矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第12期

• 无底柱分段崩落法采场下盘残留矿石回采方式研究及应用

  龙卫国，何建元，谭宝会，钟立鹏，贾凯跃，王惠芬

  当采用无底柱分段崩落法开采倾斜矿体时，下盘部位易产生矿石残留损失。首先，从理论上分析了矿体厚度、矿体倾角以及分段高度、进路间距等因素对下盘残留矿量占比的影响，分析结果表明，下盘残留矿量随矿体厚度及倾角的增大而减小，随分段高度和进路间距的增大而增加。随后，在倾斜中厚矿体条件下分析了下盘切岩退采至不同部位时的下盘残留矿量占比，结果表明，单纯地采用中深孔切岩退采无法实现下盘矿石的充分回采，下盘残留矿量的占比通常会达到分段矿量的10％~15％，甚至更高。为充分回采下盘残留矿石，研究提出了“下盘切岩退采＋辅助进路回采下盘残留矿石”的技术方案，并通过物理放矿模拟试验对该方案的有效性进行了验证，试验结果表明，相对于单一的中深孔下盘切岩退采方式，该方案可使矿石回采率提高6.4个百分点，而贫化率仅增加0.4个百分点。最后，将该方案应用于现场生产实际，两条辅助进路共采出残留原矿5680 t，取得了较好的应用效果。

• 基于现场监测数据的金属矿地下崩落法开采覆岩冒落规律研究

  张玮，杨天鸿，马凯

  针对大红山铁矿地下主矿体无底柱崩落法开采的实际,借助“冒落拱”理论对覆岩自然冒落与持续冒落进行了判别.基于大红山铁矿覆岩冒落的巷道观测、钻孔探测数据,得到了该矿地下开采的覆岩冒落发展过程与规律.研究结果表明:随着地下主采区矿体被不断崩落采出,覆岩会发生自然冒落与持续冒落,并最终贯通地表.在首采４８０ m 分段,且年平均出矿量为94 万 m３ 的条件下,按照覆岩的半年冒落速率,可将覆岩冒落大致分为快速冒落阶段(每半年冒落高度为68.3 m)和匀低速冒落阶段(每半年冒落高度为28.65 m).得到了大红山铁矿崩落法开采覆岩冒落至地表的滞后时间经验公式,可为大红山铁矿露天与地下联合开采动态优化时空开采顺序提供指导.

• 机械破岩在破碎矿体进路回采中的应用

  郑冰，陈阳，郭进平，王鑫，王小林

  破碎软岩矿体使用进路式钻爆法回采时,爆破振动导致进路围岩难以实现自稳,掘进过程进路易冒顶、片帮,支护工作量大,采矿效率低下.为解决上述问题,夏家店金矿引进铣挖机机械采矿代替钻爆法采矿.研究了铣挖机机械破岩机理,对比分析了铣挖机机械采矿与钻爆法采矿在作业安全性、生产效率、经济效益等方面的差异.结果表明:铣挖机机械采矿可代替矿山85％的钻爆法采矿;铣挖机机械采矿的进路稳定性提高,采矿效率提升了50％以上,支护工作量减少了近40％;矿石回采率增加了6.4个百分点,采矿成本降低了45.5 元/t,取得了良好的安全效益、经济效益、社会效益.

• 增布卫星孔降低大块率的露天深孔爆破方案研究

  王忠康，章海象，肖祖荣，王发刚，邓骐宁

  为解决新疆金宝矿业露天深孔台阶爆破大块率高的问题,通过分析大块产生的部位及原因,提出在原爆破方案孔网参数不变的条件下,增布卫星孔的爆破优化方案,卫星孔直径为115 mm,孔深为4.5 m,孔网参数由4.5 m×3.5 m 改为4.5 m×1.75 m.通过增布卫星孔,增加台阶顶部炮孔堵塞段装药量,使得更多的爆炸能量作用在台阶顶部区域.因卫星孔的存在,斜线起爆过程中排距减小,台阶顶部岩石爆破的抵抗线降低50％.结果表明,增布卫星孔的爆破优化方案的爆堆大块率平均值为13.8％,大块产出降低约40％,爆破质量明显改善.尽管炸药单耗有所增加,但考虑二次破碎、铲装运输等的综合成本,优化后的方案较原方案仍然更为经济.

