矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第4期

• 柿竹园多金属矿露天 地下协同开采安全稳定性分析

  何斌全,李仲泽,陈国辉,陈功,刘奇,雷成

  为研究柿竹园多金属矿露天 地下同时开采的相互影 响,根据矿山的实际生产情况,构建了矿山的地表模型、露天 坑最终境界模型、矿体模型、塌陷区及采空区模型.为尽可 能真实地反映矿山开采及覆岩的变形特征,按不同的回采高 度和回采区域将矿山整体开采顺序从上到下划分为６个阶 段.其中,第１至第５阶段为露天 地下联合开采,露天开 采东、北部６８４m 以上以及西、南部６１２m 以上的矿体,与此 同时,地下采用分段凿岩阶段空场法开采东部４０７~６１０m、北部４７０~５３６ m 的 矿 体,以 无 底 柱 分 段 崩 落 法 回 采 西 部５３０~６１０m 的矿体以及中部４９０m 以上的矿体;第６阶段 为地下开采结束全部转为露天开采.通过数值模型得出了 露天 地下协同开采期间,各开采阶段地表和采场产生的最 大位移量、采场顶板产生的最大拉应力值以及最大压应力的 位置和大小;并对露天开采时,井下采场、采空区顶板、边坡 的位移和应力进行了监测和分析.结果表明,露天 地下协 同开采期间,露天开采区形成的露天边坡和平台未出现明显 的应力集中现象,露天边坡产生的位移、拉应力和剪应力值 均较小,矿山露天及地下开采对最终边坡稳定性造成的影响 较小,开采造成的位移和应力集中程度不会对露天边坡安全 稳定性构成威胁.

• 某铁矿采矿方法优选及采场回采长度优化研究

  龚永超,,喻岗,朱晨迪,,张爱学,张芫涛,,梁巨理,

  某铁矿自开采以来一直采用两步骤的分段凿岩阶段空 场嗣后充填法回采矿体,由于矿体上盘存在破碎带,导致一 步骤采场回采或即将结束采场揭露顶板发生垮塌,给二步骤 回采带来巨大安全隐患.结合技术经济指标,对比不同方案 的优缺点,最终决定采用预留护壁的小分段充填采矿法回采 二步 骤 采 场,采 用 该 方 法 生 产 能 力 达 ３００t/d,损 失 率 为１５％,贫化率为１０％~１５％;根据所选取的采矿方法,采用FLAC３D与 Rhino相结合对采场回采长度进行优化,最终在 采场回采高度与采场宽度一定的条件下,根据所选取的５种 方案,分别从应力、位移及塑性区分布进行分析,确定回采长 度为６０m 时较为安全.该采矿方法优化应用期间,矿山经 济效益达５６４万元,可为类似矿山提供参考依据.

• 谦比希铜矿主西矿体膏体充填系统技术改造

  余健,,李辉,李浩,,李占炎,王洪江,

  针对谦比希铜矿主西矿体膏体充填系统普通浓密机底 流浓度不稳定、不可控,甚至出现断崖式下跌现象的问题,通 过对现场浓密机进行数据监测,分析了底流浓度失稳的原 因,并提出了相应的措施.开展了双系统工业浓密试验,得 到了深锥浓密机底流浓度与泥层压力的数学模型.工业试 验结果表明,两台浓密机运行能保持泥层压力以及底流浓度 稳定,通过“进出料平衡”＋“高料位运行”调控措施,即保持 出料流量为６０m３/h、泥层压力在２０４~２１５kPa时,底流浓 度在６７％~６９．５％范围内波动,可确保井下充填质量.

• 高分子乳液对水泥基充填材料性能的影响

  皇甫婧琪,何强

  为解决水泥基充填材料存在的流动性差、强度低的问 题,提出以高分子乳液改性其性能.对比研究了苯丙乳液、纯丙乳液、VAE乳液３种乳液对充填料浆流动性能和力学 性能的影响,采用SEM 扫描电镜观测微观结构形貌.结果 表明:２％掺量的苯丙乳液和６％掺量的纯丙乳液对浆体流 动度具有促进作用;VAE乳液则增加了浆体黏度,但对充填 体抗压强度和抗折强度的改性效果优于苯丙乳液和纯丙乳 液,当 VAE乳液掺量为１０％时,充填体３d、７d抗压强度和 抗折强度达最大值为１２．８２ MPa、１６．５５ MPa和４．３７ MPa、５．６３MPa;当 VAE乳液掺量为６％时,２８d抗压强度和抗折 强度达最大值为１６．２５MPa和５．６３ MPa.苯丙乳液对充填 体的抗拉强度改性效果最好,当苯丙乳液掺量为１０％时,充 填体３d、７d和２８d抗拉强度达最大值为１．７７ MPa、２．５５ MPa、２．９１MPa.随着水化龄期的延长,聚合物乳液改性充 填体微观结构形貌由细针状钙矾石和絮状 C S H 凝胶发 育为短棒状和团聚状,水化产物与乳胶颗粒构筑成紧密结合 的有机 无机三维互穿网状结构,填充至骨 料 基 体 孔 隙 之 间,使充填体具备良好的宏观力学性能.

