矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第06期

• 小东沟矿缓倾斜厚大矿体开采关键技术研究

  李强;李晓;李佳建

  缓倾斜厚大矿体安全高效开采是国内外矿山追求的主要目标.以小东沟矿缓倾斜厚大矿体为研究对象,针对三维精细化地质建模、矿岩稳定性分级、采矿方法设计等关键环节开展研究,研究表明:上向水平分层充填采矿法能满足小东沟矿缓倾斜厚大矿体的安全高效开采要求,试验采场生产能力为１６０t/d,矿石损失率为４．５３％,贫化率为４．１％,可为国内外同类型矿山开采提供参考.

• 东塘子铅锌矿矿柱回采方案研究及应用

  朱斌;张柏春;李晓辉;李强;朱青凌;李士超

  :随着矿产资源的不断开采,东塘子铅锌矿地下开采存在大量形状不规则的采空区,且随着深部矿体的进一步回采,采空区面积不断扩大,导致矿柱回采面临极大的困难.针对此类复杂条件下的矿柱回采,基于三维激光空区扫描,对不同类型矿柱提出不同的矿柱回采方案:采用上向进路充填采矿法回采厚度小于６m 的水平矿柱;采用上向平行中深孔采矿法回采厚度６~８m 的水平矿柱;采用上向扇形中深孔采矿法回采厚度大于８m 的水平矿柱.现场试验表明,所提方案能有效解决东塘子铅锌矿矿柱回采面临的问题,共采出矿量７３７８３．４t,利润约为５１２１．３１万元,为矿山创造了一定的经济价值,保障了矿山的可持续发展.

• 草原区近地表矿体下行式连续开采技术研究

  余磊;李航空;董凯程

  为探索草原区近地表矿体开采方案,尽量减少其对草原环境的破坏,同时达到矿体安全高效开采的目的,以乌兰矿近地表矿体为研究对象,研究上部及下部中段不同的开采方案,并分析开采对地表位移的影响.研究结果表明:上部中段采用高端壁空场嗣后充填采矿法,下部中段采用中深孔与大直径深孔相结合的空场嗣后充填采矿法,利用尾砂对采空区进行充填,可以总体实现矿体的下行连续开采,有效控制地表塌陷区范围,达到保护草原区环境要求的同时,实现近地表矿体的快速、低成本开采.草原区近地表矿体开采技术的研发及现场应用,可为地表受限开采环境下同类矿体的绿色高效开采技术提供借鉴.

• 白源矿“三下”压煤开采方案设计及模拟优化研究

  钮键;张新军;韩凯;刘衡秋

  针对白源矿“三下”压煤造成的煤炭资源大量浪费问题,采用相似材料模拟法对系统进行岩层扰动分析,采用离散元数值模拟(UDEC)法沿煤层走向方向建立模型,进行岩层扰动应力分析,对４种不同开采方案下地表的垂直下沉、倾斜、水平移动、水平变形量等指标进行对比分析.结果表明:相比于长壁开采,采留比为１的条带开采法对上覆岩层的采动影响较小,且采留比越大,采动影响越强烈.最后,综合地质条件、开采技术难度和社会经济效益,建议针对白源矿采区上方地表分布大面积砖混结构建筑物的采区,采用长壁开采方法;采区上方分布有Ⅰ级保护建筑物或高层建筑物时,采用留保安煤柱的条带法开采或充填法开采;在矿区铁路等关键区域设置禁采区,以保证矿山安全生产.

• 坚硬顶板特厚煤层初采初放卸压控制及回采率分析研究

  李修冠;张向阳;张懿;涂敏;高银贵;卜庆为;赵向阳

  针对工作面初采期间强矿压显现现象以及采出率低的问题,以唐家会煤矿坚硬顶板特厚煤层为背景,采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法综合研究开切眼切顶卸压技术条件下工作面上覆岩层垮落规律、围岩应力与位移演化特征、顶煤受采动影响破坏规律.FLAC３D数值模拟发现,采用切顶卸压技术可以切断工作面基本顶和切眼煤壁的应力传递,降低工作面超前支承压力峰值,加快上覆岩层回转下沉失稳,使顶板垮落更充分,同时使工作面前方顶煤水平位移增加,顶煤得到更高程度的破坏.理论分析发现,初采切顶卸压技术使基本顶由固支梁转化为悬臂梁,工作面切顶后可以避免采空区顶板大面积悬空,使顶板迅速垮落,优化工作面应力环境.现场实测表明,该技术的应用有效解决了坚硬顶板特厚煤层工作面强矿压显现问题,保障了工作面安全开采,使综放开采可以快速放煤,大幅提高了煤炭回采效率和经济效益.