• 破碎矿体条件下扇形孔爆破块度优化措施研究与实践

  何建元，马国虎，梁博，钟立鹏，王惠芬，谭宝会

  龙首矿西二采区在破碎矿岩条件下采用无底柱分段崩落法采矿过程中,扇形炮孔爆破后矿石块度不均匀,崩落矿石中粉矿占比达到50％~60％,大量粉矿的产生使矿石流动性变差,导致采场出现矿石贫化率高、回采率低等问题.现场调查结合理论分析发现,炮孔密集系数大、炸药单耗偏高以及矿岩破碎等是造成西二采区扇形炮孔爆破后出现大量粉矿的主要原因.针对已完成中深孔凿岩的炮排提出了减少炮孔线装药密度以及在中深孔孔内实现间隔装药的方案,从而在确保装药均匀的情况下减少炸药单耗,而对于未进行凿岩的进路则提出保持炮孔数目不变、减小炮孔直径的措施来降低炸药单耗.现场工业试验结果表明,中深孔孔内间隔装药方案可以有效改善破碎矿体扇形中深孔爆破后粉矿过多的问题,使得粉矿占比减少了75％左右,矿石流动性显著改善,步距矿石回采率提高至86.5％.

• 含控制孔切缝药柱爆破增透松软煤层数值模拟研究

  陈响升，刘泽功，乔国栋，张鑫，杨帅

  为了探明切缝药柱与控制孔耦合作用下的爆破增透效果,运用 ANSYS/LSＧDYNA 数值模拟软件建立了数值分析模型并求解,得到了切缝药柱装药爆破与控制孔共同作用下松软煤层增透的裂隙扩展及应力分布特征.结果表明:切缝药柱和控制孔耦合作用下的定向控制断裂松软煤层效果优于单切缝药柱的爆破效果.应力波传播到控制孔时发生波的反射叠加,爆生裂纹偏转现象显著,拉应力峰值上升,与离控制孔的B、C、D 3点的拉应力峰值相比,靠近控制孔的 E 点的拉应力峰值分别是B、C、D 3点拉应力峰值的1.15倍、1.33倍和1.88倍.控制孔对裂隙扩展起导向作用,进一步促进了裂隙的发育和扩展.研究结果可为爆破增透松软低透气性煤层工程实践提供一定的理论依据和数据支撑.

• 非爆破密集钻孔切顶机理及参数优化研究

  刘云飞，康天合，张灵杰，朱文庆，张更鑫，汪家畅

  预裂切顶是维护沿空留巷巷道围岩稳定性的一种重要方式,为了解决瓦斯聚集区域爆破切顶的安全性和采动裂隙发育区水力压裂的局限性问题,研究了沿空留巷切顶和未切顶时顶板力学结构、非爆破密集钻孔切顶机理及切顶钻孔的参数优化.基于钻孔周围应力集中致裂围岩的方法,分析了密集钻孔切顶的机理,运用数值模拟软件３DEC研究了密集钻孔对东峰煤矿3202进风顺槽沿空留巷复用巷道切顶的效果,并进行了参数优化.研究结果表明:在不进行钻孔切顶时,留巷顶板下沉严重;当钻孔直径为110 mm、间距为150 mm 时,可形成密集钻孔弱化带,钻孔间岩层破裂明显;当钻孔高度为22 m、钻孔角度为仰角80°时,基本顶岩层完全垮落,留巷顶底板移近量明显减小.

• 填充节理对爆炸应力波传播的影响规律研究

  张更鑫,康天合,刘云飞

  为揭示含填充节理岩体在爆破过程中爆炸应力波的传播规律和爆生裂纹的扩展过程,利用 Abagus有限元模拟软件,基于cohesive单元改进爆炸应力波传播模型,建立含填充节理岩体中爆炸应力波传播的数值模型,对具有不同节理几何特征(厚度、填充节理与炮孔的距离)的岩体开展爆炸应力波冲击模拟试验.研究结果表明:填充节理反射的应力波会增加炮孔与节理之间岩体的爆炸应力峰值;在填充节理厚度分别为2 cm、6 cm 和10 cm 的岩体中,炮孔与节理之间的岩体爆炸应力峰值有明显的提升,在距节理面２cm 处的岩体应力峰值相较于无节理的岩体分别提升了41.8％、54.9％和70.2％;随着炮孔与填充节理间距的增大,反射应力波的强度会随着爆炸应力波强度的衰减而降低,在填充节理与炮孔的距离为40 cm 和60 cm 的模型中,随着岩体与节理间距的减小,应力峰值呈现先减小后增大的规律;爆炸应力波传至迎波面后会产生拉伸形式的反射应力波,当反射应力波强度大于岩体的抗拉强度时,会导致炮孔和填充节理之间的岩体出现层状裂纹和径向裂纹相互交错的现象,加剧这部分岩体的破坏程度.

