2022年第4期目录
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    智能矿山
  • 韩 岭,童 星,李俊涛,杨 彪
    摘要:
    针对现有技术无法满足储量动态监测精细化需求的问题,将数字孪生技术与矿山动态监测业务深度融合,提出一种露天矿储量无人机智能动态监测方法。该方法通过融合矿山地形、地质、设计、无人机LiDAR与航摄多源异构数据,自动构建矿山初始地形、现采地形、终采境界以及三维矿体模型,实现各矿层界内与越界越层开采储量精细化、自动化计算。应用结果表明,该方法切实可行、精度可靠;与现有方法相比,该方法可适应地质构造复杂、地形起伏大、密集植被覆盖等各种情形,实现智能、精细的露天矿储量动态监测,形成对矿山开采动态的直观、准确、全面感知。
  • 蒋浩辰,查正清,段 云
    摘要:
    针对我国地下矿山掘进面对孔装药效率低的问题,开展装药路径智能优化研究。基于蚁群优化算法,引入惯性权重自适应变化粒子群算法,求解信息素启发因子及期望值启发因子;引入自适应信息素挥发因子,根据装药路径规划问题几何特性提出自适应信息素浓度更新策略。将算法用于求解TSPLIB库中的问题,结果表明,改进算法在不同问题中求得最优解,求解精度比基本蚁群算法及几种基于蚁群算法的改进算法提高5%~9%。在实验室中利用机器人模拟掘进面对孔作业,对孔时间缩短7%。实现地下矿山掘进面对孔装药路径智能优化,对孔装药效率提升,为智能矿山建设提供参考。
  • 采矿工程
  • 刘立顺,杨小聪,万串串,周玉成
    2022,74(4):14-18 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对国内外金属矿山深井开采的发展现状和迫切需求,在分析相关矿山深井开采存在问题的基础上,分别从正在开展的研究工作、已取得的研究成果和经验、尚待解决的技术难题等方面论述了当前金属矿山深井开采的相关力学问题。研究表明,深井开采及灾害控制与相关力学基础理论密切相关。综述了深井开采中的岩石力学、充填体力学、热力学、流体力学及材料力学研究的最新理论、技术和成果,可为国内外深井开采矿山和相关研究人员提供借鉴和参考。
  • 李 亮,王宇斌,林星彤,华开强,李 帅
    2022,74(4):19-25 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为掌握不同掺量对石膏胶凝材料强度的影响规律,以建筑脱硫石膏等为原料,采用正交试验的方法制备石膏基复合胶凝材料,并建立影响其7 d抗压强度主要因素的BP神经网络模型,在此基础上对晶须掺量等不同影响因素的条件进行了优化。结果表明,各因素对石膏砌块7 d抗压强度的影响由小到大依次为水泥:矿渣掺量、减水剂掺量、缓凝剂掺量、中和渣掺量和晶须掺量;而利用BP神经网络模型优化后的工艺参数:晶须掺量为6.40%、聚羧酸减水剂掺量为1.28%、水泥:矿渣掺量为1:3、煅烧中和渣掺量为2.00%及柠檬酸缓凝剂掺量为0.114%。在此条件下,所得石膏胶凝材料的7 d抗压强度为14.62 MPa,与正交试验结果相比提高了2.024%;同时利用BP神经网络模型进行优化可在一定程度上降低外加剂的用量,其中聚羧酸减水剂、晶须和柠檬酸缓凝剂的掺量分别减少了0.12%、0.60%和0.006%。研究对石膏类废弃物的回收及其在矿山充填中的应用有一定的参考意义。
  • 孙光华,王玥,任伟成
    2022,74(4):26-33 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    充填采矿技术因其充分利用尾砂充填采空区,减少矿山尾废的地表堆存,抑制采空区沉降,有效确保矿山绿色、安全、高效开采,得以在地下金属矿山广泛应用。胶结充填技术的发展与革新对金属矿山开采产生了深远影响,解决了矿山生产诸多技术难题。从不同胶结充填技术的发展情况入手,重点论述胶结充填技术在国内外的研究现状,通过对胶结充填技术实际应用成果分析,预测其在地下金属矿山的发展趋势,并基于智能开采、绿色开采、深部开采的理念,展望胶结充填技术的应用前景。
  • 张 达,杨子龙
    2022,74(4):34-38 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    地采矿山无底柱分段崩落法开采中,对于已运行的风井或管缆井进行爆破,会出现爆破飞石对井内电缆造成严重损伤的问题,影响整个采场供电系统,对井下回采和其他作业的安全产生威胁。结合杏山铁矿地采的现场情况,通过探孔探明现场实际现状,采用预留隔离保安岩层与控制爆破抛渣方向技术,对-236 m水平1#风井联络道实施贯通爆破。本次风井联络道爆破采用先后两次爆破,将乳化药卷Ф36 mm×450 mm均改为Ф32 mm×330 mm。第一次是进行小断面掏槽爆破,降低爆破破坏作用,为第二次爆破提供抛渣自由面。第二次是对轮廓面进行爆破,改变贯通爆破的抛渣方向,安全高效完成了-236 m水平1#风井联络道贯通爆破工程,为今后同类工程的实施提供了实践经验。
  • 李佳洁,齐子函,王炳文,毛市龙,曾 晖,倪 文
    2022,74(4):39-44 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了解决高寒高海拔地区矿山尾矿处置成本高、处置率低带来的安全和环境问题,本文研究“钢渣—矿渣—脱硫石膏—精炼渣”四元固废充填材料在高海拔寒区矿山的适用性。以西藏某铜矿充填采矿为案例,通过实验研究全固废充填材料低温下固结的技术可行性,通过分析原料成本、运输成本、环境收益、和充填工艺成本等估算经济可行性。研究结果表明,全固废充填材料5 ℃条件下养护28 d的单轴抗压强度可达1.22~1.46 MPa,塌落度达到192~225 mm,满足高寒高海拔地区矿山充填需求;全固废胶凝材料成本为193元/t,运输成本210元/t,环境效益103元/t。胶砂比1:8情况下,采用全固废胶凝材料进行尾砂处置的成本可达50元/t,是水泥处置尾砂成本的1/3。本文首次研究“钢渣-矿渣-脱硫石膏-精炼渣”四元固废基胶凝体系在高寒地区矿山充填的应用,本文的研究成果可为降低高海拔寒区尾砂处置成本提供指导。
  • 孟凡明,匡 鑫,王 祯,袁 龙,孙晓刚,邱景平
    2022,74(4):45-51 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。
