金属矿山

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1. 急倾斜薄矿脉开采技术现状与“ 采—选—充” 协同开采新模式

李元辉, 丁跃跃, 孔伟中, 李坤蒙, 肖贵轩

金属矿山 2025, 54 (1): 27-.

摘要（208）

PDF （5058KB）（161）

自20 世纪80 年代以来,急倾斜薄矿脉开采以浅孔留矿法和削壁充填法为主。近30 a 来,静态留矿法、小分段浅孔留矿法、削壁充填法、削壁留矿法以及中深孔高效采矿方法等多种适应不同开采条件的采矿新工艺不断研发和应用,提高了极薄矿脉和不稳定矿岩的开采效率和矿石贫损控制水平。由于薄矿脉矿体形态变化大、采场作业空间狭小、机械化程度低,一直面临着生产效率低、作业安全性差、矿石贫化高、损失大等突出问题。为进一步提高开采效率、降低贫损率,从协同开采理论出发,提出了薄矿脉井下“采—选—充”协同开采新模式。通过将矿石预选、尾废充填工艺移至井下,采用中深孔落矿的高效采矿方法,在井下开拓系统中增设矿石预选抛废装置,提前分离矿石中的粗粒废石,提高供矿品位,并将预选处理的废石和粗粒尾砂充填至采空区,创新了采、选、充协同高效绿色开采工艺流程。所提开采新模式对于改变薄矿脉开采效率低、矿石贫损率大、作业安全性差、开采成本高等现状,破解开采效率与贫损控制难以兼顾的重大技术难题具有深远意义。

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2. 论岩石破裂时空观( 一) :科学定义及应用前景

王运敏, 刘祥鑫, 游　勋

金属矿山 2025, 54 (1): 1-.

摘要（198）

PDF （3323KB）（189）

当前大数据、大模型、深度学习等人工智能新兴技术的快速发展,为推动矿业、岩土、信息、安全等多学科交叉融合提供了全新的研究视角。新兴技术引入岩石力学与岩石工程领域后,岩石破裂在时空尺度的表征及评估取得了长足进步。纵观岩石破裂问题的研究历程,所存在的不足在于人为将时序和空间特征割裂研究。究其本质,是对岩石破裂的时空一致性缺乏深度认知。在此背景下,分别从唯物主义哲学和物理学发展的视角总结了事物的时空变化性和物质运动的时空延展性规律,以能量时空性为主线,提出了岩石破裂时空观学术思想,从“岩石→能量→破裂” 完全统一角度定义了岩石破裂时空观。结合新时代学科发展前沿问题,岩石破裂时空观理论体系的提出将为岩石力学与岩石工程领域的研究提供全新的第四研究范式。

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3. 露天煤矿自动驾驶矿卡前障碍物检测算法研究

秦学斌, 薛宇强, 景宁波, 王　炳, 朱信龙, 张俊乐

金属矿山 2025, 54 (2): 145-.

摘要（178）

PDF （1868KB）（63）

露天煤矿矿卡行驶环境复杂,传统自动驾驶车辆障碍物检测方法在光照不均匀、遮挡等场景下存在漏检、实时性差等问题,无法满足煤矿自动驾驶矿卡行驶需求。针对以上问题,提出了一种基于16 线激光雷达与Realsense D435 深度相机融合的煤矿自动驾驶矿卡前障碍物检测算法。首先,建立雷达与相机坐标转换模型,利用深度学习方法对雷达与相机所采集的数据分别进行目标检测;其次,利用最近邻匹配算法建立目标中心点匹配模型,引入多维二叉树(K-Dimension-Tree)模型提高中心点匹配效率,融合2 种传感器的检测结果;最后,将融合结果择优输出, 作为最终目标检测结果。通过数据集KITTI 实际道路测试验证所提算法,并采用露天煤矿矿卡行驶场景数据进一步进行了方法测试。研究表明:基于激光雷达与相机融合的矿卡车前障碍物检测算法与传统障碍物检测方法相比漏检目标数减少90%,误检数减少30%,每秒传输帧数(FPS)提升到30 帧/ s;该方法在准确率、实时性方面满足实际行驶要求,有助于露天矿卡自动驾驶技术的推广应用。

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4. 微纳米气泡强化微细粒矿物浮选过程的研究现状

彭伟军, 姚　佳, 黄业豪, 宋翔宇, 于博文, 郜润博, 胡展滔

金属矿山 2025, 54 (2): 86-.

