矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第3期

• 近距离多层磷矿采矿方法优化研究

  黄莹莹,杨首亚,徐海波,王梦妮,任高峰

  为进一步回采前期开采遗留的磷矿资源,解决地下磷 矿开采存在的顶板冒落事故问题,对某磷矿采矿方法进行了 优化研究.针对矿体赋存条件以及开采现状初步设计了３种采矿方法,通过改进的 TOPSIS等方法在安全、技术和经 济３个方面进行综合分析,并运用 FLAC３D 软件对＋４００~ ＋８２０m 水平矿房采空区稳定性进行了分析研究.研究结 果表明:预切顶分层开挖嗣后充填采矿法作为优选的采矿方 法,在不同开采工况条件下,所形成的采空区稳定性较好,进 一步验证了优选采矿方法的可行性.研究结果可为类似磷 矿床地下优化开采提供参考依据.

• 某铅锌矿采矿方法的优化与应用

  胡建钊

  某铅锌矿的矿体属薄至中厚的倾斜矿体,多年来采用 上向水平分层充填法开采,该采矿方法存在安全性差、生产 能力低、劳动强度高、作业环境差等问题,难以满足矿山安全 生产和生产能力的要求.通过对矿山开采技术条件及矿山 生产实际的综合研究,确定依据不同的开采条件采取机械化 盘区上向或下向进路充填法和小分段空场嗣后充填法开采,并使用大型无轨设备进行采掘作业.采矿方法优化后,保障 了矿山安全生产,提高了采场生产能力,降低了工人劳动强 度,改善了作业条件.

• 急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采场结构参数研究

  张杰,叶义成,姚囝,龚文柏,黄洋

  针对无底柱分段崩落法开采急倾斜中厚矿体时采场结 构参数确定困难问题,基于 BergmarkＧRoos方程放矿理论,分析了放矿椭球体在采场内的空间排列特征,推导出了放矿 的矿石损失率及贫化率理论计算公式.基于矿石损失、贫化 率的理论计算公式,用 Python语言开发了急倾斜中厚矿体 无底柱分段崩落法采场结构参数优化程序,输入矿体倾角、厚度及矿岩散体流动参数后,该优化程序可自动计算出急倾 斜中厚矿体的采场结构参数,有效地解决了采场结构参数确 定难题.结合某铁矿的实际情况,采用优化程序计算了采场 结构参数,根据计算结果进行 PFC２D数值模拟放矿试验.研 究表明:PFC２D数值模拟与优化程序计算得出的放矿损失贫 化指标十分接近,矿石损失率平均误差值为１．８２％,贫化率 平均误差值为１．１７％.此外,优化程序计算的开采参数下放 矿指标都低于１５％,放矿效果较好,能够为无底柱分段崩落 法采场结构参数设计提供指导.

• 阿舍勒铜矿采场结构参数优化研究

  周永涛

  为了优化新疆阿舍勒铜矿的采场结构,基于矿区地质 情况和 RQD岩体质量评价方法,对该矿区的岩体展开了试 验研究,结果表明,阿舍勒铜矿区凝灰岩的质量一般,矿岩、玄武岩、英岩斑岩的质量比较好.采用 ANSYS和 FLAC软 件建立了采场结构模型,通过对比采幅分别为１０m、１３m、１６m 以及１９m 条件下采场的最大拉应力、最大压应力、水 平位移等数值结果,得知４种采幅条件下的采场结构都比较 稳定,其中采幅为１３m 的结构最优.对采幅为１３m 条件下 的开采顺序进行分析,结果表明,隔一采一、隔二采一的开采 方式下,采场岩体都存在变形,开采时有坍塌的风险,隔三采 一的采场稳定性最好.

• 朱兰铁矿深部急倾斜厚大矿体回采顺序优化研究

  张良兵,毛德华,李杰林,徐继业,李翠,周科平

  合理的回采顺序是深部矿体安全高效回采的关键.为 确定朱兰铁矿深部矿体阶段空场嗣后充填采矿法的最佳回 采顺序,设计了４种盘区内采场回采方式和３种矿房回采顺 序,利用 AutoCADＧMidasＧFLAC３D 耦合建模技术,分析了各 方案回采过程中的应力和顶板下沉位移变化、盘区回采结束 后的塑性区范围及分布情况.结果表明:盘区内采场“隔二 采一”和矿房“中央向两翼开采”的回采顺序方案应力集中程 度低,顶板下沉位移量变化小,塑性区范围及分布情况好,且 回采工艺简单,有利于提高采场稳定性,确定为最优回采顺 序.研究成果可为朱兰铁矿深部矿体回采提供技术依据,也 为同类型矿山回采顺序设计提供借鉴.