  • 于永纯,汪海峰,张增庆,罗正良,魏晓明
    2022,74(4):52-56 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了保障金厂河多金属矿D采区安全可靠的长距离反坡输送,通过开展充填料浆扩展度试验和流变试验,测试了不同浓度及灰砂比条件下的充填料浆流变参数。基于充填料浆管道沿程阻力理论公式和数值模拟耦合分析,计算了管道输送阻力和充填工业泵出口压力,进而确定了D采区合理的充填工艺参数。根据矿山D采区充填管网工程条件,制定了相适配的充填管道输送方案,实现了D采区膏体充填料浆安全、高效泵送充填。
  • 安全工程
  • 汪海峰,魏晓明
    2022,74(4):57-63 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了解决金厂河多金属矿大跨度连续破碎顶板的支护技术难题,开展了矿区岩石力学试验和工程地质调查,获得了大直径深孔采场顶板的岩体质量分级。通过建立矿山典型开采区域的三维数值模型,开展了三种支护方案的数值模拟分析,确定了切顶硐室的“护顶矿壁+点柱”顶部结构布置形式和锚索—锚杆联合支护方案。结合现场应用表明,顶板区域支护后应力值比未支护时降低61.6%,顶板位移量降低了59.4%,大幅度提高了破碎顶板的安全性,保障了矿山安全高效回采,可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。
  • 崔鹏艳,陈玉明,杨宫印,王小勇
    2022,74(4):64-69 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    岩爆是矿山生产中棘手的地质灾害,严重威胁人员与设备的安全。为了对岩爆进行合理预测,选取应力系数σθ/σc、脆性系数σc/σt和弹性能量指数Wet作为分级评判指标,主客观组合赋权确定指标间的权重,主观赋权方法为专家打分法,客观赋权方法为熵权法,采用乘法合成法进行组合赋权。通过组合赋权调整权重确定的主观性,建立组合赋权的可拓综合评价岩爆预测模型。将建好的模型应用于工程实例中,预测结果与实际情况一致,是一种可以应用于工程的模型。
  • 朱晨迪,徐 帅,龚永超,林卫星,陆锦涛,冯福康
    2022,74(4):70-78 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对深部矿岩地应力大、地质条件复杂等现象,普通锚杆无法满足深部巷道所需的锚固力,因此研发了新型自膨胀锚杆,用来解决深部矿岩锚固力不足的问题;其次深部矿体环境复杂,尤其地下水对锚杆的腐蚀影响,锚杆支护的可靠性难以保证,因此在室内试验的基础上研究了水对新型自膨胀锚杆锚固力的影响。试验表明,随着浸泡时间的增加,锚杆的锚固力变化不大,拉拔力测试以杆体断裂为主,杆体断裂时的拉拔力达到190 kN左右,锚固剂成分的变化主要受空气中二氧化碳的影响,影响可忽略。经过6个月的浸泡,结果表明,水对新型自膨胀锚杆锚固力影响较小。此研究可以为深部矿山锚杆支护提供借鉴,具有一定的示范作用。
  • 陶东良,王 硕,吴蒙蒙,宁 伟,徐力群,孙一清,冯亚新
    2022,74(4):79-87 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为验证某复杂地质条件下尾矿库加高扩容设计方案的合理性,采用非线性有限元程序建立了初期坝、堆积坝以及坝基的三维有限元模型,首先分析了当堆积坝各料区均采用设计参数时,坝体在自重及上游沉积滩水压力作用下的静力位移、应力和应力水平,然后考虑到实际排矿堆积过程中存在的不确定性,对各层尾砂的主要变形模量进行了敏感性分析,最后采用动力时程分析法对坝体进行动力稳定性分析。结果表明,数值模拟结果符合工程实际,工程加高扩容设计方案较为合理,坝体不会出现因地震作用所导致的水平或垂直向裂缝以及沉积池水漫顶情况。研究成果可为设计及施工方案提供一定的理论依据。
  • 岩石力学
  • 王体富,周宗红
    2022,74(4):88-94 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    脆性岩石内部的细观裂纹是导致其失稳破坏的重要因素之一,基于细观机制研究岩石受载后微裂纹的扩展、贯通有着重要的意义。脆性岩石内部主要存在Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,目前该复合裂纹的扩展、贯通对岩石受压产生失稳破坏的影响研究相对较少。依据最大周向拉应力准则,结合拉剪复合作用下的Ⅱ型裂纹强度因子将Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式作了变换,得到了受裂纹参数影响的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式,并通过裂纹强度因子与裂纹扩展之间的关系式得到了受Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数影响的应力与裂纹扩展长度的关系式,再结合损伤—应变关系推导出受其裂纹参数影响的应力—应变关系式。通过对比大理岩的常规三轴实验结果,发现二者比较吻合,充分验证了该模型的合理性。结果表明,岩石的承载力随着岩石内部初始损伤、裂纹尺寸以及翼型裂纹长度的增大而减小,随着裂纹间摩擦系数的增大而增大。并且在相同轴压的情况下,随着围压的增大,裂纹扩展长度减小,说明围压有效地遏制了岩石内部裂纹的扩展、贯通。本文从细观力学的角度解释了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数对岩石承载能力的影响,并将裂纹开裂角考虑到了其中,为从细观机制方面研究岩石的受压破坏提供了一定的参考。
  • 马毓婷,陈俊智,任春芳,冯豪天,张梦原
    2022,74(4):95-101 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学实验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。
  • 张小辉,姜春雨,程小辉