• 传导和对流加热模式下碳质页岩孔隙结构及渗透性对比分析

  姜星，康志勤，高鹏贵，韩贺旭

  为研究不同温度下水蒸气对碳质页岩孔隙结构及渗透性的影响,将碳质页岩分组置于无水、过热水蒸气两种加热环境中,并加热至300 ℃、400 ℃和500 ℃,对加热后的碳质页岩进行 CT 扫描和渗透性试验.结果表明:过热水蒸气环境下碳质页岩的裂隙发育程度明显比无水环境下的高,在300 ℃时,无水环境下碳质页岩没有产生裂隙,而过热水蒸气环境下裂隙宽度已经达到了12~58 μm;碳质页岩在过热水蒸气加热条件下的孔隙率要远高于无水加热条件下的孔隙率,两者相差10倍以上;碳质页岩在过热水蒸气加热环境中的渗透率要远远高于无水加热环境中的渗透率,两者相差约2.5~18倍.

• 基于生产数据的煤层气井排采评价与优化

  冯堃，李峰，张双源，赵雨寒，甄怀宾，刘谨嘉，祝捷

  为了实现深部煤层气井的持续高产稳产,对大宁 吉县区块深部８号煤层的煤层气井生产数据进行了深入分析.考虑到井底压力、泵效、套压等排采工艺参数是影响煤层气井产量的重要因素,使用遗传算法优化的随机森林算法建立了煤层气井产量模型.利用模型计算了研究区域内地理位置接近、同批投产且水力压裂方案相同,但产能不同的煤层气井理论最大日产气量和排采优化指标,给出了煤层气井排采工艺参数的优化方案.结果表明,模型得到的煤层气井产量计 算 结 果 精 度 高,与 实 际 产 能 的 相 对 误 差 为 0.2％ ~8.4％;针对煤层气井产量骤降阶段给出的套压、井底流压和冲次等参数的优化值,对实际煤层气井提产具有一定的指导意义.

• 高寒地区金属非金属矿山采空区充填技术研究

  朱起作，段庆豹，刘建国，陈恩学，梁崧，王硕，郑伯坤，石勇

  针对高寒地区陈巴尔虎旗天宝谢尔塔拉铁锌矿采用无底柱分段崩落法存在矿石贫化率大、回采率低等问题,提出了充填采矿法开采.开展了充填材料物理力学性质试验、尾砂动态浓密沉降试验,确定了最佳的浓密参数,并对建设的充填系统进行了工业试验.试验结果表明:絮凝剂最佳种类为SNF625S,絮凝剂最佳用量为15 g/t,絮凝给料尾砂浆最佳质量浓度为9.50％;尾砂动态浓密沉降试验推荐尾砂给料速 度 为 0.78 t/(m^２·h),此 条 件 下 底 流 质 量 浓 度 为73.92％,矿浆容重为2.11 t/m^３,扩展度为8 cm,溢流水含固量为166.8×10^-6,各项指标均满足充填要求;矿山充填系统建成调试后已经正常使用,且充填效果较好.研究结果为降低矿石损失贫化、提高矿山的经济效益及保护生态环境奠定了基础.

• 全尾砂充填料浆输送特性及输送参数优化研究

  彭亮

  为了探究某矿山充填材料的各影响因素对充填料浆输送性能的影响规律,以全尾砂料浆质量浓度、充填管道直径以及充填流量为影响因素,充填料浆输送性能为响应指标开展了 L管试验,通过响应面分析法分析确定了各因素及交互作用对充填料输送性能的影响规律,并确定了充填料浆最佳输送参数.结果表明:(１)通过全尾砂粒径分析以及化学成分分析,确定该全尾砂适合作为充填材料用于井下充填;(２)通过响应面分析法得出影响充填料浆输送性能的敏感性因素依次为管道直径、料浆质量浓度、充填流量;(３)试验结果及响应分析表明,某矿山在管径为 DN150 mm 时,最佳输送参数为充填流量100 m３/h,充填料浆质量浓度72％,此时流动阻力试验值与预测值相近,误差为３．９２％,表明回归模型可靠性较高.

