矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第07期

• 龙首矿西二采区矿体低成本开采技术研究

  安文杰;姚维信;武拴军;靳学奇;高谦;柳小胜

  :针对下向分层充填采矿法开采贫矿成本高、经济效益差的问题,探索了低成本分段崩落采矿技术与工艺.通过对端壁前倾、均匀出矿、双漏口铲矿、回采分段、进路间距等的优化研究,获得了无底柱分段崩落采矿法的优化参数:沿矿体走向布置成东西两个回采区,以８勘探线为界,分别向东、向西后退回采;采用天井钻机一次形成１００m 切割天井;各分段在切割平巷内凿上向平行孔,并以切割井为自由面,在回采爆破的首排孔前一段爆破,形成切割槽后进行回采出矿.优化工艺参数在西二采区首采隔离层和菱形双巷回采中的应用结果表明,矿石损失率与贫化率均得到有效控制,其采矿成本较充填采矿法得到显著降低,获得了显著的经济效益.

• 龙首矿分支矿体崩落法高效低贫损回采研究

  谭宝会;龙卫国;张志贵;李斌;张刚刚;钟立鹏;龙林健

  制定合适的矿石回采方案对于高效低贫损开采地下金属矿床至关重要.以龙首矿西二采区上部中段崩落法采场回采分支矿体为工程背景,针对初步拟定的上盘分支矿体沿走向布置进路＋下盘分支矿体垂直走向布置进路和整体垂直走向布置进路的回采方案,在综合考虑采准工程布置、矿石损失贫化控制、生产组织管理、采矿作业安全性及采场通风等因素的基础上,分析研究得出整体垂直走向布置进路的回采方案更具优势.同时结合分支矿体的赋存条件,针对采场中仅有的３个回采分段分别设定矿石回采方案,最终形成一种３分段组合式回采方案,安全顺利地实现首采分段分支矿体高效、低贫损的回采目标.

• 预装药技术在龙首矿西二采区崩落法采场的应用

  李宏业;龚臻;谭宝会;张刚刚;李明润

  为解决龙首矿西二采区无底柱分段崩落法采场中深孔严重破坏而无法对其进行正常装药的问题,分析认为,西二采区矿体十分破碎和崩落法特有的回采工艺是造成中深孔破坏的主要原因.结合西二采区实际情况,提出了一种预装药技术方案,并在现场对该方案进行了应用.生产实践表明,采用预装药技术后崩落法采场的装药效率由原来的每班装１~２排炮孔提升至２~３排炮孔,矿石回采率由５９％提升至８３％,采场月产能由３万~４万t提升至７万~８万t,装药作业安全性明显好转,可为类似矿山提供借鉴.

• 极破碎岩体机械开挖卸荷扰动条件下进路参数优化研究

  郑志杰;黄丹;杨小聪;马昊;李玉选

  :考虑破岩开挖对岩体产生的扰动损伤效应,引入基于岩体波速的 HoekＧBrown强度准则.以室内岩石物理力学参数和声 波 测 试 数 据 为 基 础,利 用 波 速 与 地 质 强 度 指 标GSI、扰动损伤因子 D 间的关系,计算破碎岩体悬臂式掘进机机械开挖卸荷扰动后的岩体力学参数.通过 FLAC３D 模拟机械开挖断面尺寸分别为３m×３m、４m×４m、５m×５m 的进路,分析回采进路的破坏现象和破坏形式.结合矿山生产需求、悬臂式掘进机行走转弯要求、数值模拟分析结果及现场实施的安全性,推荐悬臂式掘进机机械开采方式下的回采进路断面尺寸为:宽度３．５~４m,高度３．５~４m.

