矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第10期

• 我国高海拔寒区金属矿产资源开采现状及关键问题

  高峰;周科平;熊信

  :我国高海拔寒区分布广泛且金属矿产资源丰富,是国家重要的战略资源储备地.西部高海拔矿山在开采过程中面临高寒低压低氧气候、复杂高原地质构造、生态系统脆弱等环境问题.基于我国高海拔寒区矿产资源的禀赋情况,从冻融岩土力学、人机工效、通风安全和生态环境等方面阐述了高海拔寒区金属矿产资源开采面临的问题,指出智能采矿和绿色开发是高海拔寒区金属矿产资源开发的必经之路,针对性地提出了这部分矿产资源开采的关键科学问题和技术内容,可供我国西部高海拔寒区金属矿产资源开采参考.

• 基于CRITIC-TOPSIS综合评价的不同深度采场参数优化

  杨楠;金爱兵;王杰;陈帅军;姜琳婧

  某铁矿经过长期连续开采,开采水平逐渐加深.为了优化不同深度采场的结构参数,利用 FLAC３D 数值模拟软件对不同开采水平、不同矿房跨度下采场的顶板最大竖向位移和最大拉应力进行模拟分析,并基于 CRITICＧTOPSIS综合贴进度评价模型,对不同设计方案进行综合评价.结果表明:开采水平和矿房跨度均为影响采场稳定性的关键因素,同一开采水平下,随充填体强度的减小和矿房跨度的增大,采场顶板最大竖向位移和最大拉应力均呈增大趋势,且充填体强度为主 导 因 素;经 过 综 合 贴 进 度 评 价 模 型 分 析 可 知,－４７０m水平、－５３０m 水平和－５６０m 水平矿房的最佳跨度分别为２２m、２０m 和１８m,说明采场埋深越大,矿房跨度应越小.研究结果可为该铁矿深部采场结构参数设计提供参考.

• 基于临界冒落跨度理论的残矿协同开采技术研究

  刘洋;李旭东;陈世江;李海军;蒲章鹏;卢悦

  采空区时空分布复杂、地压显现严重是制约铁矿残矿资源回收的关键性技术难题.为了解决某铁矿残矿回采和空区治理的难题,基于临界冒落跨度理论,兼顾资源开采与隐患处理,提出了某铁矿残矿回采和空区治理的协同技术方案,并开展工程案例分析.研究表明:针对残矿复杂的时空分布特征,将空区及残矿为 A、B、C 三个区,对 A 区进行封堵处理,爆破崩落B区内的矿柱及夹石,使岩体自然冒落;采用无底柱分段崩落法开采 C 区内的残矿,估算出残矿回采率约为７８％,贫化率约为２５％,实现了空区隐患处理与残矿资源回收的有机统一.同时,应用数值模拟软件验证了残矿回采及空区治理协同技术方案的可行性.研究结果可为空区隐患影响下的残矿回采提供了技术参考.

• 注高温过热水蒸汽条件下三轴受压无烟煤单裂缝渗流特性研究

  徐晓鹏;冯子军;董文强;杜赓;王冲

  为探究矿用浆料气力泵的各项输入参数对其效率产生的影响规律,基于流体力学知识,从静压力出发,分析了提升管内固体颗粒提升机理,研究了进气量、气体表观流速对气力提升系统提升固体性能的影响规律.研究表明,扬固量受到进气量的重要影响,进气量的大小着重改变提升管内的流型.进一步探究浆料浓度与气体表观流速的变化关系,浓度变化出现了极为明显的波动特征,过高或过低的流速均降低了气力提升性能.研究成果为矿物开采、浆料输送等工程应用提供了建设性意见.

