矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2024年第8期

• 基于Critic赋权法的深井矿床卸荷采矿方案优选及应用

  王国强,豆龙,王玉丁,盛佳,王亚军,龚永超,林卫星,梁巨理,哈斯木热合曼

  随着浅地层矿产资源开发逐渐枯竭,深井矿床开采势必成为我国战略资源开发的主要阵地.但深井开采所面临的“三高一扰动”将制约深井矿床开采的安全性,大幅增加了规模化开采的难度,合理采矿方法的选择是解决深井矿床高效安全开采的前提.引入Critic赋权法,构建了深井卸荷采矿方案综合优选评价模型.以国内某深部特大型矿床为工程背景,提出4种卸荷开采方案,并用建立了的Critic客观赋权法综合评价模型进行评价.结果表明,方案四(即盘区分层卸荷大断面进路开采方案)为最优方案.基于优选方案开展了现场工业试验,试验结果显示,推荐的开采方案具有卸荷效率高、生产能力大、贫损指标低等优点,验证了将Critic赋权法引入深井卸荷采矿方案优选的可行性和适用性,为国内矿山提供了一种深井卸荷采矿方案优选思路.

• 金川二矿区深部破碎站安全高效施工技术研究

  刘富堂,齐鹏,周伟杰,张博

  针对金川二矿区610m 水平井下破碎站建设时面临的硐室周边工程地质条件复杂、岩体稳定性较差和岩体工程密度较大等问题,结合现场工程调研和前期地质勘察结果,确定了采用上斜坡接力导硐法,从大件道上斜坡接力导硐至硐室顶部后分层、分区下刷完成硐室的深部破碎站高效施工技术方案.其技术参数为:导硐开挖断面宽和高分别为4.00m、3.75m,导硐坡度为22°26′51″,3个分层高度分别为4.2m、3.5m 和4.7m.同时,通风系统、出毛系统、动力系统和辅助设备4个方面经过系统配置后可确保破碎硐室顺利施工.最后,对破碎硐室施工技术参数、施工顺序和工序进行优化调整,保障了其与周边相邻工程的顺序衔接.工程实施结果表明,该设计方案合理,硐室稳定性较好,突破了在工程地质复杂、岩体稳定性差和岩体工程密度大等条件下进行施工的技术难题,可为相关领域提供技术借鉴和参考.

• 急剧冷却后粗粒花岗岩渗透率和孔隙结构演化规律研究

  高星,阴伟涛,陈正男,张超,赵阳升

  开发深层地热能是实现“双碳”目标的一种重要途径.由于成岩环境的不同,深层花岗岩的矿物组成和细观结构与浅层花岗岩有较大差异.选取代表深层热储的山西芦芽山粗粒花岗岩为研究对象,在急剧冷却的方式下,利用三轴渗流测量系统,采用压力脉冲击和压汞法分别研究了不同围压、热处理温度和循环次数下粗粒花岗岩试样渗透率和孔隙结构的演化规律.结果表明:在无约束且缓慢升温条件下,粗粒花岗岩渗透率的阈值温度为250℃;多次“升温冷却”循环可以提高渗透率和孔隙率,但随着循环次数的增加,增幅逐渐降低;提高热处理温度和增加“升温冷却”循环次数均有利于超大孔和大孔的形成,当热处理温度达到400 ℃时,微孔开始生成;粗粒花岗岩的物性和温度敏感性均有利于深层热储的开发.

• 区间温度循环作用后花岗岩抗拉强度演化特征试验研究

  赵文艳,黄长松,陈跃都,王凯飞,张扬

  为揭示300～150 ℃循环热处理后花岗岩物理性质及抗拉强度演变规律,对经过不同热处理循环次数的花岗岩自然吸水率、纵波波速变化进行测定,并开展巴西劈裂试验,期间采用声发射技术监测其破坏过程的声发射特征.结果表明:(1)花岗岩经历300～150 ℃循环热处理后,自然吸水率增大,变化量在0.25％～0.35％,纵波波速降低,衰减量为1132.3～1199.6m/s;(2)花岗岩抗拉强度随热处理次数增多呈指数型减小,室温-300℃－室温处理方式下花岗岩抗拉强度最低,为13.21 MPa,而300～150 ℃循环热处理下,抗拉强度较室温-300 ℃－室温处理方式有所提高;(3)与室温条件相比,循环热处理后花岗岩加载至破坏所用时间呈降低趋势,且峰值荷载前出现声发射累计能量突变及振铃数峰值现象;(４)花岗岩经过300～150 ℃循环热处理后,破坏时监测的声发射累计能量和波速损伤变量与循环次数的变化趋势相反.研究成果可为一定温度区间循环下花岗岩物理力学演变行为提供参考.

