矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第6期

• 大直径深孔落矿嗣后充填采矿工艺 采场结构参数数值模拟研究

  董志富,翟会超,于永纯,孙长坤,方林

  针对矿山大直径深孔落矿嗣后充填采矿工艺矿房布置 情况及结构参数,运用 FLAC３D软件进行数值模拟计算,对 两种不同充填配比方案的充填体进行应力场、塑性区、位移 场分析,结果表明:在保证充填体稳定性、安全性的同时,充 填灰砂比可以由１∶４调整至１∶６,从而降低充填成本;对 原设计在充填体中布置巷道回采二步骤矿房的方式会因巷 道开挖导致充填体内部塑性变形,从而引发冒顶、垮塌等不 利现象;根据模拟结果对二步骤矿房底部结构进行了设计优 化,设计采用漏斗式、堑沟式、平底结构布置,充分保障了矿 房回采的安全.

• 破碎围岩海底金矿安全高效开采设计及稳定性分析

  李杨,宋卫东,杜云龙,夏文浩,王辉

  针对三山岛金矿矿体上下盘围岩破碎易垮的问题,对 采空区进行综合治理后再开采,以确保后续作业安全高效.首先确立了二次开采的基本原则,对矿段区域进行了划分,并结合矿山现有的系统工程和已开采情况确定首采区域;然 后对首采区域的矿体、断层、破碎带及井巷工程进行了三维 精细化建模,根据现场工程地质和开采技术条件进行预留矿 柱上向进路充填采矿法设计,并基于数值模拟进行二次开采 的稳定性分析.研究表明:预留矿柱上向进路充填采矿法能 够降低二次回采的采动影响,实现海底矿床安全高效开采;经济技术指标中损失率降低至１４％,贫化率降低至４％,采 场生产能力提升至１１０t/d.

• 中厚倾斜破碎矿体下向进路法开采工艺及稳定性研究

  薛田喜,常洋凯

  根据焦家金矿破碎矿体的特点与现场实际,对该矿深 部破碎矿体开采采用 C料尾砂下向充填采矿法.对下向进 路安全系数进行分析,得到了量佳进路参数,即承载层厚１．６ m、进路宽１．５m、高３．４m.基于 ABAQUS软件建立二维平 面模型,模拟不同厚度人工假顶下的回采工作,得到进路变 形、塑性区分布以及顶板沉降规律,优选出最佳人工假顶厚度 为１．０m.研究结果为焦家金矿深部破碎矿体开采提供了理 论支撑.

• 基于预应力膨胀支柱支护的残矿回采技术及经济效益评价

  马印禹

  针对空场采矿方法开采的原岩矿柱损失率高、资源利 用率低以及采场不稳定等所导致的安全和效益问题,以柴胡 栏子金矿全面法残留原岩矿柱回采为工程背景,提出采用新 型预应力膨胀支柱进行支护,综合理论计算和现场试验,开 展了预应力膨胀支柱置换原岩矿柱技术研究与其经济效益 评价.结果表明,预应力膨胀支柱主动支撑力为１７００kN,承载强度高达２８００kN,能够保证采场顶板的稳定性.采用 预应力膨胀支柱替换回采原岩矿柱,柴胡栏子金矿回采率可 从约７０％提升至９２％,全部回采经济收益可增加２２７．５万 元,支护成本仅１０．５万元,直接经济效益显著,且提高了支 护效率.研究结果能够为柴胡栏子金矿残留矿柱安全、高 效、低成本回采提供理论依据,并为其他金属矿山残矿回采 工作提供借鉴.

• 崩落法平底堑沟结构无贫化放矿研究

  吴波,董汉宁,朱辉,安洋,李昌千

  无贫化放矿中采场结构参数的选取决定着矿石回采率 的高低.为此,以某石膏矿为工程背景,采用平底堑沟底部 结构回采矿石,通过正交试验和 SPSS多元线性回归方程分 析平底堑沟结构中崩落矿石高度、堑沟间距、出矿穿脉间距３个参数对矿石回采率的影响程度.结果表明:矿石回采率 随着崩落矿石高度增大而增大,随着堑沟间距和出矿穿脉间 距的增大而减小;当崩落矿石高度为３０cm、堑沟间距为１２ cm、出矿穿脉间距为 ８cm 时 矿 石 回 采 率 最 高.在 此 基 础 上,进行试验验证,发现矿石回采率随着崩落矿石高度的增 加而增大,崩落矿石高度大于１５cm 时放矿过程中相邻放矿 口互相影响,采用交替式多次放矿可降低放矿影响.现场应 用效果良好,无贫化放矿的矿石回采率为４３．４９％,比原房柱 法开采提高了１３．０２个百分点.

