矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第2期

• 下向进路分层无分段巷道充填法采场间柱回采技术研究

  冯帆,孟宪伟,李鹏杰,刘毅

  采用下向进路分层无分段巷道充填采矿法在回采矿岩 极不稳固的急倾斜薄矿体时,为了确保采场内各分层假顶的 稳定性,需要在充填假顶内提前铺设钢筋网,并在相邻间柱 内打入一定间排距的超长锚杆,导致间柱内的矿体难以回 采.针对以上问题,对原有采矿方法进行了改进,提出首先 回采间柱方案,并构建上下盘超长预应力锚杆充填体作为人 工矿柱,然后利用人工矿柱维持矿房下向进路充填假顶稳定 性,从而明显提高了资源回采率和矿山经济效益.以国内某 矿山为工程背景,对该回采方案进行了经济对比分析,研究 表明:该方法不仅可以回采采场矿房两侧的间柱,还可以依 托置换间柱的充填体形成矿房采场充填假顶的嵌固梁结构,在确保安全生产的前提下有效提高资源回采率.

• 基于改进CRITICＧTOPSIS模型的回采顺序优选

  肖泽新

  合理的回采顺序对采场稳定性和回采效率具有重要影 响.以安徽某铁矿为研究对象,提出了４种回采方案.采用Rhinoceros/griddle 耦 合 方 式 构 建 了 回 采 模 型;基 于FLAC３D软件模拟研究了不同回采方案的采场应力场、位移 场及塑 性 破 坏 体 积 随 采 充 时 序 变 化 的 规 律;运 用 改 进CRITICＧTOPSIS模型 对 各 回 采 方 案 进 行 了 优 选.结 果 表 明,一步骤回采时采场的最大主应力和最大拉应力有较大波 动性,二步回采时应力场趋向于低水平稳定;随采充时序的 推进,各回采方案顶板沉降位移和底板鼓起位移逐渐增大,并在最后一步达到最大值;一步骤回采时岩体破坏以剪切破 坏为主,二步骤回采时开始出现拉伸破坏;各方案的相对贴 近度排序为:方案２＞方案１＞方案３＞方案４,方案２最优,即最优回采顺序是从中央向两翼推进的隔一采一,且与塑性 破坏区分布特征的分析结果一致.

• 中厚煤层软硬复合顶板切顶卸压沿空留巷关键参数优化研究

  张卫,张庆建,解孝华,杨秉真,史永超,杨玉虎,时启鹏

  中厚煤层软硬复合顶板地质条件复杂,切顶留巷后极 易出现采空区顶板分层垮落、二次垮落以及留巷变形严重等 问题.为解决这一难题,以新驿煤矿１７０６工作面为工程背 景,从切顶留巷关键参数选取方面展开系统研究.从煤层厚 度和顶板岩层分布入手,分析判断影响切顶留巷效果的因素 主要为切顶高度和炮孔封堵长度与封堵方式;基于岩石碎胀 自承特性原理,初步设计切顶高度,再建立含裂缝复合顶板 岩梁断裂力学模型,理论分析切顶高度与复合顶板断裂间的 关系;基于炮孔封堵作用机理和爆破破岩机理,针对软硬复 合顶板岩层提出分段封堵炮孔的思想,推导出软岩段和硬岩 段封堵长度计算方法.现场试验和监测数据表明:切顶关键 参数为切顶高度８．５m,硬岩段封堵０．５m,软岩段封堵１．５ m,按这些参数实施切顶后,孔内裂缝连续,裂 缝 率 达 到 了９２％;切顶后锚索受力稳定在１７２kN,顶板最终离层量为３５ mm,相较于未切顶段分别降低了２３％和５５％,复合顶板顺 利一次垮落,留巷效果良好.

• 压实度对无底柱分段崩落法放矿效果的影响

  刘秀良,张治强,林洪叶,石勇宾,陈鑫峰,梅位行,杨彧

  无底柱分段崩落法因具有生产成本低、结构简单、安全 程度高等优点而被广泛应用,但是该方法的放矿工作是在松 散矿岩的覆盖条件下进行的,崩落矿岩散体因受到爆破及上 覆岩石的挤压而产生不同的压实度,上覆岩石的厚度不同导 致下部矿石的压实度不同,进而导致出矿过程中放矿效果受 到影响.为研究压实度对无底柱分段崩落法放矿效果的影 响,采用单分段、单进路物理放矿模型,对不同压实度所产生 的放矿效果进行了研究.结果表明:放出纯矿石量、累计废 石混入率以及矿石回采率随压实度的减小呈现规律性变化;适当改变矿石的压实度,散体之间的结构会向有利于放矿的 方向改善,增加纯矿石的放出量,降低废石混入量,提高矿石 的回采率.

