与围岩相关;锚固界面滑移弱面形成于第一阶段结束 时,且滑移弱面形态决定了曲线随后的发展趋势;随着拔出 载荷的增加,黏结应力由沿界面均匀分布向非均匀分布过 渡,黏结应力峰值位于锚固段自由端附近,峰值强度与围岩 强度呈正相关。基于锚固体物理模型,探讨了围岩条件对锚 固界面黏结 滑移特性的影响机理。试验结果可以为不同 围岩条件锚固系统载荷传递机制和现场支护设计提供参考。

• 上保护层开采下原煤孔隙结构及损伤破坏特征研究

  杨永波,

  为研究上保护层开采下被保护层原煤孔隙结构及损伤 破坏特征,以中国平煤神马集团十二矿的己15-31030 煤层为研 究对象,分别对被保护层同一走向的原煤进行了压汞试验和 计算机断层扫描(CT)。结果表明:保护层开采下,受保护层 开采影响煤样的中孔、大孔的数量增多,内部孔隙结构的复 杂程度降低,孔隙演化呈现出由微孔、小孔转为中孔、大孔的 递增趋势,相比于未受保护层开采影响煤样孔隙率平均提高 了59.23%。同时,垂直于节理方向和平行于节理方向的受 保护层开采影响煤样的损伤分别比未受保护层开采影响煤 样增加了95.26%和26.66%。研究结果为揭示保护层开采 卸压防突机理提供了参考依据。

• 基于分数阶微积分的软弱夹层剪切流变损伤模型

  胡斌,,杨为,,祝鑫,,方庆红,,刘杨,,贾雅兰,

  软弱夹层的剪切流变力学特性研究对于保证边坡长期 稳定性具有重要意义,建立能够描述软弱夹层剪切流变特性 的本构模型是研究的关键。通过分析不同剪切应力水平下 的软弱夹层剪切流变试验结果,基于分数阶微积分理论,采 用 Abel黏壶元件代替传统模型中 Kelvin体,并从概率论和 统计学的角度出发,进一步引入服从加载时间t的 Weibull 概率密度分布函数,该函数能够表征软弱夹层统计损伤变量 D,从而建立了一个能够全面描述软弱夹层衰减流变、稳定 流变和加速流变3个阶段的非线性分数阶剪切流变损伤本 构模型。以此为基础,依据 FLAC3D 所提供的二次开发程序 接口,采用 VC++编程方法实现了损伤本构模型的二次开 发,并对开发的模型进行了验证。结果表明:基于自定义非 线性分数阶剪切流变损伤本构模型的 FLAC3D 数值试验结 果与室内剪切流变试验结果较吻合,验证了所建模型的适用 性。研究结果 可 为 含 软 弱 夹 层 边 坡 长 期 稳 定 性 研 究 提 供 参考。

• 岩石波速与强度参数的相关性研究

  王如江,任猛,刘劲松,赵立朋,徐胜男,石婷

  为研究岩石波速与强度参数的变化关系,通过对阳煤 矿区几种常见岩石进行波速测试、抗压试验、抗剪试验、抗拉 试验,分析了岩石波速与强度参数的变化特征和规律。结果 表明:岩石的抗压强度、抗拉强度、黏聚力与波速均存在显著 的正相关性。不同种类岩石的变化规律具有相似性,又具有 各自的特点,彼此的变化范围有一定的交集,但又有明显的 层次性。3种粒径砂岩的波速与抗拉强度、抗压强度均呈现 出较强的线性变化规律,通过线性拟合可以较为准确地表达 出砂岩的抗压强度、抗拉强度与波速的变化关系。不同岩石 的黏聚力与波速的变化有一定的差异,但整体呈现出正相关 变化趋势,并且有较强的幂函数变化关系。