• 倾斜溜井结构参数对矿岩运动特征的影响

  赵星如;余斌;路增祥;梁凯歌;王震

  为研究倾斜溜井中矿岩运动对井壁稳定性的影响,基于运动学原理,构建了滑动状态下运动矿岩的力学模型,研究了溜井结构参数对矿岩运动特征的影响,得出了倾斜溜井中矿岩滑动的运动速度函数关系,分析了倾斜溜井结构参数和滑动摩擦因数对矿岩速度的影响,发现倾斜溜井中矿岩运动速度与溜井结构参数、矿岩所受的滑动摩擦力和来自其他矿岩块的作用力有关.结果表明:(１)滑动摩擦因数μ 保持不变时,随着溜井高度h 和溜井角度α 的增大,矿岩的重力势能转化的动能增大,矿岩速度也随之增大,反之则减小;(２)溜井高度h 保持不变时,随着溜井角度α 的减小及滑动摩擦因数μ 的增大,矿岩的重力势能转化的动能减小,矿岩速度不断减小,反之则增大;(３)溜井高度h、滑动摩擦因数μ、溜井角度α 对矿岩速度V０ 都有显著的影响,其中溜井高度h 的影响最大,溜井角度α 的影响相对较小,但溜井角度α 还影响着矿岩的运动方向.在此基础上,对不同的倾斜溜井设计方案,提出了控制矿岩速度V０ 的措施与建议,以减轻矿岩对主溜井的冲击.

• 磷精矿在硫磷混酸中的协同分解行为研究

  朱志伟;唐远;何东升;李智力;李防;孙桦林

  针对硫磷混酸协同分解磷精矿的过程,系统地研究了浸出过程中各影响因素对磷精矿中磷浸出率的影响.单因素试验结果表明,在硫酸质量浓度为１５％、磷酸质量浓度为１５％、浸出温度为５５℃、硫酸过量系数为１．０５、浸出时间为６０min、液固比为１２和粒度小于３８μm 的条件下,磷精矿的浸出率可达９６％以上.进一步采用正交试验方法,分析了硫磷混酸体系下各因素影响程度及最优工艺条件.结果表明,液固比对浸出过程影响最大,其次为浸出时间与浸出温度.在最优工艺条件下,磷精矿的最佳浸出率为９８．８８％.

• 云南某斑岩型铜矿铜钼分离药剂制度优化研究及工业应用

  彭远伦;杨若瑜;吕向文;梁泽跃

  云南某大型斑岩型铜矿,采用混合浮选＋铜钼分离浮选的生产工艺流程,在原设计流程及药剂制度下,分离浮选阶段硫化钠及氟硅酸钠用量较大,导致分离浮选废水中硫化物和氟化物含量较高,回水处理及利用困难,通过优化原有药剂制度,采用新型 D 系列铜抑制剂替代常规抑制剂开展小型试验能获得合格的钼精矿产品.工业应用中,选矿厂获得了合格的钼精矿产品,钼精矿钼品位为４６．４３％,作业钼回收率为８４．５９％,吨矿选矿药剂成本由原设计的１９．７３３元/t降至４．１９３元/t,取得了较好的经济效益.

• 平泉小寺沟钼矿选矿试验研究

  耿雷波;辛佳

  针对以前工业生产未对铜进行针对性捕收,铜和部分铜钼连生体未得到有效回收的问题,对钼优先浮选工艺进行了优化试验,确定铜钼混合浮选—铜钼分离—综合回收铜的选矿工艺,并应用高效铜捕收剂 BＧ１、高效泥质脉石抑制剂CDＧ２,在原矿 Mo品位为０．０８６％、Cu品位为０．１００％的条件下,通过全流程闭路试验研究,获得了 Mo品位为５０．９５％、Cu品位为０．２４％、Mo回收率为８５．１８％的钼精矿,Cu品位为２３．３１％,Cu回收率为７０．１６％的铜精矿,为钼矿选矿设计及现场改造提供了数据支撑.