• 基于改进随机森林算法的岩石爆破块度预测

  刘翔;谢涛;王训洪;易泽邦;何秋芝

  为提高岩石爆破块度预测效果,利用多个矿山的岩石爆破统计数据,通过影响爆破岩石块度因素的重要度计算和皮尔逊相关系数判定筛选出炸药单耗、岩石块度尺寸、岩石弹性模量以及炮孔堵塞长度与炮孔排距比(T/B)等６个特征变量作为输入参数,建立一种基于改进随机森林回归算法的爆破块度预测模型.该模型预测的爆破块度逼近真实值,预测结果的可决系数(R２)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)分别为０．９８８１,０．０４３０和０．１４４５,相较于线性回归预测模型和 BP神经网络预测模型而言,其预测效果更优,因此该模型在实际应用中更具适用性,能够为爆破参数设计和优化提供参考.

• 基于响应面分析法的全尾砂絮凝沉降试验及参数优化研究

  郑伯坤

  以丹巴独狼沟金矿为研究对象,基于室内单因素全尾砂絮凝沉降试验,确定了絮凝剂单耗、进砂质量浓度及絮凝剂质量浓度三种因素的试验设计范围,基于响应面分析法设计了１７组试验方案,研究了三种因素交互作用对絮凝沉降效果的影响程度,建立了三种因素与底流质量浓度、沉降速度之间的响应面回归模型,优化了尾砂的絮凝沉降参数.研究结果表明:絮凝剂单耗对尾砂的絮凝沉降效果有最大程度的影响;三种因素交互作用下的影响程度大小为:絮凝剂单耗与进砂质量浓度、絮凝剂单耗与絮凝剂质量浓度、进砂质量浓度与絮凝剂质量浓度;在满足矿山充填工艺条件下,独狼沟矿区尾砂絮凝沉降的最优参数如下:絮凝剂单耗为３０g/t、进砂质量浓度为１０％、絮凝剂质量浓度为０．５‰.

• 某钒钛磁铁矿充填用尾砂料浆流动性及强度特性试验研究

  王培强;朱艳艳;李新玉;祝鑫;彭亮;刘杨

  针对某钒钛磁铁矿全尾砂充填料浆质量浓度波动大、充填成本较高、尾砂综合利用率不足且充填质量较差等问题,通过开展全尾砂胶结充填材料试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定,并进一步研究了不同质量浓度和不同灰砂比条件下全尾砂的流动性和强度特性.结果表明:全尾砂化学成分安全,粒径－２００目以下颗粒所占比例为４６％,－２０μm 颗粒含量占比大于１５％,可以形成“结构流”,适合用于井下充填;充填质量浓度为６４％~７４％,灰砂比为１∶４~１∶１２时,料浆屈服应力小于１００Pa,管道流动阻力小于６．０kPa/m,充填料浆流动性较好,输送性能较佳;为满足矿山安全开采２８d强度１MPa的要求,且考虑充填成本,确定充填料浆最佳质量浓度为７４％、灰砂比为１∶８.

• 赤泥种类对红土镍矿和赤泥共还原产物磨矿特性的影响

  杨东;孙体昌;郭晓霜

  针对赤泥与红土镍矿共还原产物可磨度低的问题,研究了两种拜耳法赤泥在不同温度和比例下与低品位红土镍矿共还原得到的共还原产物的可磨度以及磨矿产品颗粒的特性.结果表明,还原温度升高,原生赤泥和预富集赤泥的共还原产物可磨度都降低,共还原产物磨矿产品的＋０．０４５mm 粒级中的铁富集变得明显,磨矿产品中该粒级的颗粒逐渐变大;赤泥比例增加,原生赤泥的共还原产物可磨度先升高后降低,共还原产物磨矿产品中＋０．０４５mm 粒级铁富集程度先降低后升高,磨矿产品中该粒级的颗粒先变小后变大,并且出现单体铁颗粒,数量逐渐增多.预富集赤泥的共还原产物可磨度升高,共还原产物磨矿产品＋０．０４５mm 粒级中的铁富集程度明显降低,磨矿产品中该粒级的颗粒逐渐变小.