• 接触方式对溜井储料流动性和井壁侧压力的影响

  邹旭,马强英,路增祥,,王少阳

  溜井储料的流动性对溜井产生悬拱堵塞和底部放矿的 顺畅性影响较大.采用理论研究和室内相关试验分析研究 了矿岩块及其与溜井井壁的接触方式对储料流动性和井壁 侧压力的影响.结果表明:(１)矿岩块的几何形态与特征尺 度的复杂多变性使其在溜井井壁约束下形成颗粒支撑结构 体系时,以点、线和面三种方式相互接触,矿岩块间及其与井 壁间接触面积的大小决定其对矿岩流动性和井壁侧压力的 影响程度;(２)矿岩块在溜井内运动过程中产生的旋转是导 致矿岩颗粒间及其与井壁之间接触方式发生改变的根本原 因;(３)矿岩颗粒的接触方式通过影响散体空隙率进而影响 井内的矿岩流动性,接触面积越大,散体的空隙体积就越小,矿岩流动性也越差;(４)矿岩块与井壁的接触方式影响井壁 侧压力的大小,进而影响井壁的磨损破坏程度,相同侧压力 下,井壁以点接触的破坏程度最大,面接触的破坏程度最小.

• 露天坑回填协同地下开采力学关联分析

  刘博,,,李益龙,,,黄英华,,,石青

  针对露天转地下开采的矿山,露天坑回填与地下开采 的影响关系难以量化分析的问题,以长江中游某矿山为例,对露天坑回填与地下开采的关联因素进行辨识,基于岩层移 动、固支梁和尖点突变等理论对露天坑回填与地下开采的力 学关联进行了分析,并通过对露天坑回填工况的模拟推演,研究了露天坑回填对地下采空区和巷道的影响.结果表明,该矿山露天坑回填与地下开采的力学关联影响有限,露天坑 回填的应力传递会导致靠近坑底的采空区坍塌,但对地下深 部开采区域稳定性影响较小,通过对坑底空区进行处理,可 以进行露天坑回填协同地下开采作业.研究结果可为利用 露天坑消纳固体废弃物和生态修复的矿山提供一定的参考.

• 深部地应力下垂直充填管道破坏的力学分析

  王洪江,,彭青松,,李浩,,王小林,,王志凯,

  垂直管道是深部矿山充填的“咽喉”通道,目前,在壁厚 设计时仅考虑管道内压和磨蚀裕量而未考虑深部高地应力.分别对垂直管道受内部充填料浆压力、受外部均布地应力和 受外部非均布地应力３种工况下的管壁应力状态进行分析.结果表明,垂直管道外部地应力对管壁应力状态的影响比其 内部充填料浆压力的影响更显著,管壁所受最大应力值为３σhmax－σhmin,管壁应力随垂直管道深度增加呈线性函数增 长.以某铜矿为例,垂直管道内衬脱落的主因是地应力的挤 压作用导致,而非充填料浆的冲刷磨损导致.计算表明,该 铜矿垂直充填管道深度２２０m 以上因壁厚无法抵抗地应力 而破坏,与实际观测结果一致.据此提出了考虑地应力作用 的垂直管道壁厚设计准则,为类似矿山垂直充填管道壁厚设 计提供参考依据.

• 分级细尾砂胶结充填体长期力学特征研究

  寇云鹏,,韩冲冲,,齐兆军,,谭玉叶,,宋卫东,

  针对分级细尾砂胶结充填体长期力学性质不明晰,强 度不稳定等问题,通过开展单轴抗压试验、抗剪试验以及电 镜扫描试验,从宏细观的角度围绕分级细尾砂胶结充填体长 期力学特性及强度演化规律展开研究.结果表明:随着灰砂 比增大,胶结充填体试件的单轴抗压强度及剪切强度增大;随着养护龄期的增加,胶结充填体强度降低.养护２８d的 不同灰砂比(１∶４,１∶６,１∶８,１∶１０)的尾砂胶结体颗粒 的平均当量直径依次为１．７９μm、１．９μm、２．０２μm、２．６７μm;养护６０d的不同灰砂比(１∶４,１∶６,１∶８,１∶１０)的胶结 体颗粒的平均当量直径依次为２．６１μm、２．９μm、２．９６μm、３．２６μm,尾砂胶结体颗粒当量直径与灰砂比呈负相关关系,与养护开龄期呈正相关关系.该研究可为分级细尾砂的现 场应用及充填参数的设计提供理论指导.

