矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第08期

• 缓倾斜破碎矿体集群式液压支柱护顶空场嗣后充填采矿法研究

  刘嘉伟;黄明清;陈霖;徐子豪

  :针对水银洞金矿缓倾斜破碎富水矿床顶板支护难、开采效率低的难题,基于岩体质量评价优化顶板支护技术,进一步提出了集群式液压支柱护顶空场嗣后充填采矿法.Q系统岩体质量评价结果表明,底板灰岩、矿体黏土质粉砂岩、顶板粉砂质黏土岩岩体质量均为差等级;RMR 法质量评价结果表明中底板、矿体及顶板岩体质量分别为一般、差/一般、差.DW２５Ｇ２５０/１００型液压支柱可有效支护破碎顶板,支柱合理承载能力为１４５．９~１５１．１５kN/m２,间距为２m,排距为２m,整排支柱用柔性钢丝绳相互牵引以防止倒伏,不同排间形成集群式协同支护.集群式液压支柱护顶空场嗣后充填采矿法应用结果表明,矿石损失率为 ７．４％,贫化率为４．７％,吨矿成本为１２４．０５元,安全与经济效益明显.

• “双高+双滑”背景下挂帮矿开采技术研究与实践

  张儒学;田世同;王天龙;李锡斌;田大明;徐浩

  挂帮矿位于高边坡和高排土场下方,并受南、北两滑体夹持.随着内排的推进,如何采出挂帮矿企业似乎都要面临艰难决策.在项目风险分析和周边环境安全评价的基础上,综合安全技术、边坡治理技术、开采技术等,提出“有限楔形斜槽式”工艺,新技术兼顾“采、治、防”,合理规避了生产的“痛点”,较好解决了挂帮矿开采的“双高和双滑”难题.通过周密组织实施和科学管理,采出原矿３５．９７万t,多采矿１１．３８万t,全面提升了开采的质量和效益.

• 高海拔大型铜多金属矿采矿方法优化及生产设备配套选择

  王亚军;李向东;李强;盛佳

  甲玛铜多金属矿地下二期主采区域为近水平极厚大矿体,破碎氧化带在该区域内普遍分布,且主要呈现出矿石氧化率高、节理裂隙发育、水文地质简单等典型特征,顶板垮冒、侧帮垮落等现象导致现有分段上向中深孔空场嗣后充填采矿法存在较大安全隐患.为此,提出采用下向大直径中深孔与上向扇形孔联合空场嗣后充填采矿法回采破碎氧化带区域矿体,该采矿方法有利于保护采场顶板,防止出现顶板垮冒,下向平行孔的布置有助于更好的控制采场边界,减少因矿岩破碎而造成的侧帮垮落,改善了破碎氧化带区域采场生产作业环境,具有极佳的推广应用价值.

• 基于PFC3D的崩落法采场放矿步距优化研究

  朱鹏瑞;李文超;秦伟强;秦雪寒

  无底柱分段崩落采矿法结构参数是影响放矿损失与贫化的重 要 因 素.以 某 矿 山 崩 落 法 采 场 为 工 程 依 托,基 于PFC３D软件,建立崩落法采场三维单体数值模型,保持分段高度(２１m)与进路间距(２０ m)不变,对放矿步距进行了优化研究.结果表明,放出体的高度随着放矿步距的增加而有所增加,但当达到５．０m 放矿步距后变化不大;随着放矿步距的增加,近椭球体形态的放出体由“短粗”向“瘦长”发育.综合考虑回采率、贫化率与回贫差指标,放矿步距合理范围宜为５．５~７m.随后建立物理相似模型,取不同的放矿步距进行试验,结合实验室物理放矿结论与三维单体放矿数值模拟结论,得到２１m×２０m 采场结构参数下,以矿石回采指标为比较对象,最优放矿步距范围宜为５~６m.

• 大直径深孔采矿法采场边孔爆破参数的优化

  翟利军;徐新海;王正英;郭同晓;张海云

  大直径深孔采矿具有回采效率高以及回采成本低的优势,在会宝岭铁矿得到了广泛应用.但是,大直径深孔爆破存在着采场边帮控制困难、边帮矿岩垮落严重的问题,严重影响了矿山的安全开采.为了降低爆破后冲带来的边帮垮落问题,采用 LSＧDYNA 对采场边帮炮孔的径向装药不耦合系数及孔间距对爆破作用的影响进行了模拟试验,通过对开挖区及保护区关键监测点应力、裂纹扩展形态及数目进行对比分析,发现不耦合装药系数越大边帮控制效果越好,但同时破岩效果会变差,此外,边孔间距越大,孔间脊柱越大,边帮越不平整.通过数值模拟试验,确定会宝岭边孔最优不耦合系数为１．６５、最优边孔间距为２．０m.现场试验结果表明,优化后的爆破参数能够减少超、欠挖现象,实现了边帮轮廓平整及边帮岩体的稳定.

