矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2022年第12期

• 厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

  高林生;邓广哲;索永录;邱海涛

  厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费.以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征.现场监测数据表明,工作面超前９０m 范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于５０mm,超前工作面９０m 的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为８４８mm,两帮移近量最大为５８３ mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化 前 有 了 显 著 的 降 低,巷 道 顶、底 板 移 近 量 降 低 了４３．７６％,两帮移近量降低了３５．９３％,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为 ３２m.

• 不同养护龄期下胶结充填体多尺度力学特性研究

  甘德清;张雅洁;刘志义;孙海宽

  为多尺度探究养护龄期对充填体力学特性的影响,对不同龄期充 填 体 开 展 了 超 声 波 测 试、单 轴 压 缩 试 验、电 镜SEM 微观结构扫描,从宏—细—微观三个尺度分析养护龄期对充填体力学特性的影响.研究结果表明:养护龄期越长,充填体应力 应变曲线越陡,峰值应力越大,残余应力越大;充填体的波速、弹性模量、抗压强度随龄期的延长逐渐增大,增长速率逐渐减小;充填体的抗压强度、弹性模量与波速具有良好的指数相关性,二者的增长速度随波速的增大而增大;随着养护龄期的延长,充填体内部Ca(OH)２ 晶体尺寸变小,钙矾石的 形 态 由 细 长 针 状 演 化 为 短 粗 柱 状,水 化 产 物C—S—H 网状凝胶数量明显增多,孔隙数量和孔隙率减少,结构致密性增加,充填体抗压强度提高.

• 碱化长径稻草改性铁尾矿水泥充填材料性能研究

  吴丽萍;王禹;邹凯

  深井充填体面临高地应力和高岩层温度的复杂地下环境时,容易出现开裂、失稳、变形、强度衰减等现象,进而诱发巷道变形、冒顶、突涌水、垮塌等地质灾害.为确保充填体的力学性能和稳定性,将碱化长径稻草作为改性材料掺入充填料浆中改善其力学性能,为探明稻草掺量和稻草长度与充填料浆流变性能和力学性能的变化规律,设计１６组正交试验,借助 R/SＧSST 型 软 固 体 流 变 仪 测 试 其 流 变 参 数,应 用HershelＧBulkley模型进行拟合分析.研究结果表明:随着稻草掺量和稻草长度的增加,水化产物的包裹及絮凝作用形成的干涉沉降絮团越多,料浆黏度和屈服应力不断增大,当稻草掺量为０．６５％和稻草长度为９mm 时,充填体抗压强度增加效果明显,稻草在充填体中发挥纽带作用,增加了充填体黏结和机械咬合力;继续增加稻草掺量和稻草长度,单位体积内分散的稻草数量过多,充填体形成应力集中区,削弱了充填体抵抗变形的能力,从而降低了充填体力学性能.

• 计算流体力学在充填料浆管道输送模拟分析的应用及研究发展方向

  文孝贵;段单峰

  充填料浆的管道输送作为矿山充填的重要环节,直接影响着充填系统的效率,亟需新的研究手段对浆体管道输送试验方法进行探究.结合计算流体力学(CFD)在充填料浆管道输送分析的应用,介绍了 CFD技术的计算方法及流程;分析了近些年 CFD在充填料浆流动特性、管道输送特性及管网参数 优 化 等 方 面 的 研 究 现 状 及 应 用 难 点;认 为 目 前CFD应用于膏体输送存在复杂管道输送系统建模和网格划分困难、无法进行料浆输送过程的微观机理研究、料浆输送参数选择困难等问题;对 CFD 应用于充填料浆输送模拟分析的研究发展趋势进行了探讨,认为提高计算精度和工业化应用将成为 CFD在充填领域应用的主要研究方向.