• 超高分段放矿体内部应力演化规律研究

  柳蕴洋,,任崇阁,张治强,

  采用物理模型、数值模拟和理论分析的方法研究超高 分段放矿体内部应力的演化规律,自制相似比为１∶５０的超 高分段物理试验模型,分别进行分段高６０m、７０m 和８０m的放矿试验,研究放矿体内部流动规律,采用离散元数值模 拟矿体内部应力.研究结果表明:增大放矿高度会提高纵向 发育速度,加快应力结拱速度和强度,并抑制矿石放出速度;放矿高度与上部矿岩放矿时下降距离呈正相关;在超高分段 放矿体内部更容易形成应力拱,同一水平越靠近中心位置的 散体颗粒垂直应力越低,埋藏深度越高的垂直应力越大,并 会向水平方向转移,应力拱中心随着颗粒流动会发生偏移.

• 山西某煤矿综放工作面隔水煤柱合理尺寸的确定

  金爱兵,张舟,郭健康,巨有

  为研究上侧相邻采空区富水条件下区段煤柱留设宽 度,以山西某煤矿二采区２２０６与２２０７工作面为工程背景,采用现场及室内试验、理论分析和数值模拟对留设煤柱尺寸 进行研究.利用钻孔窥视和岩石力学试验获得煤岩裂隙发 育与强度特征,并基于弹塑性理论和两区约束理论推导了煤 柱塑性宽度计算公式,在此基础上,运用数值模拟研究煤柱 支承压力分布规律和在上、下区段工作面回采期间的不同宽 度煤柱应力及塑性变形.研究表明:(１)煤柱内部完整性较 好,煤岩自稳性较强,煤柱最小留设宽度理论计算值为１５．８ m;(２)上区段２２０７工作面回采期间煤柱内垂直应力峰值和 集中系数随宽度的增大呈逐渐减小趋势,宽度小于２５m 的 煤柱内将出现连通性变形破坏;(３)下区段２２０６工作面回 采后,宽度２５m 及以上的煤柱内垂直应力分布呈“双峰一 谷”型,出现弹性核区域且塑性破坏区未贯通.基于试验和 数值模拟结果,综合考虑矿井安全稳定性和高效开采等因 素,确定隔水煤柱合理宽度为２５m.

• 基于主成分分析法的嗣后充填采场矿柱及充填体强度研究

  王作鹏,金爱兵,庞如顺,孙文斌,陆通

  空场嗣后充填矿山采场留设矿柱是地下采矿空间的重 要结构,其尺寸会影响矿山生产安全、资源回采率以及企业 经济效益,针对此类问题,以大牛铁矿为研究背景,基于主成 分分析法(Principalcomponentsanalysis,PCA),根据数值模 拟获得的不同矿柱宽度和充填体强度下矿柱最大压应力和 剪应力、位移及塑性区占比,构建矿柱稳定性综合评价指标;并以矿柱稳定和经济效益最优为目标,最终确定矿柱宽度和 充填体强度.研究表明:(１)融合数值模拟得到的矿柱压剪 应力、变形和塑性区的 PCA 综合评价指标显示,当充填体单 轴抗压强度σ＝１．５MPa时,矿柱宽度b＝９m 可保证稳定; (２)当矿柱宽度b＝１０m 时,充填体单轴抗压强度σ 可降低 至０．５MPa;(３)当b＝１０m、σ＝０．５ MPa时,矿柱稳定和矿 山效益综合最优.研究方法和成果可供类似工程借鉴.

• 下向进路充填采矿法人工假顶优化研究与应用

  周玉成,,刘立顺,,万串串,

  下向进路回采过程中,人工假顶的稳固性是保证下向 进路采场安全的重要因素.通过对三山岛金矿下向进路采 场人工假顶受力情况进行分析,结合薄板理论,计算出人工 假顶厚度与抗压强度函数曲线并得出人工假顶合适的厚度 与强度,即人工假顶厚度为０．８m,强度不小于１．５ MPa,并 结合现场实际应用并利用 FLAC３D 数值模拟软件对下向进 路采场回采前后人工假顶应力场、位移场及塑性区分布规律 进行分析.结果表明,０．８m 厚的人工假顶在下向进路采场 回采过程中能保持稳固性,保证下部采场的安全性,研究结 果可为矿山下向进路人工假顶设计和施工提供理论依据.