• 上保护层开采遗留煤柱对被保护层回采的影响

  陈学习,高泽帅,肖健,金霏阳

  为研究平煤六矿戊８ 上保护层开采遗留煤柱对被保护 层回采的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实测结合的 方法,研究了遗留煤柱的影响范围和极限强度、煤柱遗留区 的应力分布、煤柱影响区和卸压保护区内的瓦斯参数等.结 果表明:遗留煤柱的 影 响 范 围 为 ８．５ m,极 限 强 度 为 ２８．３６ MPa;煤柱遗留区倾向范围内应力峰值在遗留煤柱中心线正 下方,为 ８３．２MPa,应力集中系数为３．５;煤柱坍塌后煤柱影 响区应力集中的现象不明显,遗留煤柱相较于原始煤柱高度 变小,占原始煤柱高度的５４％;煤柱影响区内测得的钻屑量S 值和钻孔瓦斯涌出初速度q 值与卸压保护区相比差距很 小,且煤柱影响区的瓦斯释放率在５０％以上.保护层开采 遗留煤柱范围内的保护效果在倾向上具有连续性,对被保护 层工作面回采影响较小.

• 煤矸石胶结充填体强度与细观结构的高温损伤效应

  杨琼,马帅帅,梁艳,吴凯

  为了探究深部高温环境下胶结充填体的损伤规律,对 煤矸石胶结充填体进行不同温度的高温加热处理,然后开展 单轴压缩试验、计算机层析(CT)扫描试验和扫描电镜图像 分析.试验结果表明,试件的抗压强度和弹性模量随温度升 高而逐渐降低,且衰减速度在０~３００℃范围内较快,随后逐 渐变缓;二维 CT 图像表明,高温冲击作用使试件内部的裂 隙数量和尺寸快速增加;由 CT图像计算的试件孔隙率与环 境温度呈正相关的指数型关系;在高温作用下,胶结充填体 的内部孔隙、裂隙扩张与煤矸石颗粒接触关系均发生显著改 变,这是导致试件强度衰减的根本机理.

• 废石胶结充填相似模拟试验及其强度异质分布

  谭伟,,高忠,,黄明清,仵锋锋,

  针对中厚矿体废石胶结充填体强度异质分布问题,以 废石、水泥、水为充填材料,开展废石胶结充填配比试验及相 似模拟试验,结合曲面响应法分析不同区域充填体强度的空 间分布特征,并应用于实际工程.结果表明,当最佳配比中 水灰比为３∶２,灰废比为１∶１０时,充填体试块２８d强度为２．２MPa;相似模型内呈现充填体强度四周高、中间低的非均 质现象,采场两帮形成高强度的“充填体外壳”并提高了充填 体的整体性.此外,基于相似模拟试验开展直淋式废石胶结 充填工艺研究与应用,发现－１５０mm 全粒级废石＋水泥浆 直淋式废石胶结充填适用于破碎中厚矿体的安全开采.

• 不同因素交互作用下胶结充填体力学特性试验研究

  李宏亮,李树建,,李金鑫,胡凡,王宗勇,,瞿靖

  针对矿山现场充填料浆堵管和充填体质量差的问题,采用塌落度筒法抗压强度试验和 SEM 电镜扫描等方法,对 不同因素交互作用下充填料浆塌落度、充填体力学特性及充 填体微观形貌进行了研究.结果表明:料浆质量浓度对充填 料浆塌落度的影响程度远大于灰砂比;随着灰砂比的减小,充填体的抗压强度逐渐减小,灰砂比对充填体抗压强度的影 响程度大于质量浓度;料浆质量浓度及灰砂比相同时,废石 掺入量存在临界值;料浆质量浓度相同时,养护龄期越短且 灰砂比越低,充填体峰后位移量越大,随着龄期增加,充填体 内部水化产物逐渐增多,孔隙结构逐渐减少,致密程度逐渐 提高.研究成果对提高井下充填体承载能力具有参考价值.