摘要（177）

PDF （2203KB）（265）

随着矿产资源的开发利用,我国矿产资源贫、细、杂的特点日渐突出,其中微细粒矿物的高效回收成为选矿领域亟待解决的难题。微纳米气泡因独特的表面和体积特征,在提升微细粒矿物浮选效率方面展现出显著优势。在综述了微细粒矿物定义、性质及其分选现状基础上,详细介绍了微纳米气泡的特性、产生原理及应用,并着重探讨了微纳米气泡在浮选过程中促进微细粒矿物浮选的作用机理。结果表明:微纳米气泡可直接粘附于疏水颗粒表面,有效增强颗粒与气泡间的碰撞频率,并降低颗粒脱离气泡的概率;微纳米气泡在复杂溶液环境和物理压力下具有超常稳定性,这为浮选过程的强化提供了保障。最后提出了未来微纳米气泡浮选技术的研究方向,研究可为微细粒矿物的高效分离回收提供理论指导和技术支持。

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5. 我国金属矿山智慧化转型实践与展望

柳小波, 丛峰武, 张宝金, 马新博, 陈晓云, 张兴帆, 王连成

金属矿山 2025, 54 (5): 1-.

摘要（148）

PDF （5568KB）（132）

矿产资源安全供给是实现我国高质量发展和国际竞争力提升的重要保障。然而,由于我国部分关键矿产资源先天禀赋不足,致使对外依存度居高不下,严重威胁了国内资源安全。随着新一代智能技术的快速革新,智慧矿山建设不仅有助于实现行业转型升级,更是成为破解我国矿产资源开发利用瓶颈的关键途径。在此背景下,深入研究智慧矿山的理论体系,持续探索其创新模式,不断推动智能技术与传统矿业工艺的深度融合,对于建设更加安全、高效和环保的矿山具有重大意义。针对当前我国金属矿山高质量、可持续发展面临的多重挑战和新机遇,提出了智慧化转型是打造矿山行业新质生产力的必由之路,资源战略引领、管理创新驱动、技术智慧赋能三位一体是推动智慧化转型的必要保障,并建立了以点突破(技术瓶颈攻关)、线联动(矿石流、信息流、能量流协同优化)、面覆盖(矿业新生态数智赋能)为代表的3 个阶段的智慧矿山建设创新模式。同时结合本研究团队与鞍钢矿业利用深度学习、数字孪生等技术在采矿作业无人化、地质资源数字化等方面研究和实践成果,以鞍钢某地下金属矿山为例,对其“点— 线—面”创新模式下智慧化建设过程中的总体架构、具体措施和实施效果进行了深入剖析。最后分别在企业、行业和国家层面对我国金属矿山智慧化转型进行了展望,认为未来应聚焦于通过数智赋能促进矿山企业实现更高层次的安全、低碳和高效开采,全面推进矿山行业的跨界融合和智慧新生态建设,打造矿山行业新质生产力,共同践行国家高质量可持续发展战略规划。

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6. 缓倾斜厚大矿体机械化垂直分条上向分层干式充填采矿方法研究

冯　帆, 徐剑坤, 孙淑华, 曹国华

金属矿山 2024, 53 (10): 1-.