• 下向分层充填进路稳定性数值模拟中网格划分的探讨

  赵奎;刘周超;曾鹏;龚囱

  为探究网格尺寸对下向分层充填进路稳定性数值模拟结果的影响,建立了３种不同尺寸的进路采场模型,基于室内不同尺寸充填体力学试验结果,模拟分析了进路开挖后采场的稳定性.数值模拟结果表明,网格尺寸越小,模型进路顶板位移变化量越小;随着上覆充填体与顶板表面间距离增加,上覆充填体由受拉向受压状态转变;网格尺寸越小,模型对应顶板表面最大主应力越大;在进路两帮,３种尺寸对应模型均受压应力作用,且三者区分度不大;３种不同尺寸模型的塑性区均位于进路顶板两端,呈长条形,且深度随模型网格尺寸增加而增加.网格尺寸划分的不同使下向分层充填进路稳定性发生了改变,故在矿山进行优化方案设计时,不同的优化方案数值模型的网格尺寸应保持一致.

• 现场混装乳化炸药技术在金川龙首矿的应用

  陶发玉;龙卫国;朗岩旺弦;宋炎雨;张金来

  为解决金川龙首矿进路回采爆破装药效率低、安全性低、劳动强度大及爆破成本高的问题,提出了采用现场混装乳化炸药爆破技术.通过理论计算及试验,确定了混装乳化炸药的相关参数,并制定了爆破参数设计合理性的评判公式,初步计算判断参数设计是合理的.通过现场试验,对比分析得到:进路回采采用现场混装乳化炸药爆破技术,装药效率提高了３５．５％,服务能力增加２１．３万t/a,爆破单循环进尺增加了０．２３m,崩矿量增加了１１．５％,年爆破成本可节省２５．９万元,爆破物品管理及人工作业安全性更高,劳动强度更低.

• 河南某萤石矿选矿工艺流程试验研究

  李翠芬;孙景敏;李荣改;李志伟;黄业豪;郝胜涛

  :河南某萤石矿的有价元素为萤石、钼和银,但其中仅有萤石具有回收价值.通过流程试验和不同参数条件试验,确定此萤石矿选矿试验流程为“一段磨矿＋一粗一扫五精”.在磨矿细度－０．０７５mm 占６５％的条件下,试验获得的选矿指标为:萤石精矿品位为９８．０３％,回收率为９６．６８％;尾矿品位为３．６５％,回 收 率 为 ３．３２％,萤 石 精 矿 达 到 了 萤 石 精 矿FCＧ９８(YB/T５２１７—２００５)的品级要求.

• 随钻测量技术在非油气工程领域的应用现状与展望

  侯仕军;丁伟捷;田帅康;梁书锋;刘殿书

  :随钻测量技术在采矿工程等领域具有广阔的应用前景,但目前国内缺少相关研究.介绍了随钻测量技术的发展历程,简述了随钻测量系统的组成和基本原理,回顾了常用的随钻测量数据处理方法,分析了随钻测量技术在采矿工程等非油气领域的钻速预测、岩体力学参数确定、岩体结构参数识别、支护设计决策、可爆性评价和矿体轮廓圈定等方面的应用情况.并指出了随钻测量技术领域目前存在的问题和未来的发展趋势.

• 水厂铁矿河西渣土场雨季滑移变形规律研究

  孙世国;高晨;冯少杰;邓王倩

  渣土场属于松散堆积体,遇水后易诱发坍塌和泥石流,研究不同降雨强度对渣土场边坡稳定性的影响具有现实意义.以首钢水厂铁矿河西渣土场 BＧB剖面为研究对象,通过数值模拟对渣土场滑移变形规律进行研究,模拟分析自然、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨７种不同工况下的边坡稳定性.系统分析边坡内部土体水平应力、垂直应力;根据有关规范,采用３种评价方法确定不同工况下边坡的安全系数.评价结果表明,渣土场边坡整体处于稳定状态,但边坡局部在暴雨、大暴雨和特大暴雨３种工况下处于失稳状态,在其余４种工况下处于临界状态,说明边坡局部易诱发坍塌破坏,应当对＋１７５m 平台和＋２２０m 平台边坡进行加固.