• 基于半工业环管试验的充填料浆输送压力损失预测模型

  黄欣,高博,寇云鹏

  充填采矿法是保证深部矿产资源安全开采的主要方 法.千米深井充填面临的低倍线、高流速、大管压等问题凸 显,充填工艺系统设计中充填管路的科学布置是主要难点,只有准确掌握充填料浆的输送压力损失情况,才能进行合理 的充填管网布局设计.传统的充填料浆沿程压力损失数据 通过半工业环管试验得到,存在劳动量大、试验效率低、数据 量有限等问题.结合新一代人工智能技术,采用随机森林机 器学习算法,对半工业环管试验数据进行分析建模,预测输 送压降损失.通过３种算法模型的对比,证明了随机森林算 法模型预测压降的可行性,可用于辅助充填工艺设计.

• 基于 RSMＧBBD的全尾砂絮凝沉降效果多因素耦合分析

  王晓军,马晓霞,孙燕飞,赵磊

  针对尾砂浓密脱水困难、沉降速率慢、底流质量分数低 等问题,以尾砂质量分数、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度为自 变量因素,以底流质量分数和沉降速度为研究指标,采用响 应面 BoxＧBehnken设计１７组配比试验,构建二次多项式回 归模型,综合方差分析和响应曲面分析,探究单因素和多因 素交互作用对尾砂絮凝沉降效果的影响,根据 Numencial模 块优化,确定最优絮凝沉降参数.研究结果表明:底流质量 分数和沉降速度的单因素影响显著性排序从大到小为尾砂 质量分数、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度,尾砂质量分数和絮 凝剂单耗的交互作用是影响絮凝沉降效果的最显著性因素.尾砂絮凝沉降的最优试验参数组合为尾砂质量分数１９．６％、絮凝剂单耗２６．０５g/t,絮凝剂溶液浓度０．４５％,此条件下底 流质量分数为６３．９８％,沉降速度为１８．１cm/min.

• 基于图像处理的尾砂絮凝沉降与浓密机关键参数研究

  杨莹,,吴爱祥,王先成,王国立,刘伟涛

  尾砂絮凝沉降试验是确定尾砂浓密工艺的基础,也是 确定浓密机生产参数与设备选型的必要环节.基于图像处 理技术,自主研发了一套尾砂絮凝沉降观测与智能分析系 统,利用工业摄像头,采集尾砂絮凝沉降图像,利用灰度化处 理、高斯滤波、图像分割等方法,通过度量区域面积和坐标属 性,智能识别尾砂絮凝沉降过程的固液分离界面位置.以冬 瓜山铜尾矿为试验材料,进行尾砂絮凝沉降试验,探究尾砂 沉降曲线变化规律,综合考虑分离界面的沉降速度、上清液 浊度、静态极限质量分数和固体通量的变化,确定了试验尾 砂絮凝沉降的最佳工艺参数为:非离子絮凝剂６００３s、絮凝 剂单耗３０g/t、絮凝剂溶液质量分数０．１０％、尾砂浆进料质 量分数１５％.根据凯奇沉降理论,进一步分析了沉降过程 曲线,计算沉降参数,结合矿山实际生产能力需求,推荐该矿 山浓密机直径为１５m,筒体总高度为１９m.

• 矿物掺合料协同建筑垃圾充填材料性能研究与水化机理

  冯屾,靳静,王晓宾,赵楠楠,何智

  为实现城市建筑垃圾与矿山采空区的协同治理,以建 筑垃圾为再生骨料,以矿渣微粉和磷石膏为胶凝材料,采用 正交试验探究料浆质量浓度、灰砂比、矿粉掺量和减水剂掺 量对膏体充填材料塌落度、扩散度和抗压强度的影响规律,借助 SEM 微观分析手段,阐述碱激发矿物掺合料固化建筑 垃圾作用机理.研究结果表明:膏体充填材料塌落度和扩散 度影响因素显著性排序依次为料浆质量浓度、减水剂掺量、矿粉掺量、灰砂比,３d和２８d抗压强度影响因素显著性排 序依次为料浆质量浓度、灰砂比、矿粉掺量、减水剂掺量.在 碱和磷石膏的协同激发作用下,矿粉玻璃相网状结构释放大 量的活性硅和活性铝,与水化体系中的钙离子重新聚合生成 钙矾石和 C S H 凝胶,水化产物镶嵌在建筑垃圾颗粒表 面,构筑成密实结构整体.