    2022,74(4):102-109 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    岩体质量分级是解决地压控制和工程设计的前提条件和根本保障。针对Q系统各参数选取主观性比较大、流程不清晰、无法量化表达的现状,提出采用便携式钻机钻取原位岩芯获取RQD值,采用摄影测量方式获取Jn、Jr值,采用量化等价方式定量Ja值等方式实现岩体质量表征参数的快速、量化、准确获取。进一步开发了基于Q系统的结构参数选择和支护设计程序,并针对焦家金矿459采场进行了实践应用,借助规范化的流程、快速及量化的参数取值方法和快捷的程序软件,实现了岩体质量快速评价,取得了良好的效果,对其他工程的岩体质量快速评价具有一定的指导意义。
  • 矿山环境
  • 刘津麟,孟 舒,钟平汝,吴永永
    2022,74(4):110-114 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为解决广东某铀矿山尾矿库废水中铊元素超标的问题,开展了氧化沉淀除铊的工艺试验研究。小试结果表明:通过石灰中和控制pH在9~10,氧化剂用量为2 mL/L,处理后废水中铊含量可降至0.5 ug/L以下,满足广东省地方标准。工程应用结果表明:流程运行稳定,除铊效果良好,出水铊含量基本保持在1 ug/L左右,吨水处理试剂成本为0.99元。此工艺是一种简单有效、经济可行的废水处理工艺,可作为其他铀矿山含铊废水处理的技术储备。
  • 翟文龙
    2022,74(4):115-118 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    矿山开采严重影响生态环境,矿山生态修复是必然趋势,研究矿山生态修复系统工程意义重大。本文基于国内外矿山生态修复政策法律法规及制度、管理机构、生态修复技术以及我国矿山废弃地及其生态修复现状,提出了我国矿山生态环境修复发展对策与建议。为我国废弃矿山的生态修复工作提供依据。
  • 矿山设备
  • 庞帆,何玉龙,张达,陈凯,余乐文,李翰臣,张驰
    2022,74(4):119-127 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对目前地下矿山领域缺少激光SLAM技术定量精度评定方法的现状,从激光SLAM技术的定位和建图两个方面进行误差分析,提出三种定量精度评定方案,将端到端定位误差、相对距离误差和绝对点位误差作为精度评测指标。结合自研井下无人机载三维激光扫描测量系统和典型测试场景,对精度评价方案进行实测。测试结果表明,该激光SLAM系统具有厘米级的建图精度,激光SLAM技术定量精度评定方案可为学术研究和工程实践提供参考。
  • 矿山地质
  • 曾晓建,刘建伟,曾庆友,潘世语,张连湘,彭蜀涛,鲁诗阳
    2022,74(4):128-136 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    宜丰地区燕山期花岗岩体位于九岭钨钼锡铜金多金属萤石高岭土成矿亚带,区内有瓷石矿(含锂)10余处。通过对区内大港、白市化山等燕山期花岗岩进行研究,认为早白垩世白水洞中-细粒(二长)花岗岩为瓷石矿(含锂)的赋矿岩石。燕山期花岗岩主量元素具有高SiO2(70.01%~72.74%)、高Al2O3(14.75%~15.85%)、富Na2O(2.21%~3.96%)、低CaO(0.07%~0.77%)和高铝饱合指数(A/CNK>1.25)的特征,属于高分异过铝质花岗岩;岩石稀土总量低(∑REE=3.30×10-6~39.41×10-6),轻重稀土分馏不明显,强烈Eu的负异常,富Cs、Rb、Ta、P等元素,亏损Ba、Nb、Ti等元素,与典型的S型花岗岩相似。上述燕山期花岗岩的特征说明,宜丰地区燕山期花岗岩属于高分异S型过铝质花岗岩,形成于同碰撞环境之下,是地壳泥质组分部分熔融的产物。
    智能矿山
  • 韩 岭,童 星,李俊涛,杨 彪
    摘要:
    针对现有技术无法满足储量动态监测精细化需求的问题,将数字孪生技术与矿山动态监测业务深度融合,提出一种露天矿储量无人机智能动态监测方法。该方法通过融合矿山地形、地质、设计、无人机LiDAR与航摄多源异构数据,自动构建矿山初始地形、现采地形、终采境界以及三维矿体模型,实现各矿层界内与越界越层开采储量精细化、自动化计算。应用结果表明,该方法切实可行、精度可靠;与现有方法相比,该方法可适应地质构造复杂、地形起伏大、密集植被覆盖等各种情形,实现智能、精细的露天矿储量动态监测,形成对矿山开采动态的直观、准确、全面感知。
  • 蒋浩辰,查正清,段 云
    摘要:
    针对我国地下矿山掘进面对孔装药效率低的问题,开展装药路径智能优化研究。基于蚁群优化算法,引入惯性权重自适应变化粒子群算法,求解信息素启发因子及期望值启发因子;引入自适应信息素挥发因子,根据装药路径规划问题几何特性提出自适应信息素浓度更新策略。将算法用于求解TSPLIB库中的问题,结果表明,改进算法在不同问题中求得最优解,求解精度比基本蚁群算法及几种基于蚁群算法的改进算法提高5%~9%。在实验室中利用机器人模拟掘进面对孔作业,对孔时间缩短7%。实现地下矿山掘进面对孔装药路径智能优化,对孔装药效率提升,为智能矿山建设提供参考。
  • 采矿工程
  • 刘立顺,杨小聪,万串串,周玉成
    2022,74(4):14-18 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对国内外金属矿山深井开采的发展现状和迫切需求,在分析相关矿山深井开采存在问题的基础上,分别从正在开展的研究工作、已取得的研究成果和经验、尚待解决的技术难题等方面论述了当前金属矿山深井开采的相关力学问题。研究表明,深井开采及灾害控制与相关力学基础理论密切相关。综述了深井开采中的岩石力学、充填体力学、热力学、流体力学及材料力学研究的最新理论、技术和成果,可为国内外深井开采矿山和相关研究人员提供借鉴和参考。
  • 李 亮,王宇斌,林星彤,华开强,李 帅