• 某铁矿新型胶凝材料配方试验研究

  王新宇,,尹贤刚,,康瑞海,,彭亮,,胡凡,

  某铁矿面临着充填体强度低、充填成本高等问题,亟需 研发一种高效的新型胶凝材料来提高充填体强度.为达到 采矿要求,以矿山周边不同的矿渣废料为基础,开展了新型 胶凝材料配方试验研究.首先采用 PSD 和 XRF 分析方法 测定尾砂的粒度和化学成分,确定其作为充填骨料的适用 性;其次基于正交试验设计理论,对充填料浆试块７d和２８ d强度结果进行极差分析和回归分析,获得胶凝材料的最优 配方和回归方程;最后结合SEM 分析结果,得出新型胶凝材 料的反应机 理,确 定 新 型 胶 凝 材 料 的 最 优 质 量 配 比 为:矿 渣∶脱硫石膏∶石灰∶熟料＝６５∶２５∶５∶５.

• 充填管道输送局部倍线对料浆质量浓度及管道磨损的影响研究

  江科,

  矿山充填管网倍线因敷设条件复杂而有较大变化,当 局部倍线不合理时,影响充填料浆质量浓度,加速管道磨损,导致充填质量下降和成本增高.为探究某矿山充填浓度低、充填管道磨损严重等现象,对全尾砂充填料浆的流动性能进 行测试,并分析管网敷设情况,研究表明,地表充填管道局部 倍线为７．５１,需降低质量浓度以满足流动性要求,矿山井下 整体倍线较小,大部分接近２~４,质量浓度过低及竖管自由 落体段过高导致井下管道加速磨损.通过重新设计地表充 填管道,使地表局部倍线减小至５．５,并考虑在井下水平管道 上添加增阻卸压设施,使料浆在合理流速内输送至空区,保 证充填料浆达到结构流状态,将料浆对管道的冲刷控制在正 常水平.

• 核桃峪煤矿斜穿性断层硬岩深孔爆破参数研究

  韩晓飞,余睿,郝江海,杨敬轩

  核桃峪煤矿２８０４工作面机巷遇斜穿性断层,煤机截割 全断面硬岩效率低下,阻碍了矿井正常生产.为保证工作面 初采期间顺利通过断层,需提前对砂质硬岩进行爆破预裂.基于该工程背景,利用数值模拟软件 LSＧDYNA 建立了不同 孔径及不同间距的爆破计算模型,分析了不同孔径对应力波 传播规律的影响,研究了不同孔间距的裂缝发育形态.结果 表明:孔径在７０~１００mm 范围内随孔径增大应力峰值相应 增大,且应力峰值出现的时间相应滞后,孔径为１００ mm 时 应力峰值相对９０mm 时增幅较小,孔径变化对应力峰值的 影响减弱,确定最佳深孔爆破孔径为９０mm;通过分析炮孔 间裂缝贯通程度及中心测点单元应力值,孔间距从１．２m 增 加到１．３m 时应力降幅为２．２％,确定炮孔间距以１．２m 为 宜.通过布设预掘爆破工艺巷,采取“五花眼”大装药量分组 爆破技术,较好地解决了断层硬岩超前预裂问题.

• 基于数值模拟的露天矿排土场高陡边坡稳定性分析与治理

  蓝宇

  受不良工程地质条件、降雨、历史上无序排土等客观因 素影响,广东省大宝山矿李屋排土场高陡边坡极易产生滑 坡、泥石流等安全事故.为充分保障矿山安全生产,采用多 种数值分析方法相结合的手段对李屋排土场边坡稳定性进 行了综合分析.通过现场实地调研与试验研究确定了排土 场边坡岩体力学参数,利用 Slide软件对排土场二维模型进 行数值模拟,对失稳边坡进行堆置参数优化,采用 Geostudio以及 FLAC３D软件进行了进一步计算校核,多角度定量分 析了排土场稳定性状态并最终提出了相应的稳坡措施.结 果表明,３Ｇ３剖面安全系数不满足规范要求,边坡产生滑坡 的风险较大;FLAC３D、Geostudio与 Slide的模拟结果较一 致,多种模拟手段相结合的分析方法准确且合理.最终根据 模拟结果提出了“分台阶排土＋堆置反压平台”的治理措施,为矿山开采提供了安全保障,同时也为露天矿排土场稳定性 分析提供了技术指导.

