矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2023年第8期

• 思山岭铁矿超深超大规模开采工艺与思考

  李真,闫广亮,宋建村,马孙昊,周鸿飞

  超深超大规模(双超)开采是未来矿石资源开发的发展趋势之一.为给未来国内双超矿山生产建设提供参考依据与指明研究方向,针对国内首个双超矿山———思山岭铁矿采用的大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿工艺,分析了开拓—采准—切割—回采、矿块通风、矿块充填工艺布置与相关参数等方面遇到的问题,从岩石力学角度提出了双超矿山生产建设需要关注的重点问题,包括真三轴岩体力学、地压监测、高应力岩体大规模爆破、开采全过程模拟与回采顺序工艺优化等.提出了双超矿山生产建设重点关注的研究方向,包括TBM＋钻爆法联合开采工艺、充填增阻发电技术、连续出矿工艺、电爆破破岩技术等,可为后续的双超矿山建设提供参考.

• 松散尾砂充填体下无预留护顶层的顶柱回采方法

  闫至开,徐贞社,薛田喜,张吉庆,冯帆,陈绍杰

  在回采松散尾砂充填体下的顶柱时,通常会预留一定厚度的护顶层以防止上覆松散尾砂充填体发生垮塌,而留设护顶层势必会导致矿石资源的损失.针对此问题,提出了无预留护顶层的顶柱回采方法,其核心是在上下盘阶段运输平巷内向尾砂充填体内间隔布置注浆锚索与锚杆,形成人工假顶以维持采场顶柱的稳定性,从而完全回采顶柱.详细介绍了该方法的技术内容与施工工艺,并阐述了该方法的优势.以国内某铅锌矿为例,对不留护顶层与预留护顶层的顶柱回采方案进行了经济效益方面的比较,结果表明:当采用不留护顶层的矿柱回采方案时,每个采场生产经营收益可增加１４０．７８万元,极大地提高了矿山效益,同时降低了矿石资源的损失率.

• 某铁矿深部开采水平隔离矿柱厚度优化研究

  吕冠颖,王阡,王翔,宋阳,胡军伟刘钊君

  为保障某铁矿深部二期矿体开采安全,留设合理的水 平隔离矿柱,通过分析矿山开采现状及工程地质条件,初步 确定１５m、２０m 和２５m３个方案的水平隔离矿柱厚度,采 用 MidasGTS软件建立三维模型,运用 FLAC３D 软件模拟 分析矿山二期采场回采后保安矿柱的位移、应力变化、塑性 破坏状况.模拟结果表明:３个方案中矿柱的最大位移分别 为５．５７cm、５．４８cm 和 ５．３８cm;最 大 拉 应 力 分 别 为 ０．５２ MPa、０．４３MPa和０．４０MPa;方案１产生了连片密集塑性单 元,且矿柱局部区域被塑性区贯穿,矿柱已发生剪切破坏;方 案２和方案３塑性区范围较小,仅出现零星破坏单元.随着 水平隔离矿柱厚度减小,矿柱内位移、应力和塑性区均呈增大趋 势,矿柱稳定性降低,建议保留不小于２０m的水平隔离矿柱.

• 上向水平分层充填法采场结构参数优化的数值模拟研究

  高博,李佳建

  山东某金矿平均倾角３０°,下盘岩性稳固,但某些区域 存在局部石墨矿化和节理发育问题.上盘围岩较破碎,蚀 变、石墨化严重,整体稳定性差,采用上向水平分层采矿法进 行开采.矿体开采过程中存在冒顶片帮等问题,严重威胁工 人安全.本文采用 FLAC３D对４种采场结构参数进行数值 模拟分析.结果表明:随着矿房宽度的增加,采场附近塑性 区逐渐增加,采场顶板位移逐渐增大,最大主应力逐渐增大.采用管缝式锚杆和树脂锚杆联合支护,可以有效控制顶板和 两帮的变形,减少应力集中.模拟结果为该金矿采场结构参 数的确定提供了理论支撑.