• 高陡边坡开挖卸荷位移演变规律及边坡稳定性研究

  葛虎胜,刘峰,苏怀斌,王宇,,廖九波,,方庆红,

  为研究高陡岩质边坡在逐级开挖卸荷下的边坡稳定 性,选取位移和边坡稳定性系数作为评价指标,以某建筑用 花岗岩矿为工程实例,设计两种开挖方案进行分析,揭示高 陡边坡形成的位移演变规律和边坡稳定性系数变化规律,并 确定边坡稳定性系数,最大位移、边坡高度与开挖最终边帮 角之间的定量关系.研究结果表明:花岗岩类矿靠帮开采模 式一般选用境界在地表的开口端保持不变,坑线由外向内靠 帮;随着卸荷降段的增加,竖直位移及水平位移均呈增大趋 势;随着最终端帮角由 ４４°增至 ５２°,可多采 花 岗 岩 矿 石 量７０１．７２×１０４t,多剥离风化层及表土１５４．５６×１０４t,有效增 加了花岗岩矿的开采,降低了平均剥采比,增加了矿山企业 效益;同时,边坡稳定性系数由１．９３降至１．６０,边坡稳定性 系数与端帮角度呈三次函数负相关.研究结果可为高陡岩 质矿山设计及参数优化提供借鉴,为边坡监测监控提供一种 思路.

• 深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理研究

  崔小超,王艳立,王方方,张斌,张修峰,张浩５,赵金鑫,夏彪６

  以赵楼煤矿７３０３工作面为工程背景,采用理论分析、现场实测等方法,对深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地 压机理进行研究,总结了厚表土薄基岩综放面的覆岩空间运 动结构演化规律,建立了表土加载阶段的土压力拱载荷传递 机制力学模型,基于理论分析结果划分了深部沿空综放面巨 厚表土加载阶段的管控区域范围与等级,深部沿空综放面巨 厚表土加载型冲击地压机理为:推进至表土持力层破断步距 时,巨厚表土通过土压力拱将自身载荷传递至承载基岩,随 着基岩破断运动持续加载至工作面前方煤体中,导致煤壁前 方大范围煤层应力持续性升高,容易诱发冲击地压.通过微 震监测、地表沉陷和现场显现数据,验证了深部沿空综放面 地层运动、地表沉陷与巨厚表土加载型冲击地压发生高度相 关,可作为预测预报巨厚表土加载型冲击地压的参考依据.

• 锦丰金矿深部巷道中空注浆锚杆支护参数优化研究

  李桐,左宇军,潘超,金开玥,陈庆港,荣鹏

  为提高锦丰金矿００＃ 水平巷道支护效率,提出采用中 空注浆锚杆进行支护,运用 FLAC３D 数值模拟方法,以锚杆 直径、长度及间排距作为研究参数,从降低巷道表面位移量、塑性区体积、围岩应力及节约经济成本等方面考虑最优支护 参数.研究结果表明:原支护参数下,管缝式锚杆支护效果 比中空注浆锚杆差,巷道塑性破坏区域范围广,塑性区体积 为８６６８．８m３;中空注浆锚杆最优参数锚杆直径为３２ mm,长度为１．８m,间排距为９００mm,优化后,巷道两帮移近量 为１７４mm,较原支护降低５１．１％;顶底板移近量为１４４mm,较原支护降低２３．９％;巷道垂直应力较原支护降低１３．２％,整体应力水平呈降低趋势;塑性区体积为３５５３．５m３,较原支 护缩小５９％,塑性破坏范围明显减小.现场监测结果显示 新支护方案支护效果良好,可在更短时间内使巷道围岩体达 到稳定状态.

• 偏高岭土对巷道底板复合锚固材料性能影响试验研究

  魏礼刚,,张辉,李国盛

  预应力锚索锚注技术是解决巷道应力型底鼓的有效途 径,然而现有锚固材料的锚固强度不能满足施工要求,因此,改善锚固材料的力学性能是底鼓治理技术的研究重点.基 于偏高岭土提高无收缩灌浆料工作性能的能力,研究了不同 配比的偏高龄土对高强无收缩灌浆料的化学作用,分析了偏 高龄土掺量对复合材料试件抗压强度、吸水率、孔隙率、凝结 时间的影响,以及复合材料抗酸碱性能和破坏形式.结果表 明,复合底板锚固材料的吸水率和孔隙率更好;复合材料对 碱性溶液抗腐蚀性优于对酸性溶液的抗腐蚀力;偏高岭土的 掺量为０．３％、水灰比为０．２时,改善灌浆料性能的效果最 佳,２８d抗压强度达到了８８．０５ MPa,与不添加偏高龄土相 比,抗压强度增加了２５．７３％.研究成果对巷道底板锚固材 料的研发有重要的指导意义.