• 不同形状胶结充填体的力学性能研究

  薛田喜,,李广波,,吴再海,,盛宇航,,桑来发,

  为了研究形状效应对充填体力学性能的影响,以某矿 细粒级尾砂为研究对象,通过浇筑不同形状的充填体试件,开展单轴压缩试验,获得了不同形状对充填体力学性能的影 响规律,建立了充填体形状效应影响下的强度修正系数.结 果表明:不同形状的充填体试件在单轴压缩作用下,具有相 似的应力 应变曲线,分为初始压密、线弹性破坏、塑性破坏 及峰后破裂失稳４个阶段.研究成果对于今后研究细粒级 尾砂充填试验的准确性具有重要借鉴意义.

• 煤矿新型充填胶凝材料研发与工业应用

  高永涛,张梦,季毛伟,周喻,商玉洁

  为解决水泥作为矿山充填胶凝材料生产能耗高、成本 大的问题,针对梁家煤矿充填开采,以脱硫石膏、水泥、矿粉、激发剂为原材料进行正交试验研究,研究煤矿新型胶凝材料 最优配比,并开展了新型胶凝材料与水泥的强度对比试验和 充填试验.结果表明:梁家煤矿新型充填胶凝材料最优配比 为脱硫石膏∶水泥∶激发剂∶矿粉＝６∶４∶３∶３７,最优配 比下充填体３d、７d、２８d强度分别可达到３．１６ MPa、４．６５ MPa、５．５２MPa;相同胶砂比条件下新型胶凝材料试块抗压 强度分别是水泥试块强度的１．８倍、１．３１倍和１．２６倍,确定 了采用新型胶凝材料减量化１７％进行充填试验,充填试验 证明新型胶凝材料具有比传统水泥材料更好的早期强度和 流动性,可以替代水泥用于充填开采,具有良好的经济效益 和社会效益.

• 拌合水水质对充填膏体强度的影响及预测模型

  刘音,杜玉娇,王昊宇,马吉燕,陈姝蓉,程兴娜

  为探究拌合水初始温度、矿化度、酸碱度耦合条件对充 填膏体性能的影响,设计三因素四水平正交试验,配置不同 初始温度(５℃、１５℃、２５℃、３５℃)、矿化度(０、１０００mg/L、２０００ mg/L、３０００mg/L)、酸碱度(３,５,７,９)的拌合水制作充填 膏体,测试其３d、７d、２８d单轴抗压强度(UCS),并对结果 进行极差分析,确定各因素显著性大小依次为:矿化度、酸碱 度、初始温度,综合分析确定最优组合为:初始温度２５℃,矿 化度２０００ mg/L,酸碱度为５.保持最优组合中酸碱度、初 始温度不变,改变矿化度,开展１０组试验,以试验数据为原 始数据,结合灰色预测,模糊分类以及马尔可夫理论,构建单 轴抗压强度组合预测模型.按梯度再开展３组试验比较两 个预测模型,结果表明:组合预测模型相对于灰色 GM(１,２)预测模型精度更高,稳定性更强.

• 铝土矿渣制备生态混凝土的力学性能及微观特征

  周春煦,赵立财,朱俊高

  铝土矿开采过程中会产生大量固体废渣.为解决铝土 矿废渣的排放与堆积难题,促进固体废弃物资源化利用,通 过将不同掺量的铝土矿废渣添加到砂浆中以制备改性混凝 土.对掺铝土矿渣混凝土开展无侧限压缩试验、计算机层析(CT)扫描试验和扫描电镜试验,探究其压缩特征与微观结 构.试验结果表明:掺铝土矿渣混凝土的抗压强度和弹性 模量随铝土矿渣掺量的增加呈先提高后下降的变化趋势,当 铝土矿渣掺量为１５％时,试件的无侧限抗压强度与弹性模 量最高;由 CT 扫描获取了混凝土细观结构的二维图像,从 中发现随着铝土矿渣掺量增加,试件内孔隙数量和尺寸逐渐 减小,由 CT图像计算的混凝土孔隙率与抗压强度保持负相 关的线性关系;掺加铝土矿渣促进了水泥的二次水化反应,引起水泥砂浆中的 Ca(OH)２ 含量降低,水化硅酸钙含量提 高,进而使得骨料间裂隙发生闭合,混凝土的力学性能得到 提升.

