矿业研究与开发杂志

矿业研究与开发杂志2025年第8期

• 超深井开采复杂高阻力通风系统的提质降耗研究

  谭星宇,唐子龙,盛建红,李健,江科,任高峰

  为解决超深井复杂高阻力通风系统所面临的通风困难、井下作业环境恶化及通风能耗增加等问题,以红透山铜锌矿为研究对象,开展了通风系统的提质降耗研究.采用现场调查、计算分析和实践检验等方法,开展了超深井长走向矿山的复杂低阻力通风网络构建、主扇设置优化及远程智能变频控制等研究和应用工作.通风系统的提质降耗技术方案实施后,全矿通风阻力降低56.39％,主扇数量从4台减至2台,深部进风量增加36.1m3/s;通风能耗费用可节约302.3 万元/a,取得了显著的节能降耗效果;通风系统7项基本指标实现大幅提升,平均提升20.43个百分点,井下作业环境显著改善.研究结果可为超深井金属矿山通风系统的提质降耗研究提供参考.

• 基于散体流动试验的无底柱分段崩落法采场结构参数优化研究

  王少林,黄敏

  针对克兹尔塔什特克铜铅锌多金属矿无底柱分段崩落法开采的矿石贫化率和损失率较高的问题,通过散体流动参数试验测定了目标矿段矿岩散体的流动特性参数,基于放矿椭球体理论计算得出进路间距和放矿步距.通过室内放矿模拟试验和现场工业试验,采用控制变量法分别对进路间距和放矿步距进行了研究,以矿石回贫差为评价指标对采场参数进行了优选,确定出了最优进路间距和放矿步距.结果表明:进路间距和放矿步距分别为18m 和3m 时,放矿崩落体和放矿椭球体高度吻合,矿石贫化率和损失率分别降至约12％和15％,有效解决了矿石损失率和贫化率较高的问题.

• 某金矿“拱桥法”开采方案采场结构参数优化

  张鹏,王博涛,白朝阳,刘拴平,张星明,邓朋

  为解决某金矿790m 中段主运巷下方矿体开采难题,提出一种“拱桥法”开采方案.将采场顶柱、间柱简化为力学模型,采用Reissner厚板理论计算出固支、简支两种约束状态下顶柱的安全厚度为7.09m,采用Bieniawski矿柱强度计算公式验证了“拱桥法”6m 宽度隔离间柱的合理性.设计间柱宽度６m,顶柱厚度分别为6m、8m、10m、12m 的“拱桥法”开采方案,运用FLAC3D数值模拟软件模拟间柱宽度和顶柱厚度对采场和主运巷稳定性的影响.结果表明,从采场应力场、位移场、塑性区结果分析,确定“拱桥法”开采方案最佳顶柱厚度为10m;“拱桥法”开采方案在后续生产实践过程中损失率、贫化率和出矿品位与同阶段采场采用上向水平分层充填采矿法指标相近,采场生产能力提高了94.4％,且维持了790m 中段主运巷900t/d的运输能力,为同类型矿山难题提供解决思路.

• 某露天转地下开采金属矿山隔离矿柱回采方案及稳定性研究

  肖利民,熊鹏,董翔

  为实现露天转地下开采金属矿山隔离矿柱的安全高效回采,采用Mathews稳定图法计算采场参数,结合FLAC3D软件分析不同回采方式对采场稳定性的影响,通过现场试验验证上向进路充填采矿法＋构筑人工假顶的回采方案.结果表明,设计采场的上盘水力半径为1.64m,顶板无支护最大跨度为3.5m,均在理论计算的安全范围内,采场结构参数满足安全要求.隔一采一回采方式下,采场的最大压应力与最大拉应力均小于岩体的抗压强度与抗拉强度,形成的塑性区未贯穿采场,采场处于稳定状态.现场试验应用上向进路充填采矿法＋1.5m 厚钢筋混凝土人工假顶的回采方案及隔一采一的回采方式后,单个矿块生产能力达100t/d,损失率为4％,贫化率为5％,回采矿块数量稳定,经济效益良好.

• 爆破荷载作用下无底柱分段崩落法下盘联巷位置的确定

  罗浩铭,李明润,刘旭东,陈星明,王文通,安英东

  巷道稳定是地下矿山安全生产的基础,量化爆破振动波对巷道稳定性的动态损伤效应对地下矿山具有重要意义.以某矿第一分段为研究对象,针对无底柱分段崩落法矿体回采过程中下盘联巷与进路相交处因矿体回采产生的爆破振动出现冒顶事故,利用FLAC3D动力分析模块开展了在爆破荷载作用下确定无底柱分段崩落法下盘联巷合理位置的研究.研究结果表明:该矿分段高度为15m,综合巷道质点的振动速度、位移以及应力三方面响应,得出下盘联巷距退采位置的安全距离为12m.工程实践表明,研究得出的安全距离与矿山现场下盘联巷合理的安全距离绝对偏差仅0.7m(＜6％),可为矿山类似问题的解决提供解决思路和技术支撑.