• 不同浸矿剂对离子型稀土矿物的润湿作用研究

  冯秀娟,刘帅军,王小青,张书荣,董成亮

  以某离子型稀土矿为研究对象,分别考察了浸矿过程中硫酸铵、硫酸镁、氯化钙和去离子水在不同浓度、pH 条件下对矿物颗粒润湿性的影响及矿物颗粒的微观形貌变化.在分析浸矿剂润湿离子型稀土矿机制的基础上,建立了润湿动力学方程.研究结果表明:在0~1 min内矿物产生积液并逐渐润湿,1~10 min内矿物发生膨胀分散,并产生孔隙裂隙,10 min后矿物结构基本不发生变化.浸矿剂浓度为0.3 mol/L时,润湿性最佳,渗透效果最好,各浸矿剂按润湿性能从高到低排序依次是:去离子水、硫酸铵、硫酸镁、氯化钙;酸性条件下,矿物颗粒的润湿性更好.通过分析润湿动力学方程可知,去离子水的润湿性能最好,K 值为1.251 82,其次是硫酸铵、硫酸镁,氯化钙最差,K 值仅为0.355 68.

• 多风化层灰岩露天矿开采终了边坡稳定性的影响因素分析

  郭廷亭,赵周能,门宇航

  为探究不同因素对露天矿边坡稳定性的影响,采用数值模拟和理论分析相结合的研究方法,综合分析了台阶高度、台阶坡角和台阶宽度对边坡安全系数的影响.结果表明:各因素对边坡稳定性影响的敏感性从大到小依次为台阶宽度、台阶高度、台阶坡角;台阶高度与台阶坡角交互作用和台阶高度与台阶宽度交互作用对边坡安全系数的影响显著;工程实例验证分析结果表明,最佳边坡参数组合(台阶高度15 m,台阶坡角65°,台阶宽度4 m)获得的安全系数相对误差约为0.71％,安全系数富余量适度,表明该边坡参数组合合理可靠,整体边坡稳定.

• 岩溶影响下近距离煤层采动覆岩运移及裂隙演化规律研究

  周存柳,康向涛,胡锦国

  针对岩溶影响下近距离煤层的开采,以贵州某矿为研究背景,运用 UDEC模拟分析了岩溶洞对覆岩运移以及采动裂隙发育的影响.结果表明:在岩溶地区双煤层开采条件下,重复采动加剧了覆岩的运移与采动裂隙发育;上煤层开采覆岩下沉量最大值为3 m,下煤层开采覆岩下沉量最大值为5.5 m,工作面通过岩溶洞下方下沉量达到最大值;重复 采动下裂隙发育都经历了产生、扩张、压实3个阶段,且采动裂隙在岩溶洞处最为发育;采动造成岩溶洞的裂缝持续向周围扩展,当工作面推进经过岩溶洞下方后,采动裂隙与岩溶洞的裂缝贯通;两次采动对覆岩的应力分布都造成影响,随着开采的进行,在岩溶洞处频繁出现应力集中现象;近距离煤层重复采动下,岩溶洞对裂隙的扩展具有导向作用,采动裂隙与岩溶裂隙贯通,容易导致地下水进入工作面,对煤矿开采造成安全隐患.

• 近陷落柱深埋巷道掘进突水灾变演化规律研究

  何峰，江泽标，林志斌

  为研究深埋巷道掘进侧穿通过陷落柱时的突水灾变规律,以东庞井田2903工作面回风顺槽为研究对象,基于围岩应力 损伤 渗流耦合模型,采用 FLAC3D 软件研究了巷道掘进过程中陷落柱周边岩体位移、塑性区、渗透率以及涌水量的时空演化特征.在此基础上分析了不同陷落柱水压、陷落柱与巷道最小净距对陷落柱突水规律的影响.研究结果表明:近陷落柱深埋巷道侧穿通过陷落柱时,其近陷落柱帮以及顶底板位移会往陷落柱方向大幅扩展,最终导致陷落柱与巷道之间岩体发生整体滑移失稳,引发严重的突水灾害事故;近陷落柱深埋巷道掘进过程中,其突水特征具有滞后性、突发性以及大体量性;陷落柱水压对邻近巷道岩体塑性区扩展与导水裂隙通道形成具有明显的诱导作用,当水压超过临界值时,陷落柱与巷道之间的岩体将被冲出,其涌水量呈现跃迁式增长;陷落柱与巷道最小净距越小,陷落柱向巷道内发生突水的时间节点就越靠前,其涌水量也相对越大.

