矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第1期

• 无底柱分段崩落法不同回采顺序对放矿效果的影响

  杨彧,张治强,石勇宾,杨文强

  为探究无底柱分段崩落法回采顺序对放矿效果的影 响,建立了无底柱分段崩落法多分段相似性物理试验模型,对比研究了单回采进路放矿和双回采进路放矿对贫化率和 无贫出矿效果的影响;同时建立离散元数值模拟单分段模 型,对比出矿效果.研究发现:回采过程中,单进路回采方式 矿石相比双进路回采方式提前出现矿石贫化现象;上一分段 脊部残留矿石整体均呈现为三角形,两种方式回采脊部残留 矿石无明显差异;采用单回采进路出矿方式或双回采进路出 矿方式的矿石贫化率及纯矿石回采量总体变化情况一致,但 双回采进路出矿方式贫化率及纯矿回采量在物理试验中效 果优于单回采进路出矿,单进路回采出矿量约为双进路出矿 量的92.83％.进一步研究表明:双进路回采方式纯矿石回 采量多,矿岩接触面曲线下降变化慢,矿岩接触面形变晚,且 损失率小于单进路出矿,能够有效增加出矿量.

• 近距离薄煤层下层煤回采巷道合理位置布置数值模拟

  任恒,朱永建,彭小跃,李勇

  针对近距离薄煤层上层开采对下煤层回采巷道布置影 响显著的问题,以周源山矿业分公司3211和3231工作面为 研究背景,通过理论计算分析了上煤层回采形成的侧向支承 应力对下部煤层的作用范围为34.9m,并采用 FLAC3D 模 拟分析了不同外错距布置下的巷道塑性破坏特征、顶板垂直 应力特征以及顶板下沉特征.结果表明,外错距0~30m 巷 道顶板以塑性变形为主,外错距40m 以上才能确保巷道处 于原岩应力区,巷道两帮塑性区范围减小且顶板几乎没有产 生塑性破坏,有利于巷道的支护.综合理论计算与数值模拟 分析结果,得到了下煤层巷道的合理布置位置为外错距40m 以上.研究成果可为类似巷道稳定性控制提供参考.

• 综合考虑低碳低成本的露天矿卡车运输优化研究

  赵雪晴,黄今,苏华友,冯志昊,龚航,吴梦

  针对露天矿山的卡车运输问题,将降低碳排放量和节 约运输成本作为两个优化目标,建立一个关于17个装载点、4个卸载点的多目标线性规划数学模型,利用 MATLAB软 件分别采用传统的线性规划法和 NSGAＧⅡ法对模型进行求 解,并将考虑低碳条件的模型运算结果与没有考虑低碳条件 的实际结果进行相比.研究结果表明:综合考虑低碳低成本 的运输模型研究不仅能提高经济效益,还能降低矿山卡车运 输环节中的碳排放量.因此,在研究矿山卡车运输规划问题 时,将降低碳排放量作为优化目标之一进行规划具有重要研 究意义.

• 大型矿山低成本胶结充填关键技术研究与应用

  黄明发

  近年来,国家对安全和环保方面的要求日益严格,越来 越多的地下矿山转为用充填采矿法开采.充填采矿法中充 填成本是影响矿山决策的重要因素,特别是对于一些低价 值、低品位的大型、特大型矿山,充填成本不但对采矿成本影 响较大,而且每年的充填费用高达上亿元,在该类矿山推广 充填采矿法,成本控制的压力非常大.此外,对于大型、特大 型矿山,充填系统的投资也较大,如何采用先进的工艺提高 充填能力、降低充填系统建设投资,也是在该类矿山推广充 填采矿法首先要考虑的问题.总结了近年来大型矿山充填 系统建设的实践经验,通过对尾砂高效浓缩、水泥精准添加、膏体均匀制备、料浆长距离大倍线管道输送、高效胶结剂等 方面进行研究,形成了大型矿山低成本胶结充填的关键技 术,并在多座大型、特大型矿山进行了推广应用,单套系统的 料浆制备输送能力达到180~200m3/h,可24h连续充填作 业,单站充填能力满足500万t/a以上采矿能力所产生的空 区,充填成本低于50元/m3,充填能力和充填成本指标国内 领先.