    2022,74(4):19-25 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为掌握不同掺量对石膏胶凝材料强度的影响规律,以建筑脱硫石膏等为原料,采用正交试验的方法制备石膏基复合胶凝材料,并建立影响其7 d抗压强度主要因素的BP神经网络模型,在此基础上对晶须掺量等不同影响因素的条件进行了优化。结果表明,各因素对石膏砌块7 d抗压强度的影响由小到大依次为水泥:矿渣掺量、减水剂掺量、缓凝剂掺量、中和渣掺量和晶须掺量;而利用BP神经网络模型优化后的工艺参数:晶须掺量为6.40%、聚羧酸减水剂掺量为1.28%、水泥:矿渣掺量为1:3、煅烧中和渣掺量为2.00%及柠檬酸缓凝剂掺量为0.114%。在此条件下,所得石膏胶凝材料的7 d抗压强度为14.62 MPa,与正交试验结果相比提高了2.024%;同时利用BP神经网络模型进行优化可在一定程度上降低外加剂的用量,其中聚羧酸减水剂、晶须和柠檬酸缓凝剂的掺量分别减少了0.12%、0.60%和0.006%。研究对石膏类废弃物的回收及其在矿山充填中的应用有一定的参考意义。
  • 孙光华,王玥,任伟成
    2022,74(4):26-33 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    充填采矿技术因其充分利用尾砂充填采空区,减少矿山尾废的地表堆存,抑制采空区沉降,有效确保矿山绿色、安全、高效开采,得以在地下金属矿山广泛应用。胶结充填技术的发展与革新对金属矿山开采产生了深远影响,解决了矿山生产诸多技术难题。从不同胶结充填技术的发展情况入手,重点论述胶结充填技术在国内外的研究现状,通过对胶结充填技术实际应用成果分析,预测其在地下金属矿山的发展趋势,并基于智能开采、绿色开采、深部开采的理念,展望胶结充填技术的应用前景。
  • 张 达,杨子龙
    2022,74(4):34-38 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    地采矿山无底柱分段崩落法开采中,对于已运行的风井或管缆井进行爆破,会出现爆破飞石对井内电缆造成严重损伤的问题,影响整个采场供电系统,对井下回采和其他作业的安全产生威胁。结合杏山铁矿地采的现场情况,通过探孔探明现场实际现状,采用预留隔离保安岩层与控制爆破抛渣方向技术,对-236 m水平1#风井联络道实施贯通爆破。本次风井联络道爆破采用先后两次爆破,将乳化药卷Ф36 mm×450 mm均改为Ф32 mm×330 mm。第一次是进行小断面掏槽爆破,降低爆破破坏作用,为第二次爆破提供抛渣自由面。第二次是对轮廓面进行爆破,改变贯通爆破的抛渣方向,安全高效完成了-236 m水平1#风井联络道贯通爆破工程,为今后同类工程的实施提供了实践经验。
  • 李佳洁,齐子函,王炳文,毛市龙,曾 晖,倪 文
    2022,74(4):39-44 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了解决高寒高海拔地区矿山尾矿处置成本高、处置率低带来的安全和环境问题,本文研究“钢渣—矿渣—脱硫石膏—精炼渣”四元固废充填材料在高海拔寒区矿山的适用性。以西藏某铜矿充填采矿为案例,通过实验研究全固废充填材料低温下固结的技术可行性,通过分析原料成本、运输成本、环境收益、和充填工艺成本等估算经济可行性。研究结果表明,全固废充填材料5 ℃条件下养护28 d的单轴抗压强度可达1.22~1.46 MPa,塌落度达到192~225 mm,满足高寒高海拔地区矿山充填需求;全固废胶凝材料成本为193元/t,运输成本210元/t,环境效益103元/t。胶砂比1:8情况下,采用全固废胶凝材料进行尾砂处置的成本可达50元/t,是水泥处置尾砂成本的1/3。本文首次研究“钢渣-矿渣-脱硫石膏-精炼渣”四元固废基胶凝体系在高寒地区矿山充填的应用,本文的研究成果可为降低高海拔寒区尾砂处置成本提供指导。
  • 孟凡明,匡 鑫,王 祯,袁 龙,孙晓刚,邱景平
    2022,74(4):45-51 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。
  • 于永纯,汪海峰,张增庆,罗正良,魏晓明
    2022,74(4):52-56 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了保障金厂河多金属矿D采区安全可靠的长距离反坡输送,通过开展充填料浆扩展度试验和流变试验,测试了不同浓度及灰砂比条件下的充填料浆流变参数。基于充填料浆管道沿程阻力理论公式和数值模拟耦合分析,计算了管道输送阻力和充填工业泵出口压力,进而确定了D采区合理的充填工艺参数。根据矿山D采区充填管网工程条件,制定了相适配的充填管道输送方案,实现了D采区膏体充填料浆安全、高效泵送充填。
  • 安全工程
  • 汪海峰,魏晓明
    2022,74(4):57-63 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了解决金厂河多金属矿大跨度连续破碎顶板的支护技术难题,开展了矿区岩石力学试验和工程地质调查,获得了大直径深孔采场顶板的岩体质量分级。通过建立矿山典型开采区域的三维数值模型,开展了三种支护方案的数值模拟分析,确定了切顶硐室的“护顶矿壁+点柱”顶部结构布置形式和锚索—锚杆联合支护方案。结合现场应用表明,顶板区域支护后应力值比未支护时降低61.6%,顶板位移量降低了59.4%,大幅度提高了破碎顶板的安全性,保障了矿山安全高效回采,可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。
  • 崔鹏艳,陈玉明,杨宫印,王小勇
    2022,74(4):64-69 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    岩爆是矿山生产中棘手的地质灾害,严重威胁人员与设备的安全。为了对岩爆进行合理预测,选取应力系数σθ/σc、脆性系数σc/σt和弹性能量指数Wet作为分级评判指标,主客观组合赋权确定指标间的权重,主观赋权方法为专家打分法,客观赋权方法为熵权法,采用乘法合成法进行组合赋权。通过组合赋权调整权重确定的主观性,建立组合赋权的可拓综合评价岩爆预测模型。将建好的模型应用于工程实例中,预测结果与实际情况一致,是一种可以应用于工程的模型。
  • 朱晨迪,徐 帅,龚永超,林卫星,陆锦涛,冯福康
