矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第11期

• 复杂条件下急倾斜中厚矿体安全高效采矿方法研究

  刘志军,廖九波,蔡富春,汤永平,王筱添,薛侃

  针对荡坪钨业传统采矿工艺生产能力低、劳动效率低、安全条件差、劳动强度高等问题,为寻求适合急倾斜中厚矿体安全高效回采的方法,在大直径深孔采矿工艺的基础上提出了中直径深孔采矿工艺,并选择复杂条件下的代表性矿块开展工业试验.试验结果表明:与分段空场法相比,中直径深孔阶段 空 场 采 矿 法 矿 块 生 产 能 力 翻 番、采 矿 成 本 下 降15.47％、炸药单耗降低11.76％、损失率降低了9.9个百分点,创造了良好的经济效益和社会效益,对中小型矿山具有重要的推广意义.

• 深部高应力破碎矿床下向进路充填采矿法盘区卸荷回采应用研究

  张宝,李永辉,盛佳

  针对高应力条件下深部破碎矿床开采中存在的底鼓、侧帮垮塌和侧鼓地压危害,设计了基于盘区卸荷开采的下向大尺寸进路充填采矿法盘区卸荷回采方案.通过GOCAD软件建立大型精确矿体仿真模型,并转换成 FLAC3D 数值模型进行计算分析,结果表明:盘区卸荷回采对水平应力的卸荷效果明显,分层采用两步骤进路开采顺序有助于改善盘区卸荷效果.盘区卸荷回采现场应力监测结果表明,卸荷回采盘区进路水平应力总体来说有较大的下降,平均卸荷约23％,回采进路收敛处于稳定状态,且大孔掏槽控制爆破回采大断面进路提高了盘区采矿效率,试验盘区生产能力达1200t/d,贫化率为5.0％,损失率为4.5％,采矿直接成本基本控制在(71±2)元/t,取得了良好的技术经济指标.

• 阶段空场嗣后充填采矿法采场长度优化及工程应用

  刘志义,李国斌,甘德清,路燕泽

  为优化某铁矿阶段空场嗣后充填采矿法的采场长度,提高矿山安全生产水平和生产效率,采用 FLAC3D 构建了采场数值模型,分析不同开挖步骤下,矿房顶板和侧帮的应力、位移、塑性破坏区变化对矿房稳定性的影响,并对采场的结构参数进行优化.研究结果表明,在巷道未支护的情况下,当开挖长度达到36 m 时,顶板最大拉应力超过该区域矿石的抗拉强度,侧帮最大拉应力值超过该区域矿石的抗拉强度,顶板拉伸剪切破坏塑性区逐渐增大,且有贯通趋势,此时采场的顶板和侧帮均逐渐失去稳定.因此,在考虑经济效益和巷道未进行支护的情况下,建议采场长度不宜超过36 m.

• 金川二矿区充填配合比优化研究

  朗岩旺弦,赵金田,张金来,宋炎雨,和学衡

  为进一步提高金川二矿区进路充填体强度,解决充填体强度分布不均的问题,通过开展混合料堆积密实度试验和充填配合比优化试验,分析了水泥掺量、料浆质量浓度和骨料配比三个因素对充填体强度的影响规律,基于充填体7 d强度要求和充填料浆流动性要求,通过室内试验,确定了最佳充填配合比.现场工业试验表明,采用最佳充填配合比充填进路时,充填成本降低了1.7 元/m3;充填体强度整体上得到了提高,最大提高1.1 MPa,最小提高0.39 MPa;充填体的强度方差由原来的1.091减小到0.835,一定程度上改善了进路充填体强度分布不均的情况.研究结果可为同类矿山优化配合比、提高进路充填体强度、解决强度分布不均的问题提供参考.