• 矿用浆料气力泵扬固性能试验研究

  胡东;陈芷涵;庹磊;林鹏;周攀;苑颖慧

  :针对高井深充填系统垂直管道落差大,充填输送管道非满管状态会造成管道内壁的加速磨损与破坏问题,计算分析了垂直管道非满管高度的影响因素,研究了高井深充填垂直管道非满管的形成机理.以安徽某铁矿为研究对象,开展了全尾砂充填料浆配比优化、井下充填输送管道压力监测,并在此基础上提出了充填料浆的流速与压力调控技术.结果表明:(１)垂直高差提供的静压头大于系统输送所需的沿程阻力时,膏体料浆加速导致管内出现负压,从而在管内产生空气柱,流速进一步增快加剧了管道内部的磨损与破坏;(２)已投产管道系统可以通过料浆改性、增加料浆阻力及改变垂直管道直径来提高满管率;(３)沿程阻力随着输送流量呈先减小后增大的趋势,且随着流量的增大,其最低点出现在 ２５０~２６０ m３/h 范围内,建议该矿料浆输送流量范围为２５０~２６０m３/h;(４)变径管路直径越细则充填竖管的满管率越高,变径管路长度与满管率成正比,直径为３０ mm、长度为２m 时,充填竖管的满管率达到８７．６６％.变径管路在水平管道安装的位置变化对竖管的整体满管率影响较小.

• 混合骨料充填体强度发展规律与配比优化

  杨金维;寇永渊;王瑛

  混合骨料充填体强度受混合骨料配比、充填料浆质量 分数和水泥掺量等多因素影响.为探究不同因素对充填体 强度 的 影 响 规 律,并 确 定 最 佳 充 填 配 合 比,采 用 BoxＧ Behnken响应面法(RSMＧBBD)开展了混合骨料充填配合比 试验.以河砂占比、料浆浓度和水泥掺量作为影响因素,以 充填体７d、１４d和２８d强度值作为响应量,构建了不同养 护龄期的充填体强度试验回归模型.试验结果表明:混合骨 料堆积密实度随着河砂占比增大先增大后减小,充填体强度 亦表现出了相同的发展趋势.在多因素影响下,河砂占比越 大同时料浆质量分数越小时,充填体强度越低;河砂占比越 小同时水泥掺量越大时,充填体强度越高;充填体强度随着 水泥掺量和料浆质量分数的提高而增大.

• 磷石膏对水泥基复合充填料浆的影响及水化机理研究

  刘星;张建飞

  为了提高矿山充填体的综合性能,采用尾砂和磷石膏制备水泥基复合充填料浆,分析了磷石膏与尾砂含量对坍落度、收缩率、强度、耐久性等指标的影响,依据微观试验和矿物成分结果对充填料浆的水化机理进行了研究.结果发现:采用磷石膏取代部分水泥有利于提高尾砂充填体的和易性指标,降低干燥收缩率;当磷石膏取代率为１５％时,全尾砂充填料浆的和易性、强度和耐久性均得到显著改良;利用磷石膏的化学活性可以促进胶凝材料的二次水化反应,同时增加充填料浆的密实度.研究成果对制备高性能的全尾砂水泥基复合充填体具有重要参考作用.

• 磷石膏复合水泥基充填料的制备及其强度性能研究

  梁文文;冷玲倻;田宵;田浩

  基于“绿色矿山”的理念,选用磷石膏、水泥与尾砂等矿物固废制备充填料,开展流动性、泌水率和强度性能的测试,结合 X射线衍射和扫描电镜技术测试矿物成分与微结构特征,最后对充填料水化机理进行了初步探究.结果发现:水泥基充填料在膏体质量分数为７２％~７５％且减水剂浓度为０．２mol/L时,坍落度和泌水率指标可以满足浆料泵送的要求;磷石膏改性作用使得水泥基充填料的早期强度显著上升;磷石膏掺量为１５％时材料的无侧限抗压强度最高;层状水化硅酸钙与针状钙矾石为磷石膏复合充填料中的主要水化产物;磷石膏的改性使得水化反应早期的水化硅酸钙和钙矾石含量提高,形成致密结构,从而加速了材料早期强度的形成.