摘要（145）

PDF （1764KB）（212）

当采用传统的上向分层干式充填采矿法开采缓倾斜厚大矿体时,常常面临着机械化程度低、矿石贫损率高等问题。针对此问题,提出了一种缓倾斜厚大矿体机械化垂直分条上向分层干式充填采矿法。其核心是将矿体沿走向方向上划分为若干分条,采用上向分层干式充填采矿法逐条回采,并在矿房一侧留设废石混凝土挡墙,随后在充填体上铺设耐磨钢板,且配备铲运机等机械化设备进行出矿和充填,从而提高机械化程度,降低矿石贫损率。首先, 介绍了缓倾斜厚大矿体机械化垂直分条上向分层干式充填采矿法的采场布置方式、回采工作、充填工艺,并阐述了其技术优势。其次,以某地下金矿为例,将该方法与上向分层尾砂胶结充填采矿法进行了经济比较。研究表明:当采用该方法回采矿体时,每个采场可多获得收益105 万元。研究成果可为类似矿山条件下缓倾斜厚大稀有贵重金属矿体安全高效回采提供技术指导。

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7. 岩石能量体概念及岩石破碎指标研究

郭连军, 王雪松, 徐振洋, 李萍丰, 刘　鑫

金属矿山 2024, 53 (11): 1-.

摘要（138）

PDF （1999KB）（231）

为推动岩石破碎理论的发展,从地质学中岩石形成角度出发提出了岩石可视为具有抵抗破碎能力的 “内敛能量物质”这一概念。借助晶核破碎学中的观点,从微观角度将岩石破碎解释为岩石晶体间结合能的打破,说明了岩石破碎中的能量消耗与表面能有关,并给出了采用NSCB 劈裂试验的表面能计算方法,进而推导了岩石能量体的破碎能耗计算方法,基于此建立了岩石破碎程度指标。选取了已有文献中的试验参数,试算了具有代表性的岩石能量体破碎能耗值。结果表明:岩石能量体的破碎能耗随岩石目标破碎尺度减少而增大;在霍普金森试验中,未完全破碎条件下的岩石破碎能耗大于完全破碎条件,该部分能量由岩石内部损伤与塑性应变消耗;根据破碎能耗值定义计算的岩石破碎指标Ku,能够定量描述岩石的破碎程度,弥补定性描述的不足。研究结果丰富了岩石破碎理论,能够为岩石力学及相关岩石破碎工程提供参考。

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8. 铌矿选矿技术研究现状及展望

曹　钊, 卢文达, 王介良, 吴　旭, 汤家焰, 王维维, 刘文丽

金属矿山 2024, 53 (12): 1-.

摘要（136）

PDF （841KB）（333）

针对铌矿资源高效分选技术需求,通过文献研究和比较,系统介绍了世界铌资源的分布、矿床类型及特点,重点归纳了烧绿石矿、铌铁矿和白云鄂博铁-稀土-铌共伴生矿等3 类主要铌矿石的选矿工艺和浮选药剂研究现状,指出目前铌矿选矿多采用重选、磁选和浮选等多种方法相结合的联合工艺,以适应不同类型铌矿的特性,浮选药剂研究则主要集中在常规药剂改性、新型药剂研制和复合用药研发3 个方向。研究表明,未来铌矿选矿技术发展应加强新型浮选药剂及其作用机理研究,注重选冶联合工艺的研究与应用,强化微细粒铌矿物及复杂共伴生铌矿物的回收技术研发。研究结果可为铌矿资源的高效分选技术研究提供指导,对提高铌矿资源利用效率、促进铌工业可持续发展具有重要意义。

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9. 我国非煤矿山职业健康防控技术研究现状、挑战及展望

王运敏, 李　刚, 刘建国, 金龙哲

金属矿山 2024, 53 (9): 1-.