• 降雨对露天矿软弱基底排土场边坡稳定性的弱化效应

  陈光木

  露天矿软弱基底排土场边坡在降雨工况下,岩体的强度、黏聚力和内摩擦角受严重影响,且岩体受地表水和地下水的静力和动力作用,降雨严重影响软弱基底排土场边坡的稳 定 性. 利 用 Geostudio 软 件 Bishop 法、Spencer 法、MorgensternＧPrice(MＧP法)、Janbu法和 Sarma法５种极限平衡条分法进行自然工况和降雨工况的二维排土场模型综合性数值模拟试验,通过 AHP法对边坡稳定性安全系数进行评价分析.结果表明:工程设计方案在各工况下的安全系数均较大;降雨对边坡稳定性的影响显著,李屋排土场边坡稳定性安全系数随雨量增加而减小.研究方法为软弱基底边坡稳定性分析提供了一套较为成熟的范例.

• 近距离煤层下位煤层巷道内外错布置及应力分布规律研究

  刘超;赵国贞;王帅

  针对近距离煤层开采过程中下位煤层回采巷道受上位煤层开采影响煤柱应力集中、巷道支护困难等问题,以山西焦煤集团西铭矿８＃ 煤和９＃ 煤两层近距离煤层为研究对象,通过对比内错布置与外错布置的优缺点,提出了一种内外错相结合的回采巷道布置方式,并分析了煤柱宽度和巷道偏移距离对煤柱下巷道围岩变形的影响.研究结果表明:内外错相结合的巷道布置方式减小了巷道变形量,保证下位煤层安全高效开采;随上位煤层煤柱宽度增加,煤柱下巷道围岩变形量逐渐减小,结合现场工况计算得到煤柱宽度以４０m 为宜;位于上位煤层煤柱下方的巷道围岩应力呈不对称分布,巷道的合理位置位于煤柱正下方左偏２m 处,此时巷道顶板及两帮的应力分布基本对称.研究结果能够为近距离煤层下位煤层的巷道布置提供参考依据.

• 深埋薄基岩厚煤层开采顶板突水溃砂通道形成机理研究

  姚宣成;刘家明;弓昊

  我国中东部矿区相继进入深部开采阶段,为了研究深埋薄基岩厚煤层开采覆岩运动中突水溃砂通道的形成机理,采用室内试验、现场实测、理论分析、数值模拟等多种研究手段,开展了覆岩厚冲积层垮落形态、采动裂隙扩展路径以及薄基岩破断形式的研究.研究结果表明,厚冲积层的垮落形态呈对称冒落拱与非对称冒落拱交替循环出现,其中对称冒落拱的采动裂隙由高位厚冲积层起裂,并以Ⅰ类裂纹的形式向薄基岩双向向下扩展,导致薄基岩发生拉伸破断,工作面来压缓和;非对称冒落拱的采动裂隙由高位厚冲积层中萌生,以Ⅱ类裂纹形式向薄基岩单向向右下侧扩展,导致薄基岩发生剪切破断,工作面来压强烈;基于上限定理得出冒落拱的理论方程,预测结果与相似模拟试验所得数据吻合,可以用于冒落拱的形态演化预测.

• 考虑温度损伤的复合岩石本构关系研究

  王胜伟;亓宪寅;付鹏;耿殿栋;柯婷

  :为研究岩石在温度作用后的物理特性、力学性质及损伤变化,对 复 合 岩 石 试 样 进 行 温 度 处 理,设 置 常 温、６０℃、０℃、１２０℃、１５０℃、１８０℃ ６个温度梯度,对温度作用后的复合岩石进行单轴压缩试验.使用 Weibull分布函数建立温度作用后复合岩石的统计损伤本构模型,以文献理论曲线和单 轴 压 缩 结 果 加 以 验 证,基 于 数 字 图 像 相 关 法 (DigitalImageCorrelation,DIC)建立本构模型,改进后的本构模型对岩石峰后阶段破坏特征的描述更加准确.所建立的温度作用后复合岩石损伤模型理论曲线与文献理论曲线较为吻合,模型曲线 与 单 轴 试 验 结 果 表 现 出 较 高 的 相 似 度,使 用DIC改进的本构模型可以较好地表征复合岩石各破坏阶段