• 水热作用下钙芒硝溶蚀特性与力学特性试验

  王景坤;于艳梅

  为了研究钙芒硝盐岩在不同温度水溶作用下的溶蚀及力学特性弱化规律,采用自研的一种 CT 扫描过程中实时加载加温溶浸试验装置,进行了不同温度淡水溶浸下钙芒硝盐岩实时显微 CT 扫描与单轴压缩试验.对比分析钙芒硝在不同温度水溶下的细观结构与力学特性变化,得出钙芒硝在不同温度水溶下的溶蚀规律,揭示力学特性弱化机理.研究结果表明:钙 芒 硝 完 全 溶 解 结 晶 后,孔 隙 率 从 ０．９６％ ~２．６５％增加到１６．６０％~１８．４１％;钙芒硝盐岩的溶解结晶厚度随时间的变化遵循幂函数关系:δt＝atb ;淡水温度从２０℃增加到３５℃时,溶解速度提升较大,从３５℃增加到８０℃时,溶解速度平缓增加,从８０℃增加到９５℃时溶解速度增加剧烈;未溶解结晶区的截面积S 与单轴压缩强度P 之间存在线性关系,针对直径２０mm 的试件,可以表示为:P＝１．７６７＋０．０２２９S.研究成果对盐类矿床水溶开采、盐穴储气库建设以及其他有钙芒硝溶蚀问题的工程岩体稳定性研究有一定的指导意义.

• 内蒙古某锡钨砷混合精矿高效分离试验研究

  韩远燕;王可祥;孙大勇;胡格吉乐吐;周立军;张超

  :为了解决内蒙古某锡钨混合精矿中砷含量严重超标的问题,对该精矿进行了锡、钨、砷高效分离试验研究.采用浮选 磁选联合流程,分别获得 Sn品位为５３．８３％、回收率为９８．９７％的锡精矿和 WO３ 品位为６３．９６％、回收率为８７．７０％的钨精矿,并且分离工艺的副产品砷精矿含砷为６６．８４％,回收率为９９．０９％,不仅获得了合格钨精矿和锡精矿,同时综合回收了有害元素砷,既实现了钨锡资源高效利用,又降低了有害元素砷对环境的危害.

• 润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进

  车道昌;郭建英;谢炙轩;张雷;栗褒;刘生玉

  浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题.以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEOＧ１５)对石墨表面进行润湿性调控,利用温差法生成界面纳米气泡,对比分析石墨经氧化、表面活性剂吸附等润湿性调控后其表面生成的界面纳米气泡形貌、数量等差异;同时通过浮选试验验证润湿性调控界面纳米气泡的生成对浮选的影响.研究结果表明:界面纳米气泡的产生与颗粒表面亲疏水性密切相关,与其形貌高度无关.相较于亲水性的氧化石墨,经表面活性剂吸附后,其表面可以产生更加密集且均一的界面纳米气泡.此外,纳米气泡的引入可以明显提高亲水性氧化石墨的浮选回收率.研究成果提供了一种亲水性颗粒表面生成界面纳米气泡的方法,对低阶煤、氧化煤等其他亲水性颗粒的浮选强化具有一定的指导意义.

• 深凹露天矿末期扩帮强化开采安全防控关键技术研究

  潘懿;王旭;张志军;祁广禄

  为了安全回采深凹露天矿山开采末期部分挂帮矿石,以山达克铜金矿深部扩帮工程为研究背景,采用简化 Bishop法与 MorgenＧPrince法研究了扩帮开采工程边坡稳定性状况,并运用蒙特卡罗法分析了边坡破坏概率,分析了扩帮工程的安全风险,建立了扩帮开采深层微震＋浅层三维激光扫描边坡稳定性立体在线监测系统,研究了扩帮开采过程中边坡岩体微宏观变形演化机理.工程实践表明:扩帮开采边坡安全风险分析与边坡立体在线监测结果具有高度的耦合性和一致性,通过扩帮强化开采,矿山服务年限延长了４a,直接回采矿石量达５０２．９３万t,印证了研究结果的合理性,同时也为类似矿山末期扩帮强化开采提供了示范工程.