摘要（128）

PDF （2663KB）（159）

矿业是现代工业的粮食,在国民经济发展中发挥着不可替代的作用,但采矿过程伴随众多职业危害因素,给工人职业健康与安全造成极大影响。采用文献查阅、现场调研、访谈交流等方法,并基于团队已有研究积累,对新中国成立以来我国非煤矿山职业健康防控技术研究现状进行了综述,并分析了当前面临的主要挑战。结果表明: 我国非煤矿山职业危害主要涉及粉尘、噪声、高温等7 类因素,存在“点多、面广、源强”的显著特点,防治难度大;在7 类职业危害因素中,粉尘危害最为突出,且爆破粉尘、强疏水性微细粉尘、井下喷浆粉尘与高寒、低气压、超大规模开采粉尘防治是目前面临的主要挑战。在上述分析的基础上,指出我国非煤矿山职业健康防护技术未来发展方向为健全非煤矿山职业危害监管体系、强化职业危害控制科技创新与实践、推行职业危害防控专业化社会服务、坚持职业危害个性化与综合防治、探索职业危害智能化防治技术,逐步形成以监管落实为驱动、科技创新为抓手、社会服务为目标的科学发展模式,切实提高非煤矿山职业危害因素防治效果,保障工人职业健康与安全。

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10. 适用于矿山爆破的“ 悟空” 大模型构建及其平台研发

李萍丰, 谢守冬, 张　宣, 张万忠

金属矿山 2025, 54 (1): 153-.

摘要（127）

PDF （1948KB）（122）

针对矿山爆破面临的复杂地质条件、爆破效果准确性差及多源数据驱动模型构建困难等问题,为提高矿山爆破作业的智能化和自动化水平,提升作业效率和安全性,构建了一种基于GPT 大模型的矿山爆破大模型——— “悟空”大模型,该模型集成了GPT 大模型的强大自然语言处理能力与深度学习算法,旨在实现智能布孔设计、智能知识问答及智能问数统计等特色功能。进一步研发了配套的智能平台,该平台引入了自动化的爆破布孔方案生成机制,能够根据地质条件、炸药类型及爆破目标等参数,实现快速优化爆破布孔方案,提升布孔设计的合理性和准确性; 平台开发了一个知识问答模块,能够实现即时解答爆破作业中的疑难问题,进一步提升作业效率;此外,平台智能问数统计模块能够以对话形式实现数据自动统计分析、自动图表展示、智能数据洞察等功能,赋能矿山数据多场景分析研判。研究表明:① 智能布孔设计能够显著提高布孔设计效率和准确性,减少人工干预;② 智能知识问答能够有效解决矿山爆破领域中的专业知识获取难题,提升行业人员专业素养;③ 智能问数统计能够有效收集并分析爆破作业数据,可为矿山爆破的精准管理与决策提供有力支持。所建模型及其配套的智能平台为实现矿山爆破作业智能化提供了新思路,具有重要的理论意义和实用价值。

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11. 地下矿山锚杆腐蚀与防腐蚀试验研究现状及展望

冯　帆, 李源浦, 蔚登峰, 景泮印, 李伟宁

金属矿山 2025, 54 (4): 1-.

摘要（118）

PDF （1617KB）（128）

锚杆在井下作业环境中深受腐蚀作用的影响,造成支护结构失效,加剧了巷道失稳、突水、塌方等重大安全事故隐患。锚杆腐蚀行为、失效机制以及防腐蚀性能研究已成为地下矿山围岩支护领域的热点和难点问题。根据前人研究成果,从锚杆腐蚀影响因素、腐蚀效果试验、腐蚀机理以及防腐蚀效果试验4 个方面,系统梳理和总结了矿山恶劣开采条件下锚杆腐蚀破坏和防腐的室内试验研究现状与发展历程。在此基础上,凝练了目前锚杆腐蚀破坏与防腐蚀试验研究中存在的关键问题,指出了井下锚杆腐蚀试验研究下一步发展的方向:深井高应力巷道锚杆腐蚀破坏特征,滨海矿山围岩锚杆溶蚀破坏机制,多参量交互作用下锚杆腐蚀失效行为,复杂开采条件下防腐锚杆稳定性研究。同时,提出了锚杆腐蚀破坏试验模拟研究中的关键技术难题:考虑实际预应力的锚杆加速腐蚀试验技术,滨海矿山围岩—锚固结构溶蚀试验技术,支护结构现场加速腐蚀试验方法和不同腐蚀环境下防腐锚杆耐蚀性试验技术。对矿井恶劣腐蚀环境下锚杆破坏机制开展更为全面的研究,进而有针对性地进行腐蚀防控,可为支护结构长期承载性能与围岩稳定性控制提供理论与技术支撑。