• 玻璃纤维增强水泥基尾砂胶结充填体力学性能试验研究

  石静;王强

  针对山东烟台某金矿充填体强度低、稳定性差等问题,选用高炉矿渣、钢渣、脱硫石膏等工业固体废弃物制备胶凝材料,掺入玻璃纤维作为加筋材料以改善充填体力学性能.首先,分析充填材料的物理化学性质,然后,开展正交试验,探究纤维掺量、纤维长度和钢渣掺量对水泥基尾砂胶结充填体抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响.研究结果表明:随着纤维掺量的增加,充填体力学性能表现为先增加后降低的趋势,当纤维掺量为０．５％时,充填体抗压强度和抗拉强度达到最大值,当纤维掺量为０．３％时,充填体抗折强度改善效果最好;随着纤维长度的增加,充填体抗折强度和抗拉强度逐渐增大,充填体抗压强度先增加后降低,在纤维长度为６mm 时,抗压强度达到最大值;适量的纤维掺入弥补了充填体内部结构的缺陷,抑制了裂缝扩展,增加了致密度,使充填体力学性能不断上升,但过量掺入会导致纤维相互缠结形成应 力 集 中 区,削 减 了 充 填 体 力 学 性 能.钢 渣 掺 量 为１０％时,充填体力学性能最优,继续增加钢渣掺量,胶凝体系中用于支撑充填体宏观强度的水化产物钙矾石、C—S(A)—H凝胶、Ca(OH)２ 的生成量减少,充填体试件难以抵抗较大的荷载,充填体力学性能降低.

• 养护温度对四元固废胶凝材料的强度影响分析

  齐子函;李佳洁;倪文;李颖;朱斯陶;毛市龙

  以精炼 渣—钢 渣—脱 硫 石 膏—矿 渣 制 备 固 废 胶 凝 材料,探究其在不同养护温度下的强度发展规律和微观固结机理,以 XRD、热重、SEM 试验表征四元固废胶凝材料体系在低温养护下的水化机理.试验表明,养护温度对胶凝材料的强度增长影响较大,强度与养护温度呈正相关.低温养护条件下,固废原料体系中水解受到抑制,并且水化过程也受低温影响.掺入２０％精炼渣后,在低温水化反应前期精炼渣提供较高离子浓度,使水化反应得以在较低温度下继续进行,从而提高胶凝材料的强度.研究结果可为精炼渣改性其他胶凝体系提供参考,为开发低温早强的全固废混凝材料奠定了理论基础.

• 低品位磷矿的资源化利用研究

  姚炜栋;石林

  由于低品位磷矿 P２O５ 含量低,杂质含量高,研究低品位磷矿的高效利用具有重要意义.采用煅烧、浸提和酸活化新工艺制备一种复合土壤调理剂.经过煅烧、NH４NO３ 溶液浸提、过滤后,可以获得高品位磷矿.浸提产生的 NH３ 可用稀硝酸吸收,生 成 硝 酸 铵 循 环 利 用.通 过 煅 烧 和 浸 提,P２O５ 含量由１０．１８％提高到２９．０４％.酸活化过程中,磷矿与脲硫酸反应活化难溶性磷,磷活化率为９６．２％.最后,在反应干燥后的产物中加入 KCl,得到复合土壤调理剂.采用的煅烧、浸提和酸活化工艺为低品位磷矿的资源化利用提供了新思路.

• 基于微波辐照的铜镍矿石富集可行性研究

  张永玺;李彪;韦克举;周科平

  随着矿山可采品位的逐渐下降,实现原矿矿石富集对矿山生产的降本增效及资源的综合利用具有重要意义.为了富集某铜镍矿矿石,采用微波技术对该矿石与废石样本进行微波辐照试验研究,分析矿石样本与废石样本在不同功率与时间的微波辐照下温度分布的变化差异,探讨微波辐照富集矿石的可行性.结果表明:该铜镍矿石在不同微波辐照功率与照射时间下,矿石与废石可体现出明显的色温差异,具有较好的直观识别特征,且矿石样本的温度变化与微波辐照功率及照射时间呈正相关,表明微波辐照可用于该铜镍矿石与废石的区分识别,结合人工智能的图像识别技术,可形成一种新型图像色选的矿石预富集技术.