• 某高泥质铜矿选矿试验研究

  陈昌员

  针对某铜矿含泥量高导致的回收率低的问题,研究了药剂制度对矿石浮选的影响,通过优化浮选环境,使用了对镁硅酸盐脉石矿物及矿泥抑制效果显著的羟乙基纤维素,实现铜矿物与脉石矿物的高效分选,降低了５０％的石灰用量,在低碱度环境下得到了铜品位为１５．７３％,铜回收率为８０．７８％的铜精矿.

• 露天地下协同开采全生命周期回采结构稳定性分析

  王贺;刘立顺;周玉

  针对露天 地下协同开采结构稳定性分析,采用数值计算方法开展研究,提出了协同开采全生命周期回采结构稳定性评价理念,分析了地下多方法联合开采对露天边坡的影响,评价了矿山开采全生命周期地下开采结构的稳定性,验证了不同采矿方法开采区段间安全隔离矿柱的力学作用机理.研究结果表明:从露天 地下协同开采全生命周期角度分析回采结构的稳定性较为科学;安全隔离矿柱能够有效阻隔不同采矿方法开采区段间的扰动应力有害转移,维护不同回采结构稳定;通过设置合理的采矿方案、回采顺序能够实现露天 地下同期多方法联合安全开采.

• 边坡稳定性评价的组合赋权博弈论云化物元模型

  赵彬

  针对露天矿山边坡工程稳定性具有模糊性和随机性特点,为解决研究过程中单一的主客观赋权法计算的权重失衡进行影响评估结果可靠性的问题,提出了博弈论与云化物元相结合的露天矿山边坡稳定性综合评价方法.从岩体力学性质、环境条件和工程条件３个方面,选取了１２个因素,构建露天矿山边坡稳定性综合评价指标体系,建立边坡稳定性评估的博弈论 云化物元综合评估模型;将所建立的综合评价模型应用到３个露天矿山边坡稳定性评估中,采用 G１法和改进 CRITIC法分别计算指标主客观权重,并基于博弈论思想确定指标综合权重;根据云化物元模型原理,计算单指标关联度和综合关联度,基于最大隶属度准则,对边坡稳定性等级进行综合分析判断,并将评估结果与未确知测度和属性测度模型评估结果进行比较来验证模型准确性.研究表明,３个露天矿山边坡稳定性等级分别为Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅲ级,与实际情况相符,且３种评估模型评价结果完全一致,验证了博弈论 云化物元模型在露天矿山边坡稳定性评估的适用性.

• 黄土沟壑区特厚煤层开采地表裂缝发育规律研究

  李运成;黄艳利;吴运标;郭亚超;孙太洋;刘亚辉;杨原;刘首奎;秦涛

  黄土沟壑区煤炭大规模开采诱发的地表裂缝加剧了区域生态环境的损伤.以内蒙古大饭铺煤矿６１２０２工作面为研究对象,探究工作面开采导致的地表裂缝的产生机理、发育特征和展布规律,结果表明:(１)在开切眼周围容易产生沿边缘分布的拉伸裂缝和在中心区域呈 O 形分布的沉降坑;工作面中部区域散布着随工作面走向推进的弧形裂缝以及边缘区的拉伸裂缝,停采线范围附近地表裂缝主要以 C 形分布的张开式拉伸裂缝为主;(２)工作面整体以宽度为１０~３０cm 的裂缝为主,大多数裂缝的落差在 ５~２０cm 之间;(３)工作面采动过程中顶板裂隙不断发育贯通地表产生地裂缝,随着工作面的推进,裂缝宽度增加到最大值后开始减小直至趋于闭合;(４)沿工作面倾向方向,在地表沉陷区周边形成环状裂缝分布区,边缘区域裂缝不断发育,在工作面推进位置前方裂缝呈现“发育—闭合”的趋势.研究成果对西部黄土沟壑矿区煤炭开采与区域环境保护协同发展具有重要意义.