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12. 中国XRT 智能预选抛废技术应用研究与实践

罗主平, 刘建华, 孙业长, 杨　婷, 杨　璐, 阳建国, 张文国, 周承丞

金属矿山 2024, 53 (8): 79-.

摘要（116）

PDF （1516KB）（1166）

我国矿石资源普遍禀赋差,选矿成本高,但选矿工艺技术及设备研发水平较高。为了推动近年取得重大突破的高效大块预选设备———XRT 智能选矿机更好地服务矿山,提升矿山的生产力水平和经济效益,建设绿色生态矿山,在简要介绍了XRT 智能选矿机系统组成与分选原理、工艺技术的适用性及要求、工艺技术与设备的特点和优越性基础上,按矿种分类介绍了代表性矿山开展XRT 智能预选抛废研究与生产实践的情况。试验研究与生产实践表明:XRT 智能选矿机对矿种具有广泛的适应性,且具有分选客观、科学、精准、智能、节能、环保等特点;可以兼顾两种及以上目标矿物或元素的高效综合回收;应用工艺简单,对现场碎矿流程的冲击、干扰小;入选粒度粗,高度契合能抛早抛、能收早收理念;对薄、小、边、残、贫矿石资源的开发具有显著的扩能、降本、提质意义。并就XRT 智能选矿机的研发和工艺技术应用给出了7 点建议:解决分选粒度向上下拓展与分选效率、可靠性、稳定性和工艺的适应性问题,以实现多抛多收的目标;解决设备的大型化、系列化问题,以降低投资和生产成本,并方便现场配置和生产管理;研发三产品XRT 智能选矿机,为后续制定高效的选矿工艺和产品方案创造条件;制定全面、科学的矿废判定标准,以实现资源效益的最大化;支持并携手矿石选择性破碎技术共同发展,为预选创造更好的条件;科学制定包容其他预选抛废技术的高效抛废工艺,使抛废更彻底、工艺流程更简洁顺畅、技术经济指标更好;论证废石洗矿工艺替代筛分洗矿工艺或给矿洗矿工艺的科学性,以使全系统工艺流程更简单、生产环境更整洁、投资和生产成本更低。最后指出,除磁铁矿石外,其他铁矿石及非金属矿石的粗粒预选抛废,应用不断进步的XRT 智能预选抛废技术应是大势所趋。

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13. 保安矿柱充填回采过程中竖井稳定性力学试验研究

杨智博, 金长宇, 丁成功, 柳宏儒, 姚桂宏

金属矿山 2025, 54 (3): 1-.

摘要（115）

PDF （5100KB）（154）

竖井作为矿山重要的生产设施,其稳定性决定了矿山正常生产与人员安全。受资源量日渐枯竭影响, 为了保证矿山产能顺利过渡,对某金矿竖井保安矿柱内的高品位矿体进行了残矿回收可行性研究。针对复杂采空区周边的残矿回收问题,融合工程经验法与相似材料试验,提出了一种保安矿柱回采评价方法。该方法通过Mathews 稳定图对采场结构参数进行了初步设计,再利用室内相似材料试验模拟开挖过程,通过相似材料的变形与破裂对参数取值合理性进行研究,最终提出保安矿柱内矿体回收方案与采场结构参数。以该矿主竖井保安矿柱内残矿回收为研究背景,利用所提方法进行了回采过程模拟,在满足生产安全与岩层沉降控制标准的前提下,确定了在保安矿柱内采场与现有采空区之间留设10 m 宽间柱的回收方案。所提方法与研究结果不仅为该矿竖井保安矿柱内的残矿回收提供了理论支撑,还为其他同类型矿山的残矿回收提供了参考。

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14. 重复采动影响下近距离巷道群围岩协同变形与控制技术研究

赵　涛, 谢艳文, 王　涛, 邢　坤

金属矿山 2025, 54 (2): 1-.