• 磷石膏复合胶凝材料配比优化及浸出机制

  赵静,段晓牧,刘佳佳,李晓峰

  为实现磷石膏的大宗化利用,以磷石膏、生石灰和矿渣 微粉制备矿井充填材料,开展正交试验,研究其抗压强度、塌 落度、扩散度、凝结时间和孔溶液 pH,采用扫描电镜阐述水 化机理,通过毒性浸出试验评价环境相容性.结果表明:当 磷石膏掺 量 为 ２５％、生 石 灰 掺 量 为 ６％、矿 渣 微 粉 掺 量 为６４％,灰砂比为１∶３时,３d、７d、１４d、２８d抗压强度分别达１．５７,２．８６,４．０３,７．４９ MPa,塌落度为２６．８cm,扩散度为６９．５cm.随着磷石膏掺量的增加,凝结时间逐渐增加,孔溶 液pH 不断减小;随着水化龄期增长,孔溶液 pH 增大.磷 石膏胶凝材料主要水化产物为 C S H 凝胶和钙矾石,水 化产物紧密包裹、联合细化毛细孔,阻隔污染物 PO３－ ４ 和 F－溶出,充填体具有良好的环境相容性.

• 某铅锌矿充填新材料的开发与应用研究

  李文波,,郑伯坤,,张世超,,杜向红,吴伟,,胡凡,

  为降低某铅锌矿充填水泥用量,以降低成本,并全面消 化矿山现存的分级尾砂,特研发适合该矿充填尾砂特性的４种充填添加剂 C６０６Ｇ１至 C６０６Ｇ４.通过相关的配方选择试 验,确定选用较优的 C６０６Ｇ１型和 C６０６Ｇ３型添加剂,并进行 了的充填配比试验.通过充填配比试验,最终确定 C６０６Ｇ３型添加剂改善充填体抗压强度和流动性能的效果最优,可以 降低充填材料成本６．４８％以上.研究结果可为矿山充填降 能增效提供一定的技术支撑.溶出,充填体具有良好的环境相容性.

• 地应力效应下某矿中深孔爆破参数优化研究

  陈帮洪,粟登峰,陈星明,李正国,梁博

  合理的爆破参数是取得良好爆破效果的保证,是实现 无底柱分段崩落法安全、高效开采的前提与基础.针对目前 无底柱分段崩落法首采进路的首排炮孔中深孔爆破参数设 计均未考虑地应力的影响,进而造成爆破块度分布不均匀以 及眉线破坏的问题,以扇形炮孔中间的３个特征炮孔为研究 对象,首先分析了无底柱分段崩落法开采过程中的围岩应力 变化情况,随后利用 ANSYS/LSＧDYNA 模拟了不同围岩地 应力条件下的岩石爆破效果,结果表明:随着水平构造应力 增加,扇形炮孔之间的矿岩爆破有效应力减小,而自由面附 近的矿岩爆破有效应力逐渐增加.无地应力荷载下的孔底 距取值为２．２~２．４m,最小抵抗线取值为１．５m,当地应力荷 载逐渐增大到原岩构造应力时,此时孔底距取值为２．２~２．３ m,最小抵抗线可以取到１．５~１．８m.在此基础上,对首采 进路/首排炮孔爆破参数进行优化,并在某矿山１５８０中段２３＃ 进路前几排炮孔进行了现场应用,结果表明,崩落矿体 爆堆集中,崩落矿石块度较均匀,眉线破坏情况得到改善.研究结果可为类似矿山中深孔爆破参数优化提供参考依据.

• 塞尔维亚紫金铜业JM 矿中深孔爆破一次成井技术

  李文东,简锡明,潘勇

  切割井施工中,普通法、爬罐法、吊罐法等传统施工工 艺存在工效低,劳动强度大、作业环境差、成本高,安全性差 等问题.中深孔爆破成井一次爆破高度一般低于７m,少数 情况高于８m,且多失败.通过具体的工业实践,验证了１６ m 高切割井中深孔一次爆破成井的炮孔参数、主要爆破工 艺、施工要点、炮孔堵塞、爆破网络连接等的可行性,每条切 割井可节约成本８万元、提高功效１０倍以上,可为中深孔一 次爆破成井的推广和应用提供借鉴.