• 铁尾矿砂对混凝土强度及抗硫酸盐冻融的影响

  张海军,李涛,秦广冲

  为了达到清洁生产的目的,铁尾矿砂作为细骨料被用 于制备混凝土.通过宏观和微观两个层面探讨了不同铁尾 矿砂取代率对混凝土强度及抗硫酸盐冻融性能的影响,并分 析其影 响 机 理,制 备 了 铁 尾 矿 砂 取 代 率 依 次 为 ０、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％的６种混凝土.结果表明,随着铁尾 矿砂取代率的增加,混凝土试样的抗压强度和劈裂抗拉强度 均呈现先增加后减小的趋势,当铁尾矿砂取代率小于４０％时,混凝土内部微观结构致密,对其强度和抗硫酸盐冻融性 能有积极影响,但取代率过大时会产生相反的影响;据此建 立了铁尾矿砂混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度之间的关系,以及冻融条件下 Weibull损伤模型,得出铁尾矿砂取代率为４０％时混凝土强度和抗冻性能最优的结论.

• 采动条件下陡倾斜平行矿体断层应力演化规律分析

  杨括宇,陈从新,邓珂

  陡倾矿体金属矿山中,平行矿体断层的滑移活化成为 制约矿山安全生产的主要因素之一.为探明采动条件下断 层面应力场响应特征及其对断层滑移活化的影响规律,以湖 北省某铁矿为研究背景,采用离散元数值计算方法,对矿体 开采过程中断层面正应力、剪应力及活化倾向性指标 D 的 变化规律以及滑动变形演化特征进行了研究,结果表明:陡 倾矿体开采影响下,断层面剪应力衰减时间明显滞后于正应 力;采矿开始后,断层上部区域 D 值始终维持在高位(D＞ ０．４),断层中下部区域在活化发生前 D 值明显增加,达到了０．４以上;陡倾斜平行矿体断层活化通常发生在最深开采水 平位于断层下方３０~５８m 的范围内,与断层滑移变形的现 场调查验证结果一致.

• 采空区下近距离煤层回采巷道应力分布规律研究

  曾宇,白瑶,李鹏辉,黄博,韩天宇,窦浩宇

  为探究围岩应力分布规律对煤炭安全开采的影响,针 对水峪矿采空区下近距离煤层巷道开挖与工作面回采过程 开展数值模拟,对比分析了上层有无采空区情况下围岩垂直 应力分布规律,得到了采空区下围岩变形机理,并针对性地 提出了控制措施.结果表明:当上层存在采空区时,巷道处 的应力场分布情况由“U”形转变成“V”形,巷道两帮的垂直 应力更大;回采过程中工作面与巷道的开挖区域形成了“L”形应力释放区,并在交叉部位产生明显的应力集中.工作面 回采过程 中,其 超 前 支 承 压 力 应 力 集 中 系 数 变 化 范 围 为１．７７３~１．８２９,应力峰值部位距工作面距离为１．５~３．８m;侧 向支承压力应力集中系数变化范围为１．４４１~１．６９８,应力峰 值部位距工作面距离约为１２．５ m.相比无采空区的情况,工作面与巷道处垂直应力更大.研究结果可为巷道位置选 择与支护优化提供参考.

• 基于拟静力法的地震作用下隧道掌子面动态稳定性上限分析

  汪泓,傅鹤林,王成洋,于归

  地震是地下工程灾害的诱因之一,研究地震影响下隧 道掌子面的稳定性具有重大意义.根据极限分析上限定理,运用 Baker强度准则和拟静力法分别描述土体强度和地震 力的影响,计算分析隧道掌子面的稳定性,并进行了对比分 析和参数分析,研究结果表明:(１)计算结果与其他学者的 研究结果接近,最大误差不超过６％,说明理论计算公式是 合理且正确的,可以运用于实际工程当中;(２)随着影响剪 切强度大小的参数A 的增大,围岩压力非线性减小,当 A＜ ０．５时,围岩压力随着影响强度包络线曲率的参数n 的增大 而减小,当A＞０．５时,围岩压力随着n 的增大而增大;(３)围岩压力与控制强度包络线交点的参数 T 呈线性递减的关 系,与水平、竖直地震加速度系数kh 、kv 均呈线性递增的关 系;(４)当A、n 或T 减小时,隧道掌子面前方破坏范围增 大,其中参数A 效果最明显,n 次之,T 不太明显,当kh 、kv增大时,隧道掌子面前方破坏范围也随之增大.