• 高温 水冷作用下花岗岩巴西劈裂试验及启裂模式研究

  郭沛,吴顺川,,方旭刚,孙贝贝,汪小东

  在深部采矿、超深钻井、增强型地热系统(EGS)等工程 中,高温岩体受冷水热冲击产生损伤,热损伤岩体的物理力 学性质受到了广泛关注.通过对经２００~８００℃高温 水冷 处理后的花岗岩圆盘进行巴西劈裂试验,发现高温 水冷作 用使花岗岩体积膨胀、P波速度降低、抗拉强度减小.通过 对圆盘加载过程中的表面应变场监测和声发射监测,发现高 温处理会 使 花 岗 岩 圆 盘 的 启 裂 模 式 发 生 变 化.较 低 温 度(４００℃以 下)处 理 后 圆 盘 为 端 部 启 裂,较 高 温 度 (６００℃ 和８００℃)处理后圆盘为中心启裂.热冲击导致花岗岩微裂纹 增加,使巴西劈裂过程中的b值随处理温度升高而增大.

• 基于分形维数的三轴压缩下泥质粉砂岩力学特性研究

  张吉民,马振乾,张东岳,梁旭超

  为研究不同应力环境下泥质巷道围岩的变形破坏特 征,选取典型泥质粉砂岩岩样,开展了三轴剪切试验,获得了 不同主应力加载速率和围压下泥质粉砂岩的应力应变曲线.并采用 FLAC３D数值模拟软件对三轴剪切试验结果进行验 证,发现增大试验机主应力加载速率以及围压均能提高岩石 试件抗压强度.同时,通过 收 集 岩 样 碎 屑,采 用“粒 度 数 量”分形维数研究方法,分析了岩样的破坏规律.发现主应 力加载速率、围压越大,试件破坏程度越低,碎屑分形维数值 就越小.以上结果表明,主应力加载速率和围压能够有效减 缓岩石试件的裂纹扩展速度,减缓岩石试件损伤的发展,增 强其抗压强度,同时降低试件破坏后所表现出的破碎性.

• 花岗岩７００℃热损伤核磁共振定量表征

  孙晋,,胡耀青,,靳佩桦,,赵鹏,

  岩体在高温作用下其物理特性会发生显著变化,利用 核磁共振等无损监测方法研究了不同高温作用下花岗岩孔 隙结构演化及波速衰减特征.结果表明,随着温度的逐步升 高,花岗岩试样的核磁 T２ 弛豫时间跨度、T２ 谱面积、核磁信 号振幅强度均逐渐增大,不同孔径的孔隙数量增多,总孔隙 体积增大;花岗岩发生明显热损伤的温度约为５００℃,５００℃之前,其内部孔隙孔径及数量变化不明显,主要以不同孔径 的孔隙之间的转化为主,５００℃之后,岩石内部孔隙度明显升 高,其中主要以新增的孔隙体积为主;为定量表征高温对花 岗岩的损伤程度,借助孔隙度、热损伤因子等参数建立了花 岗岩在不同高温热作用下的热损伤理论模型,对涉及岩体高 温损伤机理的工程项目有一定参考价值.

• 含节理层状类岩石在单轴压缩下裂纹的定量识别研究

  汪学清,赵云猛,汪壮壮,陈博,董泽,吴帅军

  为研究复合岩层在单轴压缩下裂纹扩展机理和破坏模 式,通过数字图像相关方法(DIC)观测单轴压缩下含预制节 理的层状类岩石试件裂纹走向和应变场变化,引入协方差矩 阵对节理倾角分别为０°、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°的试件应变场 离散性进行量化,经过分析得到:(１)用新的方法对裂纹两侧 点位的位移 数 据 量 化 处 理,判 别 裂 纹 类 型 为 拉 伸 裂 纹 (Ⅰ型)、剪切裂纹(Ⅱ型)和拉剪复合裂纹(ⅠＧⅡ型);(２)基于协 方差矩阵得到的参数V 可表征裂纹起裂和扩展过程,V 增 长速率与裂纹发育的充分程度有较强相关性;(３)根据V 的 增长速率 识 别 裂 纹 类 型 分 别 为:拉 伸 裂 纹 (０．１２×１０－４ ~ ０．４９×１０－４)、剪切裂纹(１．１７×１０－４~４．５×１０－４)、拉剪复合 裂纹(０．７２×１０－４~０．９９×１０－４).