• 厚煤层深孔爆破切顶沿空留巷围岩控制技术研究

  王艳军，张晨，许志军

  为解决古城煤矿 N1302工作面切顶参数与充填墙体参数不合理的问题,基于深孔爆破切顶卸压的原理与技术,通过理论计算确定爆破切顶的高度及角度,利用 UDEC 数值模拟分析不同切顶高度、切顶角度条件下的巷道围岩变形和应力分布特征.数值模拟结果显示,随着切顶高度的增加,巷道的变形量和充填体的垂直应力先减小后稳定;随着切顶角度的增加,巷道变形量和垂直应力不断增大.综合考虑安全生产和采煤效率等因素,最终确定的切顶优化参数为切顶高度20.5 m,切顶角度20°.现场应用结果显示,切顶后顶底板移近量分别为730 mm 和710 mm,两帮移近量分别为450 mm 和460 mm,表明通过对顶板进行深孔预裂爆破,可以较好地维护沿空留巷的稳定.研究结果为厚煤层沿空留巷的切顶卸压作业和巷道稳定提供了技术支持.

• 盐卤腐蚀环境中胶结充填体的强度演化与细观损伤机理

  魏姗，丁明磊

  为研究滨海矿区井下人工充填矿柱的盐卤腐蚀机理,并为充填材料耐腐蚀性能的提升提供技术参考,对不同腐蚀时间条件下的材料力学性能和细微观结构进行了研究.通过单轴压缩试验,分析了腐蚀时间对强度性能的影响规律,并利用计算机层析扫描(CT)和显微图像探究了试件在盐卤腐蚀作用下的细观损伤演化规律和微观机理.结果表明:随着腐蚀时间从０ 增至３６０d,胶结充填体的抗压强度和弹性模量逐渐下降,变化速率先慢后快;胶结充填材料内部的细观裂隙随着腐蚀时间的增加逐渐扩张,由 CT 扫描图像计算的面裂隙率呈指数型增长,表明充填体结构损伤程度不断提高;适当增加充填料浆的质量分数有利于力学性能的增强,但效果在长期腐蚀作用下逐渐减弱;胶结充填体的抗压强度与面裂隙率呈负线性相关关系,说明采用 CT 扫描对预测充填体在腐蚀过程中的强度折减规律是合理可行的;在盐卤环境的长期作用下,腐蚀性离子的侵入和电化学作用使得水化产物的微观形态发生演变,孔隙逐渐扩张,结构的黏结程度下降,最终导致胶结充填材料力学性能发生弱化.

• 粒径对煤矸石浆液的性能影响研究

  周瑶，刘长友，谢志清，潘海洋

  颗粒直径是影响煤矸石注浆充填技术应用的重要因素.通过室内试验,测试了含不同粒径煤矸石的浆液的流动性能(初始流动度和流动时间)、稳定性能(析水率和析水速率)和沉积性能(沉积历时和结石率).结果表明:煤矸石粒径为20目的静置浆液易堵管、泵送性差;煤矸石浆液在2.5 h后可基本达到稳定状态;在煤矸石的粒径为60目时,浆液的流动性能、稳定性能和沉积性能最好,是泵送注浆的理想浆液;在煤矸石粒径为80目时,浆液最适合于封堵注浆靶区.研究结果可为煤矸石浆液的粒径选择提供参考,也可为煤矸石注浆充填的规模化工程应用提供依据.