    2022,74(4):70-78 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对深部矿岩地应力大、地质条件复杂等现象,普通锚杆无法满足深部巷道所需的锚固力,因此研发了新型自膨胀锚杆,用来解决深部矿岩锚固力不足的问题;其次深部矿体环境复杂,尤其地下水对锚杆的腐蚀影响,锚杆支护的可靠性难以保证,因此在室内试验的基础上研究了水对新型自膨胀锚杆锚固力的影响。试验表明,随着浸泡时间的增加,锚杆的锚固力变化不大,拉拔力测试以杆体断裂为主,杆体断裂时的拉拔力达到190 kN左右,锚固剂成分的变化主要受空气中二氧化碳的影响,影响可忽略。经过6个月的浸泡,结果表明,水对新型自膨胀锚杆锚固力影响较小。此研究可以为深部矿山锚杆支护提供借鉴,具有一定的示范作用。
  • 陶东良,王 硕,吴蒙蒙,宁 伟,徐力群,孙一清,冯亚新
    2022,74(4):79-87 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为验证某复杂地质条件下尾矿库加高扩容设计方案的合理性,采用非线性有限元程序建立了初期坝、堆积坝以及坝基的三维有限元模型,首先分析了当堆积坝各料区均采用设计参数时,坝体在自重及上游沉积滩水压力作用下的静力位移、应力和应力水平,然后考虑到实际排矿堆积过程中存在的不确定性,对各层尾砂的主要变形模量进行了敏感性分析,最后采用动力时程分析法对坝体进行动力稳定性分析。结果表明,数值模拟结果符合工程实际,工程加高扩容设计方案较为合理,坝体不会出现因地震作用所导致的水平或垂直向裂缝以及沉积池水漫顶情况。研究成果可为设计及施工方案提供一定的理论依据。
  • 岩石力学
  • 王体富,周宗红
    2022,74(4):88-94 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    脆性岩石内部的细观裂纹是导致其失稳破坏的重要因素之一,基于细观机制研究岩石受载后微裂纹的扩展、贯通有着重要的意义。脆性岩石内部主要存在Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,目前该复合裂纹的扩展、贯通对岩石受压产生失稳破坏的影响研究相对较少。依据最大周向拉应力准则,结合拉剪复合作用下的Ⅱ型裂纹强度因子将Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式作了变换,得到了受裂纹参数影响的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式,并通过裂纹强度因子与裂纹扩展之间的关系式得到了受Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数影响的应力与裂纹扩展长度的关系式,再结合损伤—应变关系推导出受其裂纹参数影响的应力—应变关系式。通过对比大理岩的常规三轴实验结果,发现二者比较吻合,充分验证了该模型的合理性。结果表明,岩石的承载力随着岩石内部初始损伤、裂纹尺寸以及翼型裂纹长度的增大而减小,随着裂纹间摩擦系数的增大而增大。并且在相同轴压的情况下,随着围压的增大,裂纹扩展长度减小,说明围压有效地遏制了岩石内部裂纹的扩展、贯通。本文从细观力学的角度解释了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数对岩石承载能力的影响,并将裂纹开裂角考虑到了其中,为从细观机制方面研究岩石的受压破坏提供了一定的参考。
  • 马毓婷,陈俊智,任春芳,冯豪天,张梦原
    2022,74(4):95-101 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学实验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。
  • 张小辉,姜春雨,程小辉
    2022,74(4):102-109 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    岩体质量分级是解决地压控制和工程设计的前提条件和根本保障。针对Q系统各参数选取主观性比较大、流程不清晰、无法量化表达的现状,提出采用便携式钻机钻取原位岩芯获取RQD值,采用摄影测量方式获取Jn、Jr值,采用量化等价方式定量Ja值等方式实现岩体质量表征参数的快速、量化、准确获取。进一步开发了基于Q系统的结构参数选择和支护设计程序,并针对焦家金矿459采场进行了实践应用,借助规范化的流程、快速及量化的参数取值方法和快捷的程序软件,实现了岩体质量快速评价,取得了良好的效果,对其他工程的岩体质量快速评价具有一定的指导意义。
  • 矿山环境
  • 刘津麟,孟 舒,钟平汝,吴永永
    2022,74(4):110-114 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为解决广东某铀矿山尾矿库废水中铊元素超标的问题,开展了氧化沉淀除铊的工艺试验研究。小试结果表明:通过石灰中和控制pH在9~10,氧化剂用量为2 mL/L,处理后废水中铊含量可降至0.5 ug/L以下,满足广东省地方标准。工程应用结果表明:流程运行稳定,除铊效果良好,出水铊含量基本保持在1 ug/L左右,吨水处理试剂成本为0.99元。此工艺是一种简单有效、经济可行的废水处理工艺,可作为其他铀矿山含铊废水处理的技术储备。
  • 翟文龙
    2022,74(4):115-118 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    矿山开采严重影响生态环境,矿山生态修复是必然趋势,研究矿山生态修复系统工程意义重大。本文基于国内外矿山生态修复政策法律法规及制度、管理机构、生态修复技术以及我国矿山废弃地及其生态修复现状,提出了我国矿山生态环境修复发展对策与建议。为我国废弃矿山的生态修复工作提供依据。
  • 矿山设备
  • 庞帆,何玉龙,张达,陈凯,余乐文,李翰臣,张驰
    2022,74(4):119-127 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对目前地下矿山领域缺少激光SLAM技术定量精度评定方法的现状,从激光SLAM技术的定位和建图两个方面进行误差分析,提出三种定量精度评定方案,将端到端定位误差、相对距离误差和绝对点位误差作为精度评测指标。结合自研井下无人机载三维激光扫描测量系统和典型测试场景,对精度评价方案进行实测。测试结果表明,该激光SLAM系统具有厘米级的建图精度,激光SLAM技术定量精度评定方案可为学术研究和工程实践提供参考。