• 基于柱状药包爆破漏斗试验的露天台阶爆破参数优化研究

  李波,周宇,赵鑫璐,李强,胡涛,王浩,王建国

  基于柱状药包爆破漏斗理论,设计并开展了现场单孔柱状药包变孔深和变孔距爆破漏斗试验,得到了较优的药包埋深和爆破孔间距,并将试验确定的爆破参数应用于内蒙古某大型露天矿山粗砂岩台阶.结果表明:药包较优埋深范围为1.10~1.16m,此时药包能量利用率高,爆破漏斗体积大;相邻柱状药包起爆会产生应力波叠加效应,随着孔间距增大,叠加效应逐渐减弱直至消失,较优孔间距为1.28~1.60m.现场应用结果表明,爆堆整体呈缓丘状,岩石破碎块度均匀,铲装效率较高.研究证实开展柱状药包爆破漏斗试验对爆破孔网参数优化具有指导意义.

• 基于卡车油耗规律的露天矿山道路优化设计

  高金龙,俄合拉斯·巴合达尔,周宗怡,曹博

  为了降低露天矿山剥离运输成本,实现剥离物的高效流动,对露天矿山道路优化设计进行研究.首先,分析了目前露天矿道路优化设计现状,提出了一种基于卡车油耗规律的露天矿山道路优化设计方法,通过引入油耗等效系数,反映卡车在各种坡度条件下的油耗,便于油耗成本的准确预估;其次,基于某露天矿现场实测的卡车油耗数据,对不同坡度下卡车重载上坡与空载下坡的油耗特性进行了量化分析;最后,针对MT3700型卡车的油耗规律,通过优化平路段的坡度与坡长,探究了一种组合坡度的设计方法,提出了露天矿山道路优化策略.结果表明:露天矿卡车运距应尽可能地控制在3.5km 以内,2km 左右为最佳运距,超出3.5km 之后所产生的油耗普遍增大,且增速较快;矿山道路设计应尽可能地降低高差,将高差控制在160m以内,其中高差为80m 时的油耗效率最高;矿山道路坡度对油耗的敏感度不高,因此可适当增加矿山运输道路的整体坡度,减少运距以降低油耗.

• 新街台格庙矿区煤矸石充填技术方案研究

  董俊亮,潘黎明,王林,苏波,刘鹏亮,崔锋,于健浩

  为了开发兼具环保性与经济性的煤矸石处理方案,实现资源高效利用和环境可持续目标,针对新街台格庙矿区煤矸石造成的环境问题,通过对比分析多种煤矸石处理技术,确定矸石处理合理方式,设计了涵盖材料制备、输送、充填及固化等关键环节的综合充填技术方案.研究结果表明:充填技术因其环境友好性和成本效益被选为矸石处理的优选方案,采用高位注浆技术作为充填开采的首选方案,并对矸石破碎储存、配比搅拌、泵送系统及管路系统进行了设计,该技术体系包括高位注浆、邻位注浆和低位灌浆3种工艺,适用于不同条件的采空区.运营成本分析显示,所提出的充填方案在技术和经济上均具有可行性.实施该方案可显著减少地表沉降,减少环境破坏,提高资源的综合利用率,不仅改善了矿区的安全生产条件,更推动了可持续发展,实现了环境治理与安全生产的协同增效.

• 柿竹园多金属矿尾砂高浓度连续充填工艺的关键参数研究及应用

  陈国辉,郑伯坤,石勇,袁子淇

  针对柿竹园多金属矿采用崩落法开采存在矿石贫化率大、地表塌陷严重等问题,提出改用充填采矿法开采.开展了尾砂物化性质试验、静动态絮凝沉降试验,结合矿山实际生产能力,确定了尾砂最佳浓密参数和浓密机尺寸,并应用粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)建立了放砂稳定性预测模型,得到了最佳放砂工艺参数.结果表明:絮凝剂最佳种类为CKYZ-24S,其最优掺量为30g/t,全尾砂入料最佳质量浓度为12.5％,尾砂最佳给料速度为0.744t/(m2·h),确定浓密机直径D ＝12m.最佳放砂工艺参数为:尾砂泥层高度15.2m、浓密时间3.9h、放砂流量96m3/h、料浆平均放砂质量浓度70％,质量浓度波动控制在±1.5％,标准偏差为0.71,实现了尾砂24h连续充填,充填能力达4800m3/d.研究结果表明,采用充填采矿法开采提高了矿山经济效益,保障了矿山绿色、安全开采.