• 不同起伏角锯齿状结构面剪切力学性质及其弱化行为试验研究

  许江，何美鑫，彭守建，焦峰，张心睿

  为研究含锯齿状结构面岩体的剪切力学性质及其弱化行为,采用自主研发的岩石压剪伺服试验系统,对含有不同起伏角锯齿结构面的类岩石试件开展了不同剪切位移的直剪试验.试验结果表明:当结构面锯齿起伏角为15°时,结构面的剪应力演化曲线呈“波浪形”,当起伏角为30°和45°时,剪应力演化曲线呈“峰值型”且45°起伏角结构面的剪应力演化有明显的双峰值现象,起伏角越大,峰值剪应力越大;当起伏角为15°时,结构面的弱化模式为爬坡磨损,起伏角为30°时,结构面弱化则以切齿 充填为主,而当起伏角为45°时,结构面在前期以切齿破坏为主,后期以滑动磨损为主;结构面的损伤系数R 随着剪切位移的增加而逐渐增大,并且起伏角越大,R 值越大,结构面的弱化程度越大,结构面在剪切位移为5 mm 处的弱化率均在50％以上.研究成果可为工程岩体稳定性分析提供参考.

• 基于 GRA和 AHP的煤矿一般事故防控研究

  任志成，孔德中，宋高峰，许鹏飞，李淋

  为研究近几年我国煤矿一般事故的规律特点,以2019—2021年的煤矿一般事故统计为研究对象,通过轨迹交叉模型分析了一般事故的规律特点.构建了煤矿一般事故影响因素分析模型,通过灰色关联分析法研究了一般事故的影响因素,利用层次分析法研究了一般事故防控的重点和方法.结果表明:一般事故发生与安全管理密不可分,且与煤炭企业数量、从业人员数量关联度较大,需进一步提高煤炭企业效率、减少作业人员.一般事故防控受辅助运输装备智能化、取消绞车和团队互相监督等影响较大,需在“三违”控制、职工风险意识、智能化建设、制度建设、制度考核等方面同时发力,提高煤矿一般事故防控能力.

• 湖南省非煤矿山安全事故统计分析与预防措施

  胡善志，廖文景，戴军，王淇萱

  为研究湖南省非煤矿山各类型安全事故与事故总量之间的关系,对近十年湖南省非煤矿山安全事故数据进行统计分析,利用灰色关联分析理论和SPsS 26建模对各类型事故的事故起数,死亡人数与事故总数,死亡总人数之间的相关性展开分析,并对安全事故预防措施进行研究。研究表明，近十年冒顶片帮为发生事故起数和死亡人数最多的安全事故;郴州市,湘西州.常德市共发生矿山安全事故起数和死亡人数分别占全省的43.97%和42.05%,应作为监控重点﹔冒顶片帮事故与事故总量之间呈幂函数关系,相关性非常显著;高处坠落事故与事故总量之间呈三次函数关系,相关性显著;全省非煤矿山应从技术上和管理上加强安全防范工作,构建矿山安全事故双重预防机制,预防安全事故的发生。

• 湖南省历史遗留矿山现状及生态修复对策

  李海兵，张永忠，梅金华，兰建梅，黄文智

  开展历史遗留矿山生态修复是生态文明建设的必然要求,是破解矿区生态环境保护难题的重要举措。以遥感监测为基础,通过资料收集﹑实地核查等调查方法﹐查明湖南省境内未治理历史遗留矿山面积为109.17 km”,已对矿区及其周边地形地貌、土地资源.水资源水生态,居民生产生活安全和生物多样性造成了较为严重的影响,亟需实施治理。通过统计分析历史遗留矿山现状及特征,结合湖南省实际情况,探讨了开展历史遗留矿山生态修复的4方面障碍因子,提出了4点工作思路和5项对策,以期为矿山生态修复提供参考，进一步筑牢湖南生态屏障.

• 煤尘润湿基础特性测试研究

  金永飞，赵悦熙，郭军，柴洋洋，王凯旋，刘华

  为了保障矿井安全生产及工人的健康安全,降低作业面煤尘浓度十分重要.通过扫描电镜试验、比表面积与平均孔径测试试验以及红外光谱测试试验,对不同粒径煤尘的物理化学特征进行测试,并通过测试煤尘与纯水之间的接触角以及煤尘的吸湿量,研究影响煤尘润湿的微观因素.结果表明:煤尘粒径越小,与纯水之间的接触角越大,吸湿量减少,煤尘难以润湿;煤尘粒径减小,比表面积增大,孔容总量增大,含氧官能团减少,亲水基团如羟基也减少,使得煤尘难以润湿.根据拟合结果,确定煤尘的比表面积、总孔容以及羟基的含量是影响煤尘润湿的主要因素.