• 基于环管试验的尾矿水力输送性能研究

  杨鑫,郑伯坤,邓高岭,赖伟,李文波

  通过对尾砂的物化性质进行分析、浆体沉降试验、尾砂 水下安息角与滑动角的测量,以及料浆流变性能的研究,并 基于环管试验模拟尾矿输送过程,对四川某铁矿全尾砂进行 水力输送试验研究,确定尾矿管道输送参数,并验证该尾砂 的输送可行性.结果表明:尾砂级配良好,物质组成稳定,可 用于正常管道输送;当料浆质量浓度小于56％时,沉降速度 主要取决于料浆的质量浓度,当料浆质量浓度大于56％时,其沉降效果不仅受料浆质量浓度的影响,还可能与尾砂粒径 级配等多因素有关;该尾矿浆的屈服应力较大,动力黏度系 数较小,7种质 量 浓 度(40％、44％、48％、52％、56％、60％、64％)的料浆测量得出的安息角最小值为12°,滑动角最小值 为21°,推荐管道坡度应设置在10°以下;在不同管径(Φ125 mm、Φ140mm、Φ180mm)下,推荐管道输送流速为2m/s.研究结果可为矿山尾矿管道输送设计提供参考依据.

• 改性铁尾矿微粉对中高强混凝土性能的影响研究

  王荣林,席雅允,冯建,陆虎,刘娟红,韩方晖

  将不同掺量的改性铁尾矿微粉完全替代粉煤灰做矿物 掺合料制备 C50混凝土,并设置与铁尾矿微粉等掺量的粉 煤灰组为对照,研究改性铁尾矿微粉对中高强混凝土抗压强 度、工作性能和耐久性能的影响.结果表明:改性铁尾矿微 粉混凝土具有较好的工作性能;抗压强度随改性铁尾矿微粉 掺量的增加而降低,各组较对应的粉煤灰对照组强度略低,相差范围在3.7~4.6 MPa内,在改性铁尾矿微粉的掺量为 矿物掺合料总量的30％~60％时,均满足 C50混凝土的抗 压强度要求.在改性铁尾矿微粉的掺量为矿物掺合料总量的40％~60％时,抗碳化性能随改性铁尾矿粉掺量的增加先增 强后减弱,与粉煤灰对照组基本持平;抗渗透性能随铁尾矿 粉掺量增加而减弱,但抗渗等级均能与粉煤灰对照组一致,为“非常低”;抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能均随改性铁尾矿 粉掺量增加而增强,抗硫酸盐等级可以达到 KS180,抗冻等 级均可达到 F300,且均优于粉煤灰对照组.综合看来,改性 铁尾矿微粉在其掺量为矿物掺合料总量的40％~60％时可 替代粉煤灰应用于中高强混凝土中.

• 早期加载养护下矸石骨料混凝土强度损伤及能量耗散研究

  赵建强

  为研究早龄期加载养护对矸石骨料混凝土强度演化的 影响,在第７天时对矸石骨料混凝土试样进行加载养护,第28天时开始单轴压缩试验,监测加载过程中试样的声发射 振铃变化,同时采用扫描电镜观测试件的微观形貌,探究早 期加载养护下矸石骨料混凝土的强度损伤及能量耗散规律.结果表明:早期承受50％~70％应力强度比的载荷可以促 进试件后期强度的提高,而当早期载荷的大小超过70％的 应力强度比时试件表现出强度劣化效应.早期不同应力强 度比大小的载荷下养护的试样其单轴压缩过程中表现出不 同的能量耗散特征,在峰值应力附近时试样内部聚集的能量 突然急剧释放,探测到的声发射信号强度激增达到峰值.矸 石骨料混凝土的损伤演化可视为结构模型中铰接键的断裂 过程,早期 一 定 的 荷 载 提 高 了 矸 石 骨 料 混 凝 土 的 自 愈 合 能力.

• 废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模

  熊有为,刘福春,雷显权,刘恩彦,

  采用尾砂充填露天坑能够实现废弃露天坑地质灾害治 理与尾矿综合利用的双重目的.针对废弃露天坑下隐伏空 区群对露天转地下隔离矿柱安全稳定性影响大的问题,提出 了废弃露天坑下复杂隐伏空区群综合探测及数字化建模技 术.以大冶大红山矿为例,采用等值反磁通瞬变电磁法和微 动地震法等综合物探方法,结合采空区现场调查成果,综合 推断圈定了隐伏采空区20个,并通过布置钻孔验证了结果 的准确性;采用 GOCAD软件构建了露天坑地表与采空区综 合地质体数字化模型,展现了采空区群空间赋存特性,测算 出采空区体积共计55350.64m3,为露天坑隐伏空区群安全 隐患治理与隔离矿柱的稳定性分析提供了支撑.