• 红星河煤泥浮选表面活性剂促进机理研究

  解维伟;别丽娟;徐晓航;李启航;曹方飞

  采用工业分析、元素分析、XRD、IR 以及 XPS,系统分析了 红 星 河 煤 难 浮 的 表 面 性 质.通 过 不 同 表 面 活 性 剂(CTAB、Span８０)与柴油复配得到的药剂对红星河煤的浮选试验 结 果 进 行 分 析,发 现 在 同 等 浮 选 药 剂 下,CTAB＋Span８０＋柴油复配药剂的浮选效果不仅优于其两两复配的作用效果,而且还可以更显著地提高精煤产率及可燃体回收率.通过不同复配药剂作用前后接触角、润湿热对比分析,发现 CTAB＋Span８０＋柴油复配药剂更易作用于红星河煤表面,降低煤表面亲水官能团含量,提高表面疏水性,从而强化浮选效果.

• 山西某选银堆存尾矿资源综合利用

  王中海

  某银矿堆存于尾矿库的选银尾矿中有价金属元素金含量为０．３１g/t,银含量为１０８．２１g/t.为综合回收尾矿中的有价金属,实现尾矿综合利用,进行了尾矿库堆存尾矿综合回收金银的选矿试验研究.试验结果表明:采用异步粗选—粗精矿再磨 精 选 的 浮 选 工 艺 流 程,在 磨 矿 细 度 为 －０．０７４mm 占６０％条件下,使用丁基黄药和丁铵黑药(２∶１)作捕收剂,硫酸铜作活化剂,进行三段异步粗选,将粗精矿再磨至－０．０４５mm 占７０％后进行精选,最终可获得含金量为９．９２g/t、含银量为３３１８．９１g/t,回收率分别为８７．０５％、９３．８５％的浮选精矿.试验实现了贵金属金银的综合回收,为该矿山尾矿的综合利用提供了技术依据.

• 高海拔软破大断面巷道支护设计及参数优选研究

  陈才贤;陈磊;黄智强

  针对高海拔软破大断面皮带运输巷道支护难题,以西藏巨龙铜矿主运输皮带巷道为研究对象,设计了巷道支护方案,并利用数值模拟软件建立数值模型.对支护过程中巷道应力分布、位移演化、塑性区分布进行研究,优化了皮带运输巷道支护方案及参数.结果表明:支护方案设计为“超前支护”＋“长锚索—短锚杆—钩花网支护”＋“钢架—喷射混凝土支护”联合支护;支护参数优选为１０m 长锚索,锚索排距为１．５m,衬砌厚度为２０cm,巷道最大位移量为６．０mm;现场监测结果表明该支护方案能够满足巨龙驱龙段矿区皮带运输巷道运输矿石的安全需求.

• 沿空留巷非对称底鼓机理与控制技术研究

  王昊;张飞;范张磊;杜广盛;郝勇浙

  沿空留巷底鼓控制对维持巷道围岩稳定、提升留巷成功率及安全高效回采具有重要意义.采用理论分析、数值计算、现场实测等方法,构建了底板弹性地基梁力学模型,对底板非对称底鼓机理、决定性因素进行了研究,提出了底鼓控制措施.结果表明:巷内正下方底板挠度和弯矩达到最大值且呈非对称分布特征,底鼓值、非对称性和埋深、集中系数呈线性正相关,和底板刚度呈负指数相关;较大的底板抗弯刚度易导致巷内断裂.底板不同区域破坏难易程度依次为:巷道底板上表面、煤柱底板下表面、实体煤底板下表面.揭示了底鼓以垂直应力为根本、水平应力为直接原因角度的机制.基于此,提出卸压切顶及双控锚杆支护控制技术,底鼓快速变形区域及量值分别降低２８．６％、６３．５％.