• 深部高应力围岩蠕变特性研究及支护技术优化

  严庆文;朱志根;余一松;刘家明

  为解决某矿山深部巷道围岩的支护问题,采用物理力学性质测试、原岩应力大小及方向测量、岩石蠕变试验和数值模拟等手段对深部高应力复杂条件下不同围岩级别的支护体系开展了研究.首先在该矿山埋深１５００m 处布置３个测点,获得该中段的地应力大小、方向;对该中段３种典型围岩(大塘组、摆佐组及马坪组)进行取样,开展力学试验,获得３类围岩物理力学参数,并根据 HoekＧBrown准则和相应设计规范对力学参数进行工程修正,获得工程岩体力学参数.然后对３类围岩进行蠕变试验,得出在地应力为４５ MPa时,最佳支护时机分别为１６h,８h,１h.最后借助FLAC３D对３种主要支护形式进行数值模拟及参数优化,结果表明,大塘组宜采用混凝土,喷厚５０~８０mm 或锚杆支护,锚杆间排距为(０．８m×０．８m)~(１．０m×１．０m);摆佐组宜采用混凝土或锚网喷支护,喷厚８０~１００mm、锚杆间排距为０．８m×０．８m;马坪组采用锚网喷支护,喷厚１００mm、锚杆间排距为０．６m×０．６m.

• 北洺河铁矿开采深度与地表岩移时空演变规律研究

  邹开华;任凤玉;丁航行;张晶;李广辉

  北洺河铁矿因地下开采引起地表发生大规模塌陷,且随着开采深度不断下移,地表塌陷范围逐步扩大,严重威胁地表构筑物及南侧北洺河河道的安全.为保障地下开采的安全及地表岩移的有效控制,基于矿山各生产水平平面图矿岩分布,利用三维建模软件 Rhino建立符合矿山实际的精细数值模型,然后将该模型导入 FLAC３D 中在自重应力和采动应力作用下进行有限差分计算.通过模拟矿体的逐次开采,研究开采深度与地表岩移的时空演变规律,预测不同开采深度对应的地表岩移范围,并通过对比北洺河铁矿地表岩移现状,确定深部开采引起的地表岩移范围.结果显示,随开采深度的增加,地表岩移可分为续平稳、缓慢增加与显著增加３个阶段;当开采至－１４０ m 水平时,地表发生塌陷的可能性较大;开采至－２３０ m 水平时,地表岩移范围已基本到达北洺河河道北岸,对河道的影响颇大,现阶段宜采取一定的地表岩移控制措施以保障河道的安全.

• 缓倾斜多层矿体叠跨空区顶板应力分析

  池秀文;邓学翰;柴志杰

  :在缓倾斜多层矿体的开采过程中,往往会形成大量的采空区,且采空区在空间上呈错落分布.此时,叠跨空区顶板的重叠率和稳定性是影响采场稳定的关键性因素.根据梁模型理论和叠加原理,建立叠跨空区顶板应力力学模型,分析不同空区重叠率下叠跨空区顶板的应力分布规律,得出叠跨空区顶板稳定极限状态.以上横山矿区钒矿段为例,分析叠跨空区顶板应力分布随空区重叠率变化的关系.结果表明,当空区重叠率逐渐降低,叠跨空区顶板内的最大主应力值逐渐减小,最大剪应力值逐渐增大;当 V８矿体与 V１１矿体的空区重叠率减小至４０％~４８％时,叠跨空区顶板发生剪切破坏而失稳.

• 软弱围岩并行隧道合理间距与超前地质预报研究

  孙金海;明建

  针对隧道间距和不良地质体对双孔并行隧道稳定性的影响,对软弱围岩条件下并行隧道的合理间距与超前地质预报效果进行了研究.以岩石力学理论为指导,对不同隧道间距工况下的双孔并行马蹄形隧道的开挖过程进行数值模拟,获得了围岩及中间岩柱的应力分布规律.试验结果表明:隧道间距大小对中间岩柱受力状态影响显著;Ⅴ 级围岩条件下,隧道间距应大于１．５倍洞半径;地质雷达图像能够有效反映出掌子面前方围岩中的不良地质体和隧道的衬砌情况.