• 川西某锂辉石矿全尾砂充填材料特性试验研究

  阚晓平

  为探索川西某锂辉石矿全尾砂用作充填材料的可行性,开展了锂辉石全尾砂充填材料特性试验研究.试验结果表明:在全尾砂静态絮凝沉降试验中,83376阴离子型絮凝剂为5种絮凝剂中絮凝沉降效果最好的产品,最佳添加量为20 g/t,最佳初始料浆质量浓度为12％;通过全尾砂动态絮凝沉降试验,推荐锂辉石矿全尾砂固体负荷为0.46 t/(m2·h),该条件下全尾砂浓密底流质量浓度可达67.78％,溢流水含固量为127.3×10-6;锂辉石矿全尾砂胶结充填体强度与质量浓度和灰砂比均呈正比.根据采矿方法对充填体强度要求,结合充填配比强度试验结果,采场一步骤充填料浆配比参数推荐为:质量浓度68％,灰砂比1∶3(R28＝3.16 MPa).二步骤充填料浆配比参数推荐为:质量浓 度68％,灰砂比1∶10(R28＝0.62MPa).

• 矿渣棉纤维长度与掺量对水泥基细尾砂充填体强度的影响

  任玉英,欧忙,吴文

  为了研究矿渣棉纤维对细尾砂充填体强度特性的影响,开展压缩试验,探究了纤维长度、掺量和养护时间对充填体强度的影响规律,并结合结构损伤分析和微观图像对矿渣棉纤维的强度增强机理进行了探讨.结果表明:加入矿渣棉纤维使得试件的抗压强度增长,且在3~14 d养护龄期内充填体强度增长速度较快,14 d后趋于稳定;不同长度纤维对充填体强度的影响存在差异,中长纤维的强度增强效果最佳;随着纤维掺量的增加,强度指标呈现先增后减的现象,在纤维掺量为0.6％~0.8％时,强度达到最大值;当掺量过高时,纤维之间发生交缠和联结,形成团状聚集区,增加了充填材料内部局部区域的孔隙率,降低了试件抵抗变形的能力;矿渣棉纤维在胶结体中的桥接效应可抑制压缩裂缝的扩展,对试件破坏起到缓冲作用,从而增强了细尾砂充填体的强度性能.

• 化学外加剂对龙首矿充填料浆配合比优化的影响研究

  应金荣,龙卫国,王瑛,冯航,韩斌

  为降低充填材料成本,在保证充填体单轴抗压强度和料浆流动性的前提下,对添加外加剂的充填料浆配合比优化进行了研究,并对试验结果进行方差分析.结果表明:在扩散度为(91±2)cm 的前提下,灰砂比为1∶4时,通过添加外加剂,充填料浆的质量浓度可从78.0％提高至83.6％;相同水泥掺量条件下,充填体单轴抗压强度随着料浆质量浓度的提高而增大;充填体的单轴抗压强度随着水泥掺量的增大而增大,在水泥掺量不小于15.5％时,质量浓度82.4％及以上的料 浆 配合比下的充填体单轴抗压强度均超过现用78.0％的充填体单轴抗压强度;在保证经济性的前提下,推荐使用质量浓度为82.4％、水泥掺量为15.5％、外加剂掺量为300 mL/t的料浆配合比.

• 水泥复合充填材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

  汪华莉,何文贵,周凯

  为解决富含离子矿井水的侵蚀作用导致充填体强度衰减甚至出现失稳的问题,开展了充填体抗硫酸盐侵蚀性能研究.利用煤矸石、高炉矿渣、电石渣、水玻璃等制备碱激发充填材料,开展不同龄期(3,7,28,56 d)和不同质量浓度(0、2％、4％、6％、8％、10％)硫酸盐溶液浸泡下充填体抗压强度试验,借助SEM 扫描电镜,揭示水化产物作用机理.然后,在冷冻温度-10 ℃条件下开展25次冻融循环试验,探究充填体强度及质量变化规律.结果表明:水化初期,充填材料抗压强度随着硫酸盐浓度的增加呈先上升后降低的趋势,当硫酸盐浓度为6％时,抗压强度值最大;水化后期,充填体抗压强度不断降低,且侵蚀速率与溶液浓度呈正相关.在冻融循环作用下,水化初期充填体强度明显降低,后期强度最大损失率为27.2％,整体质量损失率在3％以内.冰晶的膨胀导致包裹在骨料颗粒表面的钙矾石和 C-S-H 凝胶脱落,削减了胶凝产物间的黏结力,破坏了充填体骨架结构.随着水化龄期的增加,水化反应消耗了大量的自由水,使得参与冻融循环的自由水含量较少,在硫酸盐的侵蚀环境下,碱激发作用生成的铝硅酸盐类凝胶紧密搭接填充内部孔隙,充填体内部孔隙中产生的冻融损伤较小,有利于提升碱激发胶凝材料的抗冻性能.