• 基于智能自学习模型识别岩芯的 RQD标定方法

  赵兴东，王宏宇，王小兵，王立君

  RQD分级是分析岩体工程地质条件和评价岩体完整性的重要手段。针对传统人工测量并编录RQD工作量较大且效率低下的问题,基于智能自学习(Inception-v3卷积神经网络迁移学习)模型,通过对地质钻探中拍摄的大量岩芯图片进行特征提取和迁移学习,建立岩芯–岩芯盒识别模型，实现对长度大于10 cm岩芯的自动识别和RQD获取,进而帮助钻孔岩芯编录和岩体质量评价。三山岛西岭矿区的应用结果表明,智能自学习模型识别岩芯的 RQD标定结果与传统人工方法所得结果差距仅为1.78%,方便快捷的同时准确性较高,适合应用于实际矿山工程中。

• 基于机器学习的微震事件识别技术研究

  李争荣，陈增，邹尤森，王平，王晶，杨朝义，黄正高，李志鹏

  为研究普朗铜矿矿体破裂过程中裂纹演化特征,采用微震监测技术监测岩体破坏过程中的微震信号,并基于机器学习方法对微震事件进行三维空间聚类分析.采用正态分布 QＧQ 图描述微震事件三维空间分布特征,利用最大期望算法对定位的事件进行聚类识别.研究结果表明,微震事件在空间上符合正态分布模型,聚类方法可以有效地划分岩体不同区域,识别结果可以表征危险区域发展方向,大震级微震事件占比多的地区风险更高.裂纹簇的分形维数能够表征区域裂纹发育的复杂程度,为进一步研究裂纹演化提供了理论依据.

• 捷联惯导与双目里程计融合的掘进机组合定位方法

  金铃子，王浩然，李正龙

  为满足煤矿对掘进机位姿精确感知的要求,提出了一种捷联惯导与双目里程计融合的掘进机组合定位方法﹐该方法是在捷联惯导的基础上,引入双目里程计作为辅助定位系统,以减小捷联惯导累计误差对掘进机定位精度的影响。设计了具有15维状态量的卡尔曼滤波器﹐用于融合捷联惯导与双目里程计的数据,并以输出校正的方式对捷联惯导进行误差校正。为验证组合定位算法的精度与可靠性,搭建了试验平台,并进行了组合定位试验,组合定位在北向,东向与天向的位移最大误差分别为3.39 cm,31.15 cm与 1.65 cm,横滚角.航向角与俯仰角的最大误差分别为0.1356",0.8290”与1.2200”。试验结果表明,组合定位方法能够有效减小捷联惯导累计误差的影响,实现掘进机高精度定位。

• 双向均压数显相似材料试件制备装置的研制与应用

  李杨杨，郑丹，张士川，靳圣佳，李宗凯，李铭松

  针对传统相似材料试件制备装置制备的相似材料试件压实不均匀、上实下松等问题,研制了双向均压数显相似材料试件制备装置,该装置能够实现双向均压、压力实时显现、自动脱模等功能.为验证本装置适用性和可靠性,开展了相似材料试件制备与单轴加载试验,试验结果表明,相较于传统模具,该装置制备的相似材料试件外观整体均匀密实、尺寸统一、加载面平整、无边角缺失现象;试件应力 应变曲线规律,物理力学性质表现稳定;试件阶段破坏特征明显,测试结果稳定性更高、数据更可靠.该装置的研制克服了传统装置配制过程捣锤敲击压实人力消耗大、制备效率低等缺点,对提高相似材料试件制备效率、降低试验结果离散性具有重要意义.

• 矿用变频调速牵引异步电动机温升试验方法研究

  秦海鹏，曹凤金，刘东

  矿用牵引电动机作为矿用电机车的核心部件,其温升性能直接影响矿用电机车的安全性能和运行可靠性.目前尚未针对矿用变频调速牵引异步电动机制定相应的技术标准,对电动机的温升试验也未形成统一的标准试验方法.为此,基于矿用变频调速牵引异步电动机的特性,从温升损耗入手,对影响矿用变频调速牵引异步电动机发热的主要因素进行了研究,提出了一种矿用变频调速牵引异步电动机温升试验方法,即温升试验在基点频率下进行,并通过试验得到了验证.结果表明,该方法可提高检验效率、降低检验周期和成本,为制定矿用变频调速牵引电动机相关标准提供依据.