• 小汪沟铁矿南风井异常岩移错动根源与控制

  李海英;赵云峰;任思潼;任凤玉

  小汪沟铁矿采用上中下三分区分段崩落法同时开采,下部采区冒透地表形成塌陷坑并逐步影响到南风井的稳定性.为保持井筒的正常回风功能,对井口到塌陷区之间的岩体结构进行了现场调查与理论分析,得出如下结论:存在两组相互垂直的高角度横纵结构面,南风井一侧被结构面切割的岩块体容易在塌陷坑散体的径向移动场中获得倾倒空间,导致南风井异常进入采动岩移范围之内.提出充填塌陷区与地表裂缝的限制倾倒岩移,并适时二次支护井壁破坏区的控制方法,有效减小了风井井口处的岩移速度,增强了井筒的抗错动能力.现场观测表明,该方法处理风井异常错动,既安全可靠,又经济实用.

• 黄沙坪多金属矿全尾砂胶结充填试验研究及工程应用

  祝鑫;彭亮;尹旭岩;王钟苇;姚维;杨鑫

  黄沙坪多金属矿原设计采用上向水平分层废石充填采矿法,存在开拓工程量大、采场接顶率低、矿柱回采难度大、充填成本高等问题.为更安全高效采矿、降低充填成本,改为全尾砂胶结充填.在尾砂基本物理性质、流动性及强度试验的基础上,提出了黄沙坪多金属矿全尾砂胶结充填工艺.工业试验结果表明:采用全尾砂做充填骨料、新型充填 G 料做胶结剂,能够满足矿山生产对充填工艺和充填体强度的要求,且选厂尾砂可以全部充填到井下,实现无尾砂排放;充填料浆质量浓度为６７％,充填流量最大８０m３/h,灰砂比１∶６~１∶１０,充填料浆能够顺利进入待充填区域,料浆达到结构流状态,各项指标均满足要求.全尾砂胶结充填系统的建成使用,为黄沙坪多金属矿安全、高效充填开采奠定了基础.

• 硫化钠调控膏体充填料浆凝结硬化性能研究

  刘国磊;温晓宁;李公成;庄学鹏;文增生;李伟;刘树龙;李渊昌;王海森

  为解决某矿膏体充填料浆凝结硬化缓慢而引发的充填体质量差、采充周期长、矿石生产效率低等问题,研究采用硫化钠作为改性剂调控膏体充填料浆凝结硬化性能.研究结果表明:硫化钠通过钝化尾砂 水泥 矿渣基复合胶凝体系中的锌离子和加速碱矿渣水化反应进程,发挥出显著的促凝效果,随着硫化钠添加量的增加,膏体充填料浆凝结时间呈线性降低趋势,塌落度和流动度呈负相关,稠度呈正相关,充填体７d、１４d、２８d抗压强度呈先上升后降低的趋势,且硫化钠添加量１．５％是充填体抗压强度变化的拐点.当灰砂比为１∶８,硫化钠添加量为１．５％时,膏体充填料浆塌落度为２８．０cm,稠度为１１．４cm,流动度为７３cm,充填体７d、１４d、２８d抗压强度分别为２．０８,３．１１,３．９９ MPa,可满足矿山充填开采的要求.

• 多壁碳纳米管-铁尾矿水泥基材料电学和力学性能研究

  林晓甜;陈芳;甄琦;杨阳;王玉林;李华伟;黎恒杆

  利用多壁碳纳米管(MWCNTs)和铁尾矿对水泥基复合材料进行改性,研究 MWCNTs和铁尾矿单掺和复掺及其掺量对水泥基材料力学、电学、热学以及电磁吸波性能的影响.结果表明:０．０５％掺量的 MWCNTs有效增强了水泥基的力学性能;铁尾矿的掺入对水泥基材料的力学性能起到削弱作用;MWCNTs和铁尾矿的掺入都使得水泥基材料电阻率下降,相对铁尾矿来说,MWCNTs掺量变化对电阻率、升温效果 的 影 响 更 大;在 ３~４ GHz 电 磁 波 频 率 范 围 内,MWCNTs掺量为０．０５％和０．５％的材料其电磁吸波性能较好;在４~５GHz电磁波频率范围内,铁尾矿掺量为１０％和３０％的材料其电磁吸波性能较好;在３~５GHz电磁波频率范围内,MWCNTs与铁尾矿复掺的材料有较好的电磁吸波性能.