• 石碌铁矿露天转地下开采地表塌陷范围预测分析

  兰舟,张艺山,石露,崔银祥,马驰,郭国龙

  针对露天转地下开采地表塌陷问题,以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,引用 Laubscher方法,确定各层崩落角及界限,采用 FLAC3D数值模拟,结合插值网格法及地表变形倾斜、水平变形量计算,圈定了各开采阶段水平下北一采区地表塌陷范围,并通过无人机倾斜摄影技术建立的实景模型,验证了塌陷区范围的准确性.研究发现:①北一采区以 E9线为分界,西部矿体崩落角在 55°~61°之间、东部在67°~73°之间;②北一采区－180 m 中段以上,随着各中段依次开采,沉陷区和崩落区范围逐渐增大,主要向东南方向扩展,沉陷区增大速度要明显快于崩落区; －180 m 中段以下矿体开采后,崩落区停止发展.③目前北一采区主要出现了塌陷坑、地表裂缝以及滑坡3种地表变形现象,并有针对性地提出了封闭指定区域、边坡回填压脚、监测预警以及滑坡预警应急预案等措施.

• 采空区顶板矿柱支撑系统失稳破坏研究

  雷忠平,姜立春,付建生

  为研究采空区顶板 矿柱的失稳破坏机制,在现场调查某地下大理岩矿的基础上,以采空区最薄弱区域为对象,构建了顶板 矿柱支撑系统力学模型,推导出顶板 矿柱支撑系统最大拉应力计算公式,分析了矿柱间距、矿柱宽度、顶板厚度及顶板跨度对采空区顶板最大拉应力的影响.结果表明:受上覆围岩荷载作用,采空区最薄弱区域为中部区域,应力主要集中于顶板,失稳破坏形式为顶板受拉破坏;其他因素不变的条件下,矿柱间距为12 m 时,采空区顶板最大拉应力值最小,最大拉应力随矿柱间距增大先减后增;采空区顶板的拉应力与矿柱宽度、顶板厚度呈负相关,随着矿柱宽度增大,最大拉应力逐渐减小;随着顶板厚度增大,最大拉应力急剧减小;顶板跨度越大,最大拉应力越大,增大速率保持稳定.数值模拟结果及工程实例验证了理论计算公式的科学性和合理性.

• 基于改进Informer的综采工作面顶板压力多步长预测

  余琼芳,唐高峰,王联港

  煤矿顶板事故是矿井生产的重大安全隐患,实现顶板压力的准确和多步长预测对于煤层安全智能开采具有重大意义.以往的顶板压力预测大多预测支架下一时刻的压力数据,注重提高单步长预测准确率,而缺乏对于多步长预测的研究.基于顶板压力多步长预测研究,提出了一种基于改进 Informer 网 络 的 预 测 顶 板 压 力 的 新 方 法,并 采用SavitzkyＧGolay滤波对原始压力进行数据分析,得出了该方法在预测未来多个时刻的顶板压力时具有较好的效果.选用了山东省枣庄市付村煤矿某工作面的压力数据进行试验,结果表明:在预测第24个时间点时,相比于LSTM 和 GRU网络,改进 Informer 网络的顶板压力多步长预测模型RMSE分别减少了70.18％ 和38.31％,MAE 分别减少了73.94％和40.50％.

• 采空区回风侧埋管压注液态CO2的位置与流量参数优化

  王建国,许娟娟,张超鹏

  为研究采空区在回风侧埋管压注液态 CO2 的位置与流量参数,基于采空区多孔介质模型与气体组分输运模型,建立了小庄矿40207综放工作面回风侧埋管压注液态 CO2模型,模拟研究采空区回风侧压注液态 CO2 的埋管深度为50 m 时,在不同压注位置及不同压注流量下,压注液态CO2 24 h后引起的采空区 O2 体积分数变化情况.模拟结果表明:在压注位置距工作面20~80 m 范围内,采空区 O2 体积分数随着压注位置距工作面的距离增加呈现不断减小的趋势,随压注流量增大逐渐降低;在压注位置距工作面60~80m、压注流量为500~800m3/h时,CO2 对采空区惰化的效果较好,且不会引起工作面上隅角 CO2 浓度超限.在回风侧埋管注液态 CO2 可有效降低采空区 O2 体积分数,从而防止采空区遗煤自燃.