• 基于煤体各向异性的瓦斯热流固耦合抽采特性研究

  张民波,,闫瑾,钟子逸,王子超,钱智林,李春欣

  为研究煤层渗透率各向异性影响下瓦斯抽采的相关特 性,同时考虑温度变化对瓦斯渗流和煤体变形的影响,建立了 煤岩 变 形 场、渗 流 场、温 度 场 的 热 流 固 耦 合 模 型.使 用COMSOL Multiphysics软件进行模拟求解,研究初始渗透率、初始煤层温度以及初始瓦斯压力对有效抽采区域的影响规 律.研究表明:考虑渗透率各向异性下,钻孔周围呈现出椭圆 形压降区域,且随抽采时间的增加蔓延为鼓形,钻孔周围应力 重新分布;渗透率较大的区域瓦斯渗流速度快,瓦斯抽采效率 高;煤层温度随抽采过程的进行不断下降至稳定,距钻孔最远处 温度最高,煤层初始温度越大,有效抽采区域越小;初始压力越 大,吸附瓦斯解吸时间越长,有效抽采区域面积随之降低.

• 基于阶段流控制的高深溜井黏结拱堵塞预防措施

  张万生,刘琳

  对黑沟矿区高深溜井散体矿石黏结成拱的条件和成因 进行分析,发现通过控制下部出矿节奏,减弱阶段流对下部 矿石的触底夯实作用,强化阶段流气流扰动作用,可有效避 免高深溜井垂直全断面阶段性移动区黏结拱的产生.提出 了基于阶段流控制的高深溜井黏结拱堵塞预防的途径和方 法,即一旦发现井内矿石滞留,立即采取停止出矿,利用间歇 性强制出矿的方法,在下部储矿段创造新的阶段流,使溜井 空腔内产生强烈的空气扰动,破坏临时平衡拱,避免井筒堵 塞.多年的实践表明,该方法能够及时消除溜井矿石的滞 留,安全有效地预防了黑沟矿区主溜井井筒堵塞事故的发 生,也进一步印证了高深溜井井筒堵塞的基本成因.

• 悬臂式危岩体振动特征研究

  高世崇,谢谟文,,张晓勇,黄正均,范思思

  悬臂式危岩体的稳定程度受后缘裂隙深度控制,危岩 后缘裂隙深度的判定是静力学无法解决的问题.将悬臂式 危岩体概化为悬臂梁模型,基于修正的 Timoshenko梁理论 建立岩梁动力学方程,结合动力基础半空间理论对岩梁的边 界约束条件及阻尼条件做深入分析,得到不同裂隙深度条件 下危岩体固有频率的解析算法.通过室内试验对算法合理 性进行验证,得出结论:(１)危岩体固有频率与其后缘裂隙深 度呈非线性负相关,二者呈一一对应关系,可根据固有频率 值对裂隙深度进行反算;(２)理论计算结果与室内试验结果 吻合度较高,充分说明所提出的算法的合理性,该算法可实 现危岩体不同裂缝深度的固有频率定量计算,为实现边坡崩 塌监测预警提供了理论依据

• 不同类型保水剂对Cd２＋ 吸附的差异对比及应用研究

  张婷婷,,汪溪远,,吴皓颖,,马玉,师庆东

  为了研究不同保水剂用于重金属污染修复的适用条件 和最佳技术参数,对两种高分子保水剂聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸盐(PAAS)对环境中 Cd２＋ 的吸附效果开展了试 验研 究.试 验 结 果 表 明,反 应 时 间 和 pH 是 影 响 PAM 的Cd２＋ 吸附效果的主要因素,最佳反应时间为０．５h,最佳 pH为７,而 PAAS吸附镉的主要影响因素是 PAAS的添加量和 水分,最佳添加量是０．３g/１０g,最佳水土比为１０∶１;正交 试验结果与单因素试验结果有些许差别,PAM 正交试验的 最佳吸附条件是:PAM 用量为０．０５g/１０g,Cd２＋ 的浓度为０．２５g/L,吸 附 时 间 为 ３h;PAAS则 是:PAAS用 量 为 ０．１５ g/１０g,Cd２＋ 的 浓 度 为 ０．１g/L,吸 附 时 间 为 １h;PAM 比PAM 的最佳用量为０．０５g/１０g.通过对比两种保水剂在不 同环境中对 Cd２＋ 的吸附效果,认识了不同类型保水剂的作 用性质,为干旱矿区重金属污染土壤的修复提供参考依据.

