矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第02期

• 提高厚大矿体开采效率的采矿工艺优化

  宋超;马驰;路增祥;鲁道嵩;邹旭

  为进一步提高辽东某铁矿２＃ 厚大矿体的开采效率,对该厚大矿体的无底柱分段崩落法开采工艺进行了优化,将原下盘运输巷道布置改为上、下盘各布置一条运输巷道,将切割巷道沿矿体上盘边界布置改为布置在矿体厚度方向的中央,将天井切割改为无天井切割.与优化前的开采工艺相比,增加了一条上盘运输巷道,使回采进路的长度降低为原来的５０％,矿石运输距离降低了３５．７１％,进路的矿石生产能力由优化前的１０６６t/d提高到２８４３t/d,进路工作面的通风效果大为改善,矿山生产能力与开采效率显著增加.

• 基于PIV的堆浸浸出盲端内溶液渗流规律研究

  甘德清;段晓鹏;薛振林;刘志义;常英杰

  为揭示堆浸浸出盲端内溶液渗流规律,基于粒子图像测速(PIV)技术,建立均匀式布液的浸出盲端物理模型,开展不同喷淋强度和流入角度条件下的细观结构渗流试验.通过 PIV 技术获取溶液内示踪粒子的瞬时位移图像,结合互相关算法得到盲端内流速矢量分布图和涡量分布图.结果表明:盲端内溶液分布具有明显的差异性,溶液在盲区外部快速流动,内部进行有漩流动;盲区内流场参数与喷淋强度、溶液流入角度均呈正相关关系,喷淋强度由２０L/h增加至４０L/h时,盲 区 内 流 速 极 值 增 幅 达 ２５０％,涡 量 增 加 了２１６．４％;溶液流入角度由４５°增加至９０°时,盲区内流速极值的增幅为７５％,最大涡量的增幅为１０８．４％.

• 远场条件下崩落法放出体形态分析

  任崇阁;张治强;林洪叶;杨彧;石勇宾

  为深入研究远场条件下金属矿山崩落采矿法放出体形态演化规律,结合放矿试验、理论分析、数值模拟等手段,构建单进路自然崩落放矿模型开展远场崩落矿岩放出体形态研究.基于颗粒离散元软件和颗粒簇块体构建放矿数值模型,并通过室内物理试验与模拟结果进行对比分析.研究结果表明:(１)远场条件下崩落法放出体形态并不是严格意义上的椭球体,其放出体逐渐呈中部细长的“铅笔”状,随着放矿的进行,由于放出体高宽比增大,矿岩散体边侧切向力会限制放出体宽度发育,相较于放出体宽度发育,放出体高度发育受影响较小;(２)通过对物理试验及数值模拟所取得的放出体形态发育结果进行拟合对比分析,证明了颗粒簇放矿数值模型在崩落法放矿矿岩流动特性研究中的可靠性,此类模型可用于后续更为复杂的放矿研究中.

• 近距离煤层群采空区高位定向钻孔布置优化研究

  贾毅超;刘萍;韩森;吴少康;罗畅

  为解决贵州矿区内采空区遗留煤体及邻近煤层中的瓦斯受采动影响逸散至工作面的问题,以贵州某矿１０６０５工作面为工程背景,结合理论分析、数值模拟对高位钻孔布置优化进行研究,结果表明,垮落带高度为１１ m,裂隙带范围为１１~３８．４m,邻近煤层处于顶板裂隙带范围内,会受开采扰动的影响;裂隙带的应力集中系数在０~０．６之间,其顶板卸压区中应力集中系数不超过０．４的区域导气裂隙发育更好,该区域距离顶板１５~２５m,倾向距回风巷１０~２０m.工程实践表明,优化后的抽采措施有效地治理了瓦斯超限问题,８个钻 孔 平 均 抽 采 瓦 斯 浓 度 约 ４２％,主 管 抽 采 瓦 斯 纯 量 为１２．３２~１５．５m３/min;下排孔比上排孔的孔内平均瓦斯浓度大,且越靠近采场的钻孔孔内平均瓦斯浓度越大,与“O”形圈导气裂隙发育情况相对应;抽采一定时间后,采空区瓦斯显著下降,上隅角的瓦斯浓度由０．６８％降至０．３２％,符合安全生产标准.