• 某尾矿库回采技术及坝体稳定性分析

  段晓阳,李学锋,吴高善,李和群,蒋夏施,齐发富

  采矿业在助力国家“碳中和、碳达峰”目标的实现中扮 演重要的角色,主要体现在大宗固体废物综合利用,特别是 尾砂综合利用,具有重要的经济和环保意义.以岑溪市经成 尾矿库回采项目为工程背景,采用水枪与漂浮式砂泵船联合 的开采方式,利用Slide边坡模拟软件,采用瑞典圆弧法对尾 矿库现状、尾砂回采到＋317m 标高以及尾砂回采完成后的 尾矿坝内外坡在3种不同工况下的稳定性进行分析.经过 计算,不同工况下尾矿库坝体内外坡的 Kmin 数值均大于规 范值,整个回采过程中尾矿库坝体均能保持稳定运行.最 后,针对尾砂回采期间可能出现的安全问题,提出相应的矿 山生产管理措施,对同类型尾矿库回采工程具有一定的参考 价值.

• 基于博弈 灰靶模型的岩爆烈度等级评价

  张千俊,刘传举,,刘泉,罗浩铭,王文通

  岩爆一直是深部高应力地下工程面临的一大难题,为 了有效预测和评价地下岩体工程的岩爆灾害,建立了基于博 弈论组合赋权 灰靶决策的岩爆烈度等级评价模型.首先,选取岩石单轴抗压强度与抗拉强度的比值σc/σt、切向应力 与单轴抗压强度的比值σθ/σc、弹性变形能指数 Wet和完整 性系数 Kv等定量化指标建立评价指标体系,运用 Critic法、变异系数法和熵权法分别计算出各个指标的权重,再根据博 弈理论对权重进行优化,进而确定博弈论组合赋权;然后,结 合灰靶决策理论,建立不同岩爆烈度等级的综合靶心距分布 集;最后,通过综合靶心距的大小对岩爆烈度等级进行判定.为验证所建模型的准确性和合理性,以终南山公路隧道工程 为例,根据实测数据对该评价模型进行实例分析.研究结果 表明:基于博弈 灰靶模型的岩爆评价结果与实际岩爆情况 基本一致,说明该岩爆烈度等级评价模型有较好的精准性和 可靠性.

• 微型桩框架梁组合支挡结构的相似模型试验研究

  高永涛,胡云轩,张院生

  为探究边坡坡面多排斜向连接微型桩框架组合结构的 抗滑效果和微型桩受力破坏规律,进行了相似模型试验.试 验结果表明,多排斜向连接的微型桩框架梁结构可有效提高 边坡的承载力,减小桩间距也能提高边坡的承载力;从坡顶 到坡脚的各排微型桩破坏形式不同,抗滑段弯曲破坏依次减 弱;各桩沿桩身的弯矩都呈S形分布,上半部分为正弯矩,下 半部分为负弯矩,正负弯矩分界点位于滑面上方一定位置 处,弯矩极大值点在滑面下方2~3倍桩径处;靠近坡顶和坡 脚的微型桩所受土抗力相对较大,工程设计时应该重点关注 这些微型桩的抗弯能力.

• 不同围压下裂隙位置对复合岩样力学特性的影响

  许可,肖桃李,赵云峰,折海成

  为研究不同围压下裂隙位置对层状复合岩石力学特性 的影响,采用颗粒流软件 PFC2D建立含预制单裂隙的复合岩 样数值模型,对复合岩样的应力应变、体积变化,及相关应力 阈值进行分析.结果表明:(1)随着围压的增加,岩样破坏特 征的影响因素是以裂隙的位置为主导转变为以围压为主导; (2)当围压不变时,随着裂隙位置在软岩中、结合面处、硬岩 中的改变,岩样产生扩容形变历时明显延长,变形量显著增 加,剪胀性强度减弱;(3)随着围压增加,复合岩样的强度增 大,但裂隙的存在会明显削弱复合岩样的强度,其中裂隙在 硬岩中时削弱程度最小;(4)裂隙在软岩中、结合面处与硬岩 中,岩样的应力阈值依次递增,随着围压的增大,裂隙位置对 起裂应力变化规律的影响占主导,但对损伤应力与峰值应力 变化规律影响减弱.研究成果对实际工程建造和设计具有 一定的指导性意义