• 冲击载荷作用下炮孔近区节理岩体的动力响应

  聂根良,程晓红,周文海,胡才智,凌晓

  为研究钻孔爆破冲击载荷在岩体节理面的传播机制,设定了两种不同节理形式的模型,并对节理面的应力分布、振动速度、位移分布进行了数值研究.研究结果表明,节理面厚度固定不变时,随着炮孔距节理面空间距离的增加,节理面动态响应明显减弱,而在空间距离固定的情况下,随节理面厚度的增加同样对该面的动力响应存在削弱效应.另外,节理面倾角小于45°时,随倾角增大,应力和振动合速度峰值逐步减弱,而倾角大于45°时,应力和振动合速度峰值又逐渐增强.且以45°倾角为界限,小于45°时应力峰值衰减率逐渐减小,大于45°时应力峰值衰减率逐渐增大,但振动合速度峰值衰减率却一直增大,尤其在倾角大于45°以后,增大程度明显变强.

• 不同加载速率对预制裂隙类岩石材料的力学特性影响及声发射分析

  王远增,万文,赵延林,陈伟,盛佳,周彧

  为研究不同加载速率对预制裂隙类岩石的单轴压缩破坏及裂纹扩展特性的影响,通过预制不同裂隙倾角的类岩石体,进行单轴压缩试验和声发射试验.结果表明:预制裂隙类岩石在加载过程中先以拉张裂缝为主,后逐渐过渡至剪切裂缝,最终表现形式为剪切破坏.在相同裂隙倾角的情况下,试件峰值强度、弹性模量与加载速率呈现正相关关系;相同加载速率下裂纹倾角从0°变化到60°,试件表征峰值强度总体上呈先减小后增加趋势,当α＝30°时,峰值强度最低.声发射计数特征与应力 应变曲线相结合,能够较为直观准确地反映出在加载过程中预制裂隙类岩石试件的破坏过程,声发射计数的变化能够与应力 应变曲线的变化一一对应,尤其是峰后阶段,声发射计数特征能够较直观地反映出试件在峰后阶段所发生的破坏尺度更大,即试件最终破坏将发生在峰后阶段.

• 基于一维传热试验的砂岩传热特征与热冲击因子分布规律研究

  常亮亮,郤保平,曹钰,赵璐敏,尚思远,吴玮琛

  为了探究干热岩资源开发的砂岩传热与热冲击破裂问题,通过一维传热试验并结合岩性,对砂岩传热特征、热应力分布进行深入分析,并引入热冲击因子表征岩石破坏范围与程度.得到以下结论:砂岩一维传热具有明显的非均质特征,稳定温度随着热距离的增大线性减小,且沸腾传热速度比无相变的自然对流传热速度高出24.0％;热冲击对砂岩的破坏作用会在热距离增大的方向上经历高效、低效、无效3个阶段;热冲击因子的非均质性影响砂岩微观颗粒起裂时间与裂纹扩展形态.研究结果可为干热岩开发中循环介质提热工艺、储层裂缝改造工艺提供参考.

• 升降温作用下裂隙演化对单裂隙花岗岩渗流特性的影响研究

  宋家琪,胡耀青,靳佩桦,徐轶尘

  为研究高温高压下粗糙单裂隙表面形貌演化特征及水力流动特性,在不同应力与渗透压条件下,开展了50~350 ℃升温降温循环的单裂隙渗流试验,采用三维形貌扫描技术描述不同围压下升降温作用后裂隙表面的演化特征,分析了升降温作用对单裂隙花岗岩渗流特性的影响.结果表明:单裂隙花岗岩经温度循环及渗流作用后,裂隙表面局部岩体脱落,整体轮廓高度降低,轮廓线趋于平滑;在不同应力下,升温阶段裂隙水力开度和渗透系数先减小后增大,在降温阶段,同一温度下的裂隙水力开度和渗透系数均高于升温阶段时的值;高温高压渗流作用导致裂隙表面岩体产生不可逆的热破坏,裂隙面粗糙度降低,裂隙水力开度与渗流系数因此增大.