• 轿子山煤矿下保护层开采时煤层渗透特征研究

  焦安军;田世祥;林华颖;邱芝鑫;郭国明;许石青;余婕

  为研究下保护层开采上覆煤层应力演化及渗透率演化规律,以轿子山煤矿８煤和９煤为研究对象,运用 COMSOL建立煤层开挖模型,研究下保护层顶板应力演化及８煤和９煤渗透率变化规律,并进行现场试验验证.结果表明:随着保护层的持续推进,工作面前端应力集中达到了８ MPa左右,与原始应力对比增加了８倍;保护层开采至８０ m 时,８煤渗透率从２．８×１０－１７ m２ 增加到４．０×１０－１７ m２,９煤渗透率从２．６×１０－１７ m２ 增 加 至 １６×１０－１７ m２,分 别 增 加 了７１．６７％和５８６．７０％;８煤瓦斯抽采数据显示,保护层开采使瓦斯抽采量提升了１４倍左右,瓦斯抽采峰值流量达到３５m３/min.保护层推进８０m 以后,受煤岩自重影响,煤层裂隙出现闭合,瓦斯抽采量下降至２５m３/min左右.钻孔窥视表明,保护层开采影响４０m 左右煤岩,该结果与数值模拟结果类似.

• 某伴生金银铅锌矿的工艺矿物学与浮选工艺

  曾小辉;李波;饶金山;陈志强;胡红喜;张颖

  :某铅锌矿含锌２．９６％、铅０．８５％、铜０．１３％、金１．０１g/t、银３３．７０g/t,选厂仅将其当作铅锌矿分选,铜金银等伴生金属未获得综合回收.工艺矿物学研究表明,闪锌矿是锌的主要矿 物,其 嵌 布 粒 度 粗、嵌 布 关 系 简 单,理 论 回 收 率 可 达９７．８４％;方铅矿是主要的铅矿物,其次是铅矾和白铅矿,方铅矿与闪锌矿嵌布关系密切,部分因氧化蚀变被铅矾包裹,影响铅的浮选,铅的理论回收率仅为８８．３２％;银主要赋存在游离银矿物和方铅矿中,理论回收率为７２．８１％;金主要以裸露金和硫化矿形式存在,可随银铅回收;铜主要赋存在黄铜矿中,黄铜矿与硫化矿嵌布关系密切,粒度细、品位低,可随方铅矿回收.基于矿石特性,制定“粗磨铅优先 锌硫混选锌硫分离”工艺,以 GWＧ２２１为铅铜金银捕收剂,强化金银回收.新工艺获得铅精矿含铅２４．７３％、铜３．７１％,含银５５８．６４g/t、金１３．５２g/t,回收率分别为７７．６９％、７６．２４％、４４．２６％和３５．７４％;锌精矿含锌４８．９９％,锌回收率为８９．５６％,铅锌铜金银均获得了综合回收;后续需强化游离银矿物和金的回收,以提高金银回收率.

• 双氧水氧化预处理载金黄铁矿研究

  支永祥;唐云;李国辉;李帅;李宜昌

  基于 Fenton反应,采用双氧水(H２O２)氧化浸出黄铁矿,试验探究了在 H２O２ 氧化体系中 H２O２ 初始浓度、浸出温度、初始酸度、矿浆浓度、H２O２ 协同过硫酸盐以及不同活化剂对黄铁矿纯矿物氧化浸出的影响.试验结果表明:在矿浆浓度为１０g/L,H２O２ 初始浓度为１．７６mol/L,H２SO４ 初始浓 度 为 ０．２４ mol/L,反 应 ５h,黄 铁 矿 的 浸 出 率 达 到 ９４．０５％.通 过 动 力 学 计 算 知,浸 出 温 度 为 ２５~７０℃ 时,H２O２ 氧化浸出黄铁矿的表观活化能为１２．３１kJ/mol,符合扩散控制的固体反应核收缩模型.