• 国际海底区域资源开发的惠益分享研究

  曾令义,何艳梅,杨小艳

  随着深海科学技术的发展,国际海底区域矿产资源的商业化开发逐渐成为现实,但各利益攸关方对于缴费机制及惠益分享等核心议题的意见仍未达成一致.惠益分享是平衡发达国家与发展中国家利益、解决区域开发与环境保护矛盾的重要手段.通过文献分析法对惠益分享进行研究,基于“人类共同继承财产”原则,简要分析了惠益分享的主体与客体,重点探讨了当前惠益分享制度需要考虑的关键问题,得出了如下结论:惠益分享的主体为独立的国家或民族,客体为基于区域资源产生的收益;在执行惠益分享时,应侧重对发展中国家的利益保护,要充分考虑到代际间公平分享,还应考虑环境利益与科研利益等非货币利益的分配.基于此,对后续惠益分享制度的建立提出了相关建议,以期实现相对的公平合理.

• 群空区下厚矿体高阶段空场嗣后废石充填法回采应用研究

  张宝,陈绍民,皇甫风成,仵锋锋,秦仕文,苏致立,魏军强

  通过对群空区下橄榄形厚矿体开采时安全条件差、顶柱损失大的难题进行分析研究,得出预留25m 安全隔离矿柱和高分段＋大直径深孔凿岩高阶段空场嗣后废石充填采矿法开采厚矿体为佳.采用FLAC3D模拟分析高分段＋大直径深孔凿岩高阶段空场嗣后废石充填法采场结构参数,以及对上部群空区、隔离矿柱和上中段运输巷稳定性的影响.结果表明:矿房长40m、高75m、间柱宽10m 时,在25m厚安全隔离矿柱“保护”下空区稳定性良好,650m 中段运输巷因靠近矿房稳定性差而需进行变道.通过现场工业试验得出,该采矿方法节省采准工程240m,采准周期短;不留顶柱,多回采顶柱资源量4.8万t;大直径深孔＋上向扇形孔同步回采,采场生产能力达到了1400t/d,生产效率大幅提高,为矿山尽快投产提供了技术支撑.

• 锡铁山铅锌矿采矿方法优选及采场结构参数优化研究

  展卫露,张忠传,李正明,高天宇

  锡铁山铅锌矿由空场法转充填法开采,存在空场下作业安全隐患高、生产能力低下、采切工程量大等问题.结合现场开采技术条件,提出了3种在技术上可行的采矿方案:分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法、小分段空场嗣后充填采矿法、上向水平分层充填采矿法,通过对各方案的生产能力、贫化损失、采切比等技术经济条件进行比较分析,优选出适宜的采矿方法为小分段空场嗣后充填采矿法.采用数值模拟软件对采场结构参数进行优化,确定采场宽度不宜超过10m,最佳分段高度为12m.矿山实际运用结果证明,经过采矿方法和采场结构参数优化后,采场生产能力相对于原定的上向水平分层充填采矿法提升了108.7％,贫化损失率与原拟定方案相近,采矿安全性更高,取得了较好的技术经济指标.

• 复杂地质条件下采场结构参数多目标优化与实践

  高锋辉

  复杂地质条件下,采场结构参数需要同时满足矿山生产的安全、技术及经济等多目标要求,但因为各目标对采场结构参数要求的差异,一般很难确定满足多目标要求的采场结构参数方案.以某金矿为背景,将粗糙集与响应曲面法结合,对浅孔留矿法的采场结构参数进行了优选和趋势性分析.利用粗糙集确定矿房长度60m、矿房宽度4m、顶柱宽度5m、底柱宽度4m 及间柱宽度6m 的采场结构参数组合为最优采场参数.由响应曲面法分析可知:矿房宽度以及矿房宽度和顶柱宽度的交互因子为采场稳定性影响最大的采场结构参数;矿房长度为采场生产能力影响最大的采场结构参数;底柱宽度以及底柱宽度和间柱宽度的交互因子为采场生产成本影响最大的采场结构参数.该金矿采用以上采场结构参数后,年安全生产事故数降低了68％,采场生产能力平均提高了27％,采矿生产成本降低了19％,实现了矿山安全、高效和经济的生产,为其他类似条件下的采场结构参数的优化设计提供了新的思路.