• 高瓦斯综放开采覆岩导气裂隙带高度演化规律研究

  翟景辉,任帅,王方田,毕寸光

  为探究高瓦斯厚煤层综放开采覆岩裂隙带高度演化规 律,以主焦煤矿2303综放工作面为研究背景,通过正交试验 研究了采厚、硬岩比例系数、煤层倾角、采深等因素对综放面 导气裂隙带发育高度的影响特征,总结了各因素与导气裂隙 带高度之间的关联性。通过 UDEC 软件模拟了综放面“两 带”覆岩运移特征,模拟结果为:工作面充分采动时垮落带高 度为21.7m,裂隙带高度为45.0m,台阶下沉现象明显。采 用钻孔窥视仪对2303工作面“两带”进行探测,对比采动前 后的覆岩裂隙情况可得:垮落带高度为20.7m,裂隙带高度 为44.3m,与数值模拟结果一致。

• 煤矿地面直井水压致裂技术防治巨厚岩层动力灾害研究

  梁彦波,程远方,黄娜,张修峰,王超,王光民,李攀

  以东滩煤矿63上06工作面上方高位巨厚红层砂岩为 研究对象,利用 FLAC3D数值模拟软件对水压致裂切割高位 坚硬岩层前后的岩层破断情况及破断时能量演化特征进行 研究。模拟结果表明:进行水力压裂后,巨厚岩层初次破断 时的来压步距由压裂前的260m 降低为180m,压裂后的巨 厚岩层较压裂前垮落更为充分,并未出现较长时间的悬顶现 象;压裂后,工作面前方支承应力峰值在水力压裂剧烈影响 区出现持续降低的现象,且较压裂前应力峰值减小,工作面 前方的应力集中现象减弱;压裂后的高位岩层初次破断前并 未发生大规模的弹性变形能积聚现象,弹性能分布较为均 匀。综合分析模拟结果,可认为地面垂直井水力压裂技术能 够有效地降低开挖过程中的应力和能量集中,避免高位岩层 破断时产生的高能量瞬间释放,降低矿震发生的等级。

• 基于熵权 属性数学的煤与瓦斯突出危险性预测

  蔡俊杰,李希建,代芳瑞,汪圣伟,胡贝

  为准确预测煤与瓦斯突出危险性,以瓦斯、地质、煤体 等因素作为煤与瓦斯突出危险等级评价指标,基于指标临界 值及分级数方式,结合熵权法和属性数学理论构建煤与瓦斯 突出危险等级综合评判模型。实例研究结果表明:某煤矿工 作面煤的破坏类型、煤普氏系数、瓦斯压力的权重占比大,分 别为:0.1360,0.1083,0.0994;耦合模型下计算出该工作面 煤与瓦斯突出λ 为0.5567,预测结果符合C2 等级为“一般突 出危险性”,与现场瓦斯动力现象相一致,验证了本文所建立 的模型用于矿井煤与瓦斯突出预测的可行性和有效性。

• VAE改性水泥基注浆材料性能研究

  李鑫磊,韩晓龙,李永利,刘栋,史玉良

  为了提高水泥基注浆材料的性能,解决煤壁片帮问题, 采用高分子有机聚合物 VAE 乳液对普通硅酸盐水泥进行 力学性能改性;对不同 VAE 掺量下有机—无机复合浆液的 水灰比、力学性能及韧性进行研究;并结合电子扫描显微镜 (SEM)分析其改性机理。结果表明,VAE 在合适的掺量下 具有减水效果,VAE 掺入较多时,复合浆液黏稠,增大用水 量。在最佳掺量3%下,VAE 薄膜与水泥水化产物形成了 有机 无机互穿三维网状结构,从而限制了结石体内部微裂 缝的蔓延,提高了复合浆液的性能。现场试验表明:注入复 合浆液,显著提高了煤壁整体稳定性,煤壁片帮问题得到了 有效治理。

• 相对粗糙度对巷道定点测风位置影响的数值分析

  李虎民,陈国庆,熊帅,苏慧冬,陈飞云,张京兆,魏引尚

  为提高井下用风地点风速监测数据的精度,采用数值 模拟的方法研究巷道相对粗糙度对定点测风位置的影响,结 合现场实测数据确定小纪汗煤矿11218回风顺槽的平均相 对粗糙度及定点测风位置参数。结果表明:相同x 坐标处 定点测风位置的z 方向高度随相对粗糙度的增大而减小,且 减小幅度逐渐减小;在x=80m 附近,相对粗糙度为0.03~ 0.06的工况出现定点测风位置向顶板靠拢的现象;在 x> 120m 后,相对粗糙度越大,定点测风位置稳定的越早。通 过与现场实测数据的对比,确定11218回风顺槽的底板相对 粗糙度为0.01、顶板与两侧帮相对粗糙度为0.06的情况下, 风速模拟计算结果与实测结果吻合最好,最大相对偏差在1% 以内。以0.1%的相对偏差为标准,确定11218回风顺槽定点测 风的准确位置为巷道转弯后140m以后,距离顶板0.428m。