• 冻融循环作用下红砂岩不同尺度孔隙演化规律试验研究

  杨萌萌,张君岳,孟想

  为探讨冻融循环作用对寒冷地区岩石孔隙结构的影响,对不同冻融循环次数(0次、20次、40次)作用后的红砂岩试样进行了场发射扫描电镜观察、压汞测试和低温氮气吸附测试,并对不同尺度(微孔、过渡孔、中孔和大孔)孔隙的演化规律进行了研究.研究结果表明:冻融循环会改变红砂岩中孔隙孔径的分布规律,使原50~680 nm 的过渡孔或中孔不断发育扩大为680~3800 nm 的中孔和大孔;冻融循环有利于红砂岩中小于50 nm 的微孔或过渡孔发育生成,且对3~4 nm 的微孔影响最大.研究结果可为寒冷地区资源开发、工程建设及安全施工提供理论指导.

• 定向热冲击花岗岩体内部温度场分布及其演化特征研究

  米晨,冯子军,陈正男,张超

  为了探究热力定向破断煤层坚硬顶板新型方法的可行性,利用自主研制的定向热传导温度控制系统,研究了高温热源作用下花岗岩定向热冲击破裂效果,揭示了岩石不均匀受热情况下温度演化规律及其与破裂的内在联系.结果表明:不同位置升温速率随时间变化呈现先升高后降低的趋势,花岗岩试样的破坏并非于升温速率到达峰值时产生,花岗岩的破坏是热冲击效应及高温对岩石性质的弱化综合作用下的结果;随着热冲击温度的升高,非加热向测点的升温速率有很大程度的上升,对定向热冲击破岩存在一定的不利影响;在更高温度的热源作用下,花岗岩破裂时间缩短,在试验条件下热冲击温度与破裂时间的关系可用 Allometricl模型进行有效拟合.研究结果可为热力定向破断坚硬岩石新型破岩方法的深入研究提供理论参考依据.

• 磷矿井下通风系统风险评估与监测预警研究

  藏英涵,李先福,吝曼卿,秦孙巍,宋世杰,陈洋洋

  为实现磷矿山井下通风系统的安全运行,减少可能发生的作业事故带来的人员伤亡与财产损失,对井下通风系统 风险评估模型与监测预警系统进行了研究,并将两者结合以辅助管理人员对井下通风系统进行风险决策.以江家墩磷矿为研究对象,根据磷矿山井下通风系统特点及文献资料,提取关键技术指标,引入线性与广义对比加权综合标度指数构建风险评估模型,并对风险等级进行定量识别;采集实际生产数据,验证了模型的合理性和有效性;开发监测预警系统,验证了系统在现场应用期间稳定可靠,运行情况良好,预警次数环比下降13.4％.研究和工程应用结果表明:将通风系统风险评估模型运用于监测预警系统可提高安全管理人员的风险管控能力.

• 地下金属矿山通风系统可靠性评价模型研究

  朱必勇,费汉强,史键波

  针对地下金属矿山通风系统可靠性具有模糊性与随机性特点、评估指标体系复杂、定量与定性指标混存处理难的问题,建立了基于二元联系数和投影灰靶决策理论相结合的通风系统可靠性综合评价模型.首先,考虑通风系统实际,构建了多层次的评价指标体系;其次,应用序关系分析法(G1法)确定指标主观权重,采用二元联系数理论对混合指标数据进行统一化处理,基于投影灰靶决策理论计算待评对象投影一致性系数,综合分析待评对象优劣;最后,以3座矿山为研究背景,确定通风系统可靠性状态,并与模糊数学和云模型评价结果进行对比.研究结果表明,3座矿山通风系统可靠性优劣排序为 K2＞K1＞K3,3种评价模型评估结果完全相同,且与工程实际相符,验证了基于二元联系数和投影灰靶决策理论相结合的地下金属矿山通风系统可靠性评价方法的有效性.研究结果可为评估工作提供新思路.