• 残留区段煤柱下近距离煤层回采巷道布置方式研究

  李冠,王沉,李子臣,张浩鑫,李奥立

  残留区段煤柱下近距离煤层回采巷道的布置方式与位置选择十分重要.以青龙煤矿下部煤层21806工作面回采巷道的布置为研究背景,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了16# 煤层底板的最大破坏深度、残留区段煤柱所承受的载荷大小以及煤柱附近底板岩体的应力分布,利用数值模拟和经验公式确定了21806工作面回采巷道的布置方式与位置. 结果表明:16#煤层底板的最大破坏深度为8.6m,煤柱所承受的均布载荷为10.5 MPa;随着深度的增加,煤柱附近底板岩体垂直应力峰值位置始终位于煤柱中心正下方,水平应力峰值的数量由1个变为2个,位置由煤柱中心正下方逐渐向采空区正下方移动,剪切应力峰值位置变化不大;由不同布置位置的回采巷道掘进后围岩应力特征和经验公式确定21806工作面回采巷道采用内错15m 布置.

• 近水平复合煤层露天矿采场扩帮工程关键参数研究

  韩勇,李青怡,曹博,刘光伟,汪帅

  随着内外部环境的变化,露天矿需要提升产能以获取更大的经济效益,而采场扩帮是较为经济的产能提升手段.以复合煤层露天矿扩帮问题为出发点,分析了扩帮区域超前、滞后、协同3种扩帮模式,以协同发展模式为重点,对扩帮工作线长度、扩帮角度及扩帮完成时间等关键参数进行了研究.给定生产剥采比与运距限制,提出了最优工作线长度的确定方法;结合扩帮流程给定扩帮角度约束,通过分析设备布设规律,推导了最优扩帮角度的计算方法;结合现场实际,对扩帮时间进行了分析.研究结果表明:以某复合煤层露天矿为工程实例,确定扩帮后合理工作线长度为1000m,扩帮角度为60°,扩帮时间为20个月.研究结果可为露天矿采场扩帮工程的实施提供参考.

• 基于赤平投影分析的露天矿高边坡台阶坡面角优化研究

  刘杨,王海军,张长锁,李京,祝鑫,刘建博

  针对露天矿山面临的边坡安全与经济效益平衡问题,提出了一种以赤平投影分析为基础的台阶坡面角优化方法.以某露天矿高边坡为研究对象,基于赤平投影分析研究了不同台阶坡面角与优势节理裂隙面组合下的边坡破坏模式,采用极限平衡法计算了不同破坏模式下的边坡稳定性,从而获得了台阶坡面角的最优值,并运用有限元强度折减法分析了最优台阶坡面角下边坡的整体稳定性.结果表明:边坡在不同台阶坡面角下有不同的破坏模式;台阶坡面角的最优角度为65°,在3种荷载组合下均满足安全标准的要求;通过台阶坡面角优化方法获得的采场最终帮坡角为49°,相较于现状采场的最终帮坡角提升了6°,新增矿石回采量约为28.2万m3,根据有限元强度折减法计算的边坡的整体稳定性系数为1.783,边坡处于稳定状态,验证了该优化方法的可靠性.

• 覆土厚度和边坡形态对排土场边坡稳定性的影响

  郑小斌,李志国,刘永杰,徐涛,翟宇航,苏泊伊

  复垦排土场边坡中覆土厚度和边坡形态严重影响矿山排土场边坡的稳定性及复垦效果.以国家电力投资集团内蒙古公司南露天矿排土场边坡为研究对象,利用数值模拟并结合现场监测研究了覆土厚度、台阶高度和坡面角对于边坡稳定性的影响.研究表明,排土场覆土厚度越厚,台阶坡面角越大,以及台阶高度越高,排土场边坡稳定性越差;在保证边坡整体形态不变且满足复垦施工工艺的要求下,将单级台阶坡面改为多级台阶坡面,可提高整体边坡的稳定性;综合考虑排土场复垦效果、容量、施工作业安全以及复垦成本等因素,建议台阶高度为20m,局部台阶坡面角为24°～28°,最终边坡角为26°,覆土厚度为0.5m.研究结果对于复垦排土场边坡设计与施工具有一定的指导意义.