• 湖南矿山地质环境破坏影响评价及防治研究

  黄栋良,梅金华,何卫平

  采用资料收集、遥感等调查方法监测查明了湖南省矿 山地质环境破坏情况。结果表明,采矿活动引起全省土地破 坏38892处,面积达458.727km2,其中建材和非金属矿矿种 占用破坏土地最为严重。465个矿山共发生807处地质灾 害,其中地面变形、滑坡和崩塌主要发生在能源矿山,分别有 530,29,10处,泥石流主要发生在有色金属矿山,占21处。 全省2296个矿山年排放废水达35568.97万 m3,229个矿山 发生水环境污染250处,污染水体6.763km2。全省有2701 个矿山年排放煤矸石、废石及尾矿共计1334.3万 m3。共有 895个矿山发生了土石污染,污染面积57.488km2。采用矿 山地质环境综合影响评价方法将全省673个矿山划为严重、 3197个矿山划为较重、6962个矿山划为较轻。通过对矿山 地质环境进行整治分区,将全省共划分38个保护整治区,其 中20个重点整治区、17个次重点整治区、1个一般整治区。 最后对湖南省矿山地质环境破坏影响情况进行评价,并提出 针对性意见,为我国绿色矿山建设和生态文明建设提供有力 支撑。

• 剪切强度对乳胶基质流变特性影响研究

  周建敏,,,汪旭光,龚敏,赵明生

  为研究剪切强度对乳胶基质流变性质的影响,在不同 剪切速率条件下制备了乳胶基质,采用旋转流变仪测试了剪 切强度对乳胶基质流动性、触变性和黏弹性的影响。结果表 明,乳胶基质属于假塑性流体,符合 Herschel-Bulkley流体 模型,拟合了不同剪切速率条件下的乳胶基质剪切流动方 程。随着剪切速率的增加,乳胶基质的触变模量和触变黏度 呈现下降趋势,触变时间有较大的延长,乳胶基质触变环面 积增大,说明以高剪切速率制备的乳胶基质其触变结构破坏 所需要的能量更大,其稳定性更好。黏弹性试验结果表明, 随着剪切速率的增加,乳胶基质的黏弹区储存模量降低,线 性黏弹区应变范围呈现增加趋势。乳胶基质在低频区域表 现为黏性变形,随频率的升高,其损耗因子呈现先增高后降 低的趋势,且随着剪切速率的增加,乳胶基质流动点处的频 率、黏弹区储存模量呈降低趋势。

• 河南某银金铅锌多金属矿选矿试验研究

  张飒,张生旭,朱永明

  对河南某银金铅锌硫化物矿进行浮选试验研究。原矿 入选品位 Ag155.40g/t、Au0.88g/t、Pb1.54%、Zn0.90%, 采用“铅 锌 硫”依次优先浮选工艺流程。闭路试验获得的 选别指 标 为:铅 精 矿 产 率 2.47%、含 Ag4681.64g/t、Au 13.87g/t、Pb57.51%,金回收率52.77%、银回收率88.53%、 铅回收率93.46%;锌精矿产率1.93%、金品位5.15g/t、银品 位197.64g/t、锌品位43.64%、金回收率15.31%、银回收率 2.92%、锌回收率84.69%;硫精矿产率3.16%、金品位4.89 g/t、银品位142.64g/t、金回收率23.80%、银回收率3.45%。