• 崩落法采动地压环境下采场进路断面形状及尺寸动态优选

  梁博,马国虎,谭宝会,钟立鹏 ,胡颖鹏 ,贾凯跃 ,张志贵

  龙首矿西二采区无底柱分段崩落采矿法采场仅可布置４个回采分段,由于各分段采动地压及采矿需求各不相同,回采进路采用单一的断面形状和尺寸很难满足实际采矿需求.为了实现各分段矿石的安全高效回采,采用数值模拟方法对无底柱分段崩落法开采过程的采动地压演化规律进行了研究.结果表明,随着崩落法采场逐分段开采,采场地压呈现出水平压力增加、竖向压力减小的规律.继而根据采动地压变化规律,对采场中４个分段的进路断面形状及尺寸进行了研究,得出结论为首采分段和最末分段推荐采用高×宽为４．２m×４．４m 的直墙半圆拱进路,第二和第三分段推荐采用高×宽为３．８m×４．４m 的直墙三心拱进路.最终,将研究结果用于现场生产实践,在确保采场稳定性的同时,使分段矿石回采率达到了１０３％,贫化率仅为８．５％,采场月产能达到８万t.

• 玻璃纤维加固水泥基充填材料性能研究

  夏莹,周文,何洪磊

  为解决深部充填体固结效果差、强度低、易开裂的技术 难题,以高炉矿渣和粉煤灰等火山灰材料制备胶凝材料,以 玻璃纤维作为复合充填材料加固剂开展相关研究.采用四 因素四水平的正交设计,探究纤维掺量、纤维长度、水玻璃模 数和减水剂掺量对充填料浆塌落度、扩散度、充填体抗压强 度及充填体破坏模式的影响.研究结果表明:料浆塌落度和 扩散度与纤维掺量和纤维长度呈负相关,与减水剂掺量呈正 相关,水玻璃模数不是影响料浆流动性能的关键因素;纤维 对充填体强度的发展具有促进作用,当纤维掺量为０．３％、纤 维长度为６mm 时,充填体各龄期抗压强度达最优值;纤维 在充填体中发挥桥接作用,增加了充填体抵抗外界变形的能 力,掺纤维充填体保持较好的完整性;综合极差分析和方差 分析,各因素对料浆塌落度和扩散度影响的主次排序依次为 减水剂掺量、纤维掺量、水玻璃模数、纤维长度,对充填体抗 压强度影响的主次排序依次为纤维掺量、纤维长度、减水剂 掺量、水玻璃模数.

• 全尾砂高效活化搅拌技术及均质化膏体充填特性研究

  孙欢欢,石勇,赖伟,彭亮

  为实现高浓度均质化膏体充填,以某矿为例,借助Solidworks和 Fluent数 值 分 析 软 件 模 拟 了 一 段 式 刚性叶片＋柔性链条组合方式下搅拌桶内浆体的运动全过程,揭示 了均质充填体形成的内在机理.结合半工业试验,优化制备 高浓度均质化充填浆体搅拌桶的应用参数,并验证搅拌的均 质化效果.结果表明:胶固料进入搅拌桶后,能均匀地分散 在尾砂浆中.为保证高浓度均质化充填料浆的形成,搅拌参 数的设置应遵循搅拌料浆质量浓度不超过７２％,搅拌频率 需维持在４５Hz以上的原则.一段式刚性叶片＋柔性链条组 合的搅拌工艺不仅能制备出高浓度均质化的充填料浆,而且 充填后充填体的泌水率和沉缩率均小于５％,确保了充填料 浆长距离输送过程中不会离析,且井下充填体的强度满足矿 山生产的需求.

• 红柳林井田３－１煤首采区顶板涌(突)水危险性预测

  苗彦平 ,赵凯兴 ,侯恩科 ,冯栋 ,雷方超,杨磊,路波

  陕北侏罗纪煤田浅埋煤层开采主要受顶板水害的威 胁,顶板水主要包括煤层上覆风化基岩水及局部烧变岩水.风化基岩和烧变岩富水性强于正常基岩,受采动裂隙影响 时,易引发涌(突)水事故.以红柳林井田３－１煤首采区为研 究区,针对顶板风化基岩含水层,选取了风化基岩岩性组合、风化程度指数、风化基岩厚度、岩心采取率及风化基岩顶面 标高５种影响富水性的主控因素,利用 GIS与 AHP耦合的“富水性指数法”对风化基岩含水层富水性进行评价,将风化 基岩富水性划分为强富水、中等富水和弱富水３类.针对烧 变岩含水层,以瞬变电磁法物探、水文钻孔单位涌水量及井 下探放水资料为基础,将烧变岩富水性划分为极强富水、强 富水、中等富水和弱富水４类.根据导水裂隙带高度发育特 征,进行顶板含水层破坏程度分区,结合含水层富水性预测 结果,分析预测了研究区３－１煤顶板涌(突)水危险性.将研 究区顶板涌(突)水危险性划分为:危险性极大、危险性大、危 险性中等和 危 险 性 小 ４ 类.该 预 测 结 果 可 为 红 柳 林 煤 矿３－１煤开采过程中水害防治提供指导.