• 裂隙性质对岩石压缩力学特性影响的扩展有限元研究

  宋孝天,刘红岩,

  为探讨裂隙面变形参数对非贯通裂隙岩体压缩特性的 影响,基于 ABAQUS中 的 应 变 软 化 模 型 描 述 岩 石 力 学 行 为,采用扩展有限元法(XFEM)计算裂纹扩展路径,重点研 究了裂隙几何参数(长度、倾角、中心距、排距、数量)、强度参 数(裂隙面摩擦因数)、变形参数(裂隙面法向刚度及切向刚 度)以及围压对裂纹扩展路径和岩石压缩力学特性的影响.研究结果表明,裂隙岩体单轴抗压强度和弹性模量随裂隙长 度和数量的增加而不断降低;随着裂隙中心距和排距的增 大,裂纹面间相互作用减小,裂隙岩体抗压强度和弹性模量 均有不同程度的提高;随着围压、裂隙面摩擦因数、裂隙面法 向刚度及切向刚度的增大,裂隙岩体抗压强度和弹性模量均 随之提高;随着裂隙倾角由0°增加至75°,试样的抗压强度先 减小后增大,并在倾角为45°时最小,呈开口向上的抛物线规 律变化;裂隙长度、数量、倾角、中心距、排距以及围压对裂纹 扩展路径影响较大.

• 不同含水状态下岩石力学特性和应力应变关系研究

  严召松,许江,郑丽婷,彭守建,杨榕,梁拯

  进行不同含水率的狄野凝灰岩三轴试验,分析岩石在 三向荷载作用下的应力 应变曲线的变化形态和峰值应力、应变和弹性模量,获得结论如下:(1)峰值应力、应变及弹性 模量随相对含水率增加呈线性降低;(2)应力 应变曲线在 加载初期因裂隙闭合呈上凹形态,随后近似线性增长,之后 偏离线性呈上凸形态,峰值应力之前可用三次多项式较好地 拟合;峰值应力之后,无论干燥状态下试件的应力快速降低,曲线呈上凹形态,还是含水状态下应力缓慢降低,呈现塑性 流动,均可用分式函数较好地拟合;(3)根据提供的分段拟合 函数,结合相对含水率与峰值应力、应变线性关系,可近似获 得不同含水状态下岩石的应力 应变曲线.

• 硬岩夹层对组合岩石蠕变性能的影响研究及应用

  经来旺,李树文,彭绍驰,经纬

  为了探究硬岩夹层对组合岩石蠕变性能的影响,通过 试验与数值仿真相结合的方法,分析了不同夹层数量、厚度 以及间距的情况下组合岩石轴向变形的变化规律.结果表 明:硬岩夹层的厚度越大、数量越多,组合岩石的蠕变量越 小;硬岩夹层可以降低其影响范围内软岩的形状改变比能,进而提高软岩抵抗蠕变变形的能力,但随着夹层间距的增 加,组合岩石抵抗蠕变变形的能力先增大后减小.通过类比 研究,为巷道围岩注浆的时机选择提供了一定的依据.

• 低速酸性水化学溶液作用下砂岩损伤时效特性

  马记,万文,田洪义,陈伟,盛佳,舒彬

  为探究流动酸性溶液作用下砂岩损伤时效特性,在不 同pH 水化学溶液(pH＝3，5，7)浸泡处理的基础上设置不 同流速的 浸 泡 环 境 (v＝0, 500 mm/s),利 用 扫 描 电 镜 和MTSＧ815岩石力学试验系统分析浸泡后砂岩试件的微细观 结构变化与宏观力学性能劣化规律,并在不同时间节点测量 试件的质量与尺寸变化.试验结果表明:(１)同一时间内,酸 性溶液pH 越低、流速越快,试件的孔隙率、质量与直径尺寸 变化较大,且在各环境下,初期变化程度最大,后期逐渐趋于 稳定;(2)砂岩表面微观结构损伤与溶液 pH 呈负相关,与流 速呈正相关,溶液pH 越低,次生孔隙数量增多,微裂隙发育 良好,结构框架疏松度上升;(3)与干燥状态相比,经 pH＝３的溶液浸泡后的试件峰值偏应力强度在5MPa、10 MPa和15MPa围压下分别下降32.85％,36.47％和39.14％,而模 拟流速v＝500mm/s、pH＝３的溶液环境下,峰值强度分别 累计下降41.91％,44.77％和42.56％,且随时间逐渐趋于平 缓;同时其黏聚力与内摩擦角也随时间延长而衰减,且黏聚 力对酸性溶液的敏感度更高;(4)综合试件在流动酸性溶液 环境下腐蚀深度的变化规律建立的强度模型与试验结果吻 合度高.