• 循环振动下岩质边坡渐进性破坏规律的数值模拟

  凡耀镔,李晓鹏,张光雄,邹宗山,和铁柱,刘红岩

  为深入研究循环振动下岩质边坡渐进性破坏规律,采 用３DEC离散元软件建立相应的数值模型,并基于振动台试 验结果对其合理性进行了验证.从动力响应、稳定性系数及 破坏模式３个方面分析了岩层面倾角、黏聚力及摩擦角等参 数对循环振动下岩质边坡渐进性破坏的影响规律.研究结 果表明:随着循环振动次数的增加,边坡稳定性总体上呈下 降趋势,当坡体损伤达到一定程度时,其稳定性会快速下降 且损伤速率不断加快,导致边坡失稳.岩层面参数对边坡渐 进性破坏的影响作用由大到小依次为摩擦角、黏聚力、倾角;边坡稳定性随岩层面黏聚力和摩擦角的减小或岩层面倾角 的增大而减小;各边坡模型的加速度响应特征均呈现出“高 程效应”和“趋表效应”,且这种响应随岩层面黏聚力和摩擦 角的减小或岩层面倾角的增大而显著增大;边坡破坏模式多 表现为 “拉剪破坏”,少数为“溃屈破坏”,表明破坏模式受岩 层倾角影响明显.

• 侧向悬臂切顶煤柱上方顶板应力及位移研究

  刘菁,涂敏,张向阳,赵高明,赵庆冲,党嘉鑫

  以某矿１１３１０５工作面侧向切顶为研究背景,通过理论 分析、数值模拟和现场监测的方法,研究切顶后煤柱顶板应 力分布及位移演化规律.基于弹性力学建立切顶后煤柱顶 板力学模型,运用差分法推导出切顶后煤柱顶板的应力与位 移表达式.运用 FLAC３D和３DEC软件模拟切顶前后煤柱 顶板应力分布及位移演化特征,模拟结果显示,切顶后煤柱 顶板应力减小了１８．２MPa,顶板下沉位移为９cm,卸压率达２６％~４０％.现场监测表明,煤柱上方顶板应力分布呈现出 先增大后减小的趋势,在距离工作面２０~３０m 处应力达到 最大且保持 一 段 应 力 集 中,随 后 应 力 降 低,在 距 离 工 作 面６５~７０m 后应力保持不变.

• 基于 OptunaＧLSTM 的矿压预测方法研究

  李振华,,徐杰,,王文强,,李国盛,,杜锋,

  工作面矿压的精准预测对减少顶板灾害和安全生产有 重要 的 指 导 意 义. 为 提 高 矿 压 预 测 精 度,提 出 了 基 于Optuna优化的长短期记忆网络(LongShortＧTerm Memory,LSTM)模型矿压预测方法.首先将线性插值后的矿压数据 通过中值滤 波 算 法 去 噪,然 后 利 用 Optuna框 架 优 化 影 响LSTM 模型精度的超参数,并使用均方误差对模型进行评 估,最后对比预测矿压值与真实矿压值.结果表明,超参数 学习率对模型的影响最大,其次是模型层数;通过训练去噪 后的 OptunaＧLSTM 模型,MSE分别在训练集和测试集上下 降了０．０１０３４和０．００６７１,验证了 LSTM 模型在矿压预测中 具有较好的效果,能有效预测矿压变化.

• 无烟煤蠕变模型及FLAC３D二次开发

  李岗,严国超,相海涛,白旭阳,李嘉骏,张家伟

  蠕变模型的加速蠕变阶段可引入分数阶 Abel阻尼器 进行表征.为了更加准确地描述无烟煤蠕变模型的加速阶 段,引入陀螺元件及位移阶跃函数,通过设计完成无烟煤三 轴蠕变试验,结合试验曲线将无烟煤蠕变阶段细分为瞬时变 形—假加速—减速—等速—加速蠕变五个阶段.各阶段模 型采用合适的元件进行组合,构成组合分数阶蠕变模型,对 模型一维本构方程进行三维扩展,并将模型方程进行有限差 分化;在 FLAC３D内置 Burgers本构模型的基础上,完成组 合分数阶蠕变模型(NEGS)的二次开发;数值模拟结果对比 分析表明,组合分数阶蠕变模型(NEGS)能较好地表征无烟 煤各蠕变阶段的变化特征.