• 交椅山磷石膏渣场堆积坝稳定性研究

  杨平波

  堆积坝的稳定性对于保障尾矿库的安全至关重要.采用工程勘察资料分析、稳定性计算、数值模拟等方法研究了交椅山磷石膏渣场堆积坝的稳定性.结果表明:堆积坝高程在942m 时,正常工况及洪水工况下的稳定系数满足规范要求,排渗失效工况下极有可能发生溃坝;堆积坝高程为998m 时,干堆磷石膏以总坡比1∶2.5堆存,坝体处于不安全状态;交椅山磷石膏渣场堆积坝以干堆形式加高是可行的.干堆磷石膏密度宜取1.32g/cm3;堆积坝总外坡比宜取1∶2.6;应加强坝体的排渗以及浸润线的监测.研究成果可为国内外磷石膏渣场堆积坝加高提供参考.

• 多煤层采动层间覆岩破断规律及稳定性控制研究

  张传玖,李宣良,贾士耀,杨正义,郭坤勇,许乐

  为解决多煤层采动层间覆岩破断复杂、难控制等问题,以神东某多煤层矿井为研究背景,通过理论分析、现场监测与数值模拟相结合的研究手段,分析多煤层开采层间覆岩破断特征及运移规律.首先,基于悬臂梁理论分析计算了多煤层采动下层间覆岩移动量,同时将现场监测数据与理论值进行对比分析;然后,采用3DEC模拟研究了多煤层在不同开采距离下层间覆岩运移及破断特征;最后,提出了煤壁锚索＋层间覆岩锚网锚杆强化支护技术.结果表明:可利用多煤层开采层间覆岩运移理论计算层间覆岩裂隙发育高度;多煤层开采过程中易采用下行式开采,上、下煤层间距在20～40m 之间最为合适;多煤层采动过程中层间覆岩移动量呈先增加后降低的趋势,相较于普通支护,煤壁锚索＋层间覆岩锚网锚杆强化支护的顶板移近量降低了约65％,取得了良好的支护效果.研究结果为多煤层采动条件下顶板稳定性控制提供了理论依据.

• “三软”煤层回采巷道围岩变形机制与加固技术研究

  张衡,史建茂,王俊文,牛志军,刘常成

  针对“三软”煤层巷道围岩变形严重等问题,以1307工作面回风巷为工程背景,通过室内试验、数值模拟与工业性试验相结合的方法,掌握了巷道围岩力学特性及变形破坏机制,提出并应用了巷道加固技术.结果表明:巷道围岩矿物成分占比较高,且巷道在原支护方案下围岩裂隙发育范围大、锚杆索受力接近破断载荷,围岩变形严重;揭示了支护方案不合理、围岩力学特性差为巷道围岩变形破坏的机制,明确了巷道两帮、底板为加固控制的关键部位,提出了“全长黏结锚固＋帮部加固＋底板加固”的控制对策;构建了不同支护方案的数值计算模型,获得了不同加固方案下围岩的位移及塑性区分布特征,最终确定了巷道控制效果好的加固参数;巷道加固技术应用后,巷道围岩的最大变形量为156mm,相比于原支护方案,巷道顶、底板与两帮位移量分别减小了84％、87％,巷道围岩得到了稳定控制.

• 金川三矿区平巷空间位置对围岩松动圈大小影响研究

  张鹏强,朱大铭,宋家乐,黄永祥,王文杰

  针对金川三矿区巷道围岩松动圈大小不明确对支护参数设计造成较大困扰的问题,通过现场测试和数值模拟的方法,研究了金川三矿区1330m 水平和1438m 水平巷道在不同空间位置下的松动圈大小,揭示了平巷水平布置方向和埋深对金川三矿区巷道围岩松动圈大小的影响规律.结果表明:平巷的水平布置方向越大,围岩松动圈越大,且围岩松动圈在30°～60°范围的扩增幅度大于0°～30°和60°～90°,顶、底板松动圈增大幅度高于两帮;平巷的埋深越大,围岩松动圈越大,巷道围岩破碎面积随埋深的变化曲线在埋深小于５００m 时近似呈线性增长,埋深大于等于500m 时,巷道围岩破碎范围扩增幅度增加,巷道围岩整体稳定性遭到破坏;不同平巷水平布置方向和埋深下松动圈大小的现场实测结果与数值模拟结果的平均相对误差分别为7.5％、1.0％,数值模拟结果相对可靠.研究结果可为平巷的支护设计和井巷工程中巷道空间位置的设计提供参考.