• D0.15 mm筛网孔径旋流分级柱的颗粒静态分级试验研究

  胡海祥;杨旺

  通过将筛网分级与水力分级相结合,发明了具有较高分级精度与分级效率的旋流分级柱.通过用旋流分级柱进行颗粒静态分级试验,探究了旋流分级柱分级效率的影响因素及其耦合关系.试验表明,颗粒群在短时间内即可达到分级平衡,分级试验中５s时间内,颗粒分级已基本完成,此后颗粒分级效率提升幅度很小;给矿浓度与分级效率成反比;叶片转速增大会提高矿物颗粒分级效率;叶片γ 方位角增大会降低颗粒分级效率.

• 金属磁性衬板在一段格子型球磨机上的应用

  杨晖;于蕾;魏明安;陈如凤;马斌

  针对金属磁性衬板在有色金属矿山、黄金矿山的中型、大型格子型球磨机中应用较少的现状,分析了现场应用时存在的问题,以南京栖霞山铅锌矿为例,提出了在一段格子型球磨机中应用磁性衬板的解决方法,包括改进磁性衬板外壳材料配方和结构、优化冶炼工艺和人孔门衬板设计、使用新型磁性材料等.实际应用效果显著:球磨机台效从１３００t/d提高到１３１９t/d,分级溢流－０．０７４mm 占比提高了２~３个百分点;衬板使用寿命比用锰钢衬板提高２~３倍、更换衬板时间从６d/a缩短到１d/a;使用过程中,球磨机的工作电流从３４A 降低到３０A,球磨机周围的噪声从１０５dB降低到９５dB.结果表明,应用金属磁性衬板可有效提高衬板使用寿命,降低现场磨矿成本,为企业降本增效.

• 装球制度对花岗斑岩磨矿产品粒度特性的影响

  袁程方;邵翌博;熊源;王鑫;朱峰;李勇

  为了探究装球制度对钼矿石磨矿粒度特性的影响,以花岗斑岩型辉钼矿为研究对象,对－２mm 样品进行精确化装球制度计算,在该制度下进行磨矿时间、质量浓度、介质充填率条件试验和装球制度对比试验;对－６．７mm 样品进行装球制度扩大对比试验以及浮选验证试验.研究表明,在入磨粒级为－２mm 时,精确化装球制度与偏大球装球制度相比,磨矿细度提高９．０６个百分点,与偏小球装球制度相比,过粉碎粒级降低１１．５７个百分点;在入磨粒级为－６．７ mm时,精确化装球制度磨矿产品－７５μm 粒级产率比偏大球装球制度高２３．６１个百分点,比偏小球装球制度高２０．４７个百分点.精 确 化 装 球 制 度 磨 矿 产 品 浮 选 试 验 获 得 钼 品 位１５．４０％、回收率９５．５５％的粗精矿,浮选精矿回收率明显高于其他两者,硫钼分离效果较好,表明精确化装球制度具有理想的磨矿产品粒度组成,能有效地改善浮选指标.

• 浅埋近距离煤层群重复采动覆岩破坏规律分析研究

  张杰;何义峰;王旭;冯冲;杨涛;康小杰;李宏儒

  以陕北韩家湾煤矿浅埋近距离煤层群开采为研究背景,通过物理相似模拟试验和现场实测,对浅埋近距离煤层群重复采动条件下覆岩破坏规律进行研究.结果表明:２－２煤层周期来压步距平均为１４．５３ m,３－１ 煤层周期来压步距平均为１５．６１m,４－２ 煤层周期来压步距平均为１６．５０ m;采用下行方式开采煤层,下煤层回采周期来压步距大于上煤层回采周期来压步距.２－２煤层模拟跨落带高度为１８m,裂隙带最大高度为４４m(发育至载荷层下部),３－１煤层模拟跨落带高度为１１．５m,裂隙带最大高度为８０．５ m,４－２ 煤层模拟跨落带高度为８ m,裂隙带最大高度为１１５．９３ m,３－１ 煤和４－２煤的覆岩裂隙均与上煤层采空区贯通.实测表明,物理相似模拟试验所得数据与现场实测数据相符,验证了相似模拟试验用于类似问题研究的可行性.