摘要（111）

PDF （7761KB）（139）

为了研究巷道群受重复采动影响围岩的变形破坏规律及稳定控制问题,综合运用现场测试、数值模拟、理论分析等方法,研究重复采动对巷道群围岩塑性区空间分布特征、应力场、变形场的影响规律,揭示多次采动对巷道群失稳破坏机制,提出巷道群稳定性控制技术。结果表明:随着工作面回采数量的增加,巷道群卸载拱范围逐渐增大,巷道表现为典型的非对称破坏特征;钻孔窥视与数值模拟得出的松动圈范围基本一致;确定了锚杆支护时顶锚杆长度应不小于1. 3 m,帮锚杆长度应不小于2. 1 m。据此提出了“注浆—补强”支护方案,确定了注浆施工参数与补强锚索的长度与间距,补强支护后巷道顶板移近量减少了61. 5%,巷道底板移近量减少了62. 5%,两帮移近量减少了 62. 2%。顶板离层观测结果验证了支护方案的可靠性。

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15. 倾斜矿体多采空区顶板破坏与冒落机理分析

周颜军, 汪　亮, 冯庆杰, 易云佳, 曹建立, 卢　悦

金属矿山 2024, 53 (11): 11-.

摘要（111）

PDF （4344KB）（125）

排山楼金矿上部矿体露天转地下阶段应用空场法开采,采空区已用诱导冒落+地表废石充填塌陷区的方法进行了治理;下部矿体进入海棠山国家自然保护区范围,地表不允许塌陷,但由于矿石品位低,继续沿用传统充填法势必造成矿床开采效率低、生产成本高、矿山经济效益差等问题。以地表保护区下低品位矿体充填法安全高效开采为工程背景,结合RG 井下电视系统监测结果总结了顶板上覆岩层裂隙分布与发展规律,分析了应力平衡拱与冒落拱演化机理,提出了稳定冒落拱的形成条件。基于现场监测与岩石力学参数试验结果,通过FLAC3D 数值模拟方法研究了倾斜多空区贯通与拉底过程中顶板破坏与冒落机理,探明了顶板冒落过程中围岩的应力和位移演化规律,以及诱发冒落的主导因素,并提出了基于地表安全性的冒落进程控制技术。研究成果可为该矿开发既满足地表保护需求又能低成本高效开采的工艺技术提供理论参考,对于类似矿山的采矿方法设计也有一定的借鉴意义。

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16. 西藏巨龙超大型斑岩型铜矿床地质特征及找矿前景

康　旭, 谢富伟, 丁　帅, 龚建生, 樊炳良, 周敖日格勒, 孙　杨, 何逸飞, 贾　敏, 徐煜昕, 邱泽航, 曹　润, 刘诗语, 张家璇

金属矿山 2025, 54 (1): 168-.