• 基于拉拔试验的煤岩组合锚固体分时破裂演化规律研究

  张盼栋,高林,,,战新宇,赵志强,,许帅,赵世毫,申业兴

  为揭示煤岩组合锚固体拉拔过程中分时破裂演化规 律,基于数值仿真方法验证倾斜煤岩分界面煤岩组合锚固体 存在分时破裂现象的基础上,进行了锚杆拉拔试验,研究了 不同拉拔速率和煤岩分界面不同倾角条件下煤岩组合锚固 体分时破裂演化规律.结果表明:煤岩分界面倾角为０时,拉拔速率的增大虽然会降低煤岩组合锚固体整体破坏脱黏 时间,但对煤体与岩体之间分时破裂并无明显影响.相比于 拉拔速率,煤岩分界面倾角对煤岩组合锚固体分时破裂影响 显著,当煤岩分界面倾角小于４５°时,煤岩组合锚固体整体破 坏脱黏所需时间较长,使得煤体与岩体之间分时破裂差异更 加明显,间隔时间约３４s;当煤岩分界面倾角增大至６０°时,煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间大幅减小,煤体与岩 体之间分时破裂差异性显著减小,间隔时间降低至约２４s.

• 落锤冲击下饱冰裂隙砂岩动态力学性能研究

  杜祎玮,任富强,常来山

  为了研究饱冰裂隙砂岩的动态力学特性,通过落锤冲 击试验与 PFC数值模拟相结合的方法揭示了裂隙倾角对饱 冰裂隙砂动态力学特性及裂纹扩展过程的影响规律.试验 结果表明,不同倾角饱冰裂隙砂岩的应变时程曲线形式一 致,裂隙倾角仅影响峰值应变的大小,其中裂隙水平时的峰 值应变最小,且随裂隙倾角的增大峰值应变增幅超过４０％.试样的宏观破坏模式均以张拉为主.数值结果表明,循环冲 击会影响饱冰裂隙砂岩应力 应变曲线的形态和斜率.试 样的起裂应力与起裂应变的大小以及微裂纹数量均随裂隙 倾角的增加呈先增后减的变化过程,而峰值应力则随裂隙倾 角的增加而线性增大.

• 三点弯曲试验条件下加锚试样抗弯性能研究

  朱洪漠,臧传伟,陈洋,许杰,樊春宇

  矿山开采过程中,锚杆布置对巷道顶板的支护至关重 要.制作标准的岩石试件,使用变刚度煤岩动力试验破坏试 验机对试件进行三点弯曲试验,对未加锚、加锚后顶板岩体 的抗弯性能进行研究.试验结果表明:与未加锚试件相比,加锚后试样的峰值荷载显著增加,当锚杆间排距由２０mm× ２０mm 增加到４０mm×４０mm 时,试样的峰值荷载先增加 后减小,间排距为３０mm×３０mm 时,试样取得最大值.试样 弯曲破坏过程中上下表面分别产生压应变和拉应变,下表面 的拉应变普遍大于上表面的压应变.无锚试样上下表面产生 的应变值小于加锚试样,无锚试样在轴向荷载作用下更快发 生脆性破坏.当锚杆间排距由２０ mm×２０ mm 增 加 到 ３０ mm×３０mm 时,上下表面产生的应变量较接近,说明缩小锚 杆间距一定程度上可以增加岩体的稳定性,但是当锚杆间距减 小到一定数值时,对于试样整体稳定性的强化作用并不显著.

• 水岩作用下不同强度煤岩组合体力学特性损伤规律研究

  柳晶,李根威

  在富水矿井中,煤岩体以及井下留设的隔水煤岩柱受 到地下水的长期侵蚀,导致煤岩体在水岩作用下力学特性发 生改变并受到损伤,直接影响到矿井的稳定及安全生产.因 此,对泥岩 煤 泥岩(NＧMＧN)、砂岩 煤 砂岩(SＧMＧS)、石 灰岩 煤 石灰岩(HＧMＧH)３种不同煤岩强度比的煤岩组合 体开展饱水前和饱水后的单轴压缩试验,研究水岩作用下煤 岩组合体的力学特性演化规律和声发射损伤特征,并结合RFPA２D数值模 拟 分 析 水 岩 作 用 对 组 合 体 破 裂 形 式 的 影 响.研究结果表明:水岩作用对煤岩组合体抗压强度和弹性 模量有明显的劣化效应;水岩作用使煤岩组合体的声发射计 数和累计计数下降明显;水岩作用使煤岩组合体裂隙扩展及 破裂形式发生明显改变,声发射事件数始终伴随有裂隙的产 生与扩展.