• 深部磷矿大断面交叉口软弱围岩稳定性分析及支护方案优化研究

  侯新澳,万文,赵延林,盛佳,周彧

  通过对瓮福磷矿磨坊矿1080进风斜坡道3#交叉口时顶板变形进行分析,得出顶板变形的主要原因是围岩所处地带为较破碎的白云岩,围岩稳定性较差且受地下水的影响明显,同时支护体结构不具有针对性,支护体和围岩在刚度、强度、变形上不耦合.为防止后续采动影响此处变形,对原支护方案进行优化,采用“锚杆＋钢筋网＋钢拱架＋预应力锚索”的联合支护方式支护破碎顶板. 利用FLAC3D 对优化前后的支护方案进行模拟分析,并对优化后的方案进行210d的现场井下监测.结果表明:支护优化后的围岩顶板沉降位移较原方案减少了95.35％,现场监测其最大值约为2.00mm;支护优化后的两帮移近量较原方案下降了94.29％,现场监测两帮移近量小于3.00mm.优化后的支护方案可有效控制围岩变形量,即在原有支护方案的基础上增加预应力锚索对破碎巷道围岩的稳定性有着明显的改善作用.

• 基于TRT超前探测与地质钻探相结合的崩落法开采影响区域松散边界确定

  陈寅,王亚军,李晓辉,林卫星,豆龙,刘奇,江飞飞,龚永超

  某铜镍矿井下矿岩条件较差,早期采用崩落法回采矿石资源.由于崩落法采场暴露时间较长,加上开采扰动影响,开采区域在治理之前出现了顶板垮冒和侧帮垮落情况,致使上部矿岩开采技术条件恶化,造成超百万吨矿石资源在当前情况下无法安全采出.基于此,采用了TRT超前探测与地质钻探相结合的探测方式,得到有底柱崩落法开采影响区域松散边界顶板标高为760m水平,上盘边界近似垂直,下盘边界按岩层移动角60°推断;无底柱崩落法开采影响区域松散边界顶板标高为755m水平,上下盘情况与有底柱崩落法开采区域类似.探测结果可为该区域赋存矿石资源的采矿方法选择、采准工程布置和支护设计提供依据,以保障井下安全、高效生产.

• 张福山矿区东区塌陷区回填对地表变形的影响研究

  樊海云,邵勇,陈从新

  无底柱分段崩落法采矿常导致地表塌陷及周边区域开裂与变形,影响周边建筑物安全.塌陷区回填是控制塌陷区周边岩土体变形的常用手段,研究塌陷区回填对地表变形的抑制效果有助于关键区域建筑物的保护.基于金山店铁矿张福山矿区东区塌陷区回填前后的变形监测数据及离散元计算结果,分析了回填对地表不同区域的变形抑制效果及回填量对地表变形的影响.结果表明:塌陷区回填对下盘有良好的抑制效果,但受回填量及回填位置的影响,靠近回填区域的下盘测点受到的抑制作用较大,上盘及端部测点受到的抑制作用较小;当回填量达到一定量级时,回填能有效抑制上下盘土体的变形;目前矿区东区的回填量仍处于较低水平,增加回填量可以有效抑制上盘及端部变形.研究结果可为塌陷区治理提供参考.

• 复杂地质条件下近距离煤层群开采瓦斯涌出特征及治理技术研究

  徐刚,牛航宇,赵海波,孟凡林,张开加

  高瓦斯近距离煤层群开采条件下,邻近层煤层厚度、层间距变化显著,导致瓦斯涌出具有较强的不均衡性,已成为工作面瓦斯治理的难题.以邵寨煤矿2502工作面为研究对象,通过理论分析与数值模拟研究了下伏煤岩体裂隙带的破坏深度及演化特征,在分析下邻近层煤层瓦斯运移规律的基础上提出了复杂地质条件下近距离煤层群开采瓦斯涌出量计算方法,并对瓦斯涌出量进行了预测和区域划分.根据瓦斯涌出量预测结果,针对性地提出以“底板下向穿层钻孔＋高位钻孔及上隅角插管”的方法抽采下邻近层卸压瓦斯及采空区瓦斯,实现瓦斯抽采分区域治理.结果表明:邵寨煤矿2502工作面可划分为3个瓦斯涌出区域,最大瓦斯涌出量分别为34.74,14.66,29.86m3/min.在进行瓦斯抽采分区域治理后,底板穿层钻孔抽采效果良好,回风流和上隅角瓦斯体积浓度稳定下降,未出现突变现象,综合治理效果良好,有力地保证了工作面的安全回采.