• 基于PCA-GA-SVM模型的地表下沉系数预测

  史耀凡;栾元重;于水;郭凯维

  为解决地表下沉系数难以精准预测的问题,提出了基于主成分分析(PCA)的遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)模型.利用主成分分析法对４５个矿区的７个地表移动参数影响因子进行降维,提取出新的主成分,同时通过遗传算法获取能够优化支持向量机的最优惩罚参数和最优核函数参数,将主成分输入优化后的支持向量机,对比地表下沉系数的预测值与真实值之间的差距,计算平均相对误差,并与SVM,PCAＧSVM,GAＧSVM３种模型的平均相对误差对比.结果表明:PCAＧGAＧSVM 模型的平均相对误差可以达到７．０１％,精度更高,更能准确地预测地表下沉系数.

• 煤炭资源富集区生态安全预警技术方法与应用研究

  霍文敏;陈甲斌

  基于 PSR模型与 LCCC 构建煤炭资源区生态安全预警指标体系,选取涵盖经济、社会、环境、生态四个维度的２６个指标,并通过极差法对上述指标进行标准化计算,运用熵权法对指标赋权重,从而得到研究区的生态安全指数.以鄂尔多斯市为例,研究结果显示鄂尔多斯市生态安全预警值呈波动上升趋势,２０１２—２０１８年,鄂尔多斯市生态安全水平有所好转,综合预警值由０．４４７７波动增长至０．５５５８,增长率为２４．１５％.根据生态安全分级标准,生态安全状态经历 “临界安全 较不安全 临界安全”的转变,警度由“中警 重警 中警”的转变,表明该地区生态环境仍比较差.

• 不同列车荷载简化方式对临近基坑扰动效应的对比分析、

  师雯琦;杨双锁;牛少卿;陈浩

  为研究列车动荷载简化方式对临近基坑地连墙稳定性的影响,以太原太钢翻车机系统基坑工程为背景,运用数值模拟的方法,在不同列车荷载简化形式下,对基坑分步开挖施工过程中地下连续墙工程的墙侧位移与临近地表沉降进行分析,以对比得出在不同工况下,各阶段安全系数更高的一组模拟数据,并记录与其相对应的荷载简化方式,为诸如此类需要考虑列车荷载的工程提供模型计算与荷载简化的思路.分析结果表明:列车荷载对地连墙临近地表的沉降影响显著,其影响范围约为１~１０ mm;而列车荷载对地连墙墙体侧移的影响范围仅为－２~２mm,但其作用效果相较于沉降更为复杂多变,在建立数值模型时应根据实际施工工况的不同,选 择 与 之 相 对 应 的 更 为 合 理 的 列 车 荷 载 简 化形式.

• 基于岩体断裂能比值的脆性指标分析

  龚诚鑫;张连英;马超;田竹华

  脆性是岩石极为重要的一种固有属性,是评价岩爆发生概率和岩体力学属性的重要指标,但至今还没有标准的、统一的岩石脆性定义及测试方法.因此,在简化的应力 应变曲线基础上,提出一种考虑岩体峰后断裂能与峰前断裂能比值的新的脆性指标.为验证新指标的准确性,对３种不同岩性岩石开展了单轴和三轴压缩试验.研究结果发现:花岗岩、红砂岩和泥质砂岩在所受应力状态相同的情况下,脆性程度依次减小,与实际脆性程度相符;经由理论和试验结果分析,验证了该脆性指标的正确性,能够为深部岩体开发利用中的地层脆性评价提供参考.