• 某低品位复杂难选铜锌矿选矿工艺研究

  王可祥,祁忠旭,江旭,胡格吉乐吐,宋水祥,张超

  某低品位铜锌硫化矿嵌布粒度细,共生关系复杂,磁铁 矿和磁黄铁矿含量高,主要目的矿物易选难分、选别难度大。 采用“磁选脱铁 优先浮铜 锌硫混浮 锌硫分离”的工艺流 程选别该矿石,在新型锌抑制剂SJ的作用下,实现了铜锌的 高效分离;当原矿含铜0.089%、含锌0.53%时,实验室闭路 试验获得了铜品位20.12%、锌品位5.24%、铜回收率为75.45% 的铜精 矿 和 锌 品 位 为 53.68%、铜 品 位 0.96%、锌 回 收 率 为 78.97%的锌精矿,为该矿石的选别利用提供了技术支持。

• 表面酸洗对低阶煤分级浮选的影响

  王市委,马跃国,石开仪

  我国低阶煤煤炭资源储量大,但由于其表面含氧官能 团丰富、孔隙发达及表面粗糙度大,其浮选工艺一直未实现 工业应用。为提高低阶煤煤泥可浮性,对低灰粒级煤样进行 盐酸酸洗处理后进行浮选试验。结果表明,在2mol/L酸洗 浓度下,500~250μm、250~125μm 和125~74μm 粒度级 的浮 选 精 煤 产 率 达 到 最 大,分 别 为 97.87%、98.95% 和 97.22%;随后随酸 洗 浓 度 继 续 增 加,浮 选 精 煤 产 率 降 到 最 低,分别为93.51%、90.70%和89.43%。而-74μm 粒度级 的浮选精煤产率由94.10%持续降低到48.18%。结合 Zeta 电位测试和扫描电镜(SEM)分析结果可知:较低的酸洗浓 度(2mol/L)能有效脱除负电性强的含氧官能团,从而改善 低阶煤表面的可浮性;而较高酸洗浓度(4~10mol/L)使得低 阶煤表面孔隙明显增多,浮选过程中,新增加的孔隙会被水 分子填充并形成水化膜,从而降低了煤表面的疏水性,进而 使浮选精煤产率降低。

• 氯化纳溶液对铝土矿矿泥的沉降影响

  雷杰,,于海浩,蒋仕清,颜荣涛,蒙剑坪

  铝土矿尾矿泥浆因含有大量细粒与黏土矿物,导致其 难以脱水沉降。而盐溶液的存在会影响黏土矿物颗粒间的 作用力,进而影响其物理化学特性。为此,以广西铝土矿矿 泥为例,采用不同浓度 NaCl溶液对矿泥进行自由沉降试验 和Zeta电位试验,并对沉降稳定后的矿泥进行电镜扫描,分 析其微观结构。结果表明:随着 NaCl溶液浓度增加,矿泥絮 凝速率减小,沉降稳定孔隙比减小;Zeta电位绝对值随着溶 液浓度增加而减小,反映了矿泥中黏土矿物颗粒表面负电荷 被 Na+ 中和后,双电层厚度变薄,颗粒间静电斥力减弱的现 象;颗粒间排列结构形式由边 边结构(EE)向面 面结构 (FF)过渡,从而导致颗粒间形成的聚团直径减小,絮凝速率 变慢。但因排列结构的变化,颗粒间形成更为密实的堆叠结 构,该分析与SEM 分析结果一致。

• 基于 GK 聚类的深海钻机电池系统故障诊断研究

  陈蓓,江敏,李江明,徐辉祖

  深海钻机作为深海科学考察的重要装备,保障钻机可 靠运行是保证顺利完成科学考察任务的前提。为了保证深 海钻机电池系统连续稳定地向深海钻机测控系统供电,提出 了一种基于 GK 聚类的深海钻机电池系统故障诊断方法。 利用该方法对电池系统测试数据进行研究分析,通过数据试 验得出,利用 GK 聚类进行故障诊断的准确率为94.4%。研 究结果表明,提出的 GK 聚类故障诊断方法对深海电池系统 有较好的故障诊断效果