• 砧板牙型角角度对立轴冲击式破碎机 物料破碎能耗的影响研究

  孙可,赵丽梅,曹振,胡育齐,汪龙华,龙启涛

  为了在改善立轴冲击式破碎机破碎效果的同时达到节能降耗的目的,利用EDEM的Bonding 模型对物料破碎过程进行仿真﹐研究不同砧板牙型角角度对破碎能耗的影响规律,提出了以单位能耗断裂键数为评价指标确定砧板牙型角最佳角度的方法。首先,建立DEM仿真模型,结合相关理论验证模型的可靠性;其次,根据物料流抛射方向选取不同砧板牙型角角度进行试验,分析其对颗粒总断裂键数的影响﹔最后,通过计算单位能耗断裂键数揭示砧板牙型角角度对破碎能耗及破碎效果的影响。结果表明:在砧板牙型角角度α≥>112°范围内,随角度的增大破碎效果降低,其能耗也增大﹔在砧板牙型角角度α≤112°范围内,10是砧板牙型角的最佳角度,此时破碎能耗较低,颗粒破碎效果也较好。

• 界面疏水改性强化废弃锂电材料浮选分离机制研究

  侯蕾，郭蔚，付元鹏，樊玉萍，董宪姝，刘清侠

  为实现废弃锂离子电池正、负极电极材料的有效分离,采用模拟正极材料和石墨分别代替废弃锂离子电池正极材料和负极材料,以邻苯二酚和高碘酸钠(CAＧSP)制备一种新型浮选抑制剂,开展了正负极电极材料浮选试验.采用 X射线光电子能谱(XPS)、紫外光谱(UVＧvis)分析进行表征,研究了邻苯二酚(CA)Ｇ高碘酸钠(SP)在聚偏氟乙烯(PVDF)、钴酸锂(LiCoO２)和石墨表面的吸附机理.通过浮选试验验证了正负极材料经 CAＧSP沉积液改性后的浮选性能.结果表明,通过浮选可获得品位为83％的富钴精矿,且回收率达到90％,证明 CAＧSP为一种有效的正极材料抑制剂,具有成本低、环境友好等优点,在工业电池回收中具有较好的推广价值.

• 煤矸石的地质聚合反应资源化利用研究进展

  方屹，杨浪，饶峰，张凯铭，宁旭文

  煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物.煤矸石堆积不仅侵占大量土地面积,还造成水体、空气和土壤的污染,煤矸石的绿色规模化消纳迫在眉睫.针对煤矸石的物化性质、直接利用、提质利用和地质聚合反应利用进行了总结归纳,并指出煤矸石的地质聚合反应利用是继普通硅酸盐水泥后的第二代绿色胶凝技术,兼具规模化消纳和高值化利用.系统介绍了地聚合物的制备原料、形成过程、反应特点和机理,以及在抗侵蚀材料、耐高温建材、固化重金属和放射性元素等主要场景中的应用.同时指出煤矸石的地质聚合反应资源化利用范围广,利用过程绿色且能耗低,但目前仍存在工业化试验少及规模化推广难等问题.旨在总结煤矸石资源化利用途径的最新研究,进一步为规模化绿色消纳煤矸石提供借鉴.

• 面向矿业权人的信用监管成效与改进研究

  郭一珂,吴孔逸,王雪菲,王红,武建飞,张佳琪,于海跃

  全国矿业权人勘查开采信息公示制度是信用监管在矿产资源管理方面的应用,深化了矿产资源领域改革,研究制度实行以来的监管成效具有一定的现实意义.以矿业权人勘查开采年度信息为数据基础,针对社会效益、经济效益、监管效能,从公示率、履行义务情况、被侦查概率等方面分析矿业权人的行为,报告了公示制度实施后的信用监管成效.结果表明:该制度有效提高了矿业权人的守信意识,在信用监管方面已见成效,但在成果服务、信用等级划分、守信激励、失信惩戒等方面存在改进空间.通过对问题的整合分类,在完善信用监管、扩展信用服务等方面提出建议,促进矿业权人勘查开采信用体系的完善.