• 层状岩体巷道断面形状优选及支护方式研究

  李明润;贾凯跃;谭宝会;梁博;张志贵;胡颖鹏

  在层状岩体中施工巷道工程时,岩层倾角很大程度上决定了巷道的变形破坏特征,选择合理的巷道断面形状和支护方式对于维护巷道稳定至关重要.采用数值模拟方法系统地研究了层状岩体巷道在不同岩层倾角下的破坏模式,并结合压力平衡拱理论确定了层状岩体巷道断面形状的优选原则,继而提出了相应的支护方式.研究结果表明,在岩层倾角由水平逐渐变为陡立的过程中,巷道顶板的破坏模式也由对称的拱形冒落演变为非对称的楔形冒落,甚至是整体滑移破坏;基于压力平衡拱下巷道的自稳特性,对于顶板发生拱形冒落及整体滑移破坏的层状岩体巷道,推荐采用直墙拱形断面,对于楔形冒落的层状岩体巷道,推荐采用五边形断面;根据兰氏锚杆经验准则确定的支护参数一般适用于顶板发生拱形或楔形冒落的层状岩体巷道,当其用于顶板发生整体滑移失稳的层状岩体巷道时,可能会导致支护参数不够稳健.

• 基于颗粒流的层状矿岩细观参数标定研究

  池秀文;谢宇;陈东方;汪宗英;邓学翰;赵龙

  细观参数的标定对于应用 PFC 颗粒流软件研究开挖卸荷下层状矿岩破坏机理具有重要意义.为标定颗粒及黏结细观参数,首先开展大量的平面单轴压缩和拉伸数值试验.以颗粒的弹性模量、摩擦系数、刚度比和平行黏结的弹性模量、刚度比、法相黏结强度、黏聚力等为自变量,对岩石的宏观性质进行多元线性回归分析,拟合出岩石单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比和弹性模量的回归方程.通过回归方程确定岩石细观参数,在此基础上采用 PFC２D 软件模拟完整岩石试件单轴压缩试验,对比模拟结果与室内试验结果,二者吻合度较高,验证了岩石宏观力学参数与颗粒及平行黏结细观参数关系式的有效性,揭示了单层矿岩开采过程中顶板裂隙扩展规律,为金属矿山层状矿岩采空区失稳机理与稳定性研究提供了技术支撑.

• 细粒尾砂下白钢网排渗机理模拟分析

  曹安男;王媛;黄景琦;李栋栋;杨春波

  尾矿库大多采用土工布作为排渗材料,这种传统的土工材料易导致细粒尾砂淤堵.实际工程证明,大孔径有纺反滤材料中的白钢网对细粒尾砂具有良好的排渗性能.采用离散元方法在细观层面揭示了白钢网的排渗机理,并探究了白钢网的渗流特征和反滤模式.模拟结果证明:在渗流过程中,白钢网允许部分细颗粒流失,粗颗粒土骨架形成较稳定且疏松的拱状结构,进而提升近管地层的渗透系数,提高排渗效率,不易造成淤堵.白钢网外形成的疏松拱结构具有一定的稳定性,在一定范围内增大渗流过程中的水头只会加速反滤拱的形成,不会破坏拱结构.

• 植酸抑制煤自燃的热分析试验研究

  侯欣然;郭立稳;王福生;高东

  煤中的金属元素对煤自燃氧化具有明显的催化作用,含磷化合物作为１种重要的环境友好型阻化剂受到广泛关注.基于此,选取含磷量较高且具有金属螯合能力的生物基植酸作为阻化剂,选用３种不同浓度的植酸溶液,采用ICPＧMS测试植酸对煤样中金属元素的螯合作用,并对原煤和阻化煤样进行热重 差热联用(TG/DTGＧDSC)试验,分析植酸的阻化效果.结果表明:植酸可有效螯合煤中 Ca、Fe、Mg、Mn等促进自燃的金属元素,浓度越高螯合效果越明显;植酸液体推高了煤失重过程中的特征温度点,尤其提高了煤样自燃过 程 中 动 态 平 衡 阶 段 的 温 度,活 性 温 度 点 提 高 了２０．５℃,同时不同程度提高了初始放热温度、放热速率最大温度,对最大放热量有着明显的抑制效应,且植酸浓度越高,阻化效果越好,说明植酸降低了煤的氧化反应活性,抑制煤对氧的化学吸附,从而延缓了煤的自燃.研究结果可为具有螯合作用的含磷化合物抑制煤自燃的研究和推广提供借鉴.