• 井内储料滞留时间对井壁压力和矿岩流动性的影响及其机理

  马强英,曹朋,路增祥,,王浩东,朱俊阁,邓哲

  因溜井底部放矿中止而使井内储料滞留在储矿段,进 而影响矿岩的流动性,对溜井底部恢复放矿后的矿岩放出产 生不利影响.通过构建溜井井壁侧压力监测系统平台,采用 物理试验,研究了重力压实作用下储料滞留时间对井壁侧压 力及矿岩流动性的影响,分析了其影响机理,结果表明:(１)当井内储料高度一定时,随着滞留时间的增加,井壁静态侧 压力呈现出明显的增大趋势;(２)井壁的动态侧压力具有随 滞留时间增加而增加的变化特征;(３)矿岩散体在井内的滞 留时间对矿岩流动性影响显著.因此,应缩短矿岩在溜井内 的滞留时间,以增加储料的流动性,降低溜井堵塞的风险.

• 断层穿过上覆围岩巷道破坏力学机理及控制技术研究

  牛向东,,侯克鹏,,孙华芬,

  为揭示断层穿过顶部围岩巷道的破坏力学机理,以普 朗铜矿底部结构断层巷道为研究背景,基于弯矩 应变能理 论,从受断层影响巷道围岩力学行为角度出发,建立断层穿 过上覆围岩的巷道破坏力学机理模型,揭示巷道断面不同部 位围岩因弯矩产生集聚应变能而破坏的力学机制.分析不 同侧压力系数条件下断层穿过上覆围岩巷道的破坏特征,不 同侧压系数λ 下,巷道围岩受力环境的优劣为:λ＝１最优,λ＜１次之,λ＞１最不利;巷道断面不同部位围岩弯矩(应变 能)从大到小依次为:巷道底部围岩、巷道拱部围岩、巷道直 墙中部围岩,巷道底部围岩弯矩值最大,集聚应变能最大,最 易先发生破坏,是应重点加强支护的部位.综合分析现场巷 道不同部位围岩破坏情况及现场变形位移监测数据,结合过 断层巷道围岩破坏力学机理,提出区域化耦合支护技术思 想,实现对过断层巷道破坏围岩有效控制.

• 中深埋煤层多工作面开采地表沉陷特征研究

  梁旭,侯鹏飞,,马越,刘博,贾栋栋,刘鹏,张慧峰,侯恩科

  为研究中深埋煤层多工作面开采的地表沉陷特征,采 用 FLAC３D 模拟小保当一号井１１２２０１工作面及两侧相邻 工作面先后开采的覆岩破坏、应力变化和地表移动特征.研 究表明:１１２２０１工作面单独开采,覆岩塑性破坏表现为中间 低、两侧高的“凹”形,覆岩最大破坏高度达１６５m,１１２２０２工 作面的开 采 使 老 采 空 区 覆 岩 二 次 破 坏 高 度 增 大 ６．６７％,１１２２０７工作 面 开 采 使 老 采 空 区 覆 岩 三 次 破 坏 高 度 增 大１０．９１％;相邻工作面的开采使１１２２０１工作面覆岩应力变化 经历“稳定—打破—初步稳定—二次打破—再稳定—三次打 破—终稳定”的复杂过程;１１２２０１工作面开采形成的地表移 动盆地范围受相邻两侧工作面开采的影响而变大,且沉陷中 心向两侧扩大,相邻工作面的沉陷中心则偏向１１２２０１工作 面老采空区一侧;岩移观测资料显示,单工作面倾向地表下 沉曲线表现为“V”形,相邻工作面的开采使其地表最大下沉 量增大了６．０８％,地表下沉曲线最终表现为“W”形.

• 回采煤巷大厚度泥质层状顶板失稳机理及控制对策

  赵明洲,方娟,辛程鹏,李回贵

  针对具有强度低、层间作用弱、分层厚度小而累计厚度 大等属性特征的大厚度泥质层状顶板易变形、难支护特点,以赵庄矿３３０５３回采煤巷为工程背景,根据煤巷工程地质环 境、支护方式及顶板失稳特征,构建煤巷顶板岩梁文克尔地 基模型并求解出挠度表达式,分析了煤巷顶板岩梁挠曲下沉 特征及其关键影响因素,揭示了煤巷大厚度泥质层状顶板的 失稳机理.基于锚杆(索)的组合和压缩效应提出了结构与 预应力均连续的顶板梁 拱耦合承载结构,阐明了浅部岩层 组合压缩承载梁结构与深部岩层压缩承载拱结构的形成机 制及二者间的耦合作用机理.现场工程应用结果表明:大厚 度泥质层状顶板煤巷采用不同长度预应力锚索配合锚杆支 护,在整个使用周期内围岩变形量明显减小、锚杆(索)破断 率显著降低,有效确保了煤巷围岩的稳定性.