• 含卸压孔煤岩蠕变特性研究

  刘伟建,王文硕,田光辉,黄传波,于水生,姚运田

  为了研究含卸压孔煤岩蠕变特性,开展了单轴压缩条 件下完整煤岩与含卸压孔煤岩在不同应力水平条件下的蠕 变试验.试验结果表明:同级应力水平下,煤岩蠕变经历了 瞬时弹性变形、减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变的演化阶段;含卸压孔煤岩的瞬时应变和蠕变量比完整试样更大;且基于FLAC３D的数值模拟结果与实际试验结果十分相似,说明所 采用的 Burgers模型能够较好地反映煤岩蠕变物理力学性 能.研究结果对含卸压孔煤岩体长期强度分析及冲击地压 解危具有较好的理论指导意义

• 采空区下近距离下煤层覆岩结构及支架载荷分析

  郭帅,庄志鹏,段晓博,吴祥业

  针对采空区下近距离下层煤工作面覆岩结构复杂、支 架载荷难以确定的难题,根据下层煤垮落带高度与层间岩层 之间的关系,将下层煤覆岩结构分为３种类型,即:“散体＋块体”结构、“散体＋砌体梁＋块体”结构和“块体＋散体＋块 体”结构模型.针对不同类型的覆岩结构,对支架与围岩的 力学关系进行分析,确定了支架受力力源,并据此提出了不 同覆岩结构下工作面支架工作阻力的计算方法,并给出了相 应的计算公式.通过石圪台煤矿１２４０２工作面开采的实践,验证了支架阻力计算公式的可靠性.

• １３１０孤岛工作面初采矿压特征与支架适应性评价

  秦忠诚,张国兴,詹召伟,王彦敏,高超

  孤岛工作面受相邻两侧采动应力叠加影响,其矿压显 现较一般工作面更为强烈.采用现场实测与数值模拟相结 合的研究方法对霄云煤矿１３１０孤岛工作面初采期间矿压特 征和液压支架的适应性进行分析.研究表明,通过现场实测 得出１３１０孤岛工作面初采期间老顶初次来压步距为４０~ ５０m,平均周期来压步距约为１３m,来压动载系数为１．４~ １．９;通过数值模拟分析了１３１０孤岛工作面应力变化与塑性 区分布特征,采动剧烈影响区为距煤壁１０~１５m 内,超前压 力影响范围约４０m;通过公式计算及现场实测对工作面液 压支架阻力进行分析,验证现有 ZY８０００/２０/４２D 支架能够 满足１３１０孤岛工作面支护要求,可有效保障工作面的安全.

• 隧道开挖卸荷效应诱发断层活化突水数值模拟研究

  李杨杨,,朱慧聪,,张士川,,杨维弘,王西伟

  隧道开挖过程中工程岩体卸荷诱发断层活化突水是岩 土工程领域的重要研究内容之一.以青岛某地铁站为地质 背景,借助 COMSOL Multiphysics数值模拟软件,建立不同 倾角断层隧道开挖固流耦合模型,对隧道开挖卸荷诱发断层 活化引起突水过程中围岩应力场、渗流场进行分析,获得不 同倾角断层与开挖卸荷效应的互馈联动机制,明确关键突水 点及突水工况.研究结果表明:５５°倾角的断层最先活化,其 对应力的吸收及阻隔效力最差;随断层倾角增大,断层对开 挖卸荷效应的敏感程度降低.渗流场对断层倾角的变化较 为敏感,倾角越大,断层汇集导通水能力越强,覆岩渗流场运 移变化越快.研究结果可为地铁、隧道、矿山地下开采过程 中防治断层活化突水事故提供理论参考.