• 基于CFDＧDEM 耦合算法的后混合磨料水射流数值模拟

  唐勇,,吴伟,,樊帆,王伟,,谭沁源,

  为了更加准确地模拟磨料水射流在破岩时的内部混合 及流动特性,基于 CFDＧDEM 耦合的欧拉 拉格朗日算法,运用计算流体力学软件 Fluent与颗粒流软件 EDEM 进行联 合仿真计算.结果表明:射流出口处的磨料颗粒平均速度小 于同位置的水相速度,大部分磨料颗粒受水射流的冲击作用 后,与内壁及其他颗粒发生碰撞,导致能量损失较大,轨迹线 呈现多处弯折;只有少数颗粒与水射流发生冲击碰撞后,同 水射流速度方向保持一致,以接近水相的速度射出.采用欧 拉多相流模型算法开展了对比试验,验证了 CFDＧDEM 耦合 算法可更准确地模拟后混合磨料水射流的混合及流动情况,可为后续研究并改进后混合磨料水射流技术提供一种更优 的数值计算方法.

• 新型射流气泡发生器的设计与数值模拟

  沈阳,王怀法,,李帅,杨润全,李志红

  为了提高微细粒矿物的矿化效果,设计了一种含有振 荡腔的新型气泡发生器,并将引入气液两相流可以在较低音 速下流速实现超音速流动的理念.通过理论计算得出:在工 作压强为０．１MPa,气液体积比为１∶１的条件下,气液两相 流混合 体 达 到 超 音 速 流 动 的 临 界 流 速 为 ２０ m/s.运 用Fluent软件对新型气泡发生器进行气液两相流数值模拟,得 到了其内部流体的速度和体积分布规律.模拟结果显示,液 相最高速度为２０．７m/s,气相最高速度为２４．２m/s,但是只 有在气含率达到５０％左右时,才能在扩散管末端产生激波 振荡现象.这说明气液两相流超音速流动不仅和速度有关,也和两者之间的比例有关.超音速流动的过程中会伴有激 波的产生,可以形成能量较高的湍流,使气相和液相充分混 合,提高矿化效果.

• 喷射混凝土螺旋喷头形状与外流场仿真试验研究

  乔安,郝兵元,任兴云

  为了探究喷射混凝土喷头几何结构对其内流场与外流 场的影响,应用 ANSYSFluent仿真软件,以聚料段直径、聚 料段长度、变径段长度为自变量,对一种螺旋喷头内各相进 行数值模拟分析.结果表明,螺旋喷头高压水入口处水流分 成两部分,一部分与潮料混合并增加流体流速,另一部分沿 管壁流动冲刷管壁以减少堵管情况的发生;随着喷头聚料段 直径的增大,集料的出口速度与聚料段直径呈线性负相关,集料出口速度逐渐减小,重力对集料流场的影响程度变大,外流场中集料流场从核心区到集料流场边缘的速度梯度趋 于平缓,轴线上集料的速度衰减程度趋于平缓;在喷头聚料 段直径不变的情况下,随着聚料段长度增加,外流场中心区 料浆浓度呈上升趋势,当喷头聚料段长度为４０mm、１００mm和１５０mm 时,喷头出口处速度均匀程度差异不明显,但较 聚料段长度为０时的出口速度更均匀;增加喷头变径段长度 可以获得更大的出口速度,使集料流场更加集中,实现更好 的聚料效果,同时,集料外流场的轴线速度衰减随着变径段 的增加而变大.