• 真三轴应力路径下花岗岩岩爆特征试验研究

  李占金;梁锐;李群;张鹿;程豪杰

  为分析高应力条件下开挖卸荷对巷道围岩破坏特征的影响,利用真三轴岩爆试验系统,通过三向六面加载、单面快速卸荷的方法对花岗岩的破坏形态、能量演化特征和声发射基本特征参数进行研究.试验结果表明:岩石破坏过程分为小颗粒弹射、岩板劈裂、板折剥落、块状弹射４个阶段.试样在卸荷面形成“V 形”岩爆坑,内侧出现剪切裂纹,其整体破坏形态在空间分布上呈二元分布;通过对岩爆能量的研究发现,卸荷过程前岩石所吸收的能量主要以可释放的弹性应变储蓄在岩石自身,在卸荷过程后所累积的弹性应变能释放,促进岩石的破碎;声发射 AF 和RA 特征值的变化规律表明,试验过程中岩石试样产生张拉裂纹和剪切裂纹,且以剪切破坏为主.岩石的损伤变量曲线与应力曲线有较好的对应关系,可以反映岩石内部结构的破坏程度,为深部工程灾害监测提供一定的理论依据.

• 混合层黏土内层水化和溶胀机制的分子动力学模拟

  杨宇;徐国元

  地表中超过７０％的黏土属混合层类型,了解其溶胀行为对减少膨胀土地质灾害和矿业研究开发至关重要.通过编写水分子插入和相互作用能计算分子动力学脚本,通过比较最主要的伊 蒙混合层黏土与纯蒙脱石之间溶胀行为的差异,捕捉了基础层间距、相互作用能随水化量的变化情况.结果表明:由于不对称的内层与混合的平衡阳离子,混合层黏土相比于蒙脱石有着更小的溶胀;随着水化量增加,黏土与黏土之间、黏土与阳离子间的相互作用能不断下降,而黏土与水之间的相互作用能则增加,并且促进溶胀;库仑相互作用起着主要的、积极性的作用.研究揭示了混合层黏土的溶胀及黏土 水相互作用机制,为减少黏土膨胀、实现岩土灾害宏(微)观防治奠定了基础.

• 不同静水压下煤体动态压缩力学特性及破坏特征研究

  韩一丹;薛生;程春晖

  随煤矿开采深度的不断延深,深部煤体所处的应力环境将逐渐倾向于静水压状态,同时冲击地压、煤与瓦斯突出等典型煤矿动力灾害危害程度不断加大.为研究煤体在不同静水压环境下的动态压缩力学特性,采用主动三轴围压霍普金森压杆试验系统,开展加载率７００~１４００GPa/s和３种静水压状态(４MPa、６MPa、８MPa)下煤样动态压缩力学试验研究.研究结果表明:煤样应力应变曲线出现短暂线性弹性阶段,动态弹性模量、动态抗压强度与加载率、静水压限制成正比,动态抗压强度的加载率敏感性与静水压限制成反比;相同加载率下,煤样的破坏应变与静水压大小成正比;冲击加载后煤样宏微观破碎特征表明,随着静水压约束的增强,煤样破碎程度逐渐降低.本研究可为深部煤矿典型动力灾害防灾减灾研究提供参考,对深部煤矿工程布设具有一定的指导意义.

• 煤岩组合体破坏失稳及能量演化规律

  郭晓亚;高亚斌;韩培壮;唐一博;娄同歌;王飞

  :为了研究煤岩组合体受载失稳和能量积聚及其演化规律,基于 COMSOL数值模拟软件构建了煤 岩和煤 岩 煤组合体、岩 煤 岩组合体模型,并进行单轴压缩试验.结果表明:相同加载条件下,组合体中煤组分占比越大,抗压强度极限越小;组合体积聚的能量转化为内部弹性应变能和损伤耗散能,释放的弹性应变能是导致煤岩体发生破坏的内在因素;单轴压缩作用在煤组分和岩石组分上的应力相等,最大应力均为该组合体的抗压强度σ,组合体内部能量主要积聚在煤组分中,该组分是导致组合体发生变形破坏的能量积聚载体.研究结果可以为降低含夹矸煤层稳定性,提高顶煤回收率提供理论依据.