• 近距离煤层群拦截钻孔瓦斯抽采技术研究

  翟鑫,王飞

  针对近距离煤层群瓦斯治理难题,以杜儿坪煤矿某工作面为研究对象,模拟开采后覆岩裂隙发育情况.根据近距离煤层群瓦斯抽采机理,利用FLUENT 软件模拟采空区在布置顶板高位钻孔前后和“顶板高位＋底板拦截”钻孔后的瓦斯运移情况,对比分析抽采效果和工作面上隅角CH5 体积分数.结果表明:覆岩垮落带高度为16m,裂隙带高度为58m;将顶板高位钻孔布置在垂直位置距顶板38.5～57.25m,水平位置距回风巷20～50m 范围内,底板拦截钻孔布置在距底板正下方5m,距回风巷侧10～15m 时,工作面上隅角的CH4 体积分数降低至0.32％,瓦斯抽采效率高;对工作面采空区高位定向钻孔联合底板拦截钻孔技术进行现场应用,取得了良好的瓦斯治理和抽采效果.

• 基于IAHP-GRA 和多维联系云的岩体质量评价和应用

  周晏渔,豆龙,林卫星,王亚军

  考虑岩体质量评价具有随机性、模糊性特点以及指标因素之间强关联性和指标数据盲灰性的问题,基于博弈论组合赋权法(IAHP-GRA)和多维联系云,建立了岩体质量评估模型.在构建岩体质量评价指标体系基础上,IAHP-GRA计算指标综合权重,克服传统赋权方式弊端,通过多维联系云理论计算云综合确定度,以最大隶属度为岩体质量等级判别准则,综合确定岩体质量状况.收集了15组岩样数据用于模型可靠性检验,并与一维云、可变模糊集评估结果进行对比;应用该模型对某金矿3个中段岩样进行实例分析,进一步考察模型适应性.结果显示,基于IAHP-GRA 和多维联系云的岩体质量评价结果与实际情况基本一致,评估结果优于其他几种模型,可为岩体质量评估提供理论支撑.

• 基于离散元的平行双裂隙砂岩破裂特征和失稳机理研究

  孙立臣,娄培杰,李成杰,姬鹏辉

  研究双裂隙对岩体稳定性及破坏特征的影响有助于理解裂隙间的互相作用机制.运用PFC2D建立含不同空间分布的平行双裂隙砂岩试样数值模型,对其进行单轴压缩试验,分析其受载损伤特征、微裂纹演变和应力场分布,并结合宏观破坏特征,探讨试样的失稳机理.结果表明:3种双裂隙的不同空间分布使砂岩的渐进损伤过程和力学性质产生差异,并影响了微裂纹分布、数量和倾角,对岩桥破坏程度差异显著,进而形成不同的破裂区域;采用等效应力云图对不同模型峰值应力分布进行对比,并结合宏观破坏特征,从受外力角度探讨了裂隙的不同空间分布结构对试样的受力承载面和压应力传递路径的影响.研究成果可为工程实践和岩石力学研究提供参考价值.

• “天地井”一体化泥石流综合监测预警平台的建设及其应用

  冯兴隆,冯明,朱斯陶,吴爱祥,杨朝义,王少勇,眭素刚

  普朗铜矿在地表及井下建立了多种泥石流监测系统,但各个监测系统的数据来源分散、种类繁多、数据量庞大,大数据资源未得到充分利用.通过建立融合天空雨情水量监测系统、地面位移监测系统和井下通道监测系统的“天地井”立体监测框架,实现了泥石流灾害的多层次多参量实时动态监测预警;利用云计算和大数据技术,建立“天地井”大数据多参量一体化的泥石流综合监测预警平台,实现了以计算机智能预警为主、人工预警为辅的井下泥石流危险性智能预警,达到了普朗铜矿泥石流监测的一体化管理,改变了传统的多系统多人管理模式,显著提高了泥石流监测预警管理的智能化、集成化水平.