• 超声波导流作用下浓密机全尾砂放砂底流质量浓度试验探究

  郑伯坤,石勇,蔡永彪,陈国辉,李军,彭亮,黄腾龙,康瑞海

  为研究超声波频率、功率及施加时刻对全尾砂浆放砂底流质量浓度的影响,引入超声波技术,探究超声波与泥层高度耦合作用下浓密机底流质量浓度和放砂的效果.首先,利用MATLAB软件分析了超声波在全尾砂料浆中的指向性,选出超声波最优频率范围;然后,采用插值拟合法进一步确定了超声波最优频率;最后,通过因素交互作用计算出了超声波作用下的最佳频率、功率及施加时刻,并借助支持向量回归模型进行了验证.研究结果表明:当超声波频率为28kHz时,在浓密机中传播指向性较好;在合适的超声波条件下,超声波对提高全尾砂浆的最终质量浓度具有显著作用.全尾砂絮凝沉降超声波最佳作用条件为:全尾砂自然沉降1min后,超声波频率为28kHz,功率为100W.

• 超声导流作用下细尾砂快速絮凝沉降机理研究

  段弘宇,黄腾龙,石勇,吕伟鹏

  为探寻加快细尾砂絮凝沉降速度的方法,在尾砂絮凝沉降时引入超声波技术,将非接触性的声场和微扰动作用于尾砂浆介质,开展基于超声导流的细尾砂絮凝沉降试验.通过分析28kHz、100W 超声波换能器作用下不同沉降时间尾砂浆固液面高度变化,结合砂仓内部流场模拟,揭示超声导流下尾砂浆浓密沉降机理.结果表明:与自然絮凝沉降相比,超声波可显著提高尾砂浆固液面沉降高度,且在固液面交界面出现小絮团向上运动趋势并在上层水形成大絮团,为后续尾砂浆絮凝沉降提供过量的絮凝环境.超声导流不仅有利于当前环境下的絮凝沉降效率,还对持续絮凝沉降有潜在的优势.

• 保安矿柱新圈定可采范围内采场充填体合理强度研究

  王维,王亚军,王玉丁,李双斌,孟俊波,李向东,林卫星,龚永超

  针对某金矿保安矿柱新圈定可采区域的充填体强度优化问题,系统开展了充填体强度参数的确定与验证工作.鉴于传统单一方法存在的局限性,创新性地采用经验公式计算、弹塑性力学理论解析和FLAC3D数值模拟等多种分析方法,重点探讨不同强度充填体对采场稳定性和岩层移动的调控机制,最终构建兼顾安全性与经济性的最优充填方案.结果表明:通过经验公式和理论计算可知,合理的充填体强度最大值在0.72~1.99MPa范围内;充填体强度的提升能有效控制井筒的水平变形量及采场周边岩层的位移;上部上向进路充填采矿法采场和深部浅孔留矿嗣后充填采矿法采场的充填体强度均设置为2.0MPa时,既可以有效控制矿区岩层移动,确保采场稳定,又能兼顾经济成本,实现安全与经济的平衡.

• 露天铜钴矿采场边坡稳定性评价与数值模拟研究

  宋晓东,胡利峰,苏亚超,常剑,侯成恒,苏强

  针对刚果(金)Kisanfu铜钴矿(KFM 铜钴矿)露天采场边坡稳定性问题,通过多方法融合研究边坡失稳机制,并建立优化评价模型,以保障矿山安全开采与经济效益.基于构造发育、岩体强度特征及水文条件等矿区工程地质特征,构建了岩石抗压强度与岩体强度参数的理论关联模型.进而对露天矿边坡破坏机理进行了分析,采用边坡稳定性的极限平衡法优化了最危险复合滑动面的计算方法.最后以两个典型的边坡剖面为例,运用数值模拟技术对采场边坡的变形破坏过程进行分析.研究结果表明:构造作用显著时边坡容易沿顺倾岩层发生坐落滑移式破坏,构造作用影响较小时以圆弧式破坏为主;数值模拟揭示采场边坡上部以沉降变形为主(69.9mm 和36.3mm),局部临空面出现水平变形,坡脚区域则表现出应变集中现象;极限平衡法和数值模拟分析得到采场边坡的安全系数在1.400~2.278之间,符合边坡安全系数高于1.20的安全储备要求.研究结果为KFM 铜钴矿的边坡设计和灾害防治提供了科学依据,保障了矿山的安全生产需求.