• 基于无偏灰色马尔科夫模型的工作面瓦斯涌出量预测

  李晶,武建明,邢玉忠,邓存宝

  为预测回采工作面瓦斯涌出量,将传统的灰色 GM(１,１)模型与马尔科夫理论相结合,通过无偏灰色 GM(１,１)模 型对传统灰色 GM(１,１)模型进行替换,从而形成无偏灰色 马尔科夫模型,对预测结果二次优化,并以金达煤矿２０２１年１—１０月的回采工作面瓦斯涌出量数据为基础,预测１１—１２月的瓦斯涌出量.结果表明,无偏灰色马尔科夫模型不仅能 够降低灰色 GM(１,１)模型本身的固有误差,还可以让预测 的准确度得到进一步提升.通过二次优化,能够让最终的平 均绝对误差、平均相对误差和平均预测精度优于其他三种模 型,分别达到 ０．０２３０,０．０４１８和 ０．９４３４.结合现场数据 分 析,二次优化后的无偏灰色马尔科夫模型能够很好地预测工 作面瓦斯涌出量.

• 不同地应力下煤层钻孔抽采瓦斯流动特性研究

  张子翔,李雨成,张欢,任建业

  为探究不同地应力条件对煤层瓦斯抽采流动规律的影 响,基于流固耦合模型,通过 COMSOL 建立相应的数值模 型,分别对该模型施加不同的地应力条件,探究垂直地应力、侧压系数等对煤层瓦斯压力和渗透率的影响.研究表明:当 煤层埋深越深垂向地应力越大时,煤层内挤压有效应力也相 应增大,煤层渗透率减小,导致瓦斯抽采效果变差;随着侧压 系数的增大,煤层内水平方向挤压有效应力显著增大,煤层 渗透率变小,导致瓦斯抽采效果变差;在抽采钻孔处,竖直方 向挤压有效应力随侧压系数的增大而减小,甚至出现对煤体 的拉伸现象,致使该区域渗透率随侧压系数的增大而增大.

• 复杂通风综采面采空区“三带”分布及防灭火参数研究

  王正帅

  为了掌握双进双回复杂通风条件下综采工作面采空区 自燃“三带”分布规律及防灭火参数,利用束管抽气和数值模 拟分析了自燃“三带”分布规律,通过自然发火模拟试验,确 定了煤自燃临界温度;采用数值模拟和理论计算,确定了合 理的注氮深度、安全推进速度和安全通风量.研究表明:某 矿区６号煤自燃临界温度约为７０℃;双进双回复杂通风条 件下,进风侧形成了更大的散热带和氧化带,不利于防治采 空区发火;随着注氮深度的增加,氧化带面积先明显增大后 大幅减小,注 氮 量 为 ４２０ m３/h 时,较 适 宜 的 注 氮 深 度 为３０~５０m;注氮４２０m３/h与不注氮情况下,工作面的最小推 进速度分别为１．３３,１．７８ m/d.现有通风量能够满足注氮 条件下的安全通风量要求.

• 地下开采诱发的地表岩移演化规律及稳定性分析

  崔轩,杨胜利

  地下开采容易引起地表沉降变形,从而对地表工业场 地及构筑物造成扰动影响.为分析地下开采过程中地表及 工业场地的 稳 定 性,以 某 地 下 矿 为 研 究 对 象,利 用 MidasＧ FLAC３D耦合仿真手段,进行空场法开采的地表及工业场地 的位移变化分析,并结合岩移指标进行地表及工业场地的稳 定性评判.结果表明:在空场法开采过程中,该地下矿的地 表及工业场地位移及岩移指标未超过安全许可范围,研究结 果可为矿山开采时的地表稳定性分析提供参考.