• 深部巷道顶板软弱夹层对围岩稳定性的影响研究

  申付新,,宋彦琦,,裴添翼,郑俊杰,马宏发,邵志鑫

  为了研究深埋巷道顶板软弱夹层对巷道围岩稳定性的 影响,采用理论分析和数值模拟的方法,对巷道顶板软弱夹 层厚度、位置和数量进行系统性研究.研究结果表明:(１)将顶板简化为弹性体和西原模型构成的组合系统,可以较好 地描述顶板软弱夹层变形,当软弱夹层受力大于其屈服应力 时,顶板失稳;(２)顶板软弱夹层对顶板具有一定的应力弱 化作用,且在软弱夹层位置存在明显的应力跳跃现象,随着 夹层数量的增加,底板应力集中程度略微增加;(３)距离顶 板较近的软弱夹层对巷道围岩变形量影响较大,且在软弱夹 层位置存在变形突变,巷道顶板易发生离层.结合数值模拟 结果,当巷道顶板存在软弱夹层时,应及时采取支护措施,防 止软弱夹层超过屈服应力导致巷道失稳冒落.

• 沿空巷道侧向结构切顶卸压角度研究

  赵高明,涂敏,张向阳,卜庆为,,赵庆冲,党嘉鑫,张欣

  切顶卸压是控制巷道变形的常用手段.针对含水层限 制切顶高度的问题,以泊江海子矿１１３１０５工作面回风顺槽 侧向悬臂、厚硬含水层顶板条件为背景,采用理论分析、数值 模拟和现场工业试验的方法,研究了含水层顶板侧向悬臂切 顶卸压的合理切顶角度.建立了切顶后巷道煤柱力学模型,推导出不同角度切顶后煤柱应力分布方程.运用 ANSYS/LSＧDYNA 对不同角度切顶进行模拟,结果表明:不同切顶 角度下岩石损伤及裂隙发育程度不同,切顶后煤柱应力均有 所减小,切顶角度在８５°~６０°时,煤柱垂直应力呈现 “驼峰”趋势,３m 处的垂直应力峰值较大,双峰值随着切顶角度的 增大呈减小趋势,５５°和５０°角度切顶后,煤柱应力峰值点３ m 处的垂直应力小于峰值点７ m 处的垂直应力,双峰值随 着切顶角度的减小呈增大趋势.现场试验表明:按照所设计 角度切顶后,围岩应力明显降低,巷道结构变形程度能够满 足工作面正常回采的需求,卸压效果显著.

• 基于地震频率谐振的采煤面高位岩层水力压裂范围探测

  张修峰,谢华东,薛爱民,蔡先锋,李阿涛,张云宁５

  采煤工作面上覆高位坚硬岩层的预裂可减弱其储能条 件,进而控制矿震事件的能量.为探测埋藏深度超过５００m的采煤工作面高位岩层水力压裂裂隙的空间展布情况,采用 三分量地震频率谐振技术进行裂隙空间展布探测.设计了６条频率谐振检波器布置探测线,在水力压裂作业前后分别 进行探测,对获取的探测器波形数据进行解译.数据解译结 果表明:(１)水力压裂裂隙空间展布呈类椭球体形,其长轴与 地层最大主应力方向基本一致;(２)水力压裂范围在水平方 向上最大压裂半径可达５０m 以上,垂直方向上压裂高度可 达３０~５０m;(３)水力压裂所形成的应力降低区域远大于裂 纹扩展区域;(４)水力压裂裂纹扩展受岩层赋存变化影响较 大.研究表明,三分量地震频率谐振技术能够有效探测深部 岩层水力压裂裂隙空间展布,是一种适用的水力压裂范围探测技术手段.