• 基于组合赋权-区间逼近法的露天矿爆破安全评价模型及应用研究

  刘彦宾,葛菊花,费汉强

  针对露天矿爆破安全定性评价指标量化计算困难的问题,为提高评估结果的准确性,建立了基于组合赋权及区间逼近的露天矿爆破安全评价模型.首先,结合爆破工程实际,选取了15个影响因素,构建了露天矿爆破安全评估指标体系;其次,根据组合赋权思想,将序关系分析法(G1法)和改进指标相关性的权重确定法(改进CRITIC法)计算得到的主、客观权重进行耦合,以获取均衡、合理的指标综合权重;然后,基于区间数理论,确定指标评估区间数,并通过计算单指标偏离距离和综合偏离距离,综合判定爆破安全等级;最后,以湖南省5座露天矿爆破实例为研究对象,应用组合赋权区间逼近法进行综合分析.结果表明,5座矿山爆破安全等级均为“较安全”等级,评估结果符合实际,验证了该模型在露天矿爆破安全评估方面的适用性.在后续研究过程中,还要不断丰富和完善评估体系,进一步提升模型的实用性.

• 基于矩估计理论偏序集的深井矿山岩体质量评价模型研究

  朱明,杨鹏,刘奇,王亚军,张海云

  为提高深井矿山岩体质量评价的可靠性,克服传统评价模型中指标权重赋值存在争议性的问题,选取了5个影响因素,借助矩估计理论,获取合理的指标权重降序序列,将偏序集引入岩体质量分级中,提出建立了基于矩估计理论偏序集的地下矿山岩体质量综合评价模型.以12个典型岩样为样本数据进行模型检验,并与传统评估模型结果比较.结果表明,该模型评价结果与物元可拓模型、未确知测度理论的评价结果完全一致,与VIKOR模型的排序结果完全吻合,表明其能准确实现岩体质量分级,在复杂地质条件下的岩体质量评估中具有良好适用性.最后将该模型应用到安徽省某铜矿岩体质量评价中,确定该矿山大理岩属于Ⅱ类岩体、蛇纹岩与闪长玢岩属于Ⅲ类岩体、矽卡岩属于Ⅳ类岩体,与现场调查情况相符,基于岩体质量分级结果提出支护优化方案,优化后的支护方案能够有效控制巷道变形,确保巷道长期稳定.

• 基于牛顿拉夫逊算法与BP神经网络的岩爆烈度预测模型

  李军民,王永智,张亭,周义升,罗宏伟,柳小强

  岩爆烈度预测是矿山安全管理中的关键任务. 为提升预测精度与工程实用性,提出一种结合牛顿拉夫逊优化算法 (NRBO)与BP神经网络(BPNN)的岩爆烈度预测模型(NRBO-BPNN).该模型通过引入基于梯度的NRBO 搜索机制,有效克服了传统BPNN模型在训练过程中易陷入局部最优解的问题,显著提高了全局搜索能力与收敛效率.对比试验结果表明,NRBO-BPNN在训练集和测试集上的准确率分别达到100％和86.67％,总准确率达96％,仅出现4次误判,优于传统BPNN、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和极限学习机(ELM)等常见模型.基于所提模型开发了岩爆烈度预测综合系统,并成功应用于马路坪矿与冬瓜山铜矿的现场数据分析中,验证了其工程适用性与实用价值.研究结果表明,NRBO-BPNN 可为矿山工程安全设计提供更加高效、准确的决策支持,具有显著的工程推广潜力.

• 不同节理界面组合体的单轴压缩细观力学特性与失稳机制研究

  项俊宁,阚伟

  为研究混凝土-花岗岩组合体的单轴压缩细观力学特性与失稳机制,基于颗粒流开展了不同节理形状与节理倾角耦合作用下的单轴压缩数值试验,对比分析组合体的强度、变形参数的演变特征和微裂纹扩展规律,揭示了能量演化驱动的损伤机制,提出了考虑能量形式的组合体失稳指标.结果表明:组合体试样的弹性模量先逐渐降低后激增,呈现出“U”形变化特征,峰值应力呈现出先减小后增大的“V”形变化特征;随着节理倾角的增大,组合体的破坏模式分为张拉剪切破坏、斜张拉破坏和劈裂剪切破坏3种;组合体节理倾角为90°时,损伤参数D 变化最快,组合体损伤特征最为明显,稳定性最差;在不同节理形状下,节理倾角为0°、30°、45°时,三角形节理形状试样损伤特征最为明显;不同工况下混凝土花岗岩组合体试样的平均失稳值具有相同的变化规律,均随着节理倾角的增大而逐渐减小,但在矩形节理倾角为60°~90°时,组合体试样的平均失稳值有轻微增加;节理倾角越大,组合体试样易容易发生失稳,随着节理倾角的增加,梯形节理组合体试样的平均失稳值S 相对增幅显著,可作为判定其稳定性的敏感指标.研究结果可为隧(巷)道工程的安全施工提供参考.