• 低速水流作用下砂岩力学特性与参数损伤特性

  马记;万文;田洪义;陈伟;周彧;舒彬

  以砂岩为试验与研究对象,基于自然干燥状态对比不同流速及不同pH 值的水化学溶液腐蚀作用,进行一系列的单轴、三轴压缩试验,对比分析了水化学溶液作用下砂岩的强度与变形特征以及相关参数的响应机制.试验结果发现:砂岩的单轴、三轴抗压强度、各阶段特征应力、弹性模量、黏聚力以及内摩擦角随着溶液pH 值的减小、水流流速的增大而降低,但泊松比随之增大;微细观结构方面,随着溶液 pH值的减小、水流流速的增大,孔隙率逐渐增大,原先较为致密的孔隙结构逐渐向不规则蜂窝状结构发展,导致砂岩宏观变形和强度特性逐步劣化.

• 超临界CO2作用下不同煤厚煤岩体破裂过程声发射特性研究

  王文伟;王开;张小强;姜玉龙;蔚默然

  将 CO２ 注入到深部地层的不可采煤层中,是 CO２ 长期封存的有效手段.但高温高压下达到超临界状态的 CO２会大幅劣化煤体力学性能.为研究超临界 CO２ 作用前后煤厚对 RCR(岩 煤 岩)组合体单轴压缩破裂过程声发射特性的影响,对煤岩组合体进行单轴压缩试验并进行声发射监测.研究结果表明:随煤厚的增加,组合体抗压强度、弹性模量、声发射峰值计数、能量及累积能量呈下降趋势,声发射累计计数呈上升趋势,能量积聚时间变久,破坏时发生的应变和所需时间不同程度增大;超临界 CO２ 浸泡后,不同煤厚组合体抗压强度、弹性模量、声发射峰值计数、累计计数、能量及累积能量降幅明显,破坏时发生的应变和所需时间不同程度减小;超临界 CO２ 作用后的组合体更易失稳,能量积聚时间变短.随着煤厚增加失稳趋势变大,但能量释放逐渐缓和.研究成果可为 CO２ 地质封存稳定性提供参考.

• 高水压与高应力对岩石应力波传播速度的影响

  温庆阳;胡玮锋;金解放

  :深部高水压岩体工程爆破开挖时,围岩体承受高水压、高地应力和爆破动载荷共同作用的理论研究远落后于工程实践.因此,自研试验系统对红砂岩进行了应力波传播试验.结果表明,当冲击速度和轴向静应力一定时,随着水压的增加,红砂岩应力波波速逐渐增大,波速随水压的增加呈二次函数变化;在拟合函数中,二次项系数、一次项系数与轴向静应力之间呈线性相关,常数项与轴向静应力之间呈非线性相关;对于初始损伤较小的红砂岩,水压的存在导致岩石内部的裂隙被挤压,增强了岩石波阻抗,有利于应力波在岩石试件中的传播.

• 离子型稀土矿抗剪强度指标特征及影响因素

  叶云雪;熊章祥;洪本根;李洪亮;喻勇

  :由于离子型稀土矿通常采用原地浸矿工艺,降低了矿岩的抗剪强度,从而诱发边坡失稳.利用固结不排水试验、不固结不排水试验和快剪试验,研究不同初始干密度、初始含水率和孔隙溶液类型下矿体抗剪强度指标的变化规律.结果表明:当初始含水率一定时,矿体的黏聚力与初始干密度呈正相关,内摩擦角随初始干密度变化不大;当初始干密度一定时,矿体的黏聚力与初始含水率呈负相关,内摩擦角随初始含水率增加略微增大;在不同初始干密度、含水率影响下Ccu和C′呈良好的线性关系;当初始干密度、含水率一定时,CU 试验、UU 试验与快剪试验的C、φ 值大小关系分别为:Cq＞Cuu＞Ccu,φcu?φq.研究结果为离子型稀土在无氨氮或少氨氮开采工艺中矿山边坡的稳定性评价提供一定的理论指导.