• 干湿循环作用下裂隙岩石力学特性及破坏模式分析

  陈鑫峰,张治强,,梅位行,刘秀良,杨彧,石勇宾

  为研究酸性干湿循环条件下,裂隙数目(０,１,２,３条)对砂岩的力学特性及破坏模式的影响,将试样分别在pH 为２．０,４．５,７．０的溶液中进行０,１,３,５次浸泡 风干循环,然后开展单轴压缩试验.结果表明:随着干湿循环次数及裂 隙数目的递增,浸泡在不同pH 溶液中的试样峰值强度和弹 性模量均逐渐减小,且其所造成的损伤劣化加剧了试样在化 学溶液中浸泡受到的腐蚀损伤;在pH 为７．０时,宏观裂隙诱 导了砂岩破坏时裂纹的发展,且随着裂隙数目的增加,砂岩 的破坏模式由剪切破坏转变为拉剪破坏.

• 岩石单轴声发射及能量耗散特征颗粒流模拟研究

  杨江坤,,宋彦琦,,马宏发,郑俊杰,杨俊涛,鲍伟

  基于石膏岩室内单轴声发射试验,结合 PFC２D 颗粒流 模拟,分析了单轴压缩下岩石声发射演化特征,从空间角度 反演了微裂纹萌生、汇集到破坏的过程,同时对渐进破坏过 程的能量变化进行分析.研究结果表明:岩石颗粒流细观参 数对宏观参数的显著性影响各不相同,利用正交试验及回归 分析可量化宏细观参数关系;单轴压缩过程中,声发射事件 在峰后阶段大量产生,发展过程可依次划分为无损期、平静 期、增长期和陡增期,声发射事件陡增期存在沉寂期,可作为 岩石破坏的前兆判据;岩石模型内部最先出现张拉裂纹,峰 前阶段内部裂纹随机产生,汇集性并不明显,宏观破裂面形 成于峰后阶段,且破裂面附近富集大量拉伸裂纹;岩石内部 能量在峰前阶段以弹性能储存为主,峰后应变能大量释放,耗散能急剧增加,能量耗散比呈“N”形变化;基于声发射试 验结果所得本构模型更适用于描述离散元单轴压缩过程中 的应力应变关系.

• 基于真三轴卸荷试验的煤岩力学及损伤特性研究

  彭岩岩,,秦奇,,宋南,,程啸,郦亦凡,

  为深入研究煤矿开采中开挖速率对煤岩力学及损伤特 性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展了 不同卸荷速率条件下煤岩真三轴卸荷试验.结果表明:随着 卸荷速率由０．０５MPa/s增至０．４MPa/s,煤岩在卸荷破坏时 的最大主应变值、最小主应变值及体积应变值分别降低了４８．２％、７３．８％及１１３．１％,中间主应变值增加了１６．３％;卸荷 速率越大,煤岩的扩容现象越明显;煤岩在低卸荷速率条件 下的破坏形态表现为剪切破坏,而在高卸荷速率条件下则表 现为张剪复合破坏;通过试验数据验证,修正后的 DruckerＧ Prager强度准则对煤岩卸荷破坏更为适用;卸荷速率越大,煤岩在破坏时对应的声发射累计振铃计数越大,能量越高;基于累计振铃计数建立的煤岩损伤演化方程能较好地描述 煤岩卸荷过程中的损伤过程,研究结果可为实际工程开挖稳 定性预测提供参考.

• 基于对数函数的岩石三轴强度回归预测模型

  王鹏,李斌,李佳伦,胡康强

  岩石的破坏强度对于采矿的安全性和经济性有重要的 影响,为了更精确地预测岩石在不同围压条件下的三轴压缩 破坏强度,根据其非线性特征,建立了基于对数函数的三轴 强度回归预测模型.首先,以砂岩常规三轴试验数据为基本 信息,运用回归预测方法推导出该预测模型的数学表达式,再通过４个指标对该模型进行检验,初步证明该模型预测结 果具有合理性;然后,将该预测模型与 HoekＧBrown准则和MohrＧCoulomb准则进行比较,发现该模型预测的岩石三轴 强度平均相对误差 MMRE仅为５．０１％,明显低于另外两种准 则(１２．７２％和９．１０％),具备更高的预测精度;最后,通过既 有文献中４种不同类型岩石的三轴试验数据对该预测模型 进行适用性验证,验证结果表明,该模型对这４种岩石三轴 强度预测的平均相对误差 MMRE 为６．９３％~９．４８％,均低于１０％,适用性较好.该预测模型可为采矿工程中安全经济的 结构设计提供参考.