• 酸性水环境下煤样的损伤演化特性研究

  薛慧峰;李星明;张元;姚田

  煤在酸性、碱性或者中性水环境下的结构特征和力学性质不同.为了研究煤在酸性环境下的强度损伤特征及煤的化学腐蚀问题,对经过不同pH 的溶液处理后的圆柱体试件进行声发射和单轴压缩试验.试验结果表明:煤体经化学腐蚀后,其孔隙度增大,单轴抗压强度和弹性模量均减小,但峰值应变增大.酸性溶液增强了煤体的损伤,煤体的结构在破坏过程中仍然释放较多的能量.试样被pH 为２,４,６,７的溶 液 浸 泡 后,其 平 均 强 度 分 别 为 ７．９２,１０．８５,１２．９５,１２．９０MPa,说明了溶液的酸性越强,煤体试件的损伤越严重.煤体试件被不同pH 的溶液浸泡后,其应变能和耗散能量随着应变的增加有相似的变化.连续加载下煤体试件的总能量不断增加,增加的速度变化从慢到快,然后再减慢,弹性应变能在峰值应力前逐渐增大,峰值应力后逐渐减小.

• 含水率对深部岩石抗拉强度影响的规律与机制

  常海明;赵东;蔡婷婷;苏育飞;袁钧

  “对榆社—武乡区块千米以深的不同含水状态下的细砂岩、泥岩、煤和中砂岩的抗拉强度特性进行了研究.结果表明:通过自由吸水测试,深部岩石在浸水５d后,其吸水率无明显变化,煤饱和吸水率最高,为６．１３％,细砂岩饱和吸水率最低,为０．６８％,两者相差１１倍多;随着含水率的增加,试件的抗拉强度均有很大程度的下降,饱和水状态下,细砂岩、泥岩、煤、中砂岩的抗拉强度分别下降了７２．２１％、５４．９８％、７７．４８％、６８．６０％,下降形式呈负指数型函数,其中水对煤的影响最大,含水饱和度为５０％时,其抗拉强度损失５８％,而细砂岩抗拉强度仅损失１４％;随着含水率的增加,泥岩、煤、中砂岩的抗拉强度下降呈现先快后慢的形式,细砂岩则表现出先慢后快的形式,基于液桥力理论对此现象做出了解释;从应力 位移曲线可以看出干燥状态下的细砂岩、泥岩和中砂岩表现为典型的脆性破坏,煤则表现为静态破坏,随着含水率升高,岩石有由脆性向延性转换的趋势;在破坏图中,同种岩石在不同含水率状态下破坏形式有着明显的差别,含水状态下,岩石裂纹扩展路径变多,对于细砂岩和煤,除贯穿圆心的主裂纹外,新生了几条与主裂纹或端面加载处贯通的伴生裂纹,对于含水率为１．６６％的泥岩,贯穿主裂纹由直线式转换为折线式,对于中砂岩,加载端会产生被压碎的三角区.

• 裂隙煤岩三轴压缩特性宏细观试验研究

  岳东;霍小泉;任建喜;袁增云;范志海;寇义民;侯正利;陈首佳

  依托焦坪矿区某煤矿顺槽支护工程,以预制裂隙煤岩体为研究对象,采用宏观三轴压缩试验与细观核磁共振试验相结合的研究方法对裂隙煤岩体三轴压缩试验下宏细观变形、破坏特征及力学特性进行研究.研究结果表明:(１)完整煤样的三轴压缩强度对围压的敏感程度最高,其次为含４５°倾角裂隙的煤岩样,含６０°倾角裂隙的煤岩样的敏感程度最低;(２)裂隙煤岩的破坏模式随围压增加由直剪破坏向斜剪破坏过渡;(３)裂隙煤岩破坏的峰总面积及第４峰面积所占总面积百分比与围压及裂隙倾角成正相关;(４)裂隙煤岩的孔隙孔径主要分布在１~１０μm,破坏后大孔径孔隙所占比例较高,随 着 裂 隙 倾 角 及 围 压 的 增 加,裂 隙 煤 岩 内 部 更 加破碎。