• 浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔塔基稳定性研究

  赵阳,陈俊凝,韦启蒙

  陕北矿区地表存在大量的高压电塔,煤层采动引起的 地表移动变形,对高压输电线路安全造成威胁.基于概率积 分地表移动变形预计理论,采用理论分析、理论计算和现场 实测等研究方法,对浅埋煤层采动地表移动变形规律及电塔 塔基稳定性展开研究.研究结果表明:(１)拟合了基采比JC和基载比JZ 的概率积分参数计算式,地表下沉和水平移动 均与基载比和基采比呈负相关,沉陷盆地的影响范围和拐点 距离均与基载比呈正相关;(２)建立了采动高压电塔移动变 形计算式,电塔塔身的倾斜变形量取决于地表倾斜变形和塔 高,电塔基础的水平变形量取决于地表水平变形、电塔根开、基础性质和土体性质;(３)陕北锦界煤矿３１１０４工作面开采 过程中,电塔Z２１９预计产生的最大倾斜变形量为９２ mm,小于４５０mm,最大水平变形量为４．１５mm,小于４．５５mm,稳 定性较高,倾斜变形理论预计值与实测值平均偏差为５．６９％.

• 干湿循环作用下深部砂岩物理力学性能变化研究

  占佳佳,庞建勇,,徐飞凡,姚韦靖

  为研究深部开采过程中地下水对深部岩体的影响与危 害,以确保深部工程的安全稳定,以淮南张集矿区内的砂岩 为试验对象,研究其在酸性(pH＝３)、中性(pH＝７)、碱 性(pH＝１１)溶液中经历多次干湿循环处理后的物理力学性能 的变化,并对砂岩材料内部损伤及劣化机理进行了综合分 析.结果表明:随着干湿循环次数的增加,砂岩试样质量损 失逐渐增大,致密程度有所减小,且峰值应力、弹性模量、纵 波波速均大幅下滑;砂岩试样出现不同程度的损伤劣化,但 峰值应变的增大表明砂岩试样被软化,脆性得到良好改善;同一循环次数下,酸碱性溶液对砂岩试样的破坏更为显著,且酸碱性溶液侵蚀与干湿循环作用的耦合促进了砂岩试样 损伤劣化的加剧和扩大.

• 相似材料煤样单轴压缩声发射试验及数值模拟研究

  朱昌星,赵伟浩,刘旭

  以平煤股份二矿庚一轨道巷为背景,采用水泥、石膏及 全粒径煤粉配比相似材料煤样,通过单轴压缩声发射试验及 颗粒流软件(PFC３D)模拟试验,分析单轴压缩声发射试验相 似材料煤样力学特性及其裂纹演化过程.研究结果表明:相 似材料配比煤样的应力 应变曲线与原煤类似,破坏模式为 沿斜截面剪切破坏;PFC３D 模拟得到的应力 应变曲线及试 样破坏模式与配比煤样相似.

• 粉煤粒径对煤层瓦斯含量影响机制的研究

  许廷君,,,孙海涛,,戴林超,

  为了探讨煤层瓦斯含量对粉煤粒径变化的响应机制,选取阳泉１３＃ 煤层的煤体并制备成０．１７~０．２８mm、０．２８~ ０．８mm、０．８~１mm、１~３mm、３~５mm、５~６mm、６~１０ mm７种不同粒径的煤样,开展了不同粒径条件下煤等温瓦 斯解吸/吸附试验,分析了粒径对煤层瓦斯含量的影响规律,构建了煤层瓦斯含量与平均粒径之间的数学模型.结果表 明:煤层瓦斯含量随粒径的增加,呈现出先显著减小后又缓 慢增加的趋势;煤层瓦斯含量在平均粒径为２．６ mm 处,两 侧增长趋势相反;平均粒径增大到６mm 时,煤层瓦斯含量 增长缓慢趋于定值.确定了煤的极限粒径为６．８mm;构建 的煤层瓦斯含量和平均粒径数学模型能够准确预测不同粒 径条件下煤层瓦斯含量,其绝对误差不超过３％.

• 基于深度置信网络的矿井涌水量预测研究

  降海荣,赵宝峰,康艳旗,王劭文

  在矿井开采过程中,准确预测矿井涌水量对于矿井防 治水及高效、安全生产具有重要意义.针对矿井涌水量影响 因素复杂导致预测精度不高的问题,提出一种基于深度置信 网络(DBN)间接预测矿井涌水量的方法.针对不同的盘区 建立相应的 DBN 涌水量预测模型,对矿井各个盘区水仓提 取涌水量数据,之后分别导入 DBN 预测模型进行预测,得到 各个盘区的涌水量,进而得出矿井总体涌水量,同时将结果 分别与 BP、ELM 神经网络以及 DBN 直接预测矿井涌水所 得到的预测结果进行对比.试验结果表明,DBN 间接预测 的预测精度最高,其平均绝对百分误差仅有５．８５％,运行时 长也大幅缩短,说明 DBN 间接预测矿井涌水量模型具有更 好的预测效果.研究结果为矿井涌水量的准确预测提供了 一种新的方法.