• 基于CT扫描的原位加载煤细观变形及裂隙演化特征研究试验

  李骐,李振,李鹏,潘瑞凯

  为了分析高瓦斯煤细观破坏特征,在寺河煤矿３＃ 煤层 取样并进行加载条件下的分阶段 CT 扫描.选定感兴趣区,结合三维数字图像相关法,获取了煤样微米级三维位移场与 应变场,然后对裂隙演化特征进行定量分析,得出结论:矿物 质、原生裂隙对煤的破坏形态作用不同,裂隙影响新生裂隙 扩展形态,而矿物质则易产生应力集中,导致进一步破坏;应 力作用下,煤内部应变存在压缩应变和膨胀应变,煤内部应 力状态复杂;裂隙密度、裂隙体积和裂隙表面积可作为表征 煤破坏程度的指标.

• 节理岩体的等效“层理”方法及其工程应用

  谭文辉,刘慧敏,梁爽,张亚飞,王培涛

  现有等效方法难以考虑岩体力学参数的各向异性,基 于统计优势结构面理论,提出研究岩体各向异性的等效“层 理”方法.首先,在利用ShapeMetrix３D 测量系统进行现场 结构面实测和室内常规试验基础上,采用真实破裂过程分析(RFPA)软件进行了岩体力学参数尺寸效应的研究,分析了 表征单元体(RepresentativeElementaryVolume,REV)力学 特性的各向异性,确定了各向异性力学参数.然后,基于优 势结构面理论,根据弹性主方向确定了等效“层理”方向.最 后,采用横观各向同性弹性损伤理论和有限元方法,分析了 不同等效层理下巷道围岩变形与破坏的特点.研究表明,节 理角度不同,损伤分布区域存在明显差异,其分布情况基本 上与岩体等效“层理”方向呈互相垂直的分布关系.等效“层 理”方向同样会影响巷道顶板的最大主应力,因此,巷道支护 设计考虑岩 体 的 各 向 异 性 才 能 更 好 地 保 证 矿 山 工 程 的 安 全性.

• 基于改进小波阈值去噪与分形盒维数的 矿山微震初至波到时拾取研究

  阳铖权,胡宾鑫,李化坤,耿文成,郝鹏程,纪旭波,孙增荣,朱峰,张华,李铁牛

  微震初至波到时精确拾取是提高震源定位精度的关键 因素.针对传统初至波到时拾取算法易受信噪比影响而检 测不准的问题,基于小波变换多尺度分析与分形盒维数描述 信号复杂性和不规则性的特点,提出了一种改进型小波阈值 去噪与分形盒维数拾取相结合的微震初至波到时高精度拾 取算法.该算法通过构造一个可调参数阈值函数来确定阈 值和选取自适应阈值规则,对微震信号进行有效降噪,在计 算盒维数曲线提取到时,实现了初至波到时的精确检测.试 验结果表明,所提算法在低信噪比条件下,微震初至波到时 拾取精度优于３．６ms,拾取精度相比传统能量比法和赤池信 息准则法有明显提高.

• 二氧化碳驱替煤层甲烷过程竞争吸附的耦合数值模拟

  贺志宏,张文豪,康建宏,,吴佳俊,王庭嵘

  研究二氧化碳驱替煤层甲烷的竞争吸附特性,对注二 氧化碳提高煤层气采收率具有重要意义.基于达西渗流、菲 克扩散和扩展朗格缪尔方程,建立了甲烷与二氧化碳在煤层 中运移与置换解吸的耦合数学模型,数值模拟了不同二氧化 碳注气压力以及注抽钻孔布置对提高煤层气采收率的影响.研究结果表明:在二氧化碳驱替甲烷的过程中,注气钻孔附 近的煤层中会出现“甲烷富集区”,且随着注气时间的增加, “甲烷富集区”逐渐向排气钻孔移动,最终煤层中甲烷浓度分 布趋于稳 定,煤 层 中 平 均 甲 烷 浓 度 约 为 原 始 甲 烷 浓 度 的５６．５％;排气钻孔甲烷流量先衰减然后快速增大到峰值,再 缓慢减小趋于一个稳定值;注抽钻孔间距对排气钻孔处甲烷 浓度稳定后的流量没有影响,但对甲烷的流量峰值以及峰值 出现的时间有显著影响.

• 基于客观权重量化的可拓云尾矿库溃坝动态风险评价

  熊淦麟,王其虎,,柯丽华,,叶义成,,王先华,SEKOU DOUMBOUYA

  为了提高权重量化的客观性和充分考虑尾矿库溃坝动 态影响因素,以满足矿山安全评价动态信息化发展的需求,建立了基于结构熵权 数值模拟的可拓云溃坝动态风险评 价模型.根据评价指标的动态性和固有性,构建了尾矿库溃 坝风险动态评价指标体系;利用结构熵权法和数值模拟软件 计算了评价指标的综合权重,以提高权重量化的客观性;引 入物元可拓理论和云模型,构建了基于可拓云模型的尾矿库 溃坝动态风险评价模型,并应用于某尾矿库的溃坝动态风险 评价,评价了动态风险等级并提出了建议措施.