• 超高水充填开采冲击地压防控效果研究

  任帅;余国锋

  :深部煤层安全高效、绿色开采是保障国家现代能源经济健康发展的重大课题.为探究超高水充填开采对冲击地压的防控效果,以 山 东 义 能 煤 矿 CG１３０２ 工 作 面 为 工 程 背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等手段进行探究.归纳得出开采深度、煤岩体力学性质、覆岩条件、地质构造和工作面巷道布置等是诱发冲击地压的主要影响因素,确定义能煤矿具有发生冲击地压的条件.基于能量理论分析了煤体变形能分布规律,计算得到发生冲击地压的最小动能为７７kJ/m３;模拟了不同充填率下煤层中能量的积聚情况,与垮落法开采相比,超高水充填开采能有效降低煤层能量积聚程度,从而预防冲击动力灾害的发生.现场微震及煤柱应力监测表明,超高水充填开采有效降低了工作面压力,能达到防治冲击地压的效果.

• 粉质黏土地层盾构隧道下穿河流地表变形研究

  高永涛;张鑫磊;李建旺;周喻

  以苏州地铁６号线双线盾构隧道下穿外城河为背景,结合盾构下穿河流施工工艺,借助 Midas数值模拟与现场监测数据对地表位移及管片变形规律进行研究.重点讨论了盾构施工中注浆压力和注浆材料对地表变形的影响.研究结果表明:在双线隧道开挖的过程中,地表隆起有叠加效应,最大隆起值达到了２．８６mm,约为单线隧道开挖的最大变形量的１．５倍,最大地表隆起出现在两条隧道轴线连线中点偏向后行隧道一侧.地表的最大水平位移发生在双线隧道左上及右上两侧.左、右线管片整体上浮,最大竖向位移出现在两隧道中间内侧偏下的位置,右线管片左下侧变形明显大于左线右下侧变形,但变形趋势大致相同,呈对称分布.讨论了不同注浆参数对地表位移的影响,为双线盾构隧道下穿河流施工引起的地表位移预测提供了参考.

• 阿尔哈达铅锌矿深部地应力分布特征及其应用

  周亚博;柏杨;赵学平;郭奇峰;张杰;张利伟

  阿尔哈达矿区随着开采深度加大,地应力环境复杂,围岩变形破坏严重.为了保障后续工作的顺利开展,采用应力解除法对矿区５个水平中段共５个测点进行了地应力测量,并以地应力场模型为基础,分析矿区地应力的空间分布及应力场与地质构造的关系.研究结果表明:地应力场的最大主应力和中间主应力接近于水平方向,最小主应力接近于竖直方向;实测 最 大 水 平 主 应 力 与 垂 直 应 力 的 比 值 为 １．２０~１．４０,水平应力为主导地应力,最大主应力的平均方位角为２６７°.在盘区采场开采过程中,围岩应力向外部转移,采场顶部以及采场联巷与溜井交会部位应力最为集中;在最大主应力作用下,阿尔哈达矿区 NE向断裂构造呈现出压扭性特征,实测最大主应力方向与区域构造应力场的方向相同.

• 粒径对地下煤炭正向阴燃蔓延速率影响试验研究

  黄万齐;唐一博;王俊峰;郭倩;马冬娟

  针对地 下 煤 炭 阴 燃 火 灾 特 点,研 究 了 粒 径 为 ０．１５~１．７０mm 的３种不同变质程度煤样水平正向阴燃传播规律.试验结果表明:粒径减小导致＞１０nm 孔隙的比例最高增加了３４．０％,比表面积最高增加了３０．０％,孔体积最高增加了７８．８％,粒径减小促进了煤的阴燃;不同煤种在２５．０~８００．０℃之间呈现４个差异化燃烧阶段,随着粒径减小燃烧失重阶段的活化能降低了５．７％~１６．１％;维持单位质量煤体阴燃的最低供气流量为０．１３~０．２０m３??h－１??kg－１,且粒径越小数据越低;平均阴燃峰值温度分别为４２７．０~４８９．７℃(云南褐煤),５４３．１~６７５℃(山西无 烟 煤),６０８．０~６９６．０℃(山 西 烟煤),这３种煤的平均阴燃蔓延速率大小依次升高,且主要受炭氧化温度影响;平均阴燃峰值温度和平均阴燃蔓延速率均与粒径呈现显著负相关关系.