• 广东省中小型非煤地下矿山安全隐患分析与管控对策

  盛建红,赵艳艳,唐子龙

  为揭示广东省中小型非煤地下矿山安全管理现状,挖掘非煤地下矿山常见的安全隐患以及其发生的内在规律,促进广东省中小型非煤地下矿山企业系统性提升安全生产管理水平,防范化解重大安全风险,基于广东省68家非煤地下矿山专家会诊安全隐患统计数据,采用分组分析法和因素分析法,研究非煤地下矿山生产作业现场和安全组织管理等方面的安全隐患产生的原因,以及重大事故隐患共性问题,确定了重大安全生产事故隐患和一般安全隐患的各类主要表现.在此基础上,提出了调整产业结构、转变发展方式等13项主要风险管控重点措施,对提高同类型非煤地下矿山安全管理水平和本质安全生产水平具有一定的借鉴意义.

• 基于5G 通信的露天矿矿用卡车采掘运输自动化控制方法

  薛棋文,丁震

  针对露天矿场工况环境复杂,矿用卡车采掘运输过程中控制难度大、控制耗时长等问题,提出基于5G 通信的露天矿矿用卡车采掘运输自动化控制方法.首先,构建适用于露天矿场的5G通信系统,实时采集矿用卡车作业数据.其次,建立矿用卡车运动学模型,并通过改进的A* 算法规划矿用卡车采掘运输参考轨迹,引入自适应预瞄策略确定期望控制率.最后,采用粒子群优化算法获取最优预瞄距离,并将其应用于矿用卡车轨迹跟踪控制中,实现对露天矿矿用卡车采掘运输的自动化控制.试验结果表明:矿用卡车在弯道行驶中的横向误差最大为0.07m,航向角误差最大为0.05rad;上下坡行驶中的上坡横向误差最大为0.13m,下坡横向误差最大为0.12m;避障行驶中的横向误差最大为0.10m,航向角误差最大为0.05rad,且最大计算时间不超过30ms,表明该方法实现了对矿用卡车采掘和运输过程的精准控制,降低了事故发生率,提升了露天矿开采的安全性和效率.

• 基于斜井提升容器防跑车装置的平道闭锁器的研究与分析

  陈淼,周建,周昱勋,吴金尘,余洪伟

  针对矿山斜井运输系统中提升容器防跑车装置存在的安全性和可靠性问题,设计了一种新型平道闭锁器.首先对现有防跑车装置进行了系统分析,然后详细介绍了新型闭锁器的设计理念、结构以及潜在故障模式.通过构建故障树分析模型,定性及定量地评估了系统失效的潜在原因,并运用最小割集预估了故障的根本原因.同时,概率重要度和关键重要度的计算为故障原因的重要性分析提供了量化指标.试验结果表明,新设计的平道闭锁器显著提高了斜井提升容器的制动安全性和运行稳定性.研究结果可为斜井提升运输系统的安全水平提供有力的技术支持,并为相关安全设备的设计与优化提供参考.

• 基于空间梯度滤波和k近邻聚类融合的巷道点云掌子面分割方法

  任克瑞,黄艳,隋新,刘春阳

  针对现有的曲面滤波方法不完全适用于矿山巷道掌子面点云分割的问题,提出了一种融合空间梯度滤波与k近邻欧式聚类的点云分割算法.该算法基于空间梯度滤波降低点云数据中掌子面和巷道壁区域黏连的现象,采用k近邻欧式聚类算法分离不同点云团体并保留掌子面点云分割结果.最后,采用AABB包围盒筛选滤波步骤滤除的点云,并用来补全因过分割而导致的掌子面内部空洞区域.试验选取4组真实矿山巷道雷达点云集合,从巷道形貌、点云密度、姿态角偏差量等不同维度验证所提算法的鲁棒性.试验结果表明,在最优超参数条件下,该算法的精确率、召回率与综合评价指标F1分别达到了97.80％、98.98％和98.38％,均优于所选的对比算法.对比试验证明该算法能够实现复杂曲面形貌条件下的掌子面点云分割,具有精度高、可操作性好、鲁棒性高的特点.