• 基于递归门控卷积和上下文注意力的煤块检测算法

  高凯,董立红,邓凡

  针对煤矿带式输送机上煤块检测因光照不均存在的漏 检与误检问题,提出一种基于门控卷积和上下文注意力机制 的改进 YOLOv５煤块检测算法.首先,将主干网络中残差 模块替换为递归门控卷积模块,通过逐步融合特征信息,提 取高阶语义特征,增强模型的特征提取能力.其次,在特征 融合结构中加入 GCA 注意力机制,将全局上下文信息融入 坐标注意力模块中,加强感兴趣区域的全局表示,增强多尺 度特征融合能力,提高模型对煤块边缘特征的敏感度.最 后,采用SIoU 损失函数,加速网络模型的收敛.试验结果 表明,改进的算法在自建煤块数据集上平均精度均值达到９２．８％,召回率达到８５．９％,检测速度达到３８帧/s.既提高 了检测精度,又满足了检测的实时性.

• 低碱条件下高硫铅锑锌多金属的高效分离

  魏宗武,黄涛,杨谦,高玚,张旭哲,周张健

  广西河池某复杂难选高硫铅锑矿的铅含量为１．１２％,锑含量为２．７０％,锌含量为３．９１％,铅锑主要存在于辉锑矿 和脆硫铅锑矿,锌主要以闪锌矿形式存在.针对该矿分选在 高碱度条件下锑矿流失严重、在低碱度条件下精矿品位不 高,以及各种矿物之间相互包裹嵌布和锌硫含量较高等问 题,在低碱条件下使用黄铁矿的新型抑制剂 WH９０和硫酸 锌作为抑制剂,以 Pb(NO３)２ 作为辉锑矿的活化剂,乙硫氮 作为铅锑的捕收剂,实现铅锑与锌硫的高效分离;在锌硫分 离过程中使用高效低廉的锌捕收剂 CZＧ０８.在抑制剂用量 为石灰４００g/t、WH９０８０g/t、硫酸锌７００g/t,活化剂用量为 硝酸铅４００g/t,捕收剂用量为乙硫氮９０g/t的条件下,开展 一次铅锑粗选、二次扫选、三次精选,锌一次粗选、两次精选、一次扫选的实验室闭路试验,获得的铅锑精矿含 Pb１６．３５％、Sb４１．７６％,铅锑回收率分别为８８．６６％和９４．２４％;锌精矿含Zn６１．４４％,回收率８４．８７％.

• 云南某低品位难选鲕状赤铁矿选矿工艺研究

  王普蓉,徐国印

  针对云南某低品位鲕状赤铁矿较难磨矿、铁矿物易过 粉碎,矿样难以通过选矿方法获得合格铁精矿的问题,开展 了选矿初步富集铁的研究,对比了几种选矿回收工艺,得出 阶段磨矿阶段选别的单一强磁选工艺和强磁选 摇床重选 工艺的分选指标最优的结论.试验结果表明:两种优选工艺 分别获得了 可 市 销 的 TFe品 位 为 ４７．２４％、TFe回 收 率 为６９．７４％ 的 铁 精 矿 和 TFe品 位 为 ４８．７１％、TFe回 收 率 为６２．７０％的铁精矿;所得铁精矿在铁精矿冶炼等工业应用中 可与高品位赤铁精矿配矿利用.

• 新型回水处理剂降低脱泥钼损失率试验研究

  苗友清

  承德某钼矿主要以辉钼矿为主,脉石矿物主要是滑石、蛇纹石,采用脱泥工艺浮选脱除滑石、蛇纹石之后进行浮选 选钼的工艺流程.为解决回水中残留药剂造成脱泥作业钼 损失率高的问题,研发了新型回水处理剂(CKＧJ１),新药剂 可对回水中残留药剂进行高效、快速降解.闭路试验结果表 明:回水中添加 CKＧJ１用量１０００g/t后,可将钼在脱泥产品 中的损失率由１３．１４％降低至５．７１％,钼精矿钼回收率可由７２．０１％提高至７８．４０％.

• 煤炭企业安全煤量多元价值评估模型及应用

  原白云,管玉玉,高保彬,张焕珍,刘森

  煤炭企业瓦斯治理管理理念由被动向主动转变,对于 推动煤炭资源由储量变成安全煤量,实现瓦斯治理工作的价 值具有重要意义.为了促进煤炭企业主动增加瓦斯治理投 入,提高瓦斯治理效率,从经济、生态、安全产出三个维度界 定安全煤量的多元价值,采用不同的价值评估方法,构建安 全煤量多元价值评估模型,并将该模型应用于山西潞安化工 集团公司进行验证.结果表明,该模型可量化安全煤量的总 价值,进而以价值驱动煤炭企业瓦斯治理工作由被动需要变 为主动创造.