  • 矿山地质
  • 曾晓建,刘建伟,曾庆友,潘世语,张连湘,彭蜀涛,鲁诗阳
    2022,74(4):128-136 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    宜丰地区燕山期花岗岩体位于九岭钨钼锡铜金多金属萤石高岭土成矿亚带,区内有瓷石矿(含锂)10余处。通过对区内大港、白市化山等燕山期花岗岩进行研究,认为早白垩世白水洞中-细粒(二长)花岗岩为瓷石矿(含锂)的赋矿岩石。燕山期花岗岩主量元素具有高SiO2(70.01%~72.74%)、高Al2O3(14.75%~15.85%)、富Na2O(2.21%~3.96%)、低CaO(0.07%~0.77%)和高铝饱合指数(A/CNK>1.25)的特征,属于高分异过铝质花岗岩;岩石稀土总量低(∑REE=3.30×10-6~39.41×10-6),轻重稀土分馏不明显,强烈Eu的负异常,富Cs、Rb、Ta、P等元素,亏损Ba、Nb、Ti等元素,与典型的S型花岗岩相似。上述燕山期花岗岩的特征说明,宜丰地区燕山期花岗岩属于高分异S型过铝质花岗岩,形成于同碰撞环境之下,是地壳泥质组分部分熔融的产物。
    智能矿山
  • 韩 岭,童 星,李俊涛,杨 彪
    摘要:
    针对现有技术无法满足储量动态监测精细化需求的问题,将数字孪生技术与矿山动态监测业务深度融合,提出一种露天矿储量无人机智能动态监测方法。该方法通过融合矿山地形、地质、设计、无人机LiDAR与航摄多源异构数据,自动构建矿山初始地形、现采地形、终采境界以及三维矿体模型,实现各矿层界内与越界越层开采储量精细化、自动化计算。应用结果表明,该方法切实可行、精度可靠;与现有方法相比,该方法可适应地质构造复杂、地形起伏大、密集植被覆盖等各种情形,实现智能、精细的露天矿储量动态监测,形成对矿山开采动态的直观、准确、全面感知。
  • 蒋浩辰,查正清,段 云
    摘要:
    针对我国地下矿山掘进面对孔装药效率低的问题,开展装药路径智能优化研究。基于蚁群优化算法,引入惯性权重自适应变化粒子群算法,求解信息素启发因子及期望值启发因子;引入自适应信息素挥发因子,根据装药路径规划问题几何特性提出自适应信息素浓度更新策略。将算法用于求解TSPLIB库中的问题,结果表明,改进算法在不同问题中求得最优解,求解精度比基本蚁群算法及几种基于蚁群算法的改进算法提高5%~9%。在实验室中利用机器人模拟掘进面对孔作业,对孔时间缩短7%。实现地下矿山掘进面对孔装药路径智能优化,对孔装药效率提升,为智能矿山建设提供参考。
  • 采矿工程
  • 刘立顺,杨小聪,万串串,周玉成
    2022,74(4):14-18 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对国内外金属矿山深井开采的发展现状和迫切需求,在分析相关矿山深井开采存在问题的基础上,分别从正在开展的研究工作、已取得的研究成果和经验、尚待解决的技术难题等方面论述了当前金属矿山深井开采的相关力学问题。研究表明,深井开采及灾害控制与相关力学基础理论密切相关。综述了深井开采中的岩石力学、充填体力学、热力学、流体力学及材料力学研究的最新理论、技术和成果,可为国内外深井开采矿山和相关研究人员提供借鉴和参考。
  • 李 亮,王宇斌,林星彤,华开强,李 帅
    2022,74(4):19-25 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为掌握不同掺量对石膏胶凝材料强度的影响规律,以建筑脱硫石膏等为原料,采用正交试验的方法制备石膏基复合胶凝材料,并建立影响其7 d抗压强度主要因素的BP神经网络模型,在此基础上对晶须掺量等不同影响因素的条件进行了优化。结果表明,各因素对石膏砌块7 d抗压强度的影响由小到大依次为水泥:矿渣掺量、减水剂掺量、缓凝剂掺量、中和渣掺量和晶须掺量;而利用BP神经网络模型优化后的工艺参数:晶须掺量为6.40%、聚羧酸减水剂掺量为1.28%、水泥:矿渣掺量为1:3、煅烧中和渣掺量为2.00%及柠檬酸缓凝剂掺量为0.114%。在此条件下,所得石膏胶凝材料的7 d抗压强度为14.62 MPa,与正交试验结果相比提高了2.024%;同时利用BP神经网络模型进行优化可在一定程度上降低外加剂的用量,其中聚羧酸减水剂、晶须和柠檬酸缓凝剂的掺量分别减少了0.12%、0.60%和0.006%。研究对石膏类废弃物的回收及其在矿山充填中的应用有一定的参考意义。
  • 孙光华,王玥,任伟成
    2022,74(4):26-33 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    充填采矿技术因其充分利用尾砂充填采空区,减少矿山尾废的地表堆存,抑制采空区沉降,有效确保矿山绿色、安全、高效开采,得以在地下金属矿山广泛应用。胶结充填技术的发展与革新对金属矿山开采产生了深远影响,解决了矿山生产诸多技术难题。从不同胶结充填技术的发展情况入手,重点论述胶结充填技术在国内外的研究现状,通过对胶结充填技术实际应用成果分析,预测其在地下金属矿山的发展趋势,并基于智能开采、绿色开采、深部开采的理念,展望胶结充填技术的应用前景。
  • 张 达,杨子龙
    2022,74(4):34-38 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    地采矿山无底柱分段崩落法开采中,对于已运行的风井或管缆井进行爆破,会出现爆破飞石对井内电缆造成严重损伤的问题,影响整个采场供电系统,对井下回采和其他作业的安全产生威胁。结合杏山铁矿地采的现场情况,通过探孔探明现场实际现状,采用预留隔离保安岩层与控制爆破抛渣方向技术,对-236 m水平1#风井联络道实施贯通爆破。本次风井联络道爆破采用先后两次爆破,将乳化药卷Ф36 mm×450 mm均改为Ф32 mm×330 mm。第一次是进行小断面掏槽爆破,降低爆破破坏作用,为第二次爆破提供抛渣自由面。第二次是对轮廓面进行爆破,改变贯通爆破的抛渣方向,安全高效完成了-236 m水平1#风井联络道贯通爆破工程,为今后同类工程的实施提供了实践经验。
  • 李佳洁,齐子函,王炳文,毛市龙,曾 晖,倪 文