• 基于测量机器人的高陡边坡变形测量精度研究与实践

  吴飞,黄英华,,胡静云,

  针对某钨矿高陡边坡滑坡灾害,采用了全自动全站仪 进行表面位移在线监测预警,建立了单测站长测距极坐标差 分法的全自动全站仪变形监测系统.推导得到了变形监测 点三维变形量的测量精度理论公式,当斜距为１２００~１９００ m、竖直角为 ５°~２５°时,测角精度为 ０．５″、测距精度为 ０．６ mm＋１×１０－３ mm 时高程变形的测量精度在２．２~６mm 之 间、平面变形的测量精度在２~５mm 之间,达到了毫米级测 量精度,满足规范的要求.通过近三个月的实际测量数据的 检验,由于受地形条件的限制,实际布置的控制基准点有所 欠缺,变形监测点的高程变形量与平面变形量的测量精度均 在±１０mm 以内,且平面变形量的测量精度高于高程变形 量的测量精度,各变形监测点的累计变形量在测量精度范围 内呈随机平稳变动状态,累计变形量发展趋势处于稳定状 态,塌陷坑周边高陡边坡处于稳定状态.

• 降雨条件下尾矿库浸润线变化及坝体变形分析

  赵怡晴,,汪杰,,钟士照,,缪俊容,

  为研究降雨条件下尾矿库浸润线的变化规律和坝体的 变形状况,在室内进行尾矿库模型降雨试验,借助测压管测 量降雨 过 程 中 浸 润 线 的 变 化,利 用 数 字 图 像 相 关 技 术(DigitalImageCorrelation,DIC)获取坝体的位移变化.研 究结果表明:坡面附近的位移随时间的变化规律与浸润线随 时间的变化规律基本一致,降雨前期变化迅速,达到峰值后,基本不再变化;３种坡比尾矿库浸润线变化趋势相同,但坡 比越大,浸润线越高,位移变化量也越大,说明浸润线高更容 易引起坝体的不稳定;随着降雨的持续,尾矿库的表观位移 由均匀变化向非均匀变化转变,浸润线以下位移变化较小,浸润线以上位移变化明显,坡面附近位移变化最大.

• 基于加权信息量和 GIS方法的地质灾害易发性评价———以榆社县为例

  杨锐,,于春勇,汪洋

  榆社县地处太行山西麓,区内发育有崩塌、滑坡、泥石 流等地质灾害,基于 GIS和加权信息量评价模型,根据研究 区内地质灾害发育特征,采用聚类分析方法选取坡度、坡高、距断层距离、工程地质岩组、距道路和居民点距离５个影响 因素作为评价指标,通过加权信息量法对榆社县境内的地质 灾害进行易发性评价.结果显示:研究区地质灾害易发性可 划分为极高、高、中、低４个级别,极高易发区主要分布在浊 漳河及其主要支流河谷及两侧丘陵区,面积约１３８．２８km２,占全区面积的８．１８％;高易发区主要分布在低山丘陵区,面 积约４２７．１５km２,占全区面积的２５．２７％;中易发区主要分布 在低山丘陵区,面积约６２８．２２km２,占全区面积的３７．１６％;低易发区主要分布在基岩中低山区,面积约４９７．００km２,占 全区面积的２９．４０％.地质灾害易发性评价结果为榆社县地 质灾害防治、国土空间规划等提供了科学依据.

• 改进LR算法在矿浆筛分水浊度分类中的应用

  蔡改贫,,刘为刚,曾常熙

  针对传统矿浆细度检测方法离线筛分法的矿浆筛分水 浊度判别问题,为开发出细度自动检测技术,提出改进 LR(LogisticRegression,逻辑回归)算法,对矿浆筛分水进行浊 度分类.首先,采集矿浆筛分水图像,并采用矿浆浊度信息 提取算法得到筛分水图像的浊度信息数据集;其次,分析传 统 LR算法的不足,提出一种改进的 LR 算法;最后,将改进 的 LR算法运用于浊度信息数据集的分类.结果表明,采用 基于 RGB的矿浆筛分水图像浊度信息提取算法提取矿浆筛 分水图像特征参数,利用 L２ 正则化改进逻辑回归算法后,其 指标较其他算法均得到优化,对矿浆筛分水浊度分类问题具 有良好的分类效果.