• 基于微波注热的煤层瓦斯抽采数值模拟研究

  陈涛;孟巧荣;高力;李亚军;林峰

  为研究微波注热下煤层瓦斯运移采出规律,基于瓦斯微波注热抽采电磁 热 流 固耦合模型,进行了微波注热下瓦斯抽采数值模拟研究,分析了不同微波频率、微波功率和初始渗透率下煤层温度和产气演化规律.数值模拟结果表明:微波注热时,注热处煤层温度快速升高,热量通过热传递和热对流作用向低温区域传递,高温范围不断由注热处向气井扩展;对比０．９１５GHz和２．４５GHz两种不同微波频率,低频 微 波 更 有 利 于 增 强 微 波 热 效 应;对 比 ０,５００,１０００,１５００ W 四种不同微波功率,相对于常规开采,微波注热能极大促进瓦斯解吸和运移,瓦斯含量大幅度降低,增大微波功率对提高瓦斯产量有积极作用;采用增渗措施提高初始渗透率并配合微波注热,可以进一步提高瓦斯抽采率.

• 基于Stacking集成算法的岩石单轴抗压强度预测方法研究

  吴顺川;王艳超;张化进

  针对传统岩石单轴抗压强度试验费用高,费时长,具有一定局限性的问题,为了快速准确地确定岩石单轴抗压强度,提出基于Stacking集成算法的岩石单轴抗压强度预测方法.以孔隙度(n)、施密特回弹数(Rn)、纵波速度(Vp )和点荷载强度(Is(５０))４种间接指标为依据,基于多项式回归、岭回归等７种基学习模型,结合 Stacking集成学习算法构建单轴抗压强度预测模型.通过２９０组单轴抗压强度数据对预测模型进行验证,并与经验模型进行对比分析.经验模型的R２＜０;基学习模型 的 R２ 在 ０．７４~０．８１ 之 间,RMSE 在 ２３~２８ 之 间;Stacking集成模型的R２ 和 RMSE分别为０．８８和１８．４９.结果表明,所提出的集成模型优于其他预测模型,基于Stacking集成算法的岩石单轴抗压强度预测方法具有更好的预测效果.

• 冻融作用下岩石损伤演化过程研究

  赵鑫;袁阳;徐涛

  :冻融对寒区岩体工程的稳定性具有显著的影响,为探究冻融作用下的岩石损伤演化规律,建立了考虑岩石力学参数非均质性的岩石冻融损伤耦合作用本构模型,并开展了冻融作用下岩石损伤破裂过程模拟,模拟结果直观地再现了冻融作用下岩石裂纹的萌生、扩展、贯通过程.结果表明:冻融损伤对于岩石的损伤是一种由表及里的不可逆累积过程,揭示了冻融作用下岩石的应力场、变形及损伤演化规律,该模型可为冻融作用下的滑坡失稳灾害预测预警及灾害防治提供参考.

• 不同形态下红砂岩力学特性和裂纹断裂特征研究

  谢雨霖;李小双;耿加波;杨舜;李启航;原粲茗

  为探究不同形态下红砂岩的力学特性变化以及裂纹断裂形态的发展,改变红砂岩的含水率以及预制不同倾角的裂隙,在单轴压缩条件下研究其抗压强度的变化,同时通过图像处理对产生的裂纹进行量化分析,研究不同含水率、不同裂隙倾角、不同裂隙长度情况下试件的裂纹发展特征以及破坏形态.研究表明:单轴压缩下含水率的增加使红砂岩试件抗压强度降低,裂纹形态变复杂;预制裂隙倾角为０时,试件出现了不同于其他裂纹倾角下的特殊裂纹发展形态,裂纹倾角为４５°的试件,其抗压强度最低,产生的分支裂纹较少;试件预制裂隙长度越长,其抗压强度越低,裂纹率和崩坏面积系数越小,裂纹增长速率增大.试验所得结论较为全面地记录了不同形态下红砂岩的裂纹发展变化,对红砂岩裂纹发展的进一步研究提供了依据.