• 基于数值分析的煤炭自燃临界温度计算方法研究

  骆大勇;秦汝祥;刘振

  煤炭温度是决定煤炭自燃发展程度的关键因素和可靠因素.煤炭自燃临界温度一般为７０~８０℃,为了能够及时采取有效措施将温度控制在临界温度以下,开展了通过测定CO 体积分数计算煤岩自燃过程中煤体温度的研究.通过试验得出煤炭在低温氧化过程中温度和 CO 体积分数数据,利用数值分析原理,建立温度与 CO 体积分数之间的关系模型,求解得出该模型的反函数,从而建立 CO 体积分数与煤炭自燃过程中温度的函数关系,实现了通过测定 CO 体积分数计算煤炭自燃过程中煤体温度的目的.许疃煤矿某工作面工程实例验证结果表明,该方法的预测精度能达到工程要求,为煤炭自燃临界温度的预测提供一种较为可靠的手段.

• 管状带式输送机的托辊群振动噪声分析

  武国平;邱开心;肖望强;蔡志钦;王凯央

  :针对管状带式输送机工作过程中产生的振动噪声问题,提出了一种基于有限元 边界元理论的托辊群振动噪声分析方法.分析了托辊组与管带之间的单辊接触、双辊接触及三辊接触３种接触工况,并以现场实测的托辊受力频谱作为激励源,结合托辊有限元 边界元混合声场分析模型,仿真获得了３种接触工况下托辊的声压级频谱图,提取了各频段声压级;利用声压级叠加的方法,进一步获得了３种接触工况下托辊群在监测居民点处的总声压级;通过声学传感器对现场噪声进行实测,并与仿真结果进行对比,验证了仿真方法的可靠性.

• 采煤沉陷水域叶绿素a浓度遥感监测研究

  黄世伟;徐燕飞;安士凯

  采煤沉陷水域水质监测分析对矿区环境治理与水资源综合利用具有重要意义,叶绿素a浓度是表征水体富营养化程度的重要指标.以淮南丁集矿、顾桥矿、谢桥矿、张集矿和顾北矿等５座矿井沉陷水域为研究对象,利用 ASD 光谱仪采集了１５个水体样本光谱,对原始光谱、一阶导数、二阶导数及倒数对数的光谱与叶绿素a浓度的相关性进行分析,基于沉陷水域光谱特征,确定了用于淮南矿区沉陷水域叶绿素a监测的波段范围,并选取时间同步的 Landsat８OLI红光波段(Band４)构建沉陷水域叶绿素a浓度的遥感监测模型,地面水体样 本 的 监 测 数 据 验 证 了 该 模 型 具 有 较 高 的 反 演精度.