• 基于权重融合 改进可拓云模型的岩体质量评价方法与应用

  蒋英礼,崔杰,张兰峰 ,喻子怡

  岩体质量分级评价是岩体工程中需要解决的重要问 题.针对岩体质量等级评价的不确定性和模糊随机性等问 题,结合权重融合方法和可拓云理论,建立了岩体质量评价 的权重融合 改进可拓云模型.首先,收集现有研究成果建 立开放的指标权重库,基于云雾化基本思想进行多种赋权方 法所得权重的融合,通过云雾化条件实现了指标权重合理性 的检验,进而得到综合集成指标权重;其次,针对传统可拓云 模型存在的２种不同云熵算法,基于博弈论理论进行云熵算 法融合,提出了改进的可拓云模型,将改进的综合云关联度 与综合集成 权 重 相 结 合,从 而 得 到 综 合 评 价 特 征 值 (质 量 值),以确定岩体质量评价等级,并引用置信度因子检验结果 的可靠性;最后,将改进后的可拓云模型应用于西藏某隧道 区段岩体质量评价.结果表明:该隧道区段岩体质量评价等 级为IV 级,评价结果与实际相符,计算精度比物元可拓模型 和传统可拓云模型的结果更高,验证了该模型的可靠性和准 确性,为岩体质量评价提供了一种新的参考方法.

• 红页岩巷道变形特征物理模型试验研究

  李志浩 ,马振乾 ,丁万奇 ,曹云钦 ,穆航

  为研究红页岩巷道变形特征,以贵州省开阳县平安磷 矿二矿红页岩巷道为研究对象,通过物理有限单元板的层层 铺设模拟沉积岩体的层理面和次生破裂面,采用高速相机进 行实时图像采集,分析巷道破坏过程中的裂隙演化规律与破 裂特征,并结合红外热像仪采集的红外图像序列,分析动力 扰动对巷道失稳破坏的作用机制.结果表明,随着矿体的开 挖,巷道围岩的位移变化沿岩层的倾角方向运动,巷道顶板 水平和垂直位移量较大;且在开挖过程中巷道顶板能量逐渐 积聚,温度不断升高,但处于卸压区时,巷道内温度不断回 落,维持在较低温度.试验结果可为动力扰动下红页岩巷道 的安全控制提供理论依据.

• 基于微缩岩石力学的巷道围岩控制分析

  冉永府,刘增辉，王帅帅

  为了研究巷道围岩的力学特征与变形控制,以陕西金 源招贤煤矿１３０５工作面风巷为工程背景,运用理论分析、岩 石力学试验、数值模拟和现场工业性实践的研究方法,对巷 道围岩破坏特征进行了研究.研究结果表明:煤体主要受到 张拉破坏和剪切破坏,且靠近卸荷面受到的破坏更严重,支 护设计应采用锚杆锚索联合支护方式;当锚杆长度取２．８m时,两帮应力峰值最小,实体帮的应力峰值为２７．５ MPa,煤 柱帮的应力峰值为３０．８１MPa,应力峰值区域在锚杆锚固端 部附近,右帮煤柱帮比左帮实体帮受到的应力集中作用更 大,产生的位移更多,整体巷道的围岩变形量都在控制范围 内.基于巷道破坏规律,通过设计和优化锚杆支护方案降低 了围岩应力峰值,有效地控制了围岩变形.

• 不同加载速率下含交叉裂隙类岩石力学特性研究

  汪学清,陈博,吴帅军,赵云猛,汪壮壮,董泽

  对含交叉裂隙类岩石试件开展不同加载速率的单轴压 缩试验,研究并分析加载速率对试件力学特性的影响机理,并借助声发射系统分析了其破坏过程.结果表明,试件的峰 值应力强度与加载速率呈现正相关性,峰值应力变化幅度随 着加载速率的增大表现出先增大后降低的倒“V”形变化;在 达到应力峰值前会存在０．１５~４．８min的振铃计数平静期,平静期随加载速率增加逐渐减小,声发射活跃区间由６０min压缩至１２min;试件在低加载速率(δ≤０．２mm/min)时,声 发射振铃计数呈现高频高幅的特点,在高加载速率(δ＞０．２ mm/min)时,声发射振铃计数则表现出低频高幅的特点;试件 破坏模式为拉 剪混合型破坏,试件处于低加载速率时,以拉 伸裂纹破坏为主,在高加载速率时,以剪切裂纹破坏为主.