• 某石英闪长岩型高泥低硫金矿选矿试验研究

  宋水祥,祁忠旭,李杰,孙大勇,肖舜元,何湛

  西北地区某石英闪长岩型高泥低硫金矿原矿中金品位为3.21g/t,硫品位为2.61％,矿石中易浮或易泥化脉石含量合计高达40.96％,结合矿石中金的赋存状态及嵌布特点,进行了系统的选矿试验研究.选择采用一粗三扫两精的全粒级浮选流程,在磨矿细度为－0.074 mm 占比80％条件下,通过优化药剂制度,采用丁黄药＋丁铵黑药(总用量为110g/t,配比为10∶1)作为组合捕收剂,水玻璃＋XJ-11(1000＋500g/t)作为组合矿泥抑制剂,有效解决了高含量泥质脉石对载金矿物上浮的干扰,提高了载金矿物的上浮速率,最终得到金回收率85.87％、金品位37.22g/t的金精矿.研究结果可为石英闪长岩型的高泥低硫金矿浮选高效回收提供参考.

• 铜锌浮选尾矿综合回收锂铷的试验研究

  朱志伟,韩远燕,祁忠旭,孙大勇,夏自发,冯程

  某铜锌矿选厂浮选尾矿中含有少量可综合回收的锂铷矿物,其中Li2O 和Rb2O 的含量分别为0.337％和0.109％.因尾矿石中泥化脉石矿物含量较高,采用常用锂矿捕收剂难以有效富集,选别难度较大.采用“擦洗脱药脱泥选锂中矿再选”的选矿新工艺和新型高效锂云母捕收剂CK-L,获得了Li2O 品位为1.64％、Rb2O 品位为0.39％的锂铷矿,Li2O 回收率为64.02％,Rb2O 回收率为48.69％,获得了较好的选矿指标,有效回收了铜锌尾矿中的锂铷资源,提高了资源综合利用率.

• 基于新型耐低温捕收剂的铁矿反浮选脱硅试验研究

  依爽,郑业超,赵通林,宋宝旭,南楠,马芳源

  针对关宝山选矿厂目前采用加温反浮选工艺存在的浮选成本高、能源消耗大等问题,采用实验室研制的新型耐低温捕收剂KDB-1在低温(10～16℃)下进行反浮选试验.试验结果表明,在矿浆pH 为11.0、捕收剂KDB-1用量为1500g/t、抑制剂苛化淀粉用量为700g/t、活化剂氧化钙用量为1000g/t的粗选条件下,对关宝山铁矿浮选给矿进行“一粗一精三扫”的浮选闭路试验,可获得铁精矿品位66.50％、铁回收率87.64％、铁尾矿品位20.51％的优良指标. 研究表明,新型耐低温捕收剂KDB-1在高效分选的同时可实现节能环保、降本增效.

• 基于视觉定位的磁铁矿分选方案设计

  利健,潘春荣,熊文清

  针对某企业磁铁矿预选分选设备存在矿石定位不准和矿石边缘位置重叠难以实现连续分选的问题,设计了一种基于视觉定位的磁铁矿预选分选方案.该方案采用矿石磁信号阈值分割、视觉定位、分水岭算法分割得到磁铁矿类别及形心位置,并设计分选控制策略,从而实现合格矿分选.试验结果表明,该方案可实现磁铁矿准确定位与边缘重叠分割,并连续分选合格矿,平均选别效率为53.83％;单张矿石图像的平均处理时间为0.216s,单个矿石颗粒的分选时间约为20ms,可满足快速分选矿石的需求.

• 化平台为变革:煤矿企业知识型员工主动变革行为触发机制研究

  姜柯帆,栗继祖

  为有效触发知识型员工的主动变革行为,推动煤矿企业在“双碳”目标下的智能化转型,构建以支持性组织氛围和建设性责任知觉为中介变量的多层次导向平台型领导与知识型员工主动变革行为的跨层次理论模型.对15家国家智能化示范建设煤矿的26个知识型团队(26名团队领导,239名团队成员)进行问卷调查.结果表明:多层次导向的平台型领导、支持性组织氛围和建设性责任知觉对知识型员工主动变革行为均有显著的正向影响;支持性组织氛围在组织导向平台型领导与主动变革行为之间起着跨层中介作用;建设性责任知觉在个体导向平台型领导与主动变革行为之间发挥跨层中介作用;支持性组织氛围正向激发建设性责任知觉,两者在组织导向平台型领导与主动变革行为之间发挥链式中介作用.