• 基于离散元的岩体结构面剪切行为分析

  辛文彬,吴鹏,崔松,李乐

  岩体结构面在地质工程中起着关键作用,其剪切行为对岩体稳定性和工程安全有着重要影响.为深入了解岩体结构面的剪切行为特征,运用PFC2D对不同粗糙度的规则结构面、不对称结构面、不规则结构面在不同法向应力条件下的力学行为进行分析.结果表明:试件受剪破坏模式可分为结构面沿锯齿表面滑动、结构面沿锯齿表面滑动且锯齿尖端剪断、破坏面由锯齿坡底贯穿至锯齿另一边、结构面锯齿底部完全剪断破坏4种类型;随着法向应力和起伏角的增加,破坏模式从结构面沿锯齿受力侧的边缘滑动,逐渐转变为沿整个锯齿表面滑动,最终演化为锯齿底部完全剪断;结构面剪切强度随着法向应力及起伏角的增加均呈近似线性增长;不规则结构面在初始阶段的剪切应力随剪切位移的增加呈近似直线增大,法向应力与节理粗糙度几乎无相关性.

• 温度循环冲击作用对煤岩孔裂隙几何分布特征的影响研究

  沈玉旭,汪家畅,康健婷,郭俊庆

  认识煤岩孔裂隙分布的几何特征,是实现控制孔裂隙定向扩展、改善煤系复合储层孔渗条件的前提.为研究温度循环冲击过程中煤岩孔裂隙几何分布的演化特征,对无烟煤和砂岩开展了高温(200℃)、低温(－196℃)条件下的温度冲击0次、1次、5次、10次、15次的循环试验,使用超声波测速、工业显微CT 扫描技术,分析了煤岩超声波纵波波速与孔裂隙的等效直径、开度、倾斜角度的变化规律,阐释了温度冲击对孔裂隙几何分布特征的影响规律.结果表明:(1)无烟煤试样在第1次温度冲击时,纵波波速下降幅度最大,相对衰减率为31.26％;砂岩试样在第5次温度冲击后,纵波波速下降幅度最大,相对衰减率为20.86％,两种试样的波速都随冲击次数的增加逐渐减小;(2)煤岩孔裂隙的开度与等效直径线性相关,试样整体孔隙度随温度冲击次数的增加呈对数规律增加,相比砂岩,无烟煤对冲击过程中温度的变化更为敏感;(3)煤岩孔隙度随温度冲击次数的增加呈对数规律增加,无烟煤和砂岩分别在第1次、第5次温度冲击时,孔隙度增长幅度达到最大,分别为93.31％、20.97％;(4)无烟煤原生孔裂隙的倾角范围大,而砂岩原生孔裂隙的倾角范围小,多集中在0°左右;随着冲击次数的增加,无烟煤孔裂隙倾角呈对数规律减小,砂岩孔裂隙倾角呈指数衰减型增加.

• 会宝岭铁矿区地下水成因及断层水源探讨

  李军,白继坤,宋阳,于杜涛,左世晓,陈艳红,韩双元,白茹雪

  为揭示会宝岭铁矿区不同埋深的地下水水化学特征及成因,并分析深部断层水的补给来源,采集了李官组佟家庄组裂隙水、二青山组岩溶裂隙水、变质岩裂隙水、断层水共计37件地下水样,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图和离子组合比法探讨了该区地下水的水化学组分特征及成因,以及断层水的补给来源.结果表明:各层地下水的TDS随着埋深的增加而显著增大,优势阴、阳离子由 HCO3－ 和Ca2＋逐渐演变为SO24－、Cl－ 和 Na＋;由于各地下水的水化学组分在Piper三线图、Gissb图中均表现出明显的分区性,可知各含水层之间的水力联系较差;李官水和二青山水的水化学组分形成主要受岩石风化控制,离子成分主要来源于碳酸盐、硫酸盐类矿物及盐岩的溶解;变质岩水受蒸发浓缩作用控制,Na＋ 、K＋ 来源于硅酸盐类矿物溶解和阳离子交替吸附作用,Ca2＋、Mg2＋、HCO3－、SO24－ 主要来源于碳酸盐、硫酸盐溶解与黄铁矿氧化;断层水受岩石风化和蒸发浓缩作用的双重影响,其主要补给来源为李官水和二青山水,应重点以此来源提出水害防治措施.研究结果可为矿井水害防治工作提供参考.

• 排水通道对铝土矿矿泥真空预压加固效果的影响研究

  张浩,于海浩,盛文浩

  为加速尾矿泥浆固结,基于不同排水通道(砂井和排水板),探究真空预压法对铝土矿矿泥固结的影响机制,通过十字板剪切试验和固结试验分析宏观特性,结合核磁共振试验揭示微观孔隙特性演化规律.结果表明,矿泥含水率从180％降低至47.88％,抗剪强度增加至26.8kPa,压缩模量达15.5MPa.砂井的固结效果优于排水板,这主要是由于砂井在矿泥加固过程中能够持续保证真空度的传递;另外,不同排水通道固结后形成的矿泥内部孔隙水具有相同的分布规律.研究结果可为加速尾矿泥浆快速沉降提供理论支持.