• 神东矿区覆岩岩石纵波波速与力学性质的关系研究

  李回贵,王军 ,刘凯,李化敏,宋远

  岩石(体)的抗压强度、纵波波速是评价岩体强度、稳定 性、围岩分级的重要指标.以神东矿区大柳塔煤矿覆岩为研 究对象,首先采用超声波测试岩石波速,然后进行单轴压缩 试验和间接拉伸试验,获得岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、纵波波速和泊松比等物理力学参数,最后对不同 种类岩石的波速与力学参数之间的关系进行探讨.研究结 果表明:不同岩石的抗压强度、抗拉强度和弹性模量与岩石 纵波波速之间的线性相关性有不同程度的差异.其中,砂质 泥岩抗压强度与纵波波速之间呈现出明显的离散性,抗拉强 度、弹性模量与纵波波速之间均具有一定的线性关系;粉砂 岩抗压强度与纵波波速之间存在一定的相关性,抗拉强度、弹性模量与纵波波速之间线性相关性明显;细粒砂岩抗压强 度与纵波波速之间离散性小,有较好的相关性,抗拉强度与 纵波波速之间相关性较明显,弹性模量与纵波波速之间有着 很明显的线性相关性.

• 高温热损伤后花岗岩声发射及特征能量研究

  付文姜,杨建明

  为了揭示高温加热对花岗岩弱化机制的影响,利用岩 石单轴伺服压力机与声发射测试系统,研究了４个温度梯度 下热处理后的花岗岩在单轴压缩变形过程中特征点的声发 射信号和能量变化规律.结果表明:随着温度升高,花岗岩 刚性减弱、塑性增强,峰值应力呈加速下降趋势,宏观破坏时 变形量增大;声发射信号变化与应力 应变 曲 线 相 关 性 较 好,闭合点和起裂点声发射计数率占比受温度影响较小,损 伤点声发射活动受温度影响较大;花岗岩闭合点、起裂点和 损伤点的总输入能和弹性能与加热温度呈正相关,峰值点耗 散能的变化反映出５００℃和６００℃间存在一个温度临界值,使得岩石内部出现严重损伤.研究结果可为我国干热岩地 热资源开发与利用提供理论参考.

• 单轴荷载下层状玄武岩的破裂模式和声发射特征

  王晓雷 ,李前程 ,李群 ,闫顺玺 ,王宏刚

  基于不同层理倾角玄武岩单轴压缩试验,采用声发射 技术对层状玄武岩各向异性、裂纹扩展及声发射特征进行研 究,分析层状玄武岩破裂过程中声发射能量及突增次数的变 化,以及声发射b 值对试件变形破坏的影响.研究结果表 明:随着层状玄武岩层理倾角的变化,不同层理倾角玄武岩 均出现能量突增现象,随着倾角的增加,能量突增次数逐渐 增多;对比不同层理倾角下的b 值分布,发现随着加载水平 的逐步增大,b 值呈下降趋势,且b 值分析能够准确判断裂 纹的发展程度和试块的损伤情况。

• 冻融循环作用下砂岩细观劣化特性试验研究

  覃祖淼 ,雷瑞德

  为探究冻融循环作用下岩石孔隙结构的细微观演化规 律,借助电镜扫描仪、核磁共振系统开展了一系列冻融循环 试验.结果表明,当冻融次数大于６０次时,中孔区域围成的T２谱面积逐渐增大;当冻融次数增至１２０次时,由于冻结力 作用造成的结构劣化损伤不可逆,T２ 谱右峰面积较其他工 况显著增加,孔隙度逐渐增大,并呈幂指函数形式增加.在 水分迁移和结晶膨胀作用影响下,岩石中微孔扩展贯通,小 孔隙结构不断演变为中孔和大孔结构.孔隙结构分维值与 冻融循环次数呈负相关关系,孔喉分形结果的相关性高于孔 径.研究结果有助于理解寒区环境下工程岩体冻胀开裂、冻 融滑塌等作用机制.

• 北露天煤矿卡车路面运输粉尘运移规律模拟研究

  刘敬玉 ,刘志华,石践 ,李忠飞,刘树栋 ,包华民

  卡车道路运输作业时产生的粉尘是露天煤矿最大的粉 尘源之一,粉尘严重损害人体健康,影响能见度,对煤矿运输 构成重大安全隐患.以霍林河北露天煤矿卡车路面运输作 业为研究背景,采用 FLUENT１９．２软件建立卡车三维流场 模型,分别分析车型、车速、风速及路面含水率对路面粉尘运 移规律的影响.研究结果表明:卡车运动对外流场扰动较 大,靠近车尾与轮胎两侧气流相对紊乱,车后方扰动强度大 于车前方;司机呼吸区域粉尘浓度较低,前后轮之间及车身 后方粉尘浓度较高;在逆风行驶时,车速增加对粉尘速度提 升影响较为显著,向后运移速度越快且距离越远,车轮两侧 以及车后方区域粉尘浓度越高,车头截面位置粉尘浓度呈先 增加后下降趋势;风速较小时,车轮附近粉尘浓度最大,随着 风速增大,粉尘集中分布在车尾及车尾后方,总体呈现“递 增—饱和—递减—稳定”趋势;保持卡车路面喷水量为０．１５ L/m２,即路面土壤含水率为４．１％时,路面粉尘控制效果最 佳.研究结果可为实现露天煤矿卡车路面运输粉尘有效控 制提供理论依据.