• 露天矿边坡影响区建筑物的加固结构体系研究

  王邵臻,王金安,,周家兴

  抚顺西露天矿历经百年开采,在滑坡、地裂缝及泥石流 等多链式灾害的影响下,建筑物已产生不可逆的损伤.尽管 边坡治理工程已基本完成,但建筑物仍存在损伤进一步贯通 的风险.为此,对周边建筑物的破损特征进行了梳理,将损 害等级区域划分为四级,提出了建筑物刚性抗变形加固与柔 性吸收变形相结合的加固体系.根据建筑物整体模型和关 键承载构件模型的模拟计算结果可知:采用地下连续墙加固 可使建筑物结构损伤体积降低约６．０５个百分点,采用基础 锚杆加固可使建筑物基础部位的破损体积降低约３．６７个百 分点,而采用韧性砂浆填充的柔性吸收变形法可使构件损伤 体积降低约１１．１５个百分点,故该加固体系可为露天矿周边 城市建筑物加固工程提供技术支撑与参考依据.

• 复垦矿区土地利用程度时空分异研究———以贾汪矿区为例

  李保杰,褚帅

  探讨复垦矿区土地利用程度的空间异质性对实现矿区 土地资源可持续利用具有重要意义.以徐州市贾汪矿区两 期(复垦前、后)Landsat影像为数据源,利用空间采样技术、土地利用程度指数和地统计方法等,探讨了复垦前后矿区土 地利用程度的时空分异特征.结果表明,复垦前后矿区土地 利用程度呈现正的全局空间自相关关系,Moran??sI指数分 别为０．７０７６和０．６２８０,土地利用程度高—高集聚区主要集 中在贾汪主城区和西南部的中心镇区域,低—低集聚区主要 集中在贾汪主城区东部和北部的低山丘陵区;由于城市化进 程的加快和基础设施的建设等,２０．８７％的区域土地利用程 度有所增加,主 要 集 中 在 研 究 区 北 部 和 中 部 建 成 区 外 围;７．８３％的区域土地利用程度有所降低,主要分布在研究区西 南部的复垦矿区和东北部;７１．３０％的区域土地利用程度没 有发生变化,主要分布在贾汪区南部的农业种植区.研究成 果可为矿区土地复垦、规划等提供参考.

• 钒钛磁铁尾矿原位改良及无土生态闭库种植试验

  成词峰,,刘文连,,安家金,戴仕鹏,赵海燕,宁飞

  针对钒钛磁铁尾矿库沉积滩浅表层尾矿的土壤特性,采用有机生物菌肥、团粒促进剂、抗旱保水剂为主要改良材 料,辅以速效复合肥对尾矿进行原位改良,通过三因素二水 平正交试验设计,将钒钛磁铁尾矿与改良材料混合后制成不 同配比的人工土壤,选用羊胡子草、牛筋草等８种乡土耐受 性植物,通过测试分析和种植试验,研究尾矿改良的人工土 壤理化性质和植物生长特征.结果表明:钒钛磁铁尾矿经原 位改良的人工土壤质量符合绿化种植土壤标准,种植的乡土 植物具有较好的成活率和覆盖度,能满足尾矿库闭库复垦的 要求,表层人工土壤的较优配比为有机生物菌肥１２％、团粒 促进剂０．４％、抗旱保水剂０．０５％、速效复合肥０．６％;底层人 工土壤的较优配比为有机生物菌肥４％、团粒促进剂０．８％抗旱保水剂０．２％、速效复合肥１．２％.

• 基于改进 AHPＧTOPSIS模型的矿井通风系统安全评价方法

  徐刚,,侯亚平,金洪伟,,马利伟,王朝峰

  为系统、定量、客观地评价矿井通风系统的安全性,在 分析矿井通风系统安全性影响因素的基础上,从矿井通风系 统的构成、人—机—环、防灾系统多角度相结合选取了３３个 二级评价指标,建立了矿井通风系统安全性综合评价指标体 系;然后采用三标度 AHP 法计算各指标权重,用灰色关联 系数 取 代 TOPSIS 法 中 的 欧 氏 距 离,构 建 出 改 进 AHPＧ TOPSIS的矿井通风系统安全评价模型;最后应用该方法对 升富煤矿矿井通风系统进行了安全评价.结果表明:改进的AHPＧTOPSIS法引入灰色关联系数克服了 TOPSIS法中欧 氏距离的缺陷,通过计算灰色关联相对接近度来划分矿井通 风系统的安全等级,使得评价结果更符合实际情况,升富煤 矿矿井通风系统的安全等级属于Ⅰ级(安全),采用逐级逆序 分析查明矿井漏风率是影响矿井通风系统安全性的关键因 素,为优化和提升矿井通风系统的安全性提供了依据.