• 冲击荷载下对称裂纹动态扩展规律研究

  陈翠刚;周俊;王鹏;彭麟智;徐胜男

  为研究冲击荷载下岩石等脆性材料中对称裂纹的断裂机理,利用数字激光动焦散试验系统,对含不同倾角对称初始裂纹有机玻璃板试件进行了冲击试验,研究了裂纹倾角对对称裂 纹 动 态 断 裂 力 学 行 为 的 影 响,并 利 用 有 限 元 程 序ABAQUS对试验进行了模拟.试验研究结果表明:裂纹扩展轨迹受试件中初始裂纹倾角的影响,初始裂纹倾角为６０°和９０°时,裂纹 扩 展 表 现 为 相 互 排 斥,初 始 裂 纹 倾 角 为 １２０°和１５０°时,裂纹在扩展过程中逐渐汇聚;Ⅰ型应力强度因子的变化规律受初始裂纹倾角的影响,裂纹起裂时刻的应力强度因子随初始裂纹倾角的增大而减小;初始裂纹倾角会影响裂纹尖端应变能累积和释放的快慢,当初始裂纹倾角为９０°时,起裂难度最小,裂尖应变能释放较为平缓;当初始裂纹倾角为锐角和钝角时,起裂难度加大,应变能释放都较为迅速.数值模拟研究表明:初始裂纹对称轴上的最大主应力与裂纹尖端到该点的距离呈负相关,模拟所得裂纹扩展路径与试验结果相符.

• 沿空留巷巷旁改性混凝土充填体的力学特性试验研究

  杨卓;张东峰;张小强

  普通混凝土作为沿空留巷巷旁支护充填体时,存在塑性变形能力小,难以协调变形,不能适应高地应力下巷道大变形量变形导致留巷复用困难等问题.针对普通混凝土材料性能的局限性,在用粉煤灰替代１５％水泥增加混凝土试件强度的基础上,引入乙烯 醋酸乙烯酯聚合物(EthyleneVinylAcetatepolymer,EVA)对混凝土材料进行改性试验,采用０．０３mm/s和０．０１mm/s两种不同的加载速率进行加载,测试不 同 EVA 掺 量 的 混 凝 土 单 轴 抗 压 强 度.试 验 表明:EVA 的加入提高了混凝土的塑性变形能力和让压性能,且让压性在 一 定 范 围 内 随 着 EVA 掺 量 的 增 加 而 增 加,在EVA 掺量达到１５％时效果最佳,而在２０％时呈下降趋势.通过力学特性分析得出,EVA 对混凝土让压性的影响是通过抑制混凝土抗压时裂缝的扩展实现的,并通过声发射技术对试验进行检测,得出声发射能量与应力 应变曲线的变化趋势一致.

• 碱激发矿渣/粉煤灰体系流动性及力学性能试验研究

  王丽娟;刘玉娟

  针对某金矿水泥胶结充填体强度低、经济效益差的问题,以当地固体废弃物矿渣、粉煤灰等为主要原料,通过添加水玻璃作为激发剂制备新型矿山充填碱激发胶凝材料.借助正交设计的试验方法,考察激发剂掺量、激发剂模数、粉煤灰掺量、水胶比对矿渣/粉煤灰复合胶凝体系流动性及力学性能的影响.试验结果表明:激发剂掺量与浆体流动度和抗压强度呈正相关;激发剂模数从１．０增加至１．５的过程中,浆体流动度和抗压强度均呈先上升后降低的趋势;在无粉煤灰的胶凝体系中,浆体流动度较差,随着粉煤灰掺量的增加,浆体流动度不断增加,抗压强度逐渐降低;水胶比与浆体流动度呈正比关系,随着水胶比的不断增大,抗压强度快速降低,波动幅度较大.当水胶比为０．３０、激发剂掺量为６％、激发剂模数 为 １．２、粉 煤 灰 掺 量 为 ２０％ 时,浆 体 流 动 度 为 １６４mm,养护龄期３d、７d、２８d的抗压强度分别为２．１５,３．６６,４．８３MPa,均满足矿山生产要求.