• 钒钛磁铁尾矿基质改良生物滞留设施的研究

  张炜,杨婉秋,陈晓晴,李凯旋,宋立乾,徐露华,邱子诚,李思敏

  为改善生物滞留设施运行效能和拓展钒钛磁铁尾矿资源化途径,以钒钛磁铁尾矿作为生物滞留设施的基质改良剂,探究钒钛磁铁尾矿基质改良生物滞留设施的可行性及除污效果.结果表明,钒钛磁铁尾矿主要重金属离子(Cr、Mn、Zn、Cu)浸出毒性低于标准限值;钒钛磁铁尾矿基质对TP、NH3 和NO3－ -N的吸附符合Freundlich吸附等温模型,TP和NH3 吸附过程以化学吸附为主,受液膜扩散和颗粒内扩散共同控制,NO3－-N吸附过程则以物理吸附为主;钒钛磁铁尾矿基质对TP、NH3 和NO3－-N的去除率分别为97.2％、91.4％、70.5％,出水平均浓度分别满足?地表水环境质量标准?(GB3838—2002)中Ⅱ类、Ⅳ类和Ⅴ类水体标准.

• 四川省非煤矿山隐患统计分析及安全管理建议

  梁永昌,郭宇,黄惠勇,练强,范永鑫,娄仲凯

  为切实研究四川省非煤矿山的隐患特征及强化安全管理,对188座非煤矿山的隐患数据进行了统计分析.分析结果表明:一般隐患数量和重大隐患数量占比分别为91.2％和8.8％;重大隐患中占比最大的是地下矿山(49.0％);现场管理类重大隐患数量约是基础管理类重大隐患数量的1.3倍;重大隐患主要集中在图纸管理、机构组织建设、边坡管理、机电运输和排洪排水系统等5个方面.建议矿山企业要加大安全经费投入、规范资料管理、强化现场高风险点位管控及专业人员配备.同时,建议安全监督管理部门需聚焦关键点位、创新监管模式、依托科技与专家支持,提升监管效能.

• 深竖井大运量连续提升多点分段联驱系统同步控制研究

  余洪伟,周建,左英杰,程国栋

  针对深竖井大运量连续提升多点分段联驱系统存在的各分段电机同步控制问题,基于传统偏差耦合控制方法,采用转速转矩双闭环控制,提出了一种改进偏差耦合控制策略.搭建六电机分段联驱连续提升系统同步控制数值模型,对比分析传统偏差耦合控制和改进偏差耦合控制在连续提升分段联驱系统不同启动负载转矩和稳态负载扰动下的同步跟踪性能.结果表明:与传统偏差耦合控制的系统相比,改进偏差耦合控制策略可有效解决深竖井大运量连续提升多点分段联驱系统在启动过程中转速不同步的问题,同时提高了系统在启动阶段和稳态扰动下的同步跟踪性能和动态响应性能,验证了改进偏差耦合控制在连续提升系统多点分段联驱同步控制系统中应用的可行性.

• 基于UWB和IMU 融合的矿井巡检机器人定位技术研究与应用

  蒯文博,张宏伟,蒲忠辉,肖卫

  针对矿山井下巡检机器人因受环境影响而定位精度低、实时性差等问题,提出了一种基于UWB(超宽带)与IMU(惯性测量单元)的融合定位方法.首先,利用UWB测距模块测量巡检机器人与UWB基站间的距离;其次,构建GRU(门控循环单元)神经网络模型,将UWB测量距离和真实距离输入神经网络模型中进行训练,得到GRU 修正模型;然后,通过GRU 神经网络修正模型对实测距离的修正,抑制复杂环境下NLOS(非视矩)距离误差,得到较之前更为精确的距离;最后,通过ESKF(误差状态卡尔曼滤波)将修正后的距离信息与IMU 提供的数据结合,构建误差状态方程和量测方程,分别对系统的误差状态进行演化和更新,解算出更精确的位置坐标.试验结果表明:在三种不同NLOS环境下,修正后的静态实验定位精度较之前分别提升了6.09％、16.56％、18.89％,且在复合场景下定位精度较之前提升了11.36％;在动态实验中,修正后的平均定位精度较之前提升了11.10％.通过对非视距下测量的伪距进行修正可减小了非视距的影响,提高定位精度.