• 三轴压缩下巷道围岩蠕变参数分析及寿命预测研究

  袁岽洋,王强,章伟康,王皓正,翟俊莅

  为了研究不同围压作用下巷道围岩的蠕变力学特性,采用 RLJWＧ2000流变仪开展了砂岩单轴压缩蠕变和围压为2MPa、4MPa、6MPa和8 MPa的三轴压缩蠕变试验,引入 一个带 有 长 期 强 度 和 时 间 阈 值 的 黏 塑 性 损 伤 元 件,与Burgers模型串联构建三维蠕变模型,分析了不同围压下岩 石的蠕变参数演化规律.结果表明:蠕变作用下砂岩长期强 度约为峰值强度的72％;建立的三维蠕变模型可以精准地 描述不同围压下砂岩三轴蠕变全过程.最后,根据进入加速 蠕变的应变阈值和损伤变量演化特征提出了蠕变寿命预测 方法,预测结果具有较高的准确度.

• 基于分形理论的上覆煤岩裂隙发育规律研究

  蔡俊杰,李希建,谢洪高

  为研究近距离保护层开采上覆煤岩裂隙发育规律,以 熊家湾煤矿 C8和 C9煤层为工程研究背景,基于分形理论 和数值模拟技术分析近距离保护层开采上覆煤岩时裂隙发 育和应力变化等特征.研究表明:C9保护层开采后,裂隙网 络分形维数整体呈下降—上升—稳定趋势,表征上覆煤岩裂 隙发育分为新生裂隙发育到顶板垮落压实、顶板垮落压实到 压实裂隙发育和压实裂隙发育到整体稳定3个阶段;随着工 作面推进,上覆煤岩的应力与裂隙网络分形维数变化整体相 似,可用裂隙网络分形维数表征应力变化趋势;结合“三带”经验计算公式和数值模拟结果,得出裂隙发育高度为20 m左右,高于煤层间距,C8煤层裂隙发育.相关研究结果可为 黔西地区相 似 地 质 条 件 上 覆 煤 岩 裂 隙 发 育 规 律 研 究 提 供 参考.

• 承压破碎煤体空隙结构演化及渗流特征

  方智龙,冯国瑞,李振,赵嘉鹏

  为探究破碎煤岩体承压过程中其内部空隙结构演化规 律及气体渗流特性,自主研发了破碎煤岩体压实ＧCT 扫描装 置,以5~10mm 破碎无烟煤为例,借助 CT 扫描、图像处理 及三维重构等技术,建立了3种应力下的破碎无烟煤空隙网 路模型,并在此基础上开展了数值模拟研究.研究结果表 明:应力对承压破碎无烟煤空隙尺寸和连通性具有显著影 响,空隙体积、孔喉横截面积和平均配位数呈现出随应力的 增大而减少的趋势,空隙空间的连通性降低;破碎无烟煤的 空隙率和绝对渗透率都随着应力的增加而减小,应力从0达 到23.24MPa时,绝对渗透率减少了1个数量级;由于空隙 结构的差异性,气体在破碎无烟煤中的流动存在高流速区和 低流速区,高流速区多存在于渗流通道由大变小的区域.研 究结果能够 为 破 碎 煤 岩 体 中 煤 层 气 的 高 效 抽 采 提 供 理 论 参考.

• 不同粗糙裂隙表面几何特性与渗流研究

  王少华,乔素云,丁丽娟

  为研究裂隙形貌特征及对渗流特性的影响,采用四目 高精度三维扫描仪,测量劈裂破坏后的岩石裂隙三维形貌,通过 GeomagicStudio软件选取基准面进行点云处理,基于 地理信息技术(GIS)获取裂隙表面形貌参数,导入 Comsol数值分析软件,分析了恒定水头下,裂隙粗糙度对水头变化、流速和水力传导率的影响.结果表明:(1)裂隙面粗糙高度 基本符合正态分布,随着粗糙度系数JJRC 的增大,裂隙面粗 糙高度频率分布直方图由标准型逐渐演变为陡壁型、偏峰 型、锯齿型,坡向分布趋于集中,平均坡度逐渐增大;(2)流体 在裂隙内流动存在绕流现象,并且粗糙度不同的区域流速大 小存在显著差异,粗糙度系数JJRC大的区域水头减小速率较 慢;(3)流速和水力传导率(Ks)与JJRC 呈指数函数关系,水 力传导率随着裂隙面粗糙度系数JJRC的增大而减小,减小趋 势在JJRC大于10以后而逐渐变缓.