• 极近距离煤层开采围岩应力及煤体渗透率演化规律

  唐建新,,鲁思佳,,袁芳,,孔令锐,,王潇,,林圆,

  为了探讨极近距离煤层在工作面回采过程中的围岩应 力及煤体渗透率演化规律,以叙永一矿１５采区煤样为研究 对象,进行煤体渗透率测定试验,并利用 FLAC３D 数值模拟 软件对煤体有效应力的分布规律展开研究,分析了渗透率与 围岩应力的关系,总结了工作面煤体渗透率演化规律,且对 高位钻场瓦斯抽采钻孔布置参数进行了优化.结果表明:煤 体渗透率与围岩应力状态有关,围岩应力水平越高,煤体渗 透率越低;煤体的渗透率随着有效应力的减小而逐渐增大,两者呈幂函数关系;对高位钻场瓦斯钻孔布置参数优化后,当工作面推进到距离钻 孔 ４０ m 时,有 效 钻 孔 率 为 １００％,单孔平 均 瓦 斯 浓 度 达 到 ８０％,瓦 斯 流 量 平 均 达 到０．５８ m３/min.研究结果可为现场瓦斯抽采工作提供参考依据.

• 不同埋深煤体孔隙结构特征及瓦斯吸附特性研究

  陈静,崔啸,,王磊,庞凤岭,关联合

  为研究同一煤层煤体孔隙结构及其瓦斯吸附性能与埋 深的关系,通过等温吸附试验、低温 N２ 吸附试验,测定了４个不同埋深煤样的瓦斯吸附量和孔容、孔比表面积等孔隙结 构参数,应用孔隙分形理论研究了不同埋深煤样的分形特 征,并确定了孔隙结构参数与吸附常数的关系.结果表明:随着埋深的增加,煤样的孔比表面积增加,瓦斯吸附量增加;４个煤样 中 埋 藏 最 深 的 煤 样 较 最 浅 煤 样 比 表 面 积 增 加 了１．２６０３m２/g,总孔容减小了０．００２６mL/g,瓦斯吸附量增加 了６７％,吸附饱和度降低了７．４％;吸附常数a 与孔比表面 积和分形维数的幂函数呈正相关关系,吸附常数b与吸附常 数a 呈幂函数关系.因此,可根据不同埋深煤样孔隙结构参 数量化瓦斯吸附性能,为细化同一煤层瓦斯灾害防治方案提 供了理论依据.

• 基于扎根理论的智能化煤矿矿工安全行为影响因素研究

  刘佳,栗继祖

  矿工安全行为管理是建立智能化煤矿安全管理体系的 重要组成部分.运用扎根理论研究方法,构建了包含７个主 范畴和１５个副范畴的智能化煤矿矿工安全行为影响因素模 型,并识别了不同工作面影响因素的差异性.研究结果表 明:智能化煤矿矿工安全行为的选择既要受到外部情境因素(工作特征、组织制度、主观规范和技术支持)的影响,也受到 矿工内部心理因素(认知因素和情感因素)的影响.相比传 统工作面,智能化工作面矿工安全行为主要影响因素的差异 表现在脑力工作负荷增加、工作技能要求提高、人机匹配度 降低、技术信任和感知控制能力降低.研究结果为智能化煤 矿建设中改进矿工安全行为管理方式提供了理论参考.

• 无人驾驶车辆巷道十字交叉点智能决策系统研究

  马宁,胡亚平

  针对地下结构工程巷道交叉点无人驾驶车辆行驶速度 和安全性精确决策问题,研究开发了地下结构工程尤其是矿 山巷道十字交叉点无人驾驶车辆安全协同决策系统.系统 主要分为信息采集、决策控制和智能协同三部分.巷道十字 交叉点无人驾驶车辆智能安全辅助系统的设计主要分为:信 息采集、信息提取和决策控制与功能执行.基于巷道十字交 叉点无人驾驶车辆位置以及速度,分析了巷道十字交叉点无 人驾驶车辆移动特征判断模式.巷道十字交叉点智能信号 灯可在３种状况间灵活转换,便于人工智能信息提示车辆,有效减少巷道十字交叉点无人驾驶车辆事故,增加路口的通 行速度.为地下结构工程巷道交叉点无人驾驶车辆智能决 策提供参考.