• 沟谷上游式尾矿库的水力分选及沉积规律研究

  周罕 ,付俊,陈永贵,余璨 ,李嘉淇,李艳林

  以沟谷上游式尾矿库为研究对象,完成了１３个钻孔共 计８５件尾矿样的颗粒分级及密度测试,对尾矿的水力分选 及沉积规律进行了研究.研究结果表明:尾矿库中的沉积尾 矿粒径呈“浅部粗细颗粒混合、深部细颗粒为主”及“坝前粗 细颗粒混合、库尾细颗粒为主”的特点,密度呈“浅部密度值 小、深部密度值大”及“坝前密度值小、库尾密度值大”的特 点;蒸发固结及尾矿排放的扇形多层堆积是尾矿库透镜体及 粗细混合区域形成的主要原因;尾矿粒径及尾矿水特性是影 响尾矿沉降速度的主要因素.

• 黏土改良尾矿砂抗冲刷性能影响因素试验研究

  孙家豪 ,韩啸 ,汤劲松 ,李世敏 ,娄国充

  为了分析黏土改良尾矿砂抗冲刷性能以及影响因素,开 展了室内降雨边坡冲刷试验,研究边坡坡度比、黏土掺量、降 雨强度、干湿循环次数对黏土改良尾矿砂边坡坡面径流总量、泥砂总冲蚀量以及单位时间内径流量和含泥量变化的影响.试验结果表明:黏土改良尾矿砂抗冲刷侵蚀性能受坡度比、降 雨强度影响较大,径流总量和泥砂总冲蚀量随坡度比和降雨 强度增大呈线性增长;尾矿砂中黏土掺量为３０％时抗冲刷侵 蚀性能较好;干湿循环１次后黏土改良尾矿砂坡面冲刷破坏 较为严重,含泥量在３０min内波动变化明显,干湿循环３次 时相比干湿循环１次时其泥砂总冲蚀量减小３０％,干湿循环 作用抑制了降雨对黏土改良尾矿砂坡面的冲刷侵蚀破坏.综 合考虑黏土改良尾矿砂不同因素下的抗冲刷特性,边坡坡度 比选１∶１．５,改良尾矿砂中黏土掺量取３０％~４０％较为合适.研究结果可为黏土改良尾矿砂的抗冲刷性能分析提供参考.

• 基于多机器学习算法模型对煤矿 VDT作业视觉疲劳预测

  周鸿森 ,栗继祖

  准确预测智能化煤矿中视觉显示终端(VDT)作业员 的视觉疲劳程度,是降低 VDT 作业失误、确保智能化煤矿 安全的关键.通过煤矿 VDT 作业试验,收集被试者眼动指 标数据和主客观视觉疲劳评价指标值,采用主成分分析法(PCA)计算各评价指标的权重,并利用 FCM 聚类算法计算 最佳视觉疲劳分类数.在此基础上,将 VDT 作业视觉疲劳 程度阈值作为输出信息,被试者的眼动数据作为输入信息,构建了一个综合了５种机器学习算法的视觉疲劳程度综合 预测模型.结果表明:最佳视觉疲劳分类数为３,所构建的 预测模型的准确率为９４．４％,对３类视觉疲劳程度预测的平 均误差率为３．７％,相较于５种单个机器学习算法,综合模型 的预测准确性和稳定性均明显提升.

• 矿用双网络复合凝胶的制备及性能研究

  安欣雨 ,王婕,张玉龙,王俊峰 ,王晨 ,范耀庭

  基于国内外现有的注浆、填充等煤炭自燃防治手段的 不足,提出利用纳米高分子材料独有的性质、结构以及聚合 物胶体的性能优势,研制一种双网络复合胶体.在碱性条件 下,聚乙烯醇与硼酸交联形成第一网络,第二网络以聚丙烯 酰胺和聚乙烯醇利用分子间的氢键交联形成高分子空间网 络,再利用蒙脱土良好的溶胀性、吸水性等特点,制备出双网 络复合凝胶.利用测定成胶时间、渗透率及黏度对复合凝胶 配比进行优选;通过阻化性能研究,分析原煤样和复合胶体 处理过的煤样的标志性气体释放量的变化;采用傅里叶红外 光谱仪对比两种煤样官能团的变化,并通过分峰拟合计算出 不同官能团峰面积的变化.试验结果表明,双网络复合凝胶 具有较好的自燃阻化效果,能很好地抑制煤自燃氧化.