• 基于动态称量和图像识别技术的井下煤矸石智能分选装置研发

  陈佳鑫,赵国贞,,程伟,常枫懿

  井下煤矸石分选是实现井下矸石“不升井”的重要技术 措施.以干法选煤为基础,提出了间断煤流硐室式煤矸石分 选和连续煤流皮带式煤矸石分选两种方法,以智能图像识别 和动态称量技术为核心,设计了适用于井下硐室分选的紧凑 式煤矸石分选装置以及适用于顺槽或大巷的分布式煤矸石 分选装置.前者使用了多级筛网结构,弥补了粒径差异对物 体识别的影响;采用大角度传送带,有效减小了设备尺寸.后者使用小皮带轮作为原料运输的主要动力转换装置,减小 了能源消耗,通过转盘装置使煤矸石识别和分选并行处理,提高了工作效率.装置的研发对推动煤炭绿色开采具有一 定的意义.

• 微波照射 红外探测主动式煤矸识别方法

  刘闯,李化敏,常发展,鲁智豪,刘超月

  煤矸石的自动识别一直制约着综放面的智能化开采.基于煤、矸石在物理、化学属性上的差异,提出一种微波照射 红外探测主动式煤矸识别方法,该方法利用微波照射的方式 增大煤与矸石之间的外在热敏差异,再利用红外探测技术获 取该差异,从而对煤矸进行识别和判断.在实验室条件下,运用该方法对同忻煤矿的煤、矸石样品进行微波照射试验,试验结果表明,煤、矸石在相同的微波照射条件下,按照颗粒 尺寸从小到大的顺序,煤颗粒微波照射前后温度升高量分别 为矸石的１．３倍、１．７倍、２．０倍和２．３倍,验证了该煤矸识别 方法的可行性,为综放面智能放煤过程中煤矸自动识别提供 了技术借鉴.

• 煤矿井下遥感式激光甲烷检测仪温度影响试验研究

  向艳芳,,梁龙,何巍

  通过对遥感式激光甲烷检测仪测量原理的分析,采用 半导体制冷器温控技术,结合带有 Smith预估算法的模糊PID温度补偿算法,探究了遥感式激光甲烷检测仪对温度变 化的抗干扰性能,并进行试验验证.结果表明:温度补偿优 化前,样品在０~４０℃环境温度条件下测量最大相对误差达 到１３．９８％,且随着温度上升,相对误差呈增大趋势;采取了 温度补 偿 技 术 措 施 后,样 品 测 量 的 最 大 相 对 误 差 仅 为３．９１％,测量精度得到显著提升.

• “双碳”目标下煤炭企业的ESG表现和融资约束与高质量创新

  郝毓婷,张永红

  为研究中国煤炭企业能否在“双碳”目标的约束下,通 过提升 ESG表现降低融资约束程度,实现企业高质量创新 发展.基于理论分析提出研究假设,以２０１０—２０２０年煤炭 上市公司的面板数据为研究样本,选择强度、持续性和效率 三个维度实证检验煤炭企业的 ESG 表现、融资约束与高质 量创新的关系.研究结果表明,煤炭企业 ESG 表现显著正 向影响创新投资强度、创新持续性以及创新效率,即煤炭企 业 ESG表现显著正向影响高质量创新,而融资约束在这一 影响过程中发挥中介效应,并且是部分中介效应.这一结论 通过替换指标的度量方法、中介效应稳健性检验和内生性检 验后依然成立.因此,树立 ESG 理念并积极参与 ESG 实践 是煤炭企业实现高质量创新的科学路径之一.

• 非洲特大铜钴矿山建设管理模式研究

  李圣

  针对非洲纷繁复杂环境背景下特大型矿山建设在重大 工程管理中面临的严峻挑战及特点,在调查总结现代化工程 管理经验的基础上,指出创新特大型矿山建设工程管理模式 的必要性.以刚果(金)的一座世界级特大型铜钴矿山建设 为例,从人员组织新方式、双抓双稳应急统筹新措施、分模块 建设新思路、系统化４Y 管理新模式、设备物资与材料保障 新手段、组织管理体系设计新理念等６个方面,提出了复杂 环境背景下矿山企业实现高质量高效率建设的针对性解决 方案和应对措施,创新优化了在非洲特定资源和环境条件下 的矿山建设管理模式,使项目建设效率提升了２０％,成本指 标控制度达１００％,顺利实现工程建成投产,为非洲等复杂环 境下特大型矿山实现“一带一路”可持续性发展提供了借鉴.