• 双像解译的结构面迹线产状测量方法

  吴顺川,孙贝贝,吴金,张朝俊

  结构面产状是重要的地质信息,岩体结构面出露类型 有线状构造和面状构造两种.针对地质罗盘和点云解析无 法有效测量呈线状构造出露的结构面产状的问题,以国内某 地下金属矿巷道开挖面为研究对象,提出了一种双像解译的 结构面迹线产状测量方法.首先,从两个不同角度各拍摄一 张待测岩体图像;然后,通过搜寻最小代价路径的方式识别 其中一幅图像中的结构面迹线,并沿每条结构面迹线布设多 个锚点;随后,双像经同名点匹配后使用共线方程求解所有 锚点三维坐标;最后,使用最小二乘平面拟合确定结构面迹 线所在平面方程,根据平面法向量计算结构面产状.所得结 构面产状测量结果与 Sirovision系统测量结果较为接近,验 证了所提方法的可靠性与实用性.研究成果可为开展更加 详实和可靠的结构面调查提供有益参考。

• 透明岩体相似材料配制及其物理力学特性分析

  胡南燕,黄建彬,罗斌玉,刘兰心,李雪雪

  针对岩体内部变形破裂难以直接观测的“黑箱”难题,研发配制透明岩体相似材料进行相似模拟试验.选取 EＧ４４型环氧树脂作为骨料,三乙醇胺作为固化剂,外加酒精松香 饱和溶液(RSS)来调节脆性.设计考虑2因素4水平的全 面试验,以 EＧ44型环氧树脂与三乙醇胺的配比及 RSS在混 合溶液中的含量为2个因素,系列研究了不同配比下透明岩 体的透明度、类岩石性和强度可调性.研究结果表明:不同 配比制备的透明岩体均具备透明性.不同配比制备的透明 岩体试样在单轴抗压强度、应力 应变曲线和破坏模式方面 与岩石力学性质相似,表明不同配比制备的透明岩体试样具 有类岩石性.透明岩体试样的单轴抗压强度、峰值应变和弹 性模量随 EＧ44型环氧树脂和固化剂配比和 RSS含量的变 化而产生较大的变化,因此,可通过改变原料配比调整透明 岩体试样 的 力 学 性 质,制 备 的 透 明 岩 体 试 样 满 足 强 度 可 调性.

• 人工砂岩材料力学特性及声发射特性试验研究

  赵奎,王金鉴,曾鹏,杨道学,梁楠,龚囱

  岩石颗粒粒径及胶结物是影响岩石力学性质和行为的 重要因素.天然岩石的内部颗粒粒径大小及胶结物含量随 机性强,为此制作了3种不同颗粒粒径及３种不同胶结物含 量的人工砂岩,研究了颗粒粒径大小及胶结物含量对岩石力 学特征及声发射行为的影响.研究表明:相同胶结物含量条 件下,粗粒径(0.425~0.850mm)人工砂岩试件的声波波速 和单轴抗压强度最大;随着颗粒粒径的增大,试件裂纹扩展 阶段缩短,在试样峰值强度点附近的声发射能和事件数呈增 加趋势;相同颗粒粒径条件下,随着胶结物含量的增加,试件 的单轴抗压强度降低,峰值强度点附近的声发射事件数也减 少,声发射关联维数 D 的最低值所对应的应力百分比值下 降.声发射关联维数 D 值与强度呈线性关系.

• 交联阳离子淀粉絮凝剂的制备及其对煤泥水絮凝性能的影响

  高妮,张素红

  为更高效、更环保地处理煤泥水,制备交联阳离子淀粉 絮凝剂,开展了煤泥水的絮凝沉降性能研究.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)以及傅里叶变换红外光谱(FTＧIR)对所制备的淀粉、阳离子淀粉和交联阳离子淀粉样 品进行表征分析,并以煤泥水为测试对象,考察了絮凝剂添 加量、煤泥水浓度、离子浓度、煤泥水 pH 对煤泥水絮凝性能 的影响.SEM、XRD以及 FTＧIR结果表明,阳离子单体甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、醚化剂2,3Ｇ环氧丙基 三甲基氯化铵(GTA)成功合成在淀粉骨架上,阳离子淀粉 交联成功.将合成的交联阳离子淀粉与市售的阴(阳)离子 聚丙烯酰胺进行对比,结果表明,交联阳离子淀粉在处理煤 泥水后,浊度低、絮体压缩率高、pH 适用范围广,且滤饼水 分含量低.EDLVO 理论分析表明,交联阳离子淀粉絮凝剂 的添加明显降低了颗粒间的相互作用力,可促进微细颗粒聚 集沉降.