• 基于微服务架构的选矿工艺数字化计算系统设计与实现

  胡一凡,李兆峰,李少辉,,高焕芝,,王小英,黄猛

  为解决选矿设计中工艺流程计算问题,提高选矿设计 的速度和质量,通过理论分析结合工程实践经验建立了选矿 流程设备计算模型,在此基础上,设计并研发了一套基于微 服 务 架 构 的 选 矿 工 艺 数 字 化 计 算 系 统. 系 统 基 于SpringBootAlibaba框架,面向部门管理人员、设计人员、普 通员工提供系统管理、选矿计算、项目查询等模块,打破传统 单体式选矿系统间壁垒,从架构上保证了高内聚、低耦合,使 系统具有良好的操作性、维护性和扩展性.该系统已用于木 绒某矿的采选工程数质量流程计算,计算结果与手算结果一 致且精度更高,表明该系统能够高效准确地用于选矿工艺流 程计算.

• 基于气固两相流耦合的雷蒙机分级规律研究

  陈伟燚,卢伟,姚嘉,姜兵兵,张鑫

  为了研究雷蒙机分级转笼参数对成品颗粒收集效率的 影 响,基 于 FLUENT 软 件 的 离 散 项 模 型 (DPM),利 用DesignＧExpert１０进行三因素三水平的响应面试验设计,将 转笼转速、叶片数、叶片安装角度作为变量,成品颗粒收集效 率作为研究对象,进行气固两相流耦合仿真试验.仿真试验 结果表明提高转笼转速以及增加叶片数量有利于提高雷蒙 机的成品收集效率.仿真分析采用双相耦合的计算方法,但 结果表明颗粒的运动轨迹主要受到风场影响,局部涡流会改 变颗粒运动轨迹,优化结构设计尽可能地减少局部涡流,能 够顺畅保证颗粒进行分级运动.结合风场趋势分析得到:颗 粒在分级区域所受径向速度较小时有利于颗粒从叶片间隙 之间平稳地进入转笼内部进行分级;切向速度较大时有利于 收集更小粒径的颗粒.研究成果为提高雷蒙机颗粒收集效 率以及结构优化提供了参考依据.

• 内蒙古某铅锌硫化矿浮选试验研究

  周华荣,,,朱贤文,,,许永伟,,,斗孙平,,,葛晓明,,

  内蒙古某铅锌矿矿石性质复杂,原矿铅锌品位低,含硫 较高,为更好地回收利用该铅锌矿资源,对浮铅尾矿采用硫 酸铜作硫化锌矿物活化剂,丁基黄药作捕收剂,２＃ 油作浮选 起泡剂,经二次粗选、二次扫选浮选出锌硫混合粗精矿,对混 合粗精矿再磨,然后采用石灰＋腐植酸钠强化抑制硫铁矿 物,并添加少量硫酸铜和丁基黄药活化捕收可浮性较差的铁 闪锌矿,经一次分离粗选、二次扫选、三次精选分离得到锌精 矿和硫精矿.闭路试验在原矿含铅１．１９％、含锌２．３６％的条 件下,可获得含铅４５．８０％、含锌２．５４％,铅回收率７１．３２％的 铅精矿;含铅０．８６％、含锌４４．３８％,锌回收率８５．９５％的锌精 矿,新工艺锌回收率较现场工艺提高７．２９个百分点,为该铅 锌矿的实际生产提供了指导.

• Ca２＋ 浓度对纳米粒子捕收剂在矿物表面吸附行为的影响

  孙玉金,江宁,董宪姝,樊玉萍,马晓敏,熊鹏

  为实现难浮煤泥的高效回收利用,亟需研发新型高效 的浮选药剂.一种新型的纳米粒子浮选捕收剂在矿物加工 领域得到了广泛的关注.通过制备阳离子型聚苯乙烯(PS)纳米粒子作为煤泥浮选捕收剂,利用耗散型石英微晶 天平(QuartzCrystalMicrobalancewithDissipation,QCMＧD)技术探 究了 Ca２＋ 对纳米粒子捕收剂在不同矿物表面吸附行为的影 响.研究结果表明,疏水性的 PS纳米粒子在不同的环境中 均会在无定形碳和 SiO２ 芯片表面产生不可逆吸附,并且吸 附量均随 Ca２＋ 浓度的增加而逐渐减小,吸附过程更加符合 准一级动力学模型.因此,PS纳米粒子可以作为煤泥浮选 捕收剂,但 Ca２＋ 增加会抑制其吸附.研究结果为 PS纳米粒 子在煤泥浮选的应用提供了一定的理论参考.