• 尾矿库渗流场及坝体稳定性的三维数值分析

  刘红岩,刘康琦,周月智,张光雄,邹宗山,王光兵

  针对某山谷型尾矿库,采用 Rhino和 Griddle软件建立尾矿库三维数值模型;采用 FLAC3D 软件对尾矿库在正常水位及洪水位下的浸润线进行模拟计算,结果表明浸润线埋深符合有关规范的要求,但是随着干滩长度的减小,浸润线埋深变小,将不利于尾矿库的安全稳定;采用流固耦合理论对尾矿库在正常水位及洪水位下的应力场、位移场及稳定性进行研究,结果表明,随着库水位的抬升,尾矿库应力和位移总体上均呈现增加趋势;采用强度折减法对正常及洪水位下的尾矿坝稳定性进行了计算,得到尾矿坝的相应安全系数分别为2.914和2.69,说明库水位的抬升将导致尾矿坝的稳定性降低.

• 基于博弈论-可拓云模型的尾矿库溃坝后果评价

  王其虎,熊淦麟,叶义成,柯丽华,贺振祥,SEKOU Doumbouya

  溃坝后果严重度评价是尾矿库溃坝风险评价的重要内容.针对后果严重度评价时存在的模糊性、随机性等问题, 提出了基于博弈论的可拓云模型尾矿库溃坝后果评价模型.首先建立了溃坝后果评价指标体系并分级;然后运用优化的序关系分析(G1)法和反熵权(EWM)法分别计算出评价指标的主、客观权重,并基于博弈论确定综合权重;最后通过可拓云模型求得综合关联度,并确定后果严重度等级.以湖北省4座尾矿库为例,将工程实测值代入模型评价了溃坝后果严重度,为降低溃坝后果严重度提供了参考.

• 全物理交联Al3＋-CMC/MMT-PAM 双网络凝胶的制备及性能

  陈鹏燕,周春山,程熙宇,田雅琪

  为防治煤自燃,以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)为原料,钠基蒙脱土(Na-MMT)和柠檬酸铝(Alcit)为辅料,引入两种相互作用来构筑双交联网络结构,制备全物理交联 Al3＋-CMC/MMT-PAM 双网络防灭火凝胶.测试了凝胶的胶凝时间、热稳定性、强度、渗透性能以及微观 形 貌,采用程序升温、热分析 (TG-DSC)、红 外 光 谱(FTIR)、比表面积分析等对凝胶的防灭火性 能 进 行 研 究.结果表明:Al3＋-CMC/MMT-PAM 双网络凝胶具有良好的热稳定性,MMT的质量分数为3％时,凝胶强度最佳,25号凝胶渗透率最小,为 28.14％;经凝胶处理的煤样,其—OH和 —C═O含量始终低于原煤,C—H 含量高于原煤,失重率整体降低,总放热值明显下降,比表面积减小.灭火试验表明,双网络凝胶对煤的自燃有一定抑制作用,加入双网络凝胶后,煤体温度迅速下降且不易复燃.

• 基于水化学特征分析的近地表井壁涌水来源识别技术

  赵世毫,高林,陈原望,蒋明,向天麟,申业兴,许帅

  矿井水害严重制约着矿井的生产,确定涌水来源对矿井安全生产具有重要的现实意义.以水银洞金矿斜井近地表井壁为研究对象,在分析涌水机理的基础上,采用模糊综合判别法和灰色关联度理论,结合6项水化学指标进行矿井涌水来源识别.利用判别模型对各水样数据进行分析处理,通过隶属关系及关联度分析判断,得出涌水水源为大气降水.涌水机理分析结果表明,斜井近地表井壁导水通道主要为裂隙带,主要涌水水源为大气降水;水银洞金矿水文地质条件较为复杂,采用常规水化学特征结合判别模型判别涌水来源,有效避免了判断结果不准确甚至误判的情况发生,有利于快速、经济、准确地判别出涌水水源.研究成果可为类似条件下矿井井筒涌水水源判别与矿井水害防治提供理论依据.