• 地浸铀矿山退役采区地下水中铀种态的PHREEQC模拟研究

  阮家剑,丁德馨,张辉,李梦婷,满嘉乐

  以我国西北某地浸铀矿退役采区地下水作为研究对 象,通过实地调查和取样分析,研究了该区域地下水的铀含 量和其他理化性质.采用 PHREEQC软件计算该区域地下 水中铀的赋予形态,并模拟pH、温度、SO2－ 4 浓度和 NO－ 3 浓 度对地下水中铀形态的影响.结果表明,该区域地下水铀的 价态为 U(Ⅵ),主 要 以 UO2SO4、UO2＋ 2 、UO2 (SO4 )2－ ２ 和UO２NO＋ ３ 的形式存在,占比 分 别 为 72.0％、20.7％、7.2％、0.1％.通过模拟得出:当 pH＝2~5时,UO2SO4 是该水环 境中铀的优势种态,随着pH 值的持续增高,UO2(OH)2 显 著增加,在pH 大于5的条件下,UO2(OH)2 成为优势种态;当温度在10℃至40℃的范围内时,UO2SO4始终是该水环 境中铀的优势种态,随着温度升高,UO2SO4含量也缓慢升 高;随着SO2－ 4 浓度的降低,UO2SO4 也会减少,当 SO2－ 4 浓 度低至0.005mol/L后,UO2＋ 2 成为优势铀种态;随着 NO3－浓度的降低,UO2NO＋3 会缓慢减少,但铀的优势种态依然 为 UO2SO4.

• 基于双重预防机制的磷矿山安全管控系统的设计与应用

  陈洋洋,李先福,吝曼卿,秦孙巍,藏英涵

  为降低磷矿山生产作业事故发生概率,预防重特大事 故,落实“双重预防机制”,借鉴前人矿山智能化建设经验,以J2EE为开发平台,SpringMVC为开发结构,采用 B/S与 C/S相结合的模式,结合 WebGIS和三维地图可视化等信息技 术,设计集安全检查管理、风险分级管控、隐患排查治理于一 体的智能化综合安全管控系统,系统建成应用后,磷矿山事 故发生概率环比降低了12.67％.结果表明:系统移动端和Web端的跨平台协作能够切实满足磷矿山双控工作需求,实现对风险隐患的闭环管理和动态管控,进而创建了磷矿安 全管理新模式.

• 矿用运输设备非接触式测速技术研究与开发

  秦海鹏,向艳芳,梁龙

  速度和加速度是衡量矿用运输设备的重要安全技术指 标.基于多 普 勒 测 速 原 理、DSP 数 字 信 号 处 理 技 术 以 及ARM 嵌入式技术,采用改进的伯格算法和 QWT 软件技术,研制出车载非接触式测速装置,实现了矿用运输设备运行速 度的实时、准确测量.该测速装置的测速范围为10m/s,速 度测量精度为±0.1m/s,加速度测量精度为0.05m/s2.

• 智能图像识别煤泥水分试验及数学模型探究

  李思婕,樊民强,白飞燕,薛中华,杨宏丽,王然风

  针对选煤厂在实际生产中缺乏高效的煤泥水分在线检 测问题,通过智能图像识别技术进行了基于浮选精煤图像的 水分检测试验,对图像特征与水分的关系进行了研究,并根 据多元多项式回归分析法建立浮选精煤水分与特征值的数 学模型,根据逐步回归算法得到最终的最优水分预测数学模 型.结果表明:煤泥水分含量与煤泥表面的亮度呈正相关关 系;水分与特征值之间在特定区间内存在较为明显的单调递 增关系;以图像灰度特征值作为模型的输入变量,在绿色光 源下煤泥 图 像 的 水 分 预 测 效 果 最 好,模 型 均 方 根 误 差 为0.12,决定系数为0.9998.这为浮选精煤水分在线检测提供 了新思路,对实现浮选过程智能化具有重要意义.