• 钢渣基胶凝剂改性注浆体的力学特性与细观损伤机理研究

  周春煦 ,冯红春 ,周文正

  为研究不同钢渣基胶凝剂掺量条件下注浆体的破坏特 征及细观机理,对试件开展单轴压缩试验,并通过 PFC２D 软 件进行注浆体的二维离散元模拟,分析了破坏后注浆体力学 行为的细观机理.结果表明:随着钢渣基胶凝剂掺量的增 加,注浆体试件的无侧限抗压强度与弹性模量呈现指数型上 升规律,破坏应变呈抛物线函数的变化趋势;由离散元模拟 得到的注浆体力学参数及应力 应变关系与实测结果较为 吻合;随着钢渣基胶凝剂掺量的增加,注浆体的破坏形式逐 渐由压碎型破坏向剪切型破坏模式过渡;由离散元模拟得到 的颗粒位移矢量场准确地反映了注浆体在单轴压缩荷载作 用下的细观损伤特征与破坏模式.

• 不同离子类型PAM 对煤气化细渣絮凝沉降效果分析

  李劲,董连平 ,高建川 ,樊盼盼 ,王建成 ，鲍卫仁

  以平均沉降速度和上清液浊度为沉降效果的宏观评价 指标,研究了３种不同离子类型聚丙烯酰胺(PAM)对煤气 化细渣絮凝沉降的影响规律.试验结果表明,阴离子型聚丙 烯酰胺对煤气化细渣的絮凝沉降效果最优;当 APAM 用量为６０g/t时,平均沉降速度由１８．９cm/min增加至８４．２cm/min,上清液浊度由９０．３NTU 降低到１４．７NTU.借助高清颗粒 影像分析仪、分光光度计及红外光谱仪分析了煤气化细渣与PAM 作用前后絮体形态、吸附量及官能团变化.通过测试分 析可知,煤气化细渣对阴离子型聚丙烯酰胺吸附量最多,形成 的絮体最大且密实,是致使其絮凝沉降效果好的主要原因.研究结果为煤气化细渣絮凝沉降的絮凝剂选择提供了依据.

• 影响矿工安全绩效的交互调节路径分析:领导二元心智视角

  崔淼 ,栗继祖 ,王梓谕

  为保障矿工群体在煤矿工作中的安全行为,改善矿工 的人文生态环境,提高矿工安全绩效,解析二元心智认知模 型,将其应用于煤矿领域.基于领导二元心智视角中的三种 维度和努力 恢复理论、社会交换理论,以二元心智视角中 的第一维度情绪智力作为主效应,引入矿工个体层面的主观 幸福感作为中介变量,研究第二维度领导非权变惩罚、第三 维度领导责任效能感对矿工安全绩效的交互调节作用.对２２４份有效样本数据进行分析,结果表明:矿工领导情绪智 力不仅直接正向影响矿工安全绩效,还通过矿工主观幸福感 的跨层次中介作用间接影响矿工安全绩效;二元心智视角中 的领导责任效能感起正向调节作用,领导的非权变惩罚起负 向调节作用,且领导责任效能感可以缓冲非权变惩罚的负向 作用.

• 基于自适应人工势场的自动驾驶 矿用卡车路径规划系统研究

  陈揆能 ,肖慧慧 ,王建春 ,陈蓓

  实现矿用卡车自主路径规划对保障作业安全、提高作 业效率及改善工作环境具有重要意义.针对矿区独特的地 形环境,构建了相应的人工势场对路径进行评价,并结合模 型预测控制,利用其预测能力提高规划路径的前瞻性.同 时,将不同的障碍分为不可通过的障碍、可通过的障碍和道 路边界,利用模糊推理规则根据具体环境对不同的障碍进行 权重分配,提高矿用卡车路径规划系统对矿区特殊环境的适 应能力.最后,在 CarsimＧMatlab联合仿真平台对多种驾驶 情景进行了测试,测试结果表明,与对比方法相比,基于自适 应人工势场的路径规划方法能够根据驾驶场景发生碰撞的 紧急程度实施路径规划,从而提高了对矿区不同行驶环境的 适应能力,矿用卡车始终与障碍保持２m 以上的距离,实现 了无碰撞的自动驾驶.