    2022,74(4):39-44 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了解决高寒高海拔地区矿山尾矿处置成本高、处置率低带来的安全和环境问题,本文研究“钢渣—矿渣—脱硫石膏—精炼渣”四元固废充填材料在高海拔寒区矿山的适用性。以西藏某铜矿充填采矿为案例,通过实验研究全固废充填材料低温下固结的技术可行性,通过分析原料成本、运输成本、环境收益、和充填工艺成本等估算经济可行性。研究结果表明,全固废充填材料5 ℃条件下养护28 d的单轴抗压强度可达1.22~1.46 MPa,塌落度达到192~225 mm,满足高寒高海拔地区矿山充填需求;全固废胶凝材料成本为193元/t,运输成本210元/t,环境效益103元/t。胶砂比1:8情况下,采用全固废胶凝材料进行尾砂处置的成本可达50元/t,是水泥处置尾砂成本的1/3。本文首次研究“钢渣-矿渣-脱硫石膏-精炼渣”四元固废基胶凝体系在高寒地区矿山充填的应用,本文的研究成果可为降低高海拔寒区尾砂处置成本提供指导。
  • 孟凡明,匡 鑫,王 祯,袁 龙,孙晓刚,邱景平
    2022,74(4):45-51 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    金属矿山开采过程中,采场结构参数影响着采场稳定性和企业经济效益,其合理设计对实现安全高效生产具有重要意义。针对马郡城铁矿矿区内东南角地表存在马郡河以及木材厂、民房等建构筑物,造成矿区10线以东矿段复杂难采的问题,基于正交试验原理对采场主要因素进行方案设计,利用ANSYS与FLAC3D耦合建模的方式对9种不同方案进行模拟,分析了采场应力—应变情况和地表沉陷规律。结果表明,各因素对地表沉陷影响主次顺序为矿块长度>间柱宽度>矿块高度,矿块高度对塑性区体积影响最为显著;确定最优采场结构参数为矿块长度40 m、矿块高度40 m、间柱宽度6 m。通过正交试验与数值模拟结合的方式在原有设计基础上对矿块参数进行了优化,对马郡城铁矿“三下”开采的采场参数设计具有指导意义。
  • 于永纯,汪海峰,张增庆,罗正良,魏晓明
    2022,74(4):52-56 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了保障金厂河多金属矿D采区安全可靠的长距离反坡输送,通过开展充填料浆扩展度试验和流变试验,测试了不同浓度及灰砂比条件下的充填料浆流变参数。基于充填料浆管道沿程阻力理论公式和数值模拟耦合分析,计算了管道输送阻力和充填工业泵出口压力,进而确定了D采区合理的充填工艺参数。根据矿山D采区充填管网工程条件,制定了相适配的充填管道输送方案,实现了D采区膏体充填料浆安全、高效泵送充填。
  • 安全工程
  • 汪海峰,魏晓明
    2022,74(4):57-63 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为了解决金厂河多金属矿大跨度连续破碎顶板的支护技术难题,开展了矿区岩石力学试验和工程地质调查,获得了大直径深孔采场顶板的岩体质量分级。通过建立矿山典型开采区域的三维数值模型,开展了三种支护方案的数值模拟分析,确定了切顶硐室的“护顶矿壁+点柱”顶部结构布置形式和锚索—锚杆联合支护方案。结合现场应用表明,顶板区域支护后应力值比未支护时降低61.6%,顶板位移量降低了59.4%,大幅度提高了破碎顶板的安全性,保障了矿山安全高效回采,可为类似矿山采场顶板支护方案设计提供指导。
  • 崔鹏艳,陈玉明,杨宫印,王小勇
    2022,74(4):64-69 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    岩爆是矿山生产中棘手的地质灾害,严重威胁人员与设备的安全。为了对岩爆进行合理预测,选取应力系数σθ/σc、脆性系数σc/σt和弹性能量指数Wet作为分级评判指标,主客观组合赋权确定指标间的权重,主观赋权方法为专家打分法,客观赋权方法为熵权法,采用乘法合成法进行组合赋权。通过组合赋权调整权重确定的主观性,建立组合赋权的可拓综合评价岩爆预测模型。将建好的模型应用于工程实例中,预测结果与实际情况一致,是一种可以应用于工程的模型。
  • 朱晨迪,徐 帅,龚永超,林卫星,陆锦涛,冯福康
    2022,74(4):70-78 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对深部矿岩地应力大、地质条件复杂等现象,普通锚杆无法满足深部巷道所需的锚固力,因此研发了新型自膨胀锚杆,用来解决深部矿岩锚固力不足的问题;其次深部矿体环境复杂,尤其地下水对锚杆的腐蚀影响,锚杆支护的可靠性难以保证,因此在室内试验的基础上研究了水对新型自膨胀锚杆锚固力的影响。试验表明,随着浸泡时间的增加,锚杆的锚固力变化不大,拉拔力测试以杆体断裂为主,杆体断裂时的拉拔力达到190 kN左右,锚固剂成分的变化主要受空气中二氧化碳的影响,影响可忽略。经过6个月的浸泡,结果表明,水对新型自膨胀锚杆锚固力影响较小。此研究可以为深部矿山锚杆支护提供借鉴,具有一定的示范作用。
  • 陶东良,王 硕,吴蒙蒙,宁 伟,徐力群,孙一清,冯亚新
    2022,74(4):79-87 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为验证某复杂地质条件下尾矿库加高扩容设计方案的合理性,采用非线性有限元程序建立了初期坝、堆积坝以及坝基的三维有限元模型,首先分析了当堆积坝各料区均采用设计参数时,坝体在自重及上游沉积滩水压力作用下的静力位移、应力和应力水平,然后考虑到实际排矿堆积过程中存在的不确定性,对各层尾砂的主要变形模量进行了敏感性分析,最后采用动力时程分析法对坝体进行动力稳定性分析。结果表明,数值模拟结果符合工程实际,工程加高扩容设计方案较为合理,坝体不会出现因地震作用所导致的水平或垂直向裂缝以及沉积池水漫顶情况。研究成果可为设计及施工方案提供一定的理论依据。
  • 岩石力学
  • 王体富,周宗红