• 基于统计岩体力学的裂隙岩体抗压强度各向异性分析

  刘文宵;伍法权;岳西蒙

  为了分析裂隙岩体的各向异性,提出了能反映岩体各向异性的强度准则,并通过室内试验和HoekＧBrown准则验证此强度准则的有效性.然后采用 FLAC３D 软件对不同围压下结构面倾角不同的岩体进行单轴及常规三轴压缩试验.模拟结果表明:随结构面倾角的增大,裂隙岩体的单轴抗压强度值先减小后增大,最小值出现在结构面倾角介于４５°~６０°左右时;当结构面倾角小于结构面内摩擦角时,岩体强度等同于完整的岩块;有围压存在时,裂隙岩体的抗压强度与围压呈线性关系,裂隙岩体的抗压强度曲线波动幅度变小,岩体强度的各向异性随着围压增大而减弱,强度由结构控制转化为应力控制.

• 考虑高程效应的露天边坡计权振级预测方法

  包松;郭连军;莫宏毅;徐振洋

  为了探讨露天深孔爆破产生的环境振动问题,基于台阶爆破试验,选取岩体特征完整的边坡进行振动测试,分析了水平距离与高程差对环境振动评价量铅锤向计权振级的影响,采用线性与非线性回归拟合法构建了考虑高程效应的计权振级数学模型,与现有数学模型的预测结果进行对比.结果表明:计权振级的衰减特性由水平距离和高程差综合表征,水平距离衰减计权振级的速率比高程差快０．０２３dB/m;考虑高程效应的计权振级数学模型能够更准确地预测计权振级,其线性与非线性数学模型预测精度较类似萨氏公式的预测经验公式分别高出０．８３和０．９６个百分点.

• 破碎围岩中隧道注浆层厚度确定

  余小辉;傅鹤林;黄戈;黄光明;李鲒;林文强

  隧道涌水是隧道工程的一大技术难题,以某隧道为例,利用数值模拟方法计算了流固耦合作用下不同水位高度、渗透系数条件下的隧道洞身涌水量大小,围岩孔隙水压分布,并结合实际工况,以控制流量为标准,进行了注浆加固范围的防水效果研究.结果发现,水位差是影响隧道涌水大小的主要因素,相比之下,围岩渗透系数对渗流量的影响较小,同时,在 V 级围岩条件下,注浆加固圈的厚度为４ m 时,既可以高效防止突涌水,又可以节省资源和成本.研究成果为某隧道施工提供了技术支持,也可为类似隧道提供参考.

• 惰化煤中过渡金属离子抑制煤自燃特性试验研究

  孙萌;王福生;王建涛;张朝阳

  采用理论分析和试验研究相结合的方法研究了过渡金属离子对煤自燃的影响,并选择２Ｇ羟基膦酰基乙酸(HPAA)作为阻化剂对煤中过渡金属离子进行螯合,降低过渡金属离子活性,为煤自 燃 防 治 提 供 了 新 的 思 路.试 验 结 果 表 明:Fe３＋ 、Mn２＋ 能够提高煤的氧化活性,对煤自燃氧化具有一定的促进作用.HPAA 阻化剂可抑制煤自燃氧化过程中 CO气体的释放,阻化效果随温度升高逐渐增强.同步热分析试验结果表明:HPAA 阻化剂能够显著地提高煤自燃氧化过程中的着火温度,以及最大热失重速率温度等特征温度点,并降低煤自燃过程中的最大热释放功率和总放热量.

• 基于FLUENT的三山岛金矿深部通风降温系统数值模拟研究

  王春龙;程力

  三山岛金矿随着开采深度不断增加,深部高温问题已严重影响矿山开采效率与安全.为分析、优化三山岛金矿深部通风降温系统,借助 ANSYS、Fluent等数值模拟软件,模拟计算矿井深部整体温度场和流场分布规律;针对－９６０m水平设计了多组通风系统改造方案,并进行模拟和分析比较.结果表明:自然通风条件下,掘进工作面温度及风速无法满足生产要求;采用压入式通风效果明显优于抽出式通风,采用压入 式 通 风 方 式 时,将 供 风 温 度 和 风 速 分 别 设 为２１℃和２０m/s,掘进工作面温度可降至２３．９４℃,风速提高至２．２４m/s,能够满足安全生产要求.研究结果为三山岛金矿深部通风降温参数设置提供了参考.