摘要（110）

PDF （2574KB）（130）

巨龙铜矿床位于拉达克—冈底斯—下察隅岩浆弧东段南缘,是我国首个单体铜金属资源量超过2 000 万t 的世界级斑岩型铜矿床。最新勘查成果显示巨龙铜矿是由驱龙铜矿和荣木错拉铜矿组成的一个完整斑岩成矿系统。结合矿区2020 年以来的补充勘探成果,开展了巨龙铜矿矿床地质特征研究,建立了三维地质模型和矿体模型,总结和探讨了矿床成因,分析了矿区找矿前景。研究结果表明:巨龙铜矿发育于近EW 向逆冲断裂带与SN 向正断层系统交汇部位的中新世复式岩体中,主要赋矿岩体为二长花岗斑岩、黑云母二长花岗岩、花岗斑岩;矿体在平面上呈近似圆形,空间上呈厚大柱状体,产状近直立,铜品位由浅部向深部逐渐降低;围岩蚀变以发育大量硬石膏、泥化蚀变叠加显著为特征;巨龙铜矿是典型的碰撞型斑岩铜矿成矿系统,降温可能是铜发生大规模沉淀的主要因素。在上述分析基础上,以Leapfrog 三维地质建模软件为平台,通过隐式建模方法构建了矿床三维地质模型和三维矿体模型,并结合矿床成因和找矿标志,认为巨龙铜矿体北侧及东侧深部未封闭,深部找矿潜力巨大。此外,该矿北西方向串珠状低磁异常区及北侧默龙玛矿段也具有良好的找矿前景,有望取得新的找矿突破。

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17. 融合时序InSAR 与MIDAS 的露天边坡稳定性分析及预测

蒙　齐, 吴彩燕, 曾特林, 谭宝会, 贾　应, 应欣翰

金属矿山 2024, 53 (10): 216-.

摘要（107）

PDF （4305KB）（124）

针对当前矿区地表形变监测技术监测范围小、周期长、采样率低等问题,以龙首露天矿为工程背景,融合SBAS-InSAR 技术、MIDAS 数值模拟与长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)网络,提出了一种边坡稳定性的分析与预测一体化方法。利用SBAS-InSAR 技术获取研究区2014—2023 年地表垂直向形变时序反演结果,并分析其时空演化特征与形变机理。以典型形变剖面为研究对象,采用MIDAS GTS NX 软件模拟边坡在强震作用下的稳定性, 并分析边坡破坏规律及形变特征。采用贝叶斯优化算法(bayesian optimization,BO)优化LSTM 网络,搭建并优化预测模型用于矿区地表形变预测。结果表明:南侧边坡垂直向形变相对严重,沉降速率达176. 3 mm/ a,累积沉降量达 1 489 mm;在强震数值模拟中边坡产生严重位移变形并最终失稳;基于SBAS-InSAR 监测结果对各预测模型进行精度验证,验证结果表明BO-LSTM 模型的预测精度最优,平均绝对误差与均方根误差至少降低了18%和16%。采用该模型预测矿区未来地表垂直向形变,预测结果表明,未来2 a 内矿区形变速率放缓,边坡处于稳定状态。

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18. 煤矸石基全固废胶凝材料制备及性能研究

陈明志, 顾晓薇, 孙一硕, 韩长赫, 邢峻嘉, 张怡臻

金属矿山 2025, 54 (5): 325-.

摘要（107）

PDF （1571KB）（27）

为了实现煤矸石等固废的大规模、高效综合利用,并降低胶凝材料的使用成本和碳排放,选用典型碱性固废电石渣、SDS 干法脱硫灰为固体激发剂,以S95 级高炉矿渣、煅烧煤矸石粉为前驱体,基于各固废的成分特点和地聚物胶凝材料的配合比设计理论,制备了一种新型全固废胶凝材料,并讨论了煅烧煤矸石粉和高炉矿渣掺量对砂浆的流动性能、砂浆试件的力学性能和胶凝材料的水化性能的影响。结果表明,由于煅烧煤矸石粉中含有大量的粘土质材料,随着其掺量的增大,砂浆的需水量逐渐增大、流动性逐渐降低;砂浆试件7 d 的抗压强度呈下降趋势、28 d 的抗压强度呈先升后降的趋势,煅烧煤矸石粉掺量为20%时28 d 的抗压强度达到峰值。水化产物性能分析表明,在煅烧煤矸石粉掺量为20%时,净浆试件中产生的水化硅酸钙最多,微观结构最致密,标准砂浆试件28 d 的抗压强度达 44. 7 MPa,达到P·O 42. 5 号水泥的强度要求,是一种理想的低碳、低成本绿色水泥。

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19. 金属矿山充填料浆管道输送理论研究20 a 进展与展望

甘德清, 孙海宽, 刘志义, 薛振林, 张友志

金属矿山 2025, 54 (1): 9-.