• 内蒙古某含砷锌矿浮选试验研究

  王可祥;周立军;胡格吉乐吐;张超;祁忠旭;朱志伟

  内蒙古某含砷锌矿石的锌品位为１．３５％,有害元素砷含量较高,占比１．０６％,其中锌主要以硫化物形式存在.为高效回收该含砷锌矿石,基于工艺矿物学研究,开展了磨矿细度、砷抑制剂、捕收剂、脉石矿物抑制剂的优选试验.结果表明,当磨矿细度为－０．０７４ mm 占４９％时,闪锌矿已基本单体解离,锌回收率达到９１．４６％;确定砷矿物抑制剂采用石灰＋腐殖酸钠,捕收剂采用 ZＧ２００,脉石抑制剂为水玻璃,其用 量 为 ４００g/t.实 验 室 闭 路 试 验 获 得 的 锌 精 矿 锌 品 位４９．０２％,锌回收率为９７．７８％,含砷０．７１％,尾矿中锌品位降至０．０４％,实现了矿石中有价元素锌的高效回收.

• 从某钼尾矿中回收铁的选矿试验及工业实践

  张子瑞;辛百军

  :洛阳某钼浮选尾矿中含有８．１５％的磁性铁、１２．７１％的全铁.为了合理回收该钼尾矿中的铁资源,针对矿石的特性,进行了粗选抛尾、细磨再选、磁悬浮精选等工艺试验.结果表明:采用“粗选抛废—塔磨再选—磁悬浮精选”流程,即钼尾矿先在４００mT磁感应强度下进行预富集,再将所得磁性产品细磨至－０．０４５mm８７％,并分别在２６０mT、１８０mT磁感应强度下进行湿式弱磁粗选、精选,然后将所得精矿在上升水量１４L/min的条件下进行磁悬浮精选提纯,最终获得磁性铁品位６３．７２７％的铁精粉,磁性铁回收率达到９６．１５％.

• 某极低品位难选氧化锌矿选矿试验研究

  张红英;高连启;惠世和;刘进;王应东

  为综合回收某极低品位难选氧化锌矿,在探索试验的基础上确定了反浮选工艺.试验分别考查了再磨磨矿细度、抑制剂用量及捕收剂用量等条件对浮选指标的影响.闭路试验结果表明,采用反浮选工艺进行氧化锌选别,在磨矿细度为－０．０３８mm 占６８％,水玻璃用量为５０g/t,硫化钠用量为２５０g/t,捕收剂Pr用量为８０g/t的条件下,对含Zn１．９９％的给矿进行闭路试验,可获得锌精矿Zn品位１６．２２％、Zn回收率７６%锌２９％的良好指标.研究结果可为极低品位难选氧化的浮选回收提供借鉴.

• 低阶煤表面含氧官能团对煤泥浮选的影响

  刘晓康;黄海珊;王钰赛;刘敏;赵俊吉;车涛;孟凡彩;邢耀文;桂夏辉;曹亦俊

  低阶煤浮选效果差是亟需解决的难题.为了推动低阶煤高效利用,以两种低阶煤和两类捕收剂为研究对象,借助SEMＧEDS、FTIR、XPS等测试,分析低阶煤表面的特性,研究不同捕收剂的性质及其与低阶煤表面的作用,通过煤泥浮选试验进行验证.结果表明,低阶煤表面粗糙,裂隙发达,含有丰富的氧元素,并且氧元素主要以官能团的形式赋存在低阶煤表面.此外,粗糙度越高,含氧官能团越多,越不利于浮选.捕收剂自身的分子结构和化学组成很大程度上决定了煤泥浮选效果,不饱和脂肪酸含量丰富的捕收剂更容易与低阶煤表面的含氧官能团形成弱氢键作用,从而改善低阶煤表面的疏水性,浮选效果更好.为提高低阶煤泥的浮选效果,应该针对性地开发与煤泥表面性质相适配的浮选药剂.