• 融合改进YOLOv7-tiny与ByteTrack跟踪的胶带运输机速度测量方法

  梁旭,张慧峰,高凯

  针对因胶带运输机上运动目标发生形变和轨迹漂移导致跟踪丢失,造成胶带运输机速度测量误差较大的问题,提出了一种融合改进YOLOv7-tiny与ByteTrack跟踪的胶带运输机速度测量方法.该方法首先采用改进的YOLOv7-tiny目标检测算法作为检测器,实现图像中运动目标的准确定位;其次,利用二次数据关联策略加强低分置信度的关联匹配,同时引入置信度的卡尔曼滤波算法,使卡尔曼滤波算法预测的轨迹倾向于检测器的结果,从而提高胶带运输机上运动目标跟踪轨迹的稳定性;最后,通过胶带运输机两个支撑杆间的图像坐标及支撑杆间的距离简化相机标定方法,建立胶带运输机速度测量模型,实现胶带运输机的速度估计.试验结果表明,所提出的新方法其计算结果的MAE和MSE指标分别降低了0.037m/s和0.022m/s,有效降低了胶带运输机的速度测量误差.

• 基于AMEsim 的充填工业泵负载特性及减振技术研究

  刘伟,江科,盛佳,江飞飞,寇永渊,郑伯坤,刘畅

  针对充填工业泵在远距离、大高差输送时出现管道振动及噪声的问题,通过充填料浆环管输送试验研究了料浆输送过程中的压力降与管径、流速之间的关系,并基于试验数据在AMEsim 中建立了充填工业泵及管道输送负载模型,在此基础上开展了预压缓冲装置作用机理研究.研究结果表明:管道沿程阻力损失与流速成正相关,与管径成负相关;随着管道长度增加,管道出口压力峰值呈线性增加,但压力脉动的变化速率降低,管道出口压力峰值近似与管径的平方成反比;预压缓冲罐能显著降低充填管道的压力脉动,当预压缓冲罐容积与输送缸容积的比值为0.45~0.55时,减振效果与经济性均较好.开展了预压缓冲罐减振工业试验,结果表明,在80m3/h充填泵出口增设60L预压缓冲罐,压力脉动降低至原来的60％,管道振动噪声降低了14dB,取得了良好的减振降噪效果.

• 锥阀式充填泵阀隙流场的冲蚀磨损特性研究

  黄腾龙,曾凯,石勇,段胜胜,段弘宇,吕伟鹏

  针对锥阀充填泵在工作过程中导致锥阀磨损的问题,利用Navier-Stokes方程、k-ε 湍流模型和阀隙两相流的冲蚀磨损模型,基于计算流体力学(CFD)软件,建立了从30°到90°共13组不同锥角的锥阀阀隙流场计算模型,研究了不同锥角的锥阀阀隙流场速度和冲蚀磨损特性,分析了料浆质量分数、颗粒粒径和锥阀角度３个因素对锥阀阀隙磨损的影响.研究结果表明:锥阀阀隙流场最大流速为8.28m/s,出现在靠近锥阀底角和阀门间隙的位置;锥阀阀隙流场最大流速随着锥角的增加而降低,当锥角从30°增加到90°的过程中,最大流速从28.698m/s降低至6.766m/s,降低了76.42％;尾砂颗粒对锥阀的磨损主要发生在锥阀阀盘端面边缘,冲蚀磨损区域离散分布在阀盘边缘点,最大冲蚀速率为9.4×10-4kg/(m2·s),磨蚀磨损都集中在阀盘端面边缘,最大磨蚀速率为1.83×103kg/(m2·s);最大冲蚀磨损速率与料浆质量分数、颗粒粒径和锥阀角度均成负相关;最大磨蚀磨损速率与料浆质量分数和颗粒粒径成正相关,与锥阀角度成负相关.工业验证表明,选取60°作为锥阀设计锥角,可以有效地增加锥阀的使用寿命,提高锥阀充填泵的稳定性.

• 基于多维扩张轻量化YOLOv９的矿用安全帽检测方法

  钟彬,余波,白水全,杨亚伟,张帅,郝建龙

  针对矿井复杂环境下人员安全帽佩戴情况检测精度低、漏检和误检等问题,提出一种基于YOLOv9模型的多维扩张轻量化模型MD-YOLO.为解决图像信息清晰度低、受粉尘遮挡等问题,通过引入多维扩张模块改进原有特征提取模块,使模型在检测安全帽时获取更大的感受野,以增强捕捉全局特征的能力;为应对小目标和密度目标漏检情况,构建了融合注意力机制的动态检测头(PD-Dyhead),从尺度、空间、任务感知3个方面增强了模型的特征提取能力;通过采用指数移动平均样本加权损失函数(EMAＧSlideLoss)改善了YOLOv9模型在处理样本不平衡问题上的不足.试验结果表明,相较于YOLOv9模型,MDＧYOLO 模型的检测精度达到92.5％,提高了2.8个百分点,参数量减少了26.6％,检测速度提高了27.0％.MD-YOLO模型在各种复杂环境下均能有效监测安全帽佩戴情况,综合性能最优.