• 复杂大水矿山近矿体帷幕注浆技术优化及应用

  杨柱,叶强,李阳明,胡强

  为了进一步改善大水金属矿山井下近矿体帷幕注浆技术的应用效果、堵水方案及注浆工艺,通过“因矿制宜、一矿一策”综合总结分析安庆铜矿东马鞍山矿体井下治水工程的实践成果,针对该区域水文地质条件复杂、岩溶发育程度不均、富水透水性强等问题,提出了分区治理＋局部近矿体帷幕注浆的优化方案.通过地质、涌水、钻孔资料分析,研究分区裂隙发育程度的判识方法;确定不良构造形态及富水空间分布,优化注浆堵水参数,形成“探 注 检”的近矿体帷幕注浆技术路线,在东马鞍山矿体－580~－820 m 中段采用局部近矿体帷幕注浆,年涌水量降幅达36.5％,减水成效明显,解除了矿山的突水威胁,可为同类工程实践提供参考.

• 基于颗粒破碎的钙质砂地基桩基承载特性研究

  张印涛,马新岩,董宗磊,张升

  针对钙质砂地基因颗粒破碎导致桩基承载力显著下降的问题,以钙质砂地基的低桩基承载力为背景,采用离散元程序模拟钙质砂地基的沉桩过程,探究钙质砂的颗粒破碎演化及其对土体应力、位移和桩基承载力的影响.研究结果表明:沉桩过程中桩端底部土颗粒向下移动,桩侧土体向上移动形成颗粒“流动通道”,而颗粒破碎引起的体缩效应会使该“流动通道”向桩身移动;颗粒破碎的发生范围集中在桩底0.5倍桩径和邻近桩侧部位,颗粒破碎导致桩基承载力下降约70％,主要源于钙质砂的易破碎性和高压缩性.研究成果可为钙质砂地基的桩基施工提供借鉴.

• 考虑流固耦合的脱硫塔结构抗风稳定性影响研究

  程爱平,梅钊,吴金池

  脱硫塔结构在矿山化工等多个行业中作为常见的脱硫装置,其稳定性至关重要.以某矿山脱硫塔结构为研究对象,开展了考虑流固耦合的脉动风作用下脱硫塔结构的抗风稳定性研究,探讨了开孔高度、开孔角度和开孔半径对脱硫塔结构抗风稳定性的影响规律.研究结果表明:不同开孔参数对脱硫塔结构抗风稳定性的影响非常显著,开孔角度对于结构抗风稳定性的影响最大;当开孔角度小于120°时,结构抗风极限承载力下降趋势较为明显,当开孔角度大于120°时,降幅趋于缓和;随着开孔高度的增大,结构抗风极限承载力先减小后增大;随着开孔半径的增大,结构抗风极限承载力逐渐减小,基本呈现线性关系.研究结果对脱硫塔结构开孔参数设计具有重要意义

• 矿用电梯无齿曳引机检测试验研究

  秦海鹏,刘东,向艳芳

  无齿曳引机是矿用电梯的核心部件,是为适应矿山大规模开采研制的新型辅助提升设备,其性能直接影响矿用电梯的安全性和可靠性.针对矿用电梯无齿曳引机低速大扭矩的特点和起动特殊要求,对无齿曳引机负载性能相关的试验方法进行了分析研究,选择三电平 NPC 结构的逆变器作为试验平台,构建了100 kW 的矿用电梯无齿曳引机负载性能试验系统,并进行了验证.结果表明,被试矿用电梯无齿曳引机加载性能稳定,响应速度快,选用的驱动单元可以平滑地起动无齿曳引机,曳引机运行平稳.验证结果与实际相符,证明构建的试验系统解决了矿用电梯安全准入检测验证的瓶颈问题.

• 基于SCADA的充填管道远程监控技术及其应用

  李振龙,张钦礼,马先锋,何景荣,李彦龙,张宇飞

  为了解决粗骨料充填频发的泄漏、堵管问题,开展了龙首矿充填系统远程监控技术研究.首先通过室内试验,揭示充填管道泄漏、堵管事故的主要特征,根据管道发生泄漏、堵管后的压力及流量变化情况确定泄漏堵、管点位置,通过统计分析的方法进行管道故障识别,并将识别后的管道压力、流量数据传输至SCADA 组态软件,通过软件分析实现充填管道运行状态的动态监测.开展“半堵”和“全堵”试验,验证了SCADA 充填管道远程监控系统运行可靠性及算法的判断准确性,该系统对充填管道的运行状态实现远距离自动监测和安全管理.