• 基于SAＧVAEGAN的浮选精矿品位检测

  林俊,何港华,蔡耀仪,黄佳炜

  针对矿物浮选过程中泡沫图像处理的精矿品位建模存 在有效泡沫图像样本缺乏、模型检测精度不足、泛化能力和 鲁棒性较差等问题,提出了一种基于自注意力机制的变分自 编码生成对抗网络(SAＧVAEGAN)模型.其中,生成器使用 由编码器和解码器组成的变分自编码器,编码层引入自注意 力机制使卷积操作能更好地捕捉长距离依赖,获取全局信 息,生成高质量的图像;判别器中嵌入分类器使其不仅有判 别真假的功能,还能实现检测的目的.试验结果表明,该模 型与其他检测模型相比有较强的泛化能力和鲁棒性,在精矿 品位检测中准确率达到了96.67％.

• 新型捕收剂 KP１６浮选滇西铜铅多金属矿试验研究

  杨林，马原琳，梁溢强，吕超，阚赛琼

  铜、铅在国家发展和建设中占有重要地位,但随着铜铅 易选矿石的逐渐消耗,铜铅难选矿石的研究成为必然.以滇 西某低品位铜铅复杂多金属硫化矿为研究对象,采用“铜铅 混合浮选—铜铅分离—铅硫分离”的工艺流程,采用新型高 效的环保捕收剂 KP16与乙基黄药作为组合捕收剂浮选该 矿石.闭路试验显示,铜、铅、银得到了高效回收,铜精矿、铅 精矿中的银总回收率为77.58％.研究成果可为同类型矿石 高效综合利用提供技术依据,具有借鉴意义.

• 废水中金属离子对氧化锌浮选的影响

  冯程,尹贤刚,祁忠旭,孙大勇,赖伟,杨宁,刘勇,刘良发,何翔

  针对铅锌选矿废水对氧化锌浮选造成不利影响的问 题,研究了废水影响氧化锌浮选的主要原因,揭示了选矿废 水影响氧化锌浮选的机理,考察了铅锌选矿废水的pH 值和 各种金属离子质量浓度对氧化锌浮选的影响.结果表明,同 样条件下,使用尾矿废水氧化锌的回收率减少4.84个百分 点,氧化锌只有在 pH 值为7~10的范围内可浮性较好,在 酸性和强碱性条件下回收率和品位均较低.钙离子对氧化 锌的影响较大,主要原因是钙离子影响捕收剂在矿物表面的 吸附,碳酸钠可以消除废水中钙离子的影响,改善氧化锌的 浮选效果.研究结果可为废水回用和提高氧化锌资源利用 率提供参考.

• 电磁直线振动筛湿法筛分工艺参数优化研究

  张泽琳,李标,荆为民,谢向东,龙杰,夏绪辉

  针对湿法筛分效率低、筛下物品位差,筛分机理不明确 等问题,以电磁直线振动筛为研究对象,开展湿法筛分工艺 参数对筛分效率作用机制的探究.采用中心复合方法进行 四因素(振动频率、振幅、筛面倾角及物料固液比)五水平响 应曲面试验,根据试验结果进行各筛分工艺参数独立效应分 析,通过多元线性回归方法建立筛分效率数学模型,并进行 模型检验.研究结果表明,0.5mm 振幅与45Hz振频下的 筛分效率最高,且筛分效率随筛面倾角的增大而增大,随固 液比的增大而减小.研究成果揭示了湿法工艺参数对筛分 效率的作用机制,可为湿法筛分工艺的优化提供理论指导.

• 某金矿选矿厂浮选高效化改造实践

  刘海龙

  为提高某金矿的金矿物回收效果,对该矿的选矿工艺 及设备进行了改造,包括:应用一种新型弧面叶轮;采用“优 选、一粗、二扫、旋流分级、一精”的工艺流程.试验结果表 明,更换新型叶轮后,优选作业精矿产品中＋0.147mm 级的 含量提高了9.58个百分点,金品位由73.92g/t提高至87.25 g/t,进一步强化了优选作业对易选矿物的提前回收效果;粗 选作业精矿产品中虽然＋0.147mm 级的含量仅提高1.4个 百分点,但－0.147~＋0.038mm 级的产率提高了6.37个百 分点,说明弧面叶轮对处于中间粒径的有用矿物仍能够起到 强化回收作用.改造后相比于改造前,该金矿浮选回收率提 高了1.34个百分点,年新增黄金产量52.86kg,新增经济效 益1955.74万元.