• 抓斗卸料的气幕抑尘研究

  张汉中,,孟文俊,,,张骉,,李勇超

  为了抑制抓斗卸料过程中粉尘的扩散,设计出一种气 幕软密封系统,可以有效阻隔气流和限制污染物的扩散,使 气幕平面外污染物的平均质量分数降低７０．０２％.首先通过CFDＧDEM 耦合方法构建抓斗卸料模型,对散料下落的气固 两相流场扩散规律进行研究,得到了颗粒流场和空气流场的 运动轨迹和速度分布,以及料斗上方５个平面的最大空气流 场速度.使用气幕射流三维模型,基于最大空气流场速度设 置气幕参数,通过控制变量法分别模拟不同气幕射流方式、射流口宽度、气幕射流速度和诱导风速度下的气幕,并分析 其粉尘阻隔性能.结果表明:选择合适的射流口宽度和射流 速度能明显抑制粉尘的扩散;不同射流方式下的气幕粉尘阻 隔效果从高到低依次为吹吸、单侧吹、对吹;一定范围的诱导 风速下,气幕有明显的粉尘阻隔作用.

• ２０１２—２０２１年我国煤矿安全事故统计与规律分析

  范超军,王一琦,杨雷,徐森田,邱福成

  基于煤矿安全网公布的２０１２—２０２１年间我国煤矿事 故数据,从事故等级和类型、事故发生时间和地区４个方面 进行统计并综合分析,揭示我国煤矿事故的规律,为煤矿的 安全生产提供参考.分析结果表明:２０１２—２０２１年我国煤 矿安全态势持续向好发展,较大及以上事故的防治成效显 著,但一般事故多发且数量呈现波动上升趋势,因此煤矿事 故总数量呈现波浪式上升趋势;煤矿事故造成的死亡人数呈 现波浪式下降趋势.事故数量和死亡人数均表现出季节性 和时间性差异.各省份煤矿安全生产情况也存在明显区域 性差异.一般事故大部分为顶板、机电、运输和其他事故;较 大和重大事故中瓦斯事故占比接近一半,其次是顶板和水害 事故;特大事故全是瓦斯事故.瓦斯和顶板事故是煤矿安全 防治的重点.研究结果可为煤矿事故防范提供一定的参考.

• 三种典型进气方式对气力提升装置性能影响的试验研究

  唐川林,阎托宇,胡东,林鹏,陈芷涵,宋新斌,周攀

  为研究不同进气方式对气力提升装置的影响,建立了 一个类似采矿作业现场的试验场地,采用控制单一变量法,对不同进气方式、不同作业方式和不同下降深度的气力提升 装置进行了排沙排固效率以及作业方式效率的相关对比.结果表明:在下降深度增加的过程中,轴向边缘进气方式和 垂直中心进气方式在不同浸入率下有着不同的效率相等点,效率相等点所对应的下降深度数值也会随着浸入率的增加 而增加,而在效率相等点之后,轴向边缘进气方式的气力提 升装置效率会超过垂直中心进气方式的气力提升装置效率,占据优势地位.在扬水效率上,无论是何种浸入率下,垂直 中心进气方式的效率一直占据效率优势地位.在作业方式 中,下降方式的效率占据优势地位.进气速度的不同可改变 提升管内流型,且聚泡状流型会使得效率随着沙层深度的增 加而减小.

• 基于体素栅格的矿区敞车车厢自动定位与分割的研究

  曹福来,,尤小梅,崔龙,刘钊铭,白宁

  在矿料车间的自动化改造过程中常采用多个安装在车 间顶部的激光雷达来感知外部环境信息.然而,这种安装方 式常导致雷达到火车的距离与矿料车间中敞车车厢之间的 距离相差过大,雷达采集到的点云十分杂乱稀疏且部分缺 失;随着车厢中堆积的矿料越来越多,雷达采集到的点云也 会不断变化;且车间中的火车有不同的型号尺寸、在装完一 部分车厢之后火车还会向前运动.这些情况都会给车厢的 自动定位和分割带来困难.基于此,借鉴点云体素的思想,创新性地提出了一种基于平面矩形栅格的矿区敞车车厢的 点云自动定位与分割方法,通过实际数据测得该方法的相对 误差依然可以控制在±１％以内,具有良好的优越性能,可以 为矿区的自动化改造提供先决条件.