• 立轴冲击式破碎机抛料头磨损分析及转子结构优化

  龙启涛,赵丽梅,曹振,孙可,吴灿辉,李松

  立轴冲击式破碎机在工作过程中抛料头磨损严重,需要经常更换,严重影响破碎机的运转工作效率.为了减轻抛料头的磨损,同时保证破碎机的破碎效果,通过离散单元法建立抛料头的磨损模型,并结合正交试验、回归分析和多目标优化等方法对破碎机转子的结构参数进行优化.研究结果表明,当转子直径为790 mm、导料板安装角度为37.2°、分料锥高度为37.9 mm 时,抛料头的磨损程度较小,且不会降低破碎机的破碎效果.研究结果可为立轴冲击式破碎机转子系统耐磨性的优化设计提供理论参考.

• 基于灰岩动态力学特性的自由面机械破岩方法

  尚凤川,池秀文,董浩然,谢宇,张迪,马荣玖

  露天石灰石矿山的开采受到岩石力学特性、安全、环境等众多因素影响.为了实现露天石灰石矿山的非爆规模化连续开采,提高机械开采的生产效率,通过霍普金森压杆试验系统和现场工业试验,研究了岩石力学特性、冲击应变率、自由面数量等对硬岩破碎特性的影响.研究结果表明:灰岩试样在受到冲击时的屈服强度随着冲击气压和应变率的增加而增大,试件整体和单位体积吸收的能量均与入射能呈现出很强的线性相关;预先开挖自由面能够解除该方向的受限应力,同时临空面数量的增加,可使待破碎区岩石的可破碎性得到提高;提出了非爆开采坚硬灰岩的机械破岩改善方法.现场工业试验证明:在工作面底部预先切割布置自由面后,再利用液压破碎锤破岩,可大幅度提高生产效率,现场试验中破岩效率从35.9 t/h提高到118 t/h.

• 国外某赤铁矿工艺矿物学及选矿试验研究

  李亮,陈洲,王帅,程绍凯,刘军

  国外某铁矿石的 TFe品位高达49.04％,主要以赤(褐)铁矿为主,分布率高达91.49％,呈斑状和粒状嵌布.采用“阶段磨矿—阶段强磁”工艺进行了选矿试验,在一段磨矿粒度为－0.076 mm 含量占55％、强磁粗选场强为857 kA/m、二段磨矿粒度为 －0.0.76 mm 含量占65％、强 磁精选场强为239 kA/m、强磁扫选场强为477 kA/m 的条件下,得到铁品位65.26％、总回收率74.40％的铁精矿.为实现尾矿资源的综合利用,进行了捞砂试验,得到的粗砂铁品位为41.47％,可返回磨矿作业;细砂铁品位为13.10％,可作为建筑材料;细尾矿铁品位为35.55％,可进行尾矿再选或用作水泥铁质校正材料.

• 都龙矿区排土废石回收有价矿物技术研究

  洪永华,兰希雄,谢贤,甘云霄,陈华萍,王丛正

  矿山开采过程中会产生含有少量有价矿物的废石,随着工业矿石的逐渐消耗,对排土废石中有价矿物的回收利用 将成为必然.以都龙矿区排土废石为研究对象,采用光电分选＋磁滑轮＋干式磁选的工艺技术,将排土废石分成 －150~＋25 mm、－25~＋10 mm、－10 mm 3个粒级开展试验研究.试验结果表明,当含矿废石Zn品位为0.48％、Cu品位为0.045％、Sn品位为0.044％时,获得的粗精矿 Zn品位为1.781％、Cu品位为0.159％、Sn品位为0.153％,Zn回收率为51.57％、Cu回收率为42.81％、Sn回收率为43.14％.研究成果对于矿产资源深度开发、延长矿山服务年限及企业可持续发展意义重大,具有较好的示范效应和推广应用前景.