• 低阶煤浮选过程中的油泡界面特性研究

  王市委;石开仪;陈鹏;陶秀祥

  低阶煤表面氧官能团极其丰富,在浮选溶液中易与水分子间形成氢键,其表面易被水化膜覆盖.故低阶浮选产率低,捕收剂消耗量大,很难实现工业化应用.而低阶煤 油泡浮选技术大幅度降低了浮选药剂消耗量,减少了浮沉药剂成本,为低阶煤浮选工业化应用开辟了新的研究方向.通过XPS分析和高速摄像技术对长焰煤颗粒表面性质、颗粒在单个油泡表面滑移速度和单个油泡在溶液中的上升末速度进行了研究,结果表明:在十二烷基盐酸盐(DAH)溶液中的长焰煤颗粒在油泡表面的滑动角速度大于在去离子水溶液中颗粒在气泡表面的滑动角速度,这表明油泡表面疏水性强于气泡;而在去离子水或 DAH 表面活性剂溶液中,油泡运动末速度均明显低于气泡运动末速度,说明浮选过程中要增加机械搅拌强度,以提高低阶煤颗粒 油泡间的矿化效率.

• 降雨条件下含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性分析

  刘杨;彭亮;祝鑫;尹旭岩;胡斌;常书祥

  :降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一,为探究降雨对含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性的影响,结合工程实际,基于饱和 非饱和渗流理论,模拟了不同降雨工况下矿山边坡的渗流过程,并运用强度折减法对降雨作用下边坡的稳定性进行了计算.结果表明:软弱夹层会阻碍降雨渗流通道,导致孔压曲线发生畸变;边坡竖直截面上的孔压增长率自上而下呈减小趋势,在相同时间段内浸润深度与坡面孔压的增量逐步减少;降雨过程中边坡主要沿软弱夹层发生塑性变形,降雨６h后坡面的整体位移会发生突变;４种工况下坡中位置位移的变化量最大,暴雨工况下坡脚处的位移相较于其他工况会发生陡增;暴雨工况降雨２４h后边坡的稳定性系数达到最低,且小于技术规范的要求,边坡处于危险状态.研究结果可为类似地质条件下边坡稳定性的预测、防护与评价提供参考.

• 深井高应力砂岩压裂裂缝扩展规律研究

  侯向军;王开;张东峰;张小强

  针对深井高应力条件下,煤矿顶板坚硬难以垮落带来的冲击灾害问题,提出高应力条件下压裂方案并进行试验研究,采用大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置进行水力压裂物理模拟试验,研究不同注液速率、不同黏度压裂液介质对裂缝起裂扩展规律的影响.结果表明:注液速率的提升可以明显缩短高应力条件下砂岩的起裂时间;注液速率的改变对高应力条件下砂岩的起裂压力影响不明显;压裂液黏度的增加对裂缝宽度具有一定的影响;通过对注液速率和压裂液黏度的合理调控,在一定的试验条件范围内可实现对砂岩起裂压力和起裂时间的预测;高地应力条件是影响裂缝发育的主要因素,由于高水平地应力差的存在,裂缝基本不会发生偏转,形成一条垂直于最小主应力的主裂缝.研究结果对深井高应力致裂顶板具有一定的参考价值.

• 大倾角智能开采工作面矿压显现相似模拟研究

  刘程;李志华;杨科;池小楼;周鹏;赵士虎

  大倾角工作面实行智能开采前的矿压显现研究对于大倾角工作 面 是 否 可 实 行 智 能 开 采 至 关 重 要.以 杨 柳 煤 矿１０３１工作面为背景,通过相似模拟试验对工作面开采中超前支承压力、覆岩运移规律等情况进行分析.结果表明:工作面分类综合评测结果为７９．８分,工作面条件综合评价为Ⅱ类,可以实行智能化开采.覆岩下沉垮落形状呈非对称拱形,下沉量最大位置处在水平方向位移为１．７２m,在垂直方向位移为３．２４m.在开采时,应力峰值范围为１８~２３MPa,当工作面推进至测点正上方时,应力为６~８MPa,现场实测表明,可以实现工作面的正常安全开采.