• 风速对煤堆内部热积聚的影响

  王建国;周侗柱;张超鹏

  为研究煤在自然堆积状态下氧化蓄热自燃的特征及不同风速对煤堆自燃的影响,利用 COMSOL数值模拟软件研究了煤堆温度场变化,以及不同风速条件下煤堆自然发火期与煤堆内高温点位置变化情况.结果显示:自燃后其高温点会移动至煤堆底部,并且随着煤堆温度升高,高温点逐渐向煤堆迎风侧表面移动;０．０５m/s为风速临界值,当风速超过或低于０．０５m/s时,煤堆自然发火期均被延迟;其次,风速增大会导致煤堆内部自燃范围由迎风侧逐渐向煤堆背风侧移动.风速对煤堆自燃的影响较为复杂,可以通过降低风速或增大风速的手段来延迟煤堆自然发火期.

• 采空区温度场相似模拟实验台的研制与应用

  高玉坤;田园;黄志安;周佩玲;杨轶芙;张英华

  针对现有相似实验台对采空区温度场动态模拟效果不佳的问题,基于相似试验原理,设计并搭建了采空区温度场相似模拟实验台,实验台包括实验箱体动态开采系统、通风控制系统和温度监测系统.依据“O”形圈理论对实验台进行分区,实现了对采空区孔隙率非均质性的模拟;通过填充自行研制的自热材料,使实验台中的采空区可形成明显的可测量的温度场.使用该实验台对山西某矿采空区进行模拟试验,对采空区的升温规律动态试验结果表明,采空区内高温区域靠近回风侧,并且会随着工作面的推进而前移.

• 露天矿无人驾驶矿用卡车排土边缘警戒线更新方法

  顾清华;宋江珊;薛步青;张衡;杨志勇

  针对露天矿排土场的排土边缘警戒线频繁变化而导致的无人驾驶矿用卡车排土安全问题,提出了一种基于点云数据的露天矿无人驾驶矿用卡车排土场模型及排土边缘警戒线更新方法.首先,通过机载雷达对露天矿排土场进行点云数据采集,然后采用保留关键区域特征的方法简化排土场点云数据;其次,通过判断点云数据高程变化,计算出需要更新的模型区域,并通过软件更新模型变动区域;最后对点云数据进行区域微分纬度分割和数据拟合,计算出排土边缘警戒线.通过对洛阳钼矿露天排土场数据进行模型构建及边缘警戒线更新仿真,验证了警戒线更新方法可以有效规避无人驾驶矿用卡车排土安全事故.

• 基于无人机影像的矿山动态监测方法

  谢君洋;简季;许犇

  近年来,随着矿产资源开发和利用活动的不断增加,采矿企业安全、合理、合规生产变得尤为重要.但部分矿山在开采过程中,越界开采、超限开采、擅自改变开采矿种等多种违法行为时有发生.为了促进我国矿山企业绿色高效安全生产,对矿山开采进行动态监测十分必要.为此,以无人机影像数据为主要数据来源,首先针对相关矿山开采违法行为设计了矿山开采越界监测、矿山开采量监测、矿山剩余储量监测、矿山多期比对变化监测等矿山开采动态监测关键算法;然后在SuperMapObjects二次开发平台基础上设计并开发了一套矿山动态监测系统,以期为矿山动态监测提供可视化工具,为矿山违法开采判定提供技术支撑.与传统的矿山开采监测相比,所构建的矿山动态监测方法大大减少了相关技术人员的工作量,节约了大量的时间成本,具有较好的应用价值和推广前景.