• 铁尾矿骨料制备透水混凝土的试验研究

  吴绍奇;解培睿;乔思皓;赵飞洋;廖霖

  基于铁尾矿骨料性质研究了铁尾矿骨料单粒级配和双粒级配(４．７５~９．５mm 与９．５~１６mm)对透水混凝土力学性能的影响以及铁尾矿透水混凝土的微细观特性.试验采用２８∶１００的 水 灰 比 制 备 孔 隙 率 为 ２０％ 的 透 水 混 凝 土 试件,对透水混凝土试件的抗压强度和连通孔隙率进行了测试,并通过光学显微镜和扫描电镜观察了其宏观胶结面和界面过渡区.结果表明:单粒级铁尾矿透水混凝土有其最佳粒径范围,与石灰岩骨料相比,当铁尾矿骨料粒径大于９．５mm时,透水混凝土抗压强度较高;双粒级铁尾矿透水混凝土粒径之比为３∶７时性能最佳,抗压强度为１８．１ MPa,孔隙率为２２．２％;与对照组相比,铁尾矿透水混凝土界面过渡区密实度较差、微细裂缝较多,但与硬化水泥浆体机械咬合作用较好.

• 苯丙乳液改性水泥基充填胶凝材料性能研究

  梁文文;冷玲倻;田宵;田浩

  为解决某金矿采用细粒级尾砂充填造成的料浆泌水率高、和易性差、充填体质量低等问题,研究采用苯丙乳液作为改性剂,对比分析了不同掺量的苯丙乳液对水泥基充填胶凝材料性能的影响.研究发现,随着苯丙乳液掺量的增加,充填料浆流动度、坍落度、稠度及各龄期抗压强度均呈先上升后降低的趋势,泌水率呈先降低后上升的趋势.苯丙乳液掺量为２％是其性能变化拐点,此条件下,充填料浆流动度、坍落度、稠度分别提高了２０％、１７．１４％、５．１％,泌水率降低了２８．０４％,充填体１d、３d、７d、２８d抗压强度分别增加２５％、１８．６８％、２４．２３％、２４．６８％,充填料浆和易性和力学性能均满足矿山采场充填需求.借助SEM 扫描电子显微镜观察不同掺量苯丙乳液改性下充填体微观结构形貌,研究发现,充填体主导水化产物为针棒状钙矾石和团絮状水化 C—S—H 凝胶,当水化体系中未掺加苯丙乳液时,微观结构形貌呈交联蜂窝状,相邻产物间的大孔洞数量较多;随着苯丙乳液掺量的增加,乳液 中 的 活 性 集 团 与 液 相 中 游 离 的 Ca２＋ 、Si４＋ 和Al３＋ 结合形成新化学键,增加了结构聚合度,微观形貌由稀疏的蜂窝状结构转变为堆积密实度较高的层状,钙矾石与C—S—H 凝胶交错搭接将骨料颗粒联结成整体,使充填体具有较高的力学性能。

• 尾砂颗粒级配对水泥-钢渣基复合充填料浆流变特性及力学强度的影响

  陈亮

  针对胶东半岛某金矿尾砂充填料浆流动性差、充填体质量低等问题,以该矿全尾砂为研究对象,以当地钢渣、脱硫石膏等工业固体废弃物制备新型胶凝材料,通过正交试验,探究尾砂粉磨时间、灰砂比、料浆质量浓度对充填料浆流变特性及力学强度的影响.研究结果表明,随着灰砂比和料浆质量浓度的增大,料浆黏度和屈服应力增大.尾砂粉磨时间从１５min增加至７５min的过程中,料浆屈服应力从３１．１７Pa增加至５４．５１Pa,增幅为７４．８８％,尾砂颗粒越细,较多的细颗粒会堆积在有效流动的料浆中,阻碍料浆正常流动,颗粒剪切接触越充分,屈服应力越大.随着尾砂粉磨时间的延长,细颗粒尾砂填充至胶凝体系大孔洞中,提高了充填体致密度,充填体抗压强度表现为上升趋势,但当尾砂粉磨时间超过４５min时,起骨架支撑作用的粗颗粒尾砂含量相对减少,颗粒间结构较松散,充填体后期强度增加越不明显.抗压强度极差分析结果显示,对充填体抗压强度影响的敏感性大小排序依次为:料浆质量浓度、灰砂比、尾砂粉磨时间.