• 金属矿深竖井井筒涌水特征及控制方法研究

  张同钊;纪洪广;权道路;苏晓波;李金哲;张洲

  针对井筒渗水导致的深部竖井施工难以开展的问题,通过构建井筒渗流模型,建立了不同施工层位竖井井筒的渗流量公式,并以山东纱岭金矿深竖井为工程背景,分析了不同深度井筒涌水特征,研究了水压和渗透率分别控制及联合控制下对井筒涌水量的影响.结果表明:随着井筒深度的增加,井筒累计汇水量呈非线性快速增加,其１０００m 的累计汇水量接近３０ m３/h,已 完 全 不 能 满 足 施 工 要 求.水 压 控 制３００m 以下保持不变或渗透率降低为原岩的１/７,才能保证１５００m 井筒的正常施工.从施工成本和技术的角度分析,采取水压和渗透率联合控制措施可以有效控制井筒涌水.该研究可为竖井施工和井筒长期稳定提供一定的参考.

• 基于微震参数的岩体破裂失稳预警技术研究

  石峰;张达;王平;王洛锋;王学敏;苟建辉

  随着矿山开采深度不断加大,地压活动日趋增多,在岩体破坏前及时进行预警对保障人员安全尤为重要.以某金属矿山微震监测为例,分析微震b 值参数演化特征,并提出表征岩体内部受损程度的 EV 值,分析其演化特征,分析认为微震参数较好地反映了岩体稳定性.针对某次顶板大范围冒落事故,分析得出微震b值较大幅度下降可作为岩体破坏前兆信息,同时伴随着微震事件数量减少的现象,EV 值下降程度最大阶段同样可作为岩体冒落预警期.研究结果可为类似矿山微震监测预警提供参考.

• 非金属锚网喷浆支护在金属矿山的应用

  和学衡;李少平;王建栋;韩斌

  针对金川龙首矿西二采区金属锚网喷浆支护巷道所存在的问题,提出了用非金属锚网喷浆支护代替金属锚网喷浆支护的方案.为了探讨非金属网与喷射混凝土联合支护的力学特性,对不同拉伸强度的非金属锚网喷浆开展了 RDP能量吸收试验,从试件破坏类型、峰值载荷、能量吸收三个方面对 试 验 结 果 进 行 分 析. 结 果 表 明:B 组 非 金 属 网 的RDP４０mm 平均值为２８３J,拉伸强度为４０kN/m,能满足巷道支护能量吸收最低韧性值２８０J的要求,并在巷道支护现场采用变形监测试验验证了该支护方案的可行性.分别对原支护方式和改进后的支护方式进行支护成本与支护效率统计分析,结果显示,采用非金属锚网喷浆支护相对于金属锚网喷浆支护网片安装效率提高了２５％,锚杆安装效率提高了１２％,支护成本降低了４３．８％,对于矿山降低支护成本、提高支护效率有重要意义.

• IAHP-GRA模型在滑坡危险性分析中的应用

  王剑锋;陈渤;李天斌;孟陆波;张文居;张骞棋;汤斌

  以藏区高速公路的滑坡为研究对象,选取岩性等级、地质构造、坡体 结 构、滑 体 体 积、滑 面 特 征 等 指 标,通 过 构 建１００分危险序列和最大值危险序列,采用IAHPＧGRA 模型对滑坡危险性进行分析.研究结果表明:(１)IAHPＧGRA 仅需构造最危险序列,流程简单,计算简便,且结果与IAHP的模糊综合评价趋于一致;(２)最大值危险序列的区分度为０．００８,１００分危险序列的区分度为０．００２,最大值危险序列比１００分危险序列具有更好的区分度;(３)当灾害点危险性等级相同时,IAHP的模糊综合评价无法区分灾害点危险性的大小关系,IAHPＧGRA 可弥补该缺陷,为局部工程选址、选线提供参考.