摘要（104）

PDF （6633KB）（157）

尾砂胶结充填采矿法是实现绿色矿山建设,符合“双碳”战略发展的重要采矿手段。管道输送系统为充填料浆顺利输送至采空区提供了可靠途径,随科技进步而不断发展。分析了近20 a 国内外充填料浆管道输送的发展脉络,提出了管道输送系统具备的3 个特点。首先,管道输送研究理论体系丰富,归为尾砂胶结充填料浆性质及管流特性两方面;其次,管道输送安全事故频发,堵管、爆管、磨损失效尤为突出,开展管输理论与工程应用研究具有重要现实意义;最后,为提高矿石开采效率,实现采充协调,大流量管输系统成为料浆输送的主要发展趋势。基于管道输送两方面研究内容,从充填料浆自身属性角度出发系统梳理了充填材料类型及充填料浆的流变性、触变性等研究进展,从管输特性角度综述了管输的具体影响因素及管流特性取得的研究成果,并对速度场分布、管输阻力计算方法、管道磨损、管流可视化及传热等方面所建立的理论体系展开了深入探讨。结果表明:常采用Bingham 模型及H-B 模型描述不同类型的充填料浆流变特性、塑性黏度及屈服应力等流变参数是料浆管道输送的主要影响因素,通过加入减阻剂、减水剂或缓凝剂等外添加剂可以有效改善料浆流层间的黏滞阻力;优化管径、输送速度、充填倍线等设计参数可改善充填料浆在管道内的流动状态,减少流动过程的摩擦阻力损失。针对“三高一扰动”问题及经济高速发展需求,在“双碳”背景下,展望了未来管输核心装备及技术研发的发展前景,认为未来研究侧重点主要包括:① 在装备方面,开发新型充填材料,充分利用工业固废资源,实现绿色清洁生产;建立一套自动化充填料浆制备系统,依据料浆性质与管输设计参数进行自适应性计算与分析,实现物料精准控制;对管道材料进行精细化加工或替换,减少输送摩擦阻力,提高料浆输送效率;实现充填料浆的物理可视化监测,减少堵管爆管事故发生。② 在技术层面,有必要进一步将矿业工程学科与计算机科学的交叉融合,致力于开发智能化、可视化、高效化且经济性显著的现代充填料浆管道输送系统。

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20. 深井条形矿柱安全系数计算公式优化研究

姚桂宏, 金长宇, 丁成功, 祝贺超, 韩　滔, 杨智博

金属矿山 2024, 53 (10): 6-.

摘要（96）

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随着我国矿山进入大规模深部开采阶段,越来越多的矿体开采面临高应力环境,这将导致开采扰动诱发的高应力破坏现象愈发显著,因此采场稳定性成为影响矿山生产的重要安全问题。矿柱作为主要承受上覆岩体自重应力与水平构造应力的结构,是矿房回采作业过程中最有可能发生破坏的部位,因此其宽度是采场设计的主要参数。为确定深部采场矿柱的合理宽度,开展深井条形矿柱安全系数计算公式优化研究,本研究提出了一种适用于深部矿柱强度修正经验公式。该公式通过引入Hoek-Brown 准则,对原有强度折减经验系数K 进行了确定,建立了K 值的计算方法,并采用理论分析和数值模拟提出了适用于该矿区深部矿柱荷载值计算的修正经验公式,最终基于矿柱安全系数公式确定了某超深部矿山高阶段空场嗣后充填法的矿柱宽度。

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