• 露天矿山无人机倾斜摄影测量数据的准确性探究

  苗作华;任磊;王梦婷;汤阳;谢媛

  以爆堆土方量计算为例,验证无人机航拍获得数据的准确性、高效性及采集方式的可行性.建模完成后取模型测量值与实际测量值进行比对,通过分析绝对误差和相对误差曲线确定了误差的大小及来源,在二维数据均较为准确的情况下,选取不同大小的方格网,获得的爆堆体积具有较大差异,进一步确定了体积误差来自模型边缘,属于模型误差;通过对１０组数据的对比分析,确定了最佳网格尺寸:爆前为２m 左右,爆后为１．２m 左右.试验结果表明,无人机倾斜摄影能够快速而准确地获得爆堆形态信息并进行长度、面积、体积的精准计算,实现了效率高、成本低的工程需求,为露天矿复杂地形 的 工 程 测 量 提 供 了 一 种 方 便、快 捷、高 效 的 新方法.

• 煤岩试验的声发射全波形自动拾取方法研究

  朱晨利;苑德顺

  根据煤岩试验中声发射信号特征,提出了一种声发射波形自动拾取方法,以实现加载全过程中声发射波形自动拾取.结果表明:煤岩试验中声发射波形在不同加载阶段表现出不同特点,峰前声发射波形上升时间和持续时间较短,峰后声发射波形上升时间和持续时间略长;峰前弹性阶段声发射波形上升方向多为负方向,峰前塑性阶段和峰后阶段波形上升方向多为负方向.该自动拾取方法基本可以实现声发射全波形自动拾取,且拾取效果较好.

• 全地面救援提升车稳定性控制策略

  田冬梅;徐百友;姚建;贾畅畅;刘浩震

  为了研究全地面救援提升车在应急救援时的转向稳定性,基 于 Trucksim 软 件 建 立 了 整 车 动 力 学 模 型,并 在Matlab/Simulink中建立救援提升车主动偏航控制模型,在单移线、蛇形和阶跃３种典型工况下,分析了横摆角速度－时间的关系,证实了主动偏航控制的有效性;对比研究了３种工况的稳定性控制能力,并在梅花井矿山进行了救援提升车蛇形工况下的稳定性验证.结果表明:在单移线工况下,救援提升车有很好的符合性,而在蛇形和阶跃转向工况条件下峰值分别降低了４０％、２８．６％,说明主动偏航控制策略能有效改善救援提升车在全地面转弯时的稳定性,研究结果可以为救援提升车转向稳定性设计及优化提供参考.

• 基于领航-跟随模型的井下多移动机器人编队研究

  张晓莉;王张哲

  多机器人协同编队作业是未来机器人技术发展的重要方向,相对于单个机器人来说,编队协同作业能够完成单一机器人无法完成的复杂任务.为了提高多移动机器人的编队控制效果以及执行效率,以一致性理论为基础,提出并设计 了 改 进 的 领 航 跟 随 一 阶 一 致 性 编 队 算 法,运 用MATLAB进行仿真,结果表明,该方法误差范围小,具有较高的实用性,成果可用于煤矿井下多巡检机器人编队.

• 矿产资源开发生态补偿研究——以内蒙古自治区满来梁矿为例

  胡钰琳;张绍良;梁洁;毛雪阳;侯湖平

  实施矿产资源开发生态补偿是调动利益相关方积极性的主要手段,测算生态损失量并界定补偿主体的责任,可为矿产资源开发生态补偿标准研究提供基础.以内蒙古鄂尔多斯满来梁矿为例,运用多种货币价值量化方法预计了采矿造成的生态损失,根据矿山生态环境状况确定了矿山企业不同阶段应缴纳补偿金的比例,基于共担责任原则,采用多区域投入产出模型分析了生态补偿主体的责任.结果表明:满来梁矿造成生态损失价值量为１６５８０万元,目前处于加速破坏阶段,矿山企业应缴纳补偿金的比例为１６．２０％.补偿主体分别承担相应的责任,中央政府应承担政策指引和激励工作,矿山企业应出资补偿并及时修复生态环境,地方政府应实行因地制宜的补偿办法并监督修复工作.