• 含雁形钻孔砂岩力学特性数值模拟研究

  王同杰;李彦志;吴岳;陆继港;郭利东;沈东放;刘继旭;陈朋成;周超

  钻孔卸压法是采矿等地下开挖工程中常用的释放岩石材料中高应力的安全控制方法.为了更好地了解岩石材料的破坏行为,采用 ABAQUS软件,对含雁形钻孔的砂岩进行单轴压缩试验数值模拟,基于砂岩应力 应变曲线的计算结果,分析钻孔参数(钻孔排角、钻孔排数和钻孔直径)几何分布对砂岩抗压强度的影响规律.结果表明,与完整砂岩相比,含雁形钻孔的砂岩峰值应力明显降低,且降低幅度与钻孔参数分布形式密切相关;随着钻孔排角的增大,破坏趋势由轴向劈裂破坏逐渐转变为沿钻孔排列方向上的滑动剪切破坏再转为轴向劈裂破坏,峰值应力先减小后增大,在６０°时有最小值;随着钻孔排数或钻孔直径的增加,破坏趋势由轴向劈裂破坏逐渐转变为沿钻孔排列方向上的滑动剪切破坏,峰值应力呈减小趋势.研究结果有助于加深对钻孔卸压法的认识,为地下工程安全开挖提供指导.

• 双煤层开采地表下沉影响因素分析

  赵兵朝;马云祥;王海龙;侯恩科;王京滨;韦启蒙

  煤炭开采所引起的地面塌陷问题严重影响矿区生态环境,与单一煤层开采相比,双煤层开采所导致的地表下沉更为复杂.以不同矿区地表移动实测数据为基础,采用灰色关联度分析、理论分析及相似模拟试验等研究方法对基岩厚度、松散层厚度、上下煤层采高及煤层间距对地表下沉的影响展开研究.研究结果表明:基岩厚度和松散层厚度对地表下沉影响最大,上煤层采高和煤层间距影响次之,下煤层采高影响最小;考虑到各矿区地质条件的差异及各因素之间的交互作用,将基采比c、基载比z 和间采比j作为关键参数研究地表下沉的变化规律,得出单一煤层开采地表下沉系数随基采比c和基载比z 的增大而减小,双煤层开采地表下沉系数随三个关键参数的增大呈减小趋势;相似模拟试验结果与理论分析结果基本一致,说明研究结果是可信的.

• 不同因素下煤矿巷道断面风速分布规律研究

  王恒;邱黎明;何学秋;宋大钊;赵英杰

  巷道通风的智能化控制是实现矿井高效生产的重要保证,为了实现智能通风,其关键技术之一是巷道风速的快速有效获取.基于计算流体力学(CFD)基本原理,通过对巷道在不同条件下的断面位置、入口风速、巷道高宽比、粗糙度进行模拟,定量分析确定了不同条件下的巷道风速分布规律,研究发现:断面位置、入口风速、巷道高宽比、粗糙度对巷道的风速分布等值线轮廓没有影响;巷道风速在未充分发展之前,断面位置距巷道入口越近,平均风速的位置距离巷道顶端越远;风流充分发展后,入口风速不影响巷道平均风速位置;巷道高宽比与平均风速可通过定性函数表示;粗糙度越大,平均风速的位置距离巷道顶端越远.研究成果有助于巷道平均风速定点测量,为井下巷道利用风速传感器实时监测巷道风量提供了有力保障.

• 热冲击下冷却温度对花岗岩细观破裂的影响研究

  郑红彦

  从细观角度出发,借助高精度显微 CT 技术,以构建三维空间数字岩芯为基础,对花岗岩加热到相同温度后在相同冷却介质中急剧冷却到不同温度的细观演化过程进行研究,从热冲击后花岗岩的裂隙长度、宽度、和深度上进行具体分析,探究高温热冲击作用下冷却温度对花岗岩细观特性的影响.研究结果表明,花岗岩的热冲击作用随其在水中的冷却温度升高而变化明显.在水中冷却温度为１００℃时,花岗岩热破裂最剧烈,说明在花岗岩热冲击破裂过程中,其破裂程度不仅与花岗岩的初始加热温度有关,还与其在水中急剧冷却的温度有关.此外,花岗岩热破裂后产生的孔隙—裂隙网络,会大大降低花岗岩的致密性,进而有助于增大地热开发中的热交换面积,有利于储层改造.