• 矿用无轨地下运人车座舱人因工效分析与优化设计

  窦金花,战凯,朱涛,潘社卫,,郭鑫

  人因设计是影响矿用无轨地下运人车(矿用无轨人车)座舱安全性、舒适性的重要影响因素.矿山复杂作业环境以 及作业空间限制,对矿用无轨人车座舱设计提出挑战.为有 效提升矿用无轨人车的安全性和舒适性,采用Jack人机工效 虚拟仿真软件对行业领域内应用较多的某款矿用无轨人车驾 驶舱及乘客座舱进行虚拟仿真分析,提取影响驾乘人员可视 域、可达域和舒适性的座舱设计元素,并开展实践研究,优化 驾驶舱和乘客座舱的布局和设施,并对优化设计方案进行试验 验证.结果表明,优化设计方案有效提升了驾驶员的可视域、可 达域及舒适性,在一定程度上提升了乘客座舱的舒适性.

• 改进 MaskRCNN算法对矿石分割定位的研究

  杨丽荣,,曹冲,刘顺

  针对复杂工况环境下矿石分割精度低的问题,提出改 进 MaskRCNN 实例分割算法.MaskRCNN 采用简单的反 卷积操作来恢复矿石的掩膜,导致矿石边缘信息丢失,因此 提出混合注意力模块,该模块将通道注意力机制和空间注意 力机制进行加权融合,可以在通道层面和空间层面对矿石的 特征信息加强.结合混合注意力模块改进 MaskRCNN 的 分割网络结构,减少在卷积运算中造成的矿石细节信息丢 失,提高网络对矿石的分割精度.用制作的矿石数据集进行 网络训练和网络评价,将改进之后的算法与原算法以及其他 两种常用算法进行对比试验研究,试验结果表明,改进算法 中 MIoU 约为８７．１％,相较原算法提升约１９．１５％,MPA 值 约为９４．６１％,较原算法提升了约２２．９３％,对于矿石识别分 割具有更高的检测精度.改进算法在复杂工况环境下对矿 石的精确识别和分割有很大的应用前景.

• 河南某低品位钼铅矿选矿试验研究

  李杰,王龙,祁忠旭,孙大勇,江旭

  河南某钼铅矿主要有价元素钼和铅的品位均较低,分 别为０．０８３％和０．３２％,钼、铅矿物共生关系密切、可浮性相 近,两者的高效分离分选是资源有效开发的关键.通过详细 的工艺矿物学研究,开发合理、先进的选矿工艺,研发绿色高 效铅抑制剂,确定采用“钼铅混浮 摇床重选 钼铅分离”联 合工艺和“DPＧ１＋水玻璃＋巯基乙酸钠”组合抑制方铅矿,实验 室 全 流 程 闭 路 试 验 获 得 Mo 品 位 ４５．４１％、含 Pb ０．６５％、Mo回收率８５．５５％的钼精矿和 Pb品位５６．３１％、Pb回收率８５．５８％的综合铅精矿,实现了钼、铅高效分离,获得 了质量合格的精矿产品,取得了良好的技术指标.

• 基于标准比较的我国绿色矿山建设国际化水平与质量提升

  李杏茹,禚传源,赵祺彬,刘兰玉

  绿色矿山建设,国际上多称为可持续采矿或负责任采 矿,已经成为当今矿业实现可持续发展的根本要求和广泛共 识.对比研究国际国内绿色矿山建设标准的差异,不仅对深 刻认识我国绿色矿山建设的国际化水平有重要意义,同时可 以为进一步提高相关标准和实践质量提供经验借鉴.通过 对国际采矿与金属理事会(ICMM)制定的可持续采矿原则３８项绩效目标与我国有色金属行业绿色矿山建设规范６大 方面内容 指 标 进 行 对 比 分 析,发 现 我 国 标 准 部 分 内 容 与ICMM 的标准具有较好对比性,要素设置与 ESG 理念较为 契合,不仅涵盖了采矿的环境问题,也对企业承担社会责任 和企业治理的关键问题提出要求;结合不同部门对矿山生产 提出的具体要求,对绿色矿山实践水平进行综合分析,认为 我国绿色矿山建设实践具有一定的国际先进性.在合理借 鉴ICMM 采矿原则、客观分析国内形势与问题的基础上,提 出应在现行标准中融入并整合气候变化、节能减排、资源节 约利用、水管理、环境治理、尾矿处置等环境领域的政策要 求,工人权利、健康安全等社会问题,以及防止腐败、信息披 露、风险管理等治理内容,从国家层面构建覆盖采矿全生命 周期、不同规模矿山企业的标准化体系,以提升绿色矿山建 设的质量,提高我国标准的国际认可度,破解我国绿色矿山 建设的国际适应困境.