• 聚丙烯纤维对水泥基充填复合材料强度性能及破坏形态的影响

  崔秀丽;刘庆;李广洲

  为提高某金矿尾砂胶结充填体稳定性,以聚丙烯纤维作为增强剂,开展了以纤维掺量、纤维长度、矿粉掺量为研究对象的三因素四水平正交试验,考察充填料浆流动性、充填体力学性能及充填体破坏形态的变化规律.研究结果表明:充填料浆流动性与纤维掺量和长度呈负相关,随着纤维掺量的增 加,充 填 料 浆 塌 落 度 和 流 动 度 分 别 降 低 ８．１９％ 和１７．７９％;纤维长度从３mm 增加至９mm 的过程中,充填料浆塌落度和流动度分别降低２．４９％和７．２１％.充填体抗压强度随着纤维掺量和长度的增加表现为先升高后降低的趋势,纤维掺量０．６％是其临界点,此时,养护龄期１d、３d、７d、２８d充填 体 抗 压 强 度 分 别 为 ３．８７ MPa、９．３２ MPa、１０．２７MPa、１１．８８MPa.掺入纤维的尾砂胶结充填体能够形成较为完整的网络结构,均匀分散外界荷载,阻滞裂纹扩展,微裂纹多且小,使充填体保持较高的整体性.

• 干粉激发煤矸石基地聚物混凝土配合比优化研究

  陈琦琦;张大明;任凤玉

  :为了解决煤矸石等煤炭废弃物对环境的污染问题,考虑到传统氢氧化钠液体激发剂运输不便,腐蚀性强的缺点,采用碱性干粉激发剂,以煤矸石、粉煤灰等煤炭废弃物为原料制备干粉激发煤矸石基地聚物混凝土.基于引力搜索算法,采用混沌映射对其进行修正,推导得到修正的引力搜索法公式,并对干粉激发煤矸石基地聚物混凝土的最优配合比进行了研究.在保证强度与和易性的前提下,以经济成本最小化为目标,得到不同强度等级煤矸石基地聚物混凝土的优化配合比.结果表明,基于混沌 Chebyshev映射和 Logistic映射的 GSA 优化后的经济成本均得到有效降低,不同强度等级煤矸石 基 地 聚 物 混 凝 土 的 经 济 成 本 分 别 平 均 节 省 约１１．８９％和１１．３０％;且在一定的强度等级范围内,强度等级越高,优化后的成本节省越多.对于经济成本最低的C３５煤矸石基地聚物混凝土的最优配合比为:粉煤灰∶水泥∶煤矸石∶砂子∶石子＝１∶１．１∶１．５５∶３∶３．５６.

• 利用尾矿制备地聚合物的研究进展

  张鹏翼;封孝信;刘刚

  目前,我国的各种尾矿产生量大,大规模利用难度大,对环境的影响大.地聚合物是一种新型胶凝材料,其生产过程可以消耗大量的工业固体废弃物,且无 CO２ 的直接排放,是一种低碳建筑材料,已成为研发的热点.通过阐述尾矿制备地聚合物的研究现状,综述了尾矿类型、激发剂种类、养护条件等对地聚合物的力学性能和耐久性能的影响,提出了需进一步研究的问题.现有研究结果表明,单独使用尾矿还不能制备出理想的地聚合物,需要加入偏高岭土、矿粉、粉煤灰等校正性材料,才能制备出符合要求的地聚合物材料.

• 不同应变率下冻融损伤大理岩的动态压缩特性研究

  尹彦波

  为研究不同自然条件下边坡岩石的动态力学性质受冻融循环的影响,对冻融处理后的寒区边坡大理岩在干燥、饱水和冻结条件下进行了一系列动态压缩试验.试验结果表明,相同的冻融循环次数和相同的冲击气压下,常温水对岩石有软化作用,低温冻结对岩石有强化作用,随着冻融循环次数增加,岩样状态对岩石强度的影响逐渐减弱,两种应力因子逐渐接近１;冻融循环对岩样动态强度的劣化作用集中在冻融前期,冻融循环后期岩样动态强度变化不大;随着冻融循环次数增加,岩样动态强度的应变率效应逐渐减弱,且冻融循环对应变率效应的弱化作用也集中在冻融前期.