• 基于密度峰值改进的岩体结构面优势产状K-means聚类分析法

  吴顺川;李玉杰;张化进;王猛

  岩体结构面控制着地下洞室和岩质边坡等岩体工程的稳定性,在岩体力学工程模拟与分析计算中起关键作用.为对岩体结构面进行正确有效的分组,提出一种基于密度峰值改进的岩体结构面 KＧmeans聚类分析算法,解决了由于 KＧmeans算法选择聚类中心的随机性而易导致聚类结果局部最优的问题.首先,通过计算岩体结构面产状的局部密度和聚类中心距离,确定初始聚类中心并排除异常点,以此作为KＧmeans算法的初始条件进行结构面优势产状的聚类分析,获得合理的聚类分组结果.最后将该算法应用于人工模拟和 DIPS中的结构面产状数据,聚类结果表明,基于密度峰值改进的 KＧmeans算法的分组合理可靠,可以有效地实现结构面分组和优势产状的确定.

• 深井开采环境对人体机能的影响

  田冬梅;刘浩震;姚建;贾畅畅

  随着煤矿开采深度不断加大,井下环境呈现为高温高湿状态.通过控制室内温度和相对湿度模拟不同的矿井工作环境,测定人在不同环境条件下从事４种强度的体力劳动时的生理和行为指标.统计分析实验数据后得出结论:各项生理指标的变化与作业环境的温度、湿度和劳动强度的变化呈正相关;反应力、注意力等行为指标与环境温度湿度和劳动强度呈负相关.口腔温度达到３７．７℃和收缩压达到１４８mmHg时,试验对象身体出现明显不适.环境温度为２８℃和相对湿度为６０％时,矿工的反应时间和失误率最低.将环境温度与湿度作为自变量、反应时间作为因变量进行多元非线性拟合,得到了中度、重度、极重劳动强度下的函数表达式.

• 基于PSR物元模型的煤炭资源城市生态修复评价

  石振武;冷冰晶

  为了科学合理地评价煤炭资源城市生态修复水平,基于 PSR模型,从压力、状态和响应三个角度构建煤炭资源城市生态修复评价指标体系,利用层次分析法和熵权法组合赋权,建立生态修复评价物元模型,并以黑龙江省煤炭资源城市为研究对象进行实证分析,定量与定性相结合确定评价等级.研究结果表明:压力、状态和响应指标层的权重分别为０．２２９３,０．２６２３和０．５０５８,其中矿山废弃地修复指标和固废综合利用率指标是主要影响因素.双鸭山市、七台河市和鸡西市的生态修复等级为Ⅱ级,鹤岗市的生态修复等级为 Ⅰ级.可见 PSR 组合赋权的物元模型适用于煤炭资源城市生态修复的评价研究,研究结果能够为我国煤炭资源城市的生态修复工作和可持续发展提供参考.

• 基于PCA-BP神经网络的随钻参数岩性智能感知方法研究

  和郑翔;卢才武;居培;刘泽洲;白晶晶

  针对地下金属矿山掘进过程中岩层信息参数获取难度大、岩性判别 精 度 低 等 问 题,提 出 一 种 基 于 主 成 分 分 析 法(PCA)和 BP神经网络的岩性智能感知方法:首先,通过理论分析,构建基于 PCAＧBP神经网络的随钻参数岩性智能感知模型;然后,通过相似材料模拟３种不同岩性的“三层一体”岩样,利用特制的凿岩机钻进试验台获取钻机钻进速度、回转速度、钻压、回转压力、回转扭矩和泥浆泵压力等６种随钻参数;最 后,对 理 论 模 型 进 行 训 练 和 检 验.结 果 表 明,PCAＧBP神经网络岩性智能感知方法与传统的 BP神经网络岩性智能感知模型相比,减少了模型计算量,且岩性智能感知的准确率得到了有效提升.