• 高海拔环境下矿用电动隔膜泵性能研究

  孙学芳,廖国礼

  为了研究高海拔环境对矿山机械设备效率的影响,设 计了一套低压低氧矿用环境模拟试验舱,可模拟不同海拔高 度的矿山大气环境,应用模拟试验舱,测试矿用电动隔膜泵 在不同海拔条件下的性能,开展电动隔膜泵的流量、进出口 压力、扭矩、转速和功率变化的试验研究.结果表明:电动隔 膜泵在高海拔地区运行时,由于大气压力低导致扭矩和功率 下降,当 海 拔 为 ５０００ m 时,扭 矩 下 降 ２５．７％、功 率 下 降２５．６％;电机转速、流量受海拔的影响较小;进口压力随着海 拔的升高变化相对明显,当海拔为５０００m 时,进口压力下降７９．２％.

• 锂离子蓄电池动力电源在非煤地下矿山的安全应用研究

  李富伟 ,曹凤金，,李高升 ,杨广 ,曾怀灵 ,何巍,刘振平 ,刘碧宇

  锂离子蓄电池是非煤地下矿山开采装备动力电源的重 要发展方向.针对矿用锂离子蓄电池动力电源的使用特点 和安全需求,研究了其机械结构、热效应控制、电气特性、电 池管理系统、电磁兼容等方面的安全技术,分别提出了技术 要求和验证方法,并得出如下结论:动力电源的外壳及泄压 阀应达到IP５４防护等级;动力电源应配备热管理系统,并在 内部设计合理的自由空间;单体电池应采用串联连接方式,保证其内阻、容量、电压的一致性;电池管理系统应具备单体 电池及动力电源的实时监测和保护功能;动力电源的电磁辐 射和传导发射能量控制在３级,且具备辐射、传导、电快速瞬 变脉冲群、静电放电等抗扰能力.矿山应用实践表明,锂离 子蓄电池经专门安全设计和验证后可作为矿山井下运输车 辆的动力电源,相比柴油动力车辆,能有效推动非煤地下矿 山智能绿色、高效低碳开采.

• 水下沉积物土工力学原位测量技术研究

  程阳锐,卓晓军 ,黎宙

  针对深海沉积物土工力学参数海底原位测量面临的测 量不准、误差大的问题,提出深海高围压下原位极小变量测 量方法、深海高围压下非接触式扭力传递技术及海底拖航连 续多站位作业技术,并研制了深海沉积物土工力学原位测试 系统,在中国大洋５４航次、７０航次中完成了海底原位测量 作业.对中国大洋５４航次 DY５４ⅢＧA３ＧTG０１站位的原位 测量数据和船上实验室测量数据进行了对比分析.结果表 明:利用土工力学原位测试系统在同一站位测得的海底原位 数据具有较高一致性,但原位测量数据和船上实验室测量数 据存在较大差异.水下沉积物土工力学原位测试系统的成 功研制对开展深海沉积物原位测量具有重要意义.

• 矿产资源开发利用统计数据仓库关键技术研究

  仇巍巍 ,葛振华,吴琪 ,吴初国 ,郭振华 ,贾飞阳

  矿产资源开发利用统计是自然资源管理部门的一项基 础性工作,其统计数据是国家制定矿产资源规划、计划、政策 和宏观管理的重要依据.要落实自然资源的高质量发展,确 保能源资源的安全有效供给和科学、合理利用,首先要全面、准确、及时地掌握全国矿产资源开发利用的形势和态势,重 点要通过现代计算机技术对矿产资源开发利用的统计调查 数据进行深度的挖掘分析,掌握矿业发展规律和剖析存在的 问题.根据矿产资源开发利用统计调查制度和矿产资源管 理的业务需求,设计了矿产资源开发利用数据仓库的４个主 题,采用星型模型进行多维数据模型设计,并通过数据抽取、数据转换和数据加载３个步骤构建了矿产资源开发利用数 据仓库,实现了固定表查询、即席查询和分析报告３个功能,可以对矿产资源开发利用统计调查数据进行多维度的分析,包括钻取分析、切片分析和旋转分析等.