• 煤系高岭土磁性吸附材料的制备及对Pb(Ⅱ)吸附研究

  薛敏;姚素玲;董宪姝;郭睿凤;樊玉萍;孙冬;张戈

  为开发煤矸石的资源化利用技术,以煤系高岭土为原料,通过共沉淀法制备了一系列磁性煤系高岭土/Fe３O４ 吸附材料,考察了其对水中 Pb(Ⅱ)的吸附性能,并通过 XRD、SEM、BET等手段对吸附材料的物理化学性质进行了分析研究.结果表 明:在 高 岭 土 与 FeSO４ ??７H２O 的 质 量 比 为１∶１,Fe(Ⅲ)与 Fe(Ⅱ)的摩尔比为２∶１时,制备的吸附材料 CＧFＧ１对 Pb(Ⅱ)的吸附效果最佳.当吸附温度为２５℃、吸附剂量为３g/L、Pb(Ⅱ)初始浓度为７００ mg/L、初始 pH为６、吸附时间为９０min时,最大吸附容量为２０１．６９mg/g.表征结果显示,CＧFＧ１形状近似球形,粒径在１０~２０μm、３０nm 左右的 Fe３O４ 颗粒负载在煤系高岭土的片层上,表面粗糙且疏松,比表面积约是煤系高岭土的２．３倍,Zeta电位值为负值,且其电位绝对值均高于煤系 高 岭 土 和 Fe３O４.此 外,吸附热力学和动力学分析结果表明,CＧFＧ１对 Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,以化学吸附为主;吸附等温线符合 Langmuir模型,为单分子层吸附;CＧFＧ１对 Pb(Ⅱ)的吸 附是吸热自发的过程.以煤系高岭土为原料制备的 CＧFＧ１具有取材廉价易得,吸附性能好、易于分离回收等优点,具有潜在的工业应用价值.

• 响应面法优化石灰石粉尘抑制剂配比研究

  叶海旺;袁慕华;王其洲;雷涛;李宁

  为更针对性地治理石灰石粉尘,降低其危害程度,采用十二烷基磺酸钠、可溶性淀粉、羧甲基纤维素等制备石灰石粉尘抑制剂,开展了最佳抑制效果的配比研究.建立抑尘剂表干时间、黏度、pH 值的响应面回归模型,对其进行方差、可信度与曲面图等分析.结果表明:可溶性淀粉和羧甲基纤维素之间存在交互作用,对表干时间、黏度影响显著;十二烷基磺酸钠和可溶性淀粉、十二烷基磺酸钠和羧甲基纤维素、可溶性淀粉和羧甲基纤维素交互作用对pH 值影响显著;最佳石灰石粉尘抑制剂配比为:十二烷基磺酸钠０．１７８％、可溶性淀粉０．０５７％和羧甲基纤维素０．５２３％,在此条件下可获得抑尘剂表干时间为６．１４２min、黏度为５００MPa??s,pH 值为７.５次实验室平行试验结果表明,实际验证值与回归模型

• 数字孪生技术在矿山物联网管控系统的应用

  董培林;寇向宇;吴玓文;张翼翔;李向东

  将数字孪生技术应用到矿山物联网管控系统中,建设三维数字孪生模型映射真实矿山生产环境,通过数据驱动对矿山生产环境各要素的形态、动作进行孪生仿真,利用数字孪生模型控制实体设备,达到虚实交互、数据同步、智能控制、安全预警的目的.研究了数字孪生与矿山物联网管控系统融合所涉及的关键技术,提出了数字孪生与矿山物联网管控系统融合后的理论系统架构,介绍了矿山数字孪生系统的三维可视化模块、设备管理模块、安全预警模块、数据可视化模块.

• 基于钻孔电视探测的井筒围岩块体识别及其稳定性分析方法

  赵兴东;周鑫;赵一凡;陈洪年

  :深部地质构造与浅部相比更加复杂,获取精确的工程地质信息是深竖井安全、高效施工的关键.以新城金矿新主井－９３０~－９４６m 段施工为背景,为获取新主井深部详细的地质信息,利用钻孔电视采集地质钻孔内的围岩表面节理图像,使用孔内电视图像分析软件对所采集的图像进行节理分析、处理,获得钻孔围岩节理面产状;应用 Dips软件确定围岩优势节理产状,利用 UnWedge对围岩潜在楔形块体进行稳定性分析,借此建立井筒围岩结构面识别及其稳定性分析方法.应用该方法对新城金矿新主井井筒进行稳定性分析,结果表明:在－９３０~－９４６m 区间内块体安全系数最小为１９．７５,切割深度为１．０１ m,井筒围岩块体均处于稳定状态,无掉落风险.