• 各向异性对煤层瓦斯运移及抽采钻孔布置的影响

  王昊;张飞;王帅;郝勇浙

  合理、精确的布孔参数是影响煤层瓦斯运移及控制瓦斯抽采达标的重要参数.基于等效位移原理的渗透率表征方法,采用建立的双孔 双渗流固耦合模型,分析了渗透率各向异性对瓦斯运移场时空演化及钻孔布置的影响.结果表明:钻孔等距离位置瓦斯压力和渗透率分别呈垂直、水平“８”形分布,中部收缩程度和各向异性系数呈正比;较高的各向异性程度对应较大基质 裂隙压力差值,但不改变其先增大后减小的趋势;基质渗透率增幅大于裂隙渗透率,渗透率增幅和两者差值均和各向异性系数呈正比;扩散仍是基质裂隙质量交换的主控源,考虑到渗透率的各向异性,建议厚煤层抽采钻孔采用花眼的布置形式.

• 表面活性剂对无烟煤调控机制

  寇凯博;李岗;严国超;陈曦;相海涛

  为了降低粉尘对人体的危害,通过分子模拟和试验分析相结合,从宏观和微观双角度,综合地探究表面活性剂对无烟煤的润湿调控机制.采用分子动力学模拟出的空间分布、非键相互作用、氢键作用来比较阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂在无烟煤润湿方面的异同,试验选用的试剂为:(脂 肪 醇 聚 氧 乙 烯 醚)AEOＧ９、(十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠)SDBS、(顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐)快渗 T和(壬基酚聚氧乙烯醚)NPＧ１０.通过动态表面张力试验探究试剂对水的改性效果,采用红外光谱试验探究试剂对无烟煤的改性效果.结果表明:表面活性剂在液固界面定向排列,但阴离子表面活性剂有序性更强.阴离子表面活性剂对静电作用力的提升高于非离子表面活性剂,对氢键作用力的提升低于非离子表面活性剂.试验的４种试剂能大幅度降低水的表面张力,经试剂处理的无烟煤其亲水基团提升,润湿性增强,快渗 T的润湿作用最“温和”.

• 新型防灭火凝胶对煤活性分子基团的抑制作用研究

  王建国;许娟娟;闫涛

  :为了研究凝胶对煤自燃活性分子基团的抑制作用,采用硫酸盐交联剂和磷酸盐胶凝剂交叉复配试验优选制备了一种新型凝胶,通过程序升温试验、傅里叶变换红外光谱测试和分峰拟合处理,研究了不同质量凝胶对煤阻化性能的影响以及煤样经凝胶处理前后羟基、羰基、碳碳双键和碳氧单键４种活性基团的分布特征及变化情况.结果表明:随着煤温升高,凝胶处理煤样的 CO 气体产生量明显低于原煤,添加３０g、６０g 和 ９０g 凝 胶 的 煤 样,其 阻 化 率 水 平 分 别 在３７％、５４％和６５％左右;凝胶处理能有效降低煤体内所含官能团活性,煤样４种分子基团的吸光度和峰面积两项指标均明显下降,平均降幅为４２．１３％和４３．７６％;新型防灭火凝胶对煤自燃分子基团具有明显的阻化、抑制作用,对碳氧单键和羰基的抑制作用优于碳碳双键和羟基.