• 纳米SiC复配PVA对矿用水泥基封孔材料早强性能的影响

  徐超;刘健;吉小利;陈博扬;朱家亮;陈雄洲

  为改善水泥基封孔材料在煤矿工作环境中存在的早期强度低、自收缩、流失率高等缺陷,以水泥为基础添加纳米SiC同时复配高分子材料聚乙烯醇(PVA),通过抗压强度、流动度、凝结时间、XRD、电镜扫描(SEM)、热重(TGＧDTG)等力学性能测试和微观结构分析,研究纳米 SiC 复配 PVA对水泥基封孔材料性能的影响.试验结论:当添加纳米 SiC质量比为０．３％,PVA 质量比为０．２％时,对水泥样品早期强度有较为明显的提升,其１d、３d、７d、２８d的抗压强度分别达到１５．４４１MPa、２６．０９１ MPa、３４．２７３ MPa、４８．６７３ MPa,相较于同龄期空白组分别提升了１１５．４５％、５０．３３％、２４．３９％、３９．８９％,且终初凝时间明显缩短.根据微观结构分析,添加纳米SiC和 PVA 的试验组内部更为紧密均匀,纳米 SiC 填补了试样内部空隙,降低了孔隙率,同时二者形成互相穿插的膜状结构,改善了水泥内部构造;高分子膜能够提高水泥的抗压、抗拉性能,带来更为优异的结构强度.

• “双碳”目标下矿产资源开发布局思考

  林卫星;张芫涛;刘奇;欧任泽

  矿产资源开发行业是一个传统的高能耗产业.通过分析我国矿产资源开发行业的碳排放现状,指出矿业领域需在“双碳”大背景下提前布局的必要性,国家“双碳”目标的提出将更深层次地推动矿业绿色、低碳、循环发展;建立了矿业行业碳排放源模型及核算方法,依据矿石流向进行了碳耗流分析,提出基础技术体系构建、关键技术集成与耦合创新、颠覆性技术革新三个技术层次全面降碳的路径,从矿产资源开发的产业源头能源—工艺流程—过程管控—末端处理四个维度进行布局,为矿产资源开发行业“双碳”布局提供新思路、新方案,保证矿业可持续发展,确保矿产资源开发行业如期实现“双碳”目标.

• 井下探测机器人设计与探测追踪算法研究

  关丙火;郭亭亭

  针对井下探测机器人在移动作业过程中因云台追踪系统受内外扰动而导致的目标追踪速度慢、超调震荡大和鲁棒性弱等问题,在研制井下探测机器人及云台追踪系统的基础上,设计了适用于云台追踪系统的自抗扰控制算法.考虑到控制器的扩张状态观测器的观测负担过重的问题,对机器人摆臂系统与机器人俯仰姿态关系进行了建模研究.将该模型作为已知信息补偿至扩张状态观测器中,提出模型补偿的自抗扰控制器(MCＧADRC).最后,对云台追踪系统进行了对比试 验,结 果 表 明,与 传 统 的 PID 和 ADRC 相 比,MCＧADRC可使追踪系统的超调量更小、调节时间缩短且鲁棒性能更好,进一步提升了井下机器人快速目标追踪探测性能.

• 金属矿山悬臂式掘进机采掘配套设备选型研究

  李玉选;黄丹;杨小聪;郑志杰;马昊

  为保证悬臂式掘进机采矿作业效率及矿山生产系统的匹配适应性,依据设备配套选型原则,提出了掘进机、通风除尘和供电系统设备配套选型方法.根据矿山工程、设计进行掘进机设备初选,建立了岩体单轴抗压强度、抗剪强度与破岩所需截齿截割力的关系模型,对比各初选设备所提供截齿截割力与破岩所需截割力,提出了富余系数概念,在保证破岩能力的基础上,选择富余系数合理的掘进机机型;计算通风除尘、供配电系统设备主要参数,根据结果进行主要配套设备选型.选取某矿区做选型方法验证,结果表明:选取满足破岩要求且富余系数为２０９％的 EBZ１６０型悬臂式掘进机进行工业试验,单日生产效率最大可提高３．５６倍,所选通风系统与配电系统设备满足生产需求,证明该选型方法在金属矿山机械开采中具有良好的应用效果.