    2022,74(4):88-94 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    脆性岩石内部的细观裂纹是导致其失稳破坏的重要因素之一,基于细观机制研究岩石受载后微裂纹的扩展、贯通有着重要的意义。脆性岩石内部主要存在Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,目前该复合裂纹的扩展、贯通对岩石受压产生失稳破坏的影响研究相对较少。依据最大周向拉应力准则,结合拉剪复合作用下的Ⅱ型裂纹强度因子将Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式作了变换,得到了受裂纹参数影响的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式,并通过裂纹强度因子与裂纹扩展之间的关系式得到了受Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数影响的应力与裂纹扩展长度的关系式,再结合损伤—应变关系推导出受其裂纹参数影响的应力—应变关系式。通过对比大理岩的常规三轴实验结果,发现二者比较吻合,充分验证了该模型的合理性。结果表明,岩石的承载力随着岩石内部初始损伤、裂纹尺寸以及翼型裂纹长度的增大而减小,随着裂纹间摩擦系数的增大而增大。并且在相同轴压的情况下,随着围压的增大,裂纹扩展长度减小,说明围压有效地遏制了岩石内部裂纹的扩展、贯通。本文从细观力学的角度解释了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数对岩石承载能力的影响,并将裂纹开裂角考虑到了其中,为从细观机制方面研究岩石的受压破坏提供了一定的参考。
  • 马毓婷,陈俊智,任春芳,冯豪天,张梦原
    2022,74(4):95-101 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为研究岩体力学参数对终了边坡稳定性的影响,以云南某露天矿边坡为研究对象,采集岩样展开室内岩石力学实验,通过Hoek-Brown强度准则折减计算岩体力学参数,运用Midas GTS NX建立三维边坡模型,通过FLAC3D软件研究岩体的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角以及抗拉强度等参数对露天矿终了边坡稳定性的影响,以此分析出岩体力学参数对露天矿终了边坡稳定性影响的敏感性。结果表明,岩体力学参数中凝聚力与内摩擦角在影响露天矿终了边坡稳定性中所占比重较大,弹性模量、泊松比和抗拉强度影响较小。研究结果为后续边坡稳定性研究供了依据,同时对边坡灾害治理与预防有一定的指导意义。
  • 张小辉,姜春雨,程小辉
    2022,74(4):102-109 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    岩体质量分级是解决地压控制和工程设计的前提条件和根本保障。针对Q系统各参数选取主观性比较大、流程不清晰、无法量化表达的现状,提出采用便携式钻机钻取原位岩芯获取RQD值,采用摄影测量方式获取Jn、Jr值,采用量化等价方式定量Ja值等方式实现岩体质量表征参数的快速、量化、准确获取。进一步开发了基于Q系统的结构参数选择和支护设计程序,并针对焦家金矿459采场进行了实践应用,借助规范化的流程、快速及量化的参数取值方法和快捷的程序软件,实现了岩体质量快速评价,取得了良好的效果,对其他工程的岩体质量快速评价具有一定的指导意义。
  • 矿山环境
  • 刘津麟,孟 舒,钟平汝,吴永永
    2022,74(4):110-114 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    为解决广东某铀矿山尾矿库废水中铊元素超标的问题,开展了氧化沉淀除铊的工艺试验研究。小试结果表明:通过石灰中和控制pH在9~10,氧化剂用量为2 mL/L,处理后废水中铊含量可降至0.5 ug/L以下,满足广东省地方标准。工程应用结果表明:流程运行稳定,除铊效果良好,出水铊含量基本保持在1 ug/L左右,吨水处理试剂成本为0.99元。此工艺是一种简单有效、经济可行的废水处理工艺,可作为其他铀矿山含铊废水处理的技术储备。
  • 翟文龙
    2022,74(4):115-118 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    矿山开采严重影响生态环境,矿山生态修复是必然趋势,研究矿山生态修复系统工程意义重大。本文基于国内外矿山生态修复政策法律法规及制度、管理机构、生态修复技术以及我国矿山废弃地及其生态修复现状,提出了我国矿山生态环境修复发展对策与建议。为我国废弃矿山的生态修复工作提供依据。
  • 矿山设备
  • 庞帆,何玉龙,张达,陈凯,余乐文,李翰臣,张驰
    2022,74(4):119-127 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    针对目前地下矿山领域缺少激光SLAM技术定量精度评定方法的现状,从激光SLAM技术的定位和建图两个方面进行误差分析,提出三种定量精度评定方案,将端到端定位误差、相对距离误差和绝对点位误差作为精度评测指标。结合自研井下无人机载三维激光扫描测量系统和典型测试场景,对精度评价方案进行实测。测试结果表明,该激光SLAM系统具有厘米级的建图精度,激光SLAM技术定量精度评定方案可为学术研究和工程实践提供参考。
  • 矿山地质
  • 曾晓建,刘建伟,曾庆友,潘世语,张连湘,彭蜀涛,鲁诗阳
    2022,74(4):128-136 doi: 10.16078/j.tribology.2017.06.002
    摘要:
    宜丰地区燕山期花岗岩体位于九岭钨钼锡铜金多金属萤石高岭土成矿亚带,区内有瓷石矿(含锂)10余处。通过对区内大港、白市化山等燕山期花岗岩进行研究,认为早白垩世白水洞中-细粒(二长)花岗岩为瓷石矿(含锂)的赋矿岩石。燕山期花岗岩主量元素具有高SiO2(70.01%~72.74%)、高Al2O3(14.75%~15.85%)、富Na2O(2.21%~3.96%)、低CaO(0.07%~0.77%)和高铝饱合指数(A/CNK>1.25)的特征,属于高分异过铝质花岗岩;岩石稀土总量低(∑REE=3.30×10-6~39.41×10-6),轻重稀土分馏不明显,强烈Eu的负异常,富Cs、Rb、Ta、P等元素,亏损Ba、Nb、Ti等元素,与典型的S型花岗岩相似。上述燕山期花岗岩的特征说明,宜丰地区燕山期花岗岩属于高分异S型过铝质花岗岩,形成于同碰撞环境之下,是地壳泥质组分部分熔融的产物。

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