• 针对深海采矿车的遍历路径规划方法研究

  池志猛;李智刚;赵洋;赵兵

  针对深海采矿车在海底复杂条件下周围环境信息缺少,实时处理数据能力低,环境建模困难复杂,难以自主和高效完成深海采矿作业等问题,提出一种深海采矿车遍历采矿作业的全覆盖路径规划方法.首先利用 AUV(自主水下机器人)采集数据得到的水下 DEM(数字高程模型)数据模型构建出海底的三维静态地图模型,根据得到的底质类型数据划分障碍物构建出二维静态栅格环境模型;然后考虑栅格状态、距离因素和转向因子建立启发函数,实现遍历路径采矿工作.结合实际采矿过程中出现的采矿死区问题,引入改进A?算法规划逃离出死区路径,保证了重复率尽可能小;最后通过 MATLAB仿真验证.结果表明,该算法确保采矿覆盖率为１００％的同时降低了重复率和转弯次数,提高了深海采矿车的工作效率和经济效益,为深海采矿车海底路径规划提供了理论基础.

• 深海采矿综合控制系统设计与研究

  庄加兴;焦侬;刘彬

  深海采矿综合控制系统是深海采矿船的顶层控制系统,涉及采矿作业多系统的集成监测与智能化协同控制.从系统功能架构、采矿作业基本流程、协同作业规则与策略以及调度指挥模型等方面对深海采矿综合控制系统进行了分析与研究,提出了综合控制系统总体方案及协同控制调度指挥策略,并基于粒子群 遗传(PSOGA)算法实现采矿资源的合理调度与分配,为深海采矿综合控制系统的研制提供了理论基础.

• 矿井机电装备干扰源辨识及抑制技术研究

  李富伟;孙玉澄;向艳芳;梁龙;何巍;刘碧芋

  :随着我国智能矿山建设的推进,矿井机电装备除满足其使用性能、电气安全、机械防护及保护性能、环境适应性等基本性能之外,其抗电磁干扰性能也是衡量矿山机电设备安全可靠运行的重要指标.针对我国矿山机电设备的技术特征和使用特点,通过对矿井干扰源辨识技术和现有机电装备电磁抗扰度测试技术的研究,提出了适用于矿井机电装备的射频电磁场辐射抗扰度、传导骚扰抗扰度、静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌(冲击)抗扰度等典型抗扰度试验的严酷等级和试验方法.根据抗扰度测试原理和干扰形成三要素,研究提出了屏蔽技术、滤波技术、隔离技术和电路优化设计等干扰抑制技术措施,为矿山机电装备电磁兼容测试、评价和标准体系的建立提供了技术支撑.

• 矿用激光甲烷仪表动态性能测试装置研制

  梁龙;向艳芳;曹凤金;何巍

  为研究开放式激光甲烷仪表在甲烷突变条件下的响应时间测试方法,基于对开放式激光甲烷仪表工作特性原理的研究,采用分级瞬变技术实现开放式测试空间条件下甲烷浓度梯度瞬变控制,研制出甲烷浓度瞬变情况下开放式矿用激光甲烷仪表的多级瞬变动态性能测试装置.介绍了该测试装置的多腔体标准气室、驱动装置、监测装置、配气及控制装置等主要组成部分.应用试验结果表明,该装置的甲烷梯度动态切换时间可在１６ms~１８s宽范围内调整,提高了测量精度,可实现更准确、更高效的甲烷测量.

• 基于ADAMS的采煤机牵引部轴承故障诊断方法

  李晓昆;王然风;王爱玉;付翔

  针对采煤机牵引部结构复杂、紧凑,致使采煤机牵引部轴承故障诊断工作困难的问题,提出了基于 ADAMS的采煤机牵引部轴承故障诊断方法.首先,以 MG２１０/４８５ＧWD型薄煤层采煤机牵引部惰轮轴承为研究对象,利用虚拟样机技术采集正常、内圈故障、滚动体故障、外圈故障等４种状态下轴承的仿真振动信号;然后,将仿真信号导入 MATLAB进行基于经验模态分解(EMD)的时频联合处理;最后,针对时频联合处理结果进行特征提取,并利用多种主流分类算法对提取的特征进行训练与测试.信号处理与算法分类结果均表明,基于 ADAMS的采煤机牵引部轴承故障诊断方法可以有效地实现轴承故障类别的分类,为采煤机牵引部轴承故障诊断提供了新方法.