• 冻融循环作用下岩石的拉压强度劣化模型

  夏飞;赵文奎;廖勋

  为了研究西藏玉龙铜矿边坡岩体在冻融循环作用下的损伤劣化,试验以石英砂岩和灰岩为试样,基于核磁共振技术对不同冻融循环次数下的岩石试样进行孔隙度测试,并采用伺服压力机和巴西劈裂试验进行单轴抗压强度测试和抗拉强度测试.研究了两组试样单轴抗压强度和抗拉强度与冻融循环之间的关系,分析了孔隙率变化量和强度损伤量的变化规律,基于孔隙度变化量建立了在不同冻融循环次数下的强度劣化模型,并利用试验数据对模型进行了拟合验证.试验结果表明:两组岩石试样的单轴抗压强度和抗拉强度均随冻融循环次数的增加而逐渐降低,孔隙度变化量及强度损失率随冻融循环次数的增加而逐渐增大.两组岩石试样的孔隙度变化量与相对强度服从指数函数关系,且具有很好的相关性,表明所建立的强度劣化模型可以很好的反映在不同冻融循环次数下的岩石强度演化规律,为玉龙铜矿后期开采技术提供理论依据.

• 不同加载路径含瓦斯煤岩损伤演化分析

  辛程鹏;杜锋;赵明洲;刘义磊;李长兴

  :受载含瓦斯煤岩从屈服变形到失稳破坏后的损伤演化规律与加载应力路径有关,并对煤与瓦斯突出的发生有着一定影响.依据能量守恒理论,分析推导了含瓦斯煤岩从加载到失稳破坏全过程的损伤因子表达式,对常规三轴加载和分段变速加载应力路径下含瓦斯煤岩在全应力应变过程中的损伤因子演化规律进行了计算分析.结果表明:不同加载应力路径下,线弹性阶段受载含瓦斯煤岩的损伤因子等于０,塑性变形阶段损伤因子开始快速增加,应力跌落阶段煤岩损伤因子急剧增长,进入残余强度阶段后,煤岩损伤因子增长率大幅减缓.瓦斯压力增大对煤岩的损伤发育有促进作用,围压增大对煤岩的损伤发育有抑制作用.与常规三轴加载相比,分段变速加载条件下含瓦斯煤岩失稳破坏瞬间的临界损伤因子及进入残余强度时的损伤因子整体上更大.

• 不同突出口径下冲击波穿越反向风门孔洞传播规律试验研究

  代芳瑞;李希建;胡贝

  :为了研究突出口径对冲击波穿越反向风门孔洞(以风门底坎为例)传播规律的影响,搭建了煤与瓦斯突出模拟试验装置.基于物理试验,研究了不同突出压力、不同突出口径条件下冲击波在巷道内穿越反向风门孔洞的传播规律.结果表明:突出发生后冲击波以极快的速度在巷道内传播,且主要沿直巷道传播;冲击波超压变化并非一次完成,完成时间在０．６s内;受反向风门阻滞作用,少部分冲击波穿越风门孔洞继续向前传播,其余部分与风门碰撞后发生反射,风门底坎尺寸越小,阻滞作用越显著,合理制定风门底坎尺寸能够遏止突出次生事故的发生;不同突出压力、突出口径下,冲击波超压变化趋势相似,冲击波超压峰值随突出压力、突出口径的增大而增大;突出口径越小,冲击波衰减速度越慢,超压曲线越平缓,超压变化持续时间越长.

• 非煤地下矿山机电设备全生命周期安全技术研究与应用

  李富伟;孙玉澄;李广;陈淼;李勇

  :机电设备管理是非煤地下矿山安全高效开采的重要环节,其安全性能直接影响矿山的正常生产.针对非煤地下矿山机电设备的技术特征和使用特点,对机电设备的安全准入、安全使用和退出等各环节的安全技术要求进行了研究,结合典型案例深入研究了各环节的成套解决方案,并得出如下结论:在安全准入阶段,要确保机电设备符合设计和验收的要求,按照相关规定采购具有矿用产品安全标志的产品;在使用阶段,要规范日常检查和定期检测检验等工作,对照重大事故隐患判定标准和禁止使用设备及工艺目录进行隐患排查,及时整改存在事故隐患的设备、淘汰落后设备,为矿山企业机电设备全生命周期的安全使用提供技术支撑.