• Fe(Ⅲ)-O/OH 和CN－ 影响黄铁矿表面铅吸附的机理研究

  杨小霞,李懿江,叶贵川,刘世麒

  为深入理解黄铁矿氧化产物和残留CN－ 对黄铁矿表面含铅粒子吸附的影响机理,通过构造不同氧化程度黄铁矿的方法,辅以溶液化学计算、表面产物数量与质量和电化学特性分析以及Zeta电位测定来解析黄铁矿表面在氧化和氢氰根存在下的结构和成分变化,并检测含铅粒子的吸附量,明确Fe(Ⅲ)-O/OH 和CN－ 对铅吸附行为的抑制或协同作用.结果表明,铅在黄铁矿表面的物理吸附驱动力主要来自于带正电的含铅粒子与黄铁矿表面带负电荷粒子之间的静电吸附力;Fe(Ⅲ)-O/OH通过增加黄铁矿表面的正电荷量来减小静电驱动力,导致铅吸附量减少.然而,CN－ 可以与Fe(Ⅲ)-O/OH 发生化学反应生成Fe(CN)63－ 从表面剥落,最终增加黄铁矿表面与含铅粒子之间的静电吸附力.研究结果深入揭示了Fe(Ⅲ)-O/OH 和CN－对铅吸附的影响机理,为低品位含金黄铁矿中金的高效回收以及铅和氰化物污染治理提供了新的理论依据.

• 复杂斑铜矿铜硫浮选分离试验研究

  梁溢强,武鲁庆,刘玫华,阚赛琼,张文杰

  某复杂斑岩型铜硫矿石含铜0.45％、含硫3.61％,具有较高的开发利用价值.工艺矿物学研究表明,该矿石具有构造多样、铜矿物种类多、脉石矿物易泥化、目的矿物粒度嵌布不均匀等特征,致使铜硫高效回收难度大.基于矿物学研究,研发了原矿粗磨—铜硫混合浮选—粗精矿细磨—铜硫分离的浮选工艺流程,同时采用选择性好的铜捕收剂GTB1和GTB3进行了试验,小型闭路试验获得了铜品位为25.145％、铜回收率为90.90％的铜精矿和含硫42.51％、硫回收率66.24％的硫精矿.

• 废油脂-水双相体系中煤颗粒的沉降与分选规律的研究

  王朋东,张继龙,王向廷

  为探讨餐饮废油脂应用于难浮煤泥分选的可行性,以－0.5mm的煤颗粒为研究对象,采用不同介质对煤样进行润湿处理,在废油脂-水双相体系中进行沉降试验,观察并记录了煤颗粒在油、水以及油-水混合界面中的沉降行为,借助图像处理软件确定煤颗粒在到达油-水混合界面时的沉降速度.通过煤颗粒的最终沉降结果以及受力分析,明确煤颗粒在废油脂和水中沉降与分选的条件.系统研究了灰分、粒径、不同介质润湿等因素对煤颗粒在油-水界面沉降与分选的影响.试验结果表明,煤颗粒在油-水界面的沉降和分选结果与煤颗粒粒径的平方、密度呈正相关,与油-水界面的动态平衡力呈负相关;水润湿处理的煤颗粒表现出不同的沉降状态,而油润湿处理和未润湿(干燥)处理的煤颗粒悬浮于油-水混合界面上.水润湿处理能够使煤颗粒表面附着水,降低煤颗粒与油-水界面之间的动态平衡力,实现颗粒沉降和有效分选.此外,通过更换废油脂,进一步验证了煤颗粒在废油脂-水体系中沉降与分选的条件.研究结果为废油脂在煤泥高效分离中的应用提供了新思路和理论支持.

• 我国矿产资源综合利用标准体系构建研究与思考

  赵国君,李兴武,欧阳鑫,于常亮,张凤廉

  为进一步落实?中华人民共和国矿产资源法?关于促进矿产资源合理开发利用工作的部署,在矿产资源综合利用研究领域和现行的?自然资源标准体系?等重要顶层设计指导下,运用逻辑学和系统学思维开展我国矿产资源综合利用标准体系构建研究.标准体系是一定范围内的标准按其内在联系形成的科学有机整体,依托自然资源标准化理论和方法,在现有矿产资源综合利用研究成果的支撑下,以及矿产资源领域标准化行政和技术逻辑的框架内,有针对性地开展矿产资源综合利用基础标准化、储量管理标准化、规划管理标准化和成果数据管理标准化研究工作,并遵循标准体系的构建原则,分别从基础性使用、门类性使用和子门类性使用等三个维度构建了我国矿产资源综合利用标准体系框架.依托此标准体系,提出我国矿产资源综合利用标准化研究存在的问题,并给出下一步标准化工作的重点方向和应补齐的短板,进一步引领我国矿产资源综合利用整体研究工作.