• 非接触式多通道矿浆浓度在线检测系统及方法

  姚江,柳小波,王智强,李晓亮

  在鞍钢集团关宝山矿业有限公司选矿厂进行了矿浆浓 度人工取样和在线检测的对比试验,验证某矿浆浓度在线检 测系统的准确性、经济性、适用性。试验使用烘干称重法,使 用取样桶在磨磁车间二次强磁工艺管口位置进行取样,在浮 选车间北侧实验室进行烘干计量工作。在取样点每次取4 个样本,取平均值以消除取样偏差,然后与在线检测系统的 浓度值进行比对。共进行现场取样44d,取得有效数据88 组。所有数据中偏差小于1.5%的有84组,占比95.45%,大 于1.5%的有4组,占比4.55%。在线检测系统浓度偏差最 大值 3.49%,最 小 值 0.01%,平 均 偏 差 0.79%,标 准 差 0.53%。结果表明,浓度在线检测系统精度高、实时性好,完 全可以取代人工检测方式应用于生产。

• 柔性空气室跳汰机膨胀气囊的气体流场动态特征

  陈英华,李海生,崔哲,王光辉,匡亚莉,郭永春,

  柔性空气室跳汰机因具备大型化应用的独特优势,逐 渐被业界所关注。气囊是柔性空气室跳汰机的关键部件,气 囊内气体的流动直接影响其膨胀变形,进而对上升水流的推 动力和颗粒脉动分层产生重要影响。为了掌握气囊内气体 流场的动态特征,建立气囊的几何模型,在网格划分和边界 条件设定的基础上,对气囊膨胀变形过程气体流场动态特征 进行了数值模拟研究。结果表明,气囊内气体压力、气体流 速均与静水压力、气囊变形密切相关;随着进气时间增加,径 向气体压力和轴向气体流速逐渐分布均匀,气囊四周壁面气 体流速较低,有助于气囊膨胀的对称变形,为床层水流稳定 脉动提供可靠保障;容积2.5L 的气囊,合适的进气压力和 进气时间分别为30kPa、0.23s。研究结果为气囊分析与设 计及保障柔性气囊安全运行和跳汰床层液位稳定性提供了 理论依据。

• 基于无人机智能巡航的尾矿库安全管理系统研究

  廖文景,朱远乐,王淇萱,

  针对尾矿库安全生产管理的时效需求,为快速检查尾 矿库区内存在的安全隐患点,构建了一套基于无人机智能巡 航的尾矿库安全管理系统。该系统以无人机智能安全巡航 平台为基础,快速生成倾斜三维尾矿库虚拟模型,构建尾矿 库空间信息数据库平台,并利用 WebGIS技术将数据进行可 视化展示,实现了尾矿库安全风险动态管理。试用结果表 明:该尾矿库安全管理系统可以快速对图像进行矢量分析, 评价库区的安全状况,确定库区存在的安全隐患,分析造成 安全隐患的影响因素,并下达合理的整改指令,为矿山安全 生产动态管理提供了辅助平台。

• 基于复杂网络视角的全球铜资源供应链风险研究

  闻少博,陈甲斌,郝晓晴

  针对铜供应链风险的识别问题,以矿山、精炼厂、股东 和所属国家为节点构建复杂网络,从网络结构的角度研究供 应风险。结果表明:在铜供应链数据分析中,单个国家的供 应中断不会造成全球性的铜矿资源供应危机,供应链风险较 低;在网络分析中,单个国家的供应波动会导致网络结构的 改变,铜市场的其他参与者将不可避免承担网络结构改变所 带来的风险;在供应网络中,中国缺乏能够整合全球铜资源 的跨国公司;在贸易网络中,中国难以对主要资源输出国形 成影响力,供应链风险较高。

• 基于Petri网的矿山价值链建模与矿石成本分析

  马朝阳,黄树巍

  为了实现矿石价值分阶段评估与成本精细化评价,以 价值链理论为基础,从价值增值活动、价值主体和价值载体 3个维度建立黄金矿山企业价值链体系 分 析 框 架,并 基 于 Petri网构建以矿石流为承载体的价值链模型。利用 CPN Tools仿真工具,通过包含层次结构的着色 Petri网建模实 现模型仿真,并以某大型黄金矿山为实例对其进行量化分 析,完成矿石价值形成、流动、传递与实现过程的仿真。研究 实现了不同工程控制下矿石价值的动态评价与阶段性成本 分析,有助于更加精确地评价矿石利用的经济可行性,提高 矿山成本管理的精细化程度,为低品位矿石的价值评估和有 效利用提供基础。