• 基于流-固耦合的固定-自由立管三维数值模拟振动特性分析

  刘洲;李向东;闫杰

  长沙矿山研究院有限责任公司研发的液位测量装置整体结构为立式管状结构,工作时装置处于矿浆之中,浮选槽环境对其机械结构施加多种载荷.针对该装置处于流体环境中的振动特性,基于有限元方法展开研究.根据该液位检测装置实际环境,建立了简化的一端固定一端自由的三维立管绕流模型.对简 化 后 的 长 径 比 为 ７８．１２５ 的 流 固 耦 合 系统,分别建立了壳单元模型与实体单元模型,并对两模型数值模拟结果进行对比,得到了壳模型可以较好地适用于该系统的结论.选择壳单元模型进行模态分析,得到了该立管的前１０阶模态振型及模态频率.计算分析了不同矿浆流速对立管的振动特性影响.

• 矿区专用铁路区段空闲监测分路不良的关键技术研究

  任建新;张文学;辛芮霞;杨栋

  矿区铁路担负着运输矿产资源的重要任务.为解决矿区铁路专线生锈、行车设备年久未修引发的分路不良问题,从改造目标、改造需求、改造难点等方面出发,提出了针对矿区铁路轨道电路系统的３V 化改造的实施方案.现场实地多次多点试验结果表明:该方案符合信号专业“故障导向安全”技术要求,通过提高轨面电压击穿不良导电层,并相应地改造部分轨道电路器件,能解决分路不良的难题.选择３V最小轨面电压、分路灵敏度０．２５Ω,在最不利的情况下,受端电压为４．３V,可靠地实现了轨道电路的分路功能.

• 深部工作面支承压力估算软件开发与应用

  舒凑先;杨正义;魏全德;张自发;刘懿

  快速准确掌握支承压力分布规律对矿山开采设计具有重要意义.通过理论分析建立了不同运动状态工作面静态支承压力估算模型,在此基础上,利用 C＃开发了支承压力估算软 件,介 绍 了 软 件 的 结 构 与 使 用 方 法.以 山 东 某 矿１３００工作面为例,通过该软件对１３００工作面侧向静态支承压力进行估算,现场动力显现与计算结果相符,表明该软件能够有效估算深部工作面支承压力分布规律.

• 露天矿开采计划经济评价方法

  黄月军;陈鑫;李金玲;毕林;谢凌琛

  针对露天矿开采计划经济评价中运输距离难以准确精细计算导致定量评价结果存在偏差问题,提出一种露天矿开采计划经济评价方法.结合矿山现状,将露天矿开采对象离散化,形成露天矿价值模型.根据运矿道路,计算露天矿价值模型中各价值块的运输距离.获取露天矿开采计划经济评价的各项经济参数,进而构建资源储量开采经济价值评价模型.通过解算该经济评价模型,得到经济评价结果.该方法可满足露天矿开采计划经济评价要求,准确精细地考虑了运输距离对经济价值的影响,提高了露天矿开采计划经济评价结果的科学性和准确性.

• 基于主要工业产品产量的我国钽资源需求预测

  王修;李天骄;王安建;刘冲昊;范凤岩

  钽是重要的战略新兴原材料之一,美国、欧盟、日本均已将其列入关键矿产资源清单.我国钽资源禀赋较差,对外依存度较高.准确预测未来我国钽资源需求形势,可为我国钽资源全球战略布局提供参考.鉴于我国钽资源消费结构数据缺失且钽不属于大宗矿产资源,部门预测法及“S”型预测模型等需求预测方法无法适用.因此,从消费结构下一级即工业产品角度切入,将我国钽资源消费量数据与钽相关工业产品产量数据进行逐步回归分析建模,同时对钽相关工业产品未来产量设置了３种增长情景假设,进而预测得出我国２０２５年基准情景、低增长情景和高增长情景的钽资源需求量分别为８６９t、９３８t和１０８５t;２０３５年分别为８２３t、１０２４t和１５２９t;未来需求趋势为先增后降,峰值在２０３０—２０３５年间,其中基准情景峰值点在２０３０年,低增长情景在２０３２年,高增长情景在２０３４年.由此得出结论:未来我国钽资源需求强劲;未来我国钽资源消费将继续依赖进口;未来我国钽资源面临激烈的全球竞争.研究提出了如下政策建议:提高我国钽资源开发冶炼技术;注重二次资源回收利用;做好全球资源战略布局.