• 矿井电机车控制装置安全性能试验系统设计

  曹凤金;郭淼;李富伟

  矿井电机车控制装置是电机车的核心部件,其安全可靠性直接影响矿山井下安全.针对矿井电机车控制装置安全性能试验需求,设计了一套基于 AFE 四象限整流与可逆DC/DC电压调节技术供电的安全性能试验系统,实现了各试验参数快速、准确地采集.分别介绍了大容量可逆电源单元、可切换电源单元、负载单元、测量和控制单元.计量校准和实验室功能试验验证结果表明,该试验系统满足温升、接通与分断、过载能力及保护、导通比等安全性能试验能力,且系统具有测量精度高、适用范围广、集成度高等优点.

• 矿区专用铁路现地道岔控制系统关键技术研究

  任建新;周庞荣;冯青

  为提高矿区专用铁路道岔控制可靠性,降低因道岔运用不良引起的事故率,改善专用铁路道岔维护环境,提升专用铁路道岔病害治理水平,针对专用铁路道岔控制的现地操作继电接口电路、电源供给、控制组合定型、电缆工程等关键技术进行了深入研究,提出了矿区专用铁路现地道岔控制系统的设计方案,研究表明:该方案符合铁路信号安全标准要求;可独立应用于无联锁系统的矿区专用铁路站内,从而大幅降低专用铁路信号控制系统安装成本,并在保障专用铁路矿物列车行车安全方面发挥重要作用.

• 煤层穿层钻孔水力割缝卸压增透数值模拟及应用

  丁洋;卫昱;王竹春;秦雷;赵鹏翔;林海飞

  :为研究水力割缝穿层钻孔缝槽直径和钻孔倾角对卸压增透效果的影响,以典型低透气煤层为背景,采用 FLAC３D数值模拟方法对缝槽直径为１．１,１．２,１．３,１．４,１．５m,钻孔倾角为５０°、６０°、７０°、８０°、９０°的水力割缝模型卸压效果及应力场进行计算和对比分析.结果表明:割缝钻孔周围塑性破坏面积与缝槽直径正线性相关;割缝影响范围与缝槽直径成对数函数关系.割缝钻孔周围塑性破坏面积与钻孔倾角成正相关关系,在钻孔倾角为６０°至７０°时发生突变;割缝影响范围与钻孔倾角成幂函数关系;缝槽直径对割缝效果影响较大.根据研究结果进行了现场实践,现场数据验证了数值模拟结果,割缝钻孔的平均抽采瓦斯流量为常规钻孔的１．４~２．２倍,瓦斯抽采浓度为常规钻孔的３~４倍,瓦斯抽采纯量为常规钻孔的４．５~１０．５倍.研究结果为穿层钻孔水力割缝

• 数学模型在尾矿混凝土性能优化中的应用

  王凤丹;胥孝川;顾晓薇;赵昀奇;王青

  尾矿应用于混凝土对资源可持续应用具有重要的意义.在尾矿混凝土研究中采用数学模型提高试验效率和进行性能优化研究等受到广泛关注.回顾了离散元法、有限元法、智能算法等单一数学模型及多种算法耦合模型在尾矿混凝土抗压强度预测和破坏机理分析中的应用现状,综合分析得出开发新的智能算法或结合多种算法应用于尾矿混凝土,具有广阔的应用前景;指出该研究领域应大力开发多种计算模型的耦合平台和算法,加强试验数据与模拟结果有机结合的研究,加快尾矿混凝土通用模型软件包设计的开发应用.

• 工业遗产国家矿山公园的美学体验与地方情感共创——嘉阳国家矿山公园的案例

  范晓君

  国家矿山公园作为矿业遗迹景观,历经矿山治理、景观生态恢复和工业遗产旅游的过程,是生态文明的独特映像,在自然美与技术美的相互交织中为旅游者提供了独特的美学体验.以四川嘉阳国家矿山公园为案例,通过对美学体验情境和互动仪式的分析,探讨工业遗产国家矿山公园美学体验的仪式化情境塑造及其对地方情感共创的作用.研究发现:嘉阳矿区国家矿山公园以穿越花海的嘉阳小火车、煤炭博物馆、芭蕉沟传统工人村和黄村矿井为空间载体,通过仪式化和情境塑造等方式,将其从衰落的废墟遗迹重塑为具有独特地方特质的审美空间,实现了从资源枯竭型衰退矿区到工业遗产旅游目的地的再地方化.空间转变过程中,管理者和规划者的地方情感赋予,通过仪式化过程将情感能量传递给地方居民和游客,为其提供了自然之美与技术之美的混合审美体验,以美学体验实现地方重构和地方情感共创.