• 基于PSO-SVR模型的断层区域应力场反演研究

  杨金昊;司鹄

  为获得断层构造区域初始地应力场,提高应力反演精度,提出 基 于 粒 子 群 算 法 结 合 支 持 向 量 回 归 算 法 (PSOＧVR)的初始地应力场反演方法,对石壕煤矿断层构造区域初始地应力场进行反演研究与区域地应力场分析.结果表明:各测点应 力 反 演 值 与 实 测 值 误 差 较 小,正 应 力 误 差 在１８％左右,总体拟合优度为９１．１９％,反演结果有效可靠.断层构造区域地应力分布主要受地层岩性与构造作用影响,在断层周边区域地应力值发生显著改变,断层内外地应力差值在３~６MPa左右.通过实际工况验证证明了 PSOＧSVR 模型在断层构造区域地应力场反演研究中具有良好的适用性与可行性,可为构造区域工程设计及施工提供合理可靠的初始地应力场数据与有效的理论依据.

• 矿山厂地压灾害微震监测预警参数分析研究

  覃敏;刘畅;王阡;王翔;宋阳;胡军伟;刘钊君

  为了研究矿山监测范围内多参量预警技术,总结适合于矿山的预警阈值.基于矿山厂２０１８年建立的３０通道微震监测系统,采用人工爆破试验校正系统设置参数;然后通过对采集数据的筛选处理,构建了有效微震事件库,并结合现场地压活动状况,对微震事件从微震时间序列、空间分布与演化、定量地震学参数等方面展开分析研究.结果表明:可以将时序集中度高值区Q时 ＞１、震中集中程度 Q空 低值区Q 空≤１００、地震学参数b≤０．２７、βn高值区βn ≥５．０和η高值区η≥１．０５确定为矿山厂微震监测系统的预警阈值,从而实现矿山厂地压灾害监测预警的目标.

• 岩层破裂信号与爆破微震信号特征对比分析

  程传超;谷雪斌;赵子浩;刘体军;公绪飞;张修峰

  为对比分析岩层破裂信号与爆破微震信号的特征,利用快速傅里叶变换、小波包变换等信号分析方法,以济宁二号煤矿１０３下 ０３工作面为例,对两种微震信号特征进行了分析.结果表明:爆破信号的信号幅值较岩层破裂信号高,且爆破信号的起跳幅值较高;爆破信号的主频高,且频率分布较为分散复杂,而岩层破裂信号的主频低,且频率主要分布在２０~１００Hz;爆破信号的最大能量频带大于２０,大部分能量位于高频带,岩层破裂信号的最大能量频带小于２０,大部分能量位于低频带;建立多元参数的微震信号识别模型,克服单指标的缺陷,可为矿山信号的识别提供参考.

• 基于DT-LSTM的矿山液压支架顶梁疲劳寿命预测

  张帆;田睿芳;张崇进;王世雄;李昊

  液压支架是矿井综采和综放开采智能工作面的关键支护与放煤设备.针对井下环境存在设备健康评估与故障维护困难、难以对液压支架疲劳寿命进行预测等问题,基于数字 孪 生 技 术 和 长 短 时 记 忆 (Long ShortＧTerm Memory,LSTM)循环神经网络,提出了矿山液压支架顶梁疲劳监测与寿命预测方法.该方法根据矿山液压支架顶梁的结构与工作原理,首先利用有限元法建立液压支架系统仿真模型并采用 ANSYS有限元分析获得液压支架顶梁状态参数与疲劳寿命值的相关数据集;然后利用 ANSYSTwinBuilder构建高置信度的数字孪生验证模型,并根据矿山液压支架顶梁的屈服强度和本构关系等真实的边界条件,进一步验证与优化有限元分析模型;再通过 LSTM 神经网络对训练集进行训练并利用测试集进行测试,以确定液压支架顶梁寿命的预测模型,从而实现对矿山液压支架顶梁疲劳寿命的准确预测,试验验证结果表明,与其他预测方法相比,基于 LSTM神经网络的预测方法性能最优,预测值相比仿真值平均误差仅为１．８％,为液压支架顶梁疲劳寿命预测与管理提供了新思路.