• 羧甲基纤维素改性纳米零价铁的制备及性能研究

  刘欣媛;张辉;丁德馨;胡南;戴仲然;李峰

  :针对纳米零价铁(nZVI)在反应过程中易出现团聚、氧化、反应活性降低等问题,利用羧甲基纤维素(CMC)对nZVI进行改性,制备出了含不同比例(０、０．１％、０．５％、１．０％)CMC的 CMCＧnZVI,研究了其沉降性、抗氧化性、粒径大小以及去除酸性铀废水中 U(Ⅵ)的性能.结果表明:随着 CMC比例的增加,CMCＧnZVI的 粒 径 更 小、分 散 性 更 好、抗 氧 化 性 更强,其中含１．０％CMC的 CMCＧnZVI的粒径最小,分散性最好,抗氧化性最强,在放置６０d后无明显沉降及氧化现象;当酸性铀废水初始 pH 为３,铀的初始质量浓度为５ mg/L时,含１．０％ CMC的 CMCＧnZVI去除 U(Ⅵ)的效果最好,去除率达 到 了 ９７．６４％,其 pH 提 高 到 了 ５．２１.研 究 成 果 为CMCＧnZVI在酸性铀污染地下水修复中的实际应用提供了理论支持.

• 硝酸盐还原菌群的富集及其去除酸法地浸矿山地下水中硝酸盐的研究

  王永东;易海涛;丁德馨;翟开革;李梦婷;袁野

  为去除酸法地浸矿山地下水中的硝酸盐,采用富集反应体系从不同地区岩石样品中富集得到了硝酸盐还原菌群,研究了其对酸法地浸矿山地下水中硝酸盐的还原作用.结果表明,共富集得到了３组有硝酸盐还原能力的菌群,但只有从西北某退役铀矿山岩心样中富集的菌群能适应酸性铀污染地下水环境,并表现出较好的硝酸盐还原能力,该菌群能在１０d内将酸法地浸矿山地下水中的硝酸盐浓度从１００mg/L降至１mg/L,地下水的pH 由３．０提高至５．０左右,其优势菌为 Tumebacillus,占比达到３１．６２％.

• 金属矿山生产全流程协同管控技术与平台研究

  段文权;赵辉军;刘敬智;崔冰;谭丽龙

  针对金属矿山数字化和信息化建设过程中,各软硬件系统之间存在数据孤岛、数据断层和系统壁垒,导致各生产环节的协同作业效果难以体现等问题,围绕矿山各生产流程之间的协同管控模式和实现方法开展了研究,开发了金属矿山生产全流程协同管控技术和平台.以实现数字化、自动化和智能化为目标,以数据标准化、流程规范化和开放体系为基础,对传统工艺进行优化升级,对现有设备进行智能化改造,研发相关软硬件系统,建设矿山数据中心,形成金属矿山生产全流程协同管控平台.国内某大型贵金属矿山的应用实践表明,该平台有助于实现矿山各应用系统之间的数据集成和共享,促进矿山生产技术和生产管理间的高效协同,提升企业的现代化管理水平,实现矿山企业的降本增效.

• 基于灰度差分的改进K-means算法在煤矿图像分割的应用

  李娜;薛佳盟;贾澎涛

  煤矿图像由于其特殊环境造成的非均匀低光照特点,给图像分割带来了困难.针对非均匀低光照的煤矿图像分割问题,提出一种基于灰度差分的改进 KＧmeans图像聚类分割算法.首先计算图像的灰度差分统计特征,包括对比度、熵和平均值,用灰度差分统计特征描述煤矿图像的纹理特征,建立特征向量;然后建立基于纹理特征向量的样本与聚类中心的距离函数,通过 KＧmeans算法的准则函数构建优化问题;最后根据优化问题的聚类结果实现煤矿图像的目标分割.两组煤矿图像分割试验结果的评价指标平均提升了１２％,结合分割视觉效果,说明了改进方法能够实现煤矿图像的有效分割,可得到较好的分割效果.

• 基于SPA未确知测度模型的充填管道磨损风险性评估

  程国华;康瑞海;石勇;刘杨;瞿靖

  :针对充填管道磨损评级具有模糊性的特点,引入 SPA和未确知测度双重理论,构建 SPA 未确知测度管道磨损预测模型.以国内５个矿山为例,选取了充填料浆质量浓度、充填骨料形状等１１个定量及定性影响因子,建立了充填管道磨损评价体系.为了克服SPA 由专家打分确定评价等级的主观性,融合未确知测度,建立了单指标测度函数,结合各指标的权重系数及 SPA 联系度分量,计算不同矿山的充填管道磨损等级及变化趋势.计算结果表明,选取的５个矿山充填管道磨损等级均为Ⅱ级,与实际情况相符,验证了所建模型的可行性.

• 露天矿生产和运输设备管理研究进展

  林昭云;刘仕强;李贤功

  随着科技创新步伐的加快和生产理念的进步,矿业设备呈现精细化、多样化和智能化的趋势.为预测露天矿生产与运输设备管理的最新发展趋势,全面回顾了近６年来国内外露天矿设备管理的主要文献,详细地介绍了文献的研究目标、模型算法及研究结果.通过分析各设备系统的主要研究设备、研究内容及采用的研究方法,分别讨论了不同设备管理系统研究的主要特点和局限性.指出了增加矿业设备调度研究的重要性和加强设备时效性管理的必要性,强调了矿山设备未来发展在自动化技术应用、多系统集成、智能化管理、多指标评价等方面面临的挑战.

• 基于DCF法-市场法的矿业项目并购估值研究

  李浩;李翠平;陈晨;胡梦蓉

  为了摆脱资源短缺的困局,我国矿企开始到海外投资矿产资源,矿业项目估值作为投资分析和决策的基础工作,可以帮助企业经营者更好地把握项目未来的预测和管理,确保矿业投资的最佳效益.基于 DCF法和市场法构建了矿业项目并购估值模型,并以非洲 Lion矿山项目为例进行实证研究,最后就评估结果对比分析并结合当前矿业市场进行验证,进而判断并购行为是否正确.结果表明:在基准日时点完成标的项目的并购交易是一次正确的决策,DCF 法与市场法相结合的评估方法与传统评估方法相比更加科学合理,可以为矿业投资并购决策提供参考依据.

• 稀散元素矿产在战略性新兴产业的地位及消费需求预测分析

  车东;张照志;潘昭帅;邢恩袁

  战略性新兴产业是对经济社会发展具有重大引领作用的产业.稀散元素矿产是支撑战略性新兴产业发展的关键矿产,因此,厘清其在战略性新兴产业中的作用及消费需求至关重要.基于我国产业发展和矿产资源国情,运用“顺产业链”和“逆产业链”相结合的方法分析了各类稀散元素矿产在战略性新兴产业的应用和消费现状,运用 ARIMA 模型和布朗模型对“十四五”期间稀散元素矿产在战略性新兴产业的需求量进行预测.研究结果表明:２０２０年,稀散元素矿产在战略性新兴产业中主要应用于新材料产业、新能源产业等４个一级产业,涉及３０余种重要产品.其中,新材料产业是应用最多的领域,占比高达９３．３８％;２０２０年,稀散元素矿产在战略性新兴产业中的消费总量为３７６２．８９t(金属量),占当年总消费量的３０．８２％;“十四五”期间,稀散元素矿产在２０２５年的需 求 总 量 将 达 到 ６７４７．９３t,占 当 年 总 消 费 量 的３５．８％.

• 专利网络视角下稀土科技发展的量化情景分析

  罗仙平;王锦萱;王锐;朱文兴

  :稀土永磁是稀土科技发展和产品研发的核心领域,为识别我国稀土科技发展重点并预测未来技术发展趋势,以稀土永磁领域的技术专利为研究对象,将复杂网络分析技术、技术生命周期理论和量化情景方法相结合,对国家知识产权局官网收录的１９８５年至２０２０年相关实用新型专利数据进行分析,并预测我国稀土科技的发展趋势.结果表明:未来我国稀土永磁技术领域的发展情景呈现以单一技术领域的快速发展带动产业协调发展为主,以多个技术领域的协同发展带动产业全面发展为辅的格局;单一领域技术带动模式下,电动机、发电机、电载系统等领域快速发展的可能性最大,其次是泵送装置、冷却装置、消音装置等领域,最后是磁疗理疗设备、医疗器械等领域;多技术协同模式下,主要是光学、计量仪器和研磨、抛光机床这两类专利技术领域的协同发展.研究结论为我国稀土产业的高质量发展提供了决策依据.