金属矿山

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1. 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（501）

PDF （6633KB）（226）

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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2. 真三轴条件下充填体峰前卸荷损伤本构模型

孙光华, 　韩凯明, 　刘志义, 　齐育珠, 　郭建琪, 　孟森森,

金属矿山 2025, 54 (10): 1-9.

摘要（383）

PDF （3220KB）（136）

为了探究真三轴条件下充填体峰前卸荷的力学响应机制,运用真三轴岩石控制系统与声发射监测系统
开展不同最大主应力条件下充填体峰前卸荷试验。分析加卸荷全过程充填体的变形特征和耗散能演化规律,基于岩
石整体破坏准则并采用分段的方式,建立可以描述充填体加卸荷应力—应变过程的损伤本构模型。结果表明:不同
最大主应力卸荷的本质是充填体在加载阶段出现损伤的程度以及对后续卸荷破坏的影响;根据RA—AF 信号特征判
断出充填体的破坏形式以张拉破坏为主,剪切破坏为辅;加卸荷全过程分为4 个阶段,即初始损伤阶段—低速损伤阶
段—平稳阶段—卸荷破坏阶段。随着卸荷时最大主应力的增大,充填体在卸荷破坏阶段的破坏更剧烈,且耗散能增
长更迅速;模型分析结果与实际试验的应力—应变曲线吻合。基于岩石整体破坏准则以分段的形式构建的损伤本构
模型能较好反映充填体在加卸荷过程中的受力变形情况,并可以有效区分充填体卸荷前后2 种状态。

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3. 喷浆粉尘控制研究进展与展望———基于 CiteSpace 数据

刘国明, 　侯明慧　程卫民　刘建国, 　陈连军

金属矿山 2025, 54 (9): 1-13.

摘要（378）

PDF （2700KB）（146）

喷浆技术作为巷道锚喷支护的主要手段,目前已被广泛应用于矿山掘进支护中。喷浆作业在搬运、上料、搅拌及喷射环节均会产生粉尘,是矿山开采过程中的主要尘源之一。针对目前喷浆粉尘控制技术的研究,利用 CiteSpace 软件对近 50 a 文献开展计量分析,从发文量、作者、机构、关键词共现、聚类、时区等方面对研究热点进行了归类统计。研究表明:我国对喷浆技术的研究起步相对较晚,发展历程呈现阶段性特征。 ① 萌芽探索阶段,20 世纪 70 年代喷射混凝土设备研发实现突破,喷浆技术逐渐在矿井巷道、边坡支护实现应用,但技术设备仍不成熟。 ② 成长发展阶段,进入 80 年代后,湿喷工艺开始得到推广,但由于对安全作业的重视程度不足,粉尘危害严重、生产事故频发。 ③ 成熟增长阶段,21 世纪初,国家对安全生产和职业病明确立法,喷浆作业的粉尘问题得到业内学者的持续关注和研究,喷浆粉尘控制研究在这一时期得到发展。 2010 年后,对喷浆机实用性的改进成为主流,文献量快速增长。 ④ 疫情低谷阶段,2018—2022 年,受疫情和科研周期影响,文献量明显下滑,但长远预测,喷浆粉尘控制领域相关研究的广度及深度仍有较大发展空间,业内重视程度会越来越高。核心作者之间存在广泛的合作关系,非核心作者分布广泛且独立性较强。对喷浆粉尘控制的研究队伍以高校为主,未形成各地区机构的广泛合作。英文文献不论是作者还是机构都与中文文献高度重合,国内学者研究多侧重于工程应用。国外学者主要侧重于湿式混凝土管道输送规律及射流结构特征等方面。从关键词的演进可以看出现有研究正向喷浆设备优化改进,喷射混凝土在新材料、新环境中的应用等方向进行深度探索,研究方向不断增加。在此基础上,进一步讨论了目前喷浆粉尘控制领域研究遇到的挑战,并展望了未来发展趋势。认为该领域存在的挑战在于:明晰喷浆产尘降尘机理,研发智能化精准湿式喷浆技术, 开发便携喷浆装备,强化技术工人职业化培训以及壮大研究团队,加强“产—学—研—用”协同发展、协同攻关等。下一步可通过各类试验和数值模拟分析明晰喷浆产尘降尘机理,融合人工智能机器视觉等新兴智能化技术发展喷浆粉尘精准控制方案,加强物料长距离管道输送减阻及无尘化射流理论研究,拓展多领域、多行业喷浆防尘技术应用,推进喷浆粉尘防治规范化和标准化等,深化对矿山喷浆粉尘控制方面的研究。

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4. 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（370）

PDF （5058KB）（227）

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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5. 海外大型露天矿山智能化建设体系与应用实践 ———以拉斯邦巴斯铜矿为例

吴立活, Miguel Canz, Hermes Guevara, 李国清, 侯　杰, 张永芳

金属矿山 2025, 54 (1): 207-.

摘要（349）

PDF （4068KB）（404）

拉斯邦巴斯铜矿运用现代化信息技术构建覆盖“地质资源—计划管理—过程控制—安全保障—智能决策”全方位智能化建设框架,通过关键应用场景设计与应用,实现矿山生产运营的高效协同与智能管理。针对矿体赋存条件复杂、开采规模庞大、作业地点分散等问题,应用矿床地质建模、三维可视化及无人机技术,实现矿山全生命周期的地质资源精细化管控。在此基础上优化开采工艺,应用精准定位及智能卡调技术,实现大规模高陡边坡的精准穿孔、控制爆破以及矿岩运输。构建了以超前预防为目标,全面覆盖人、机、环、管,与生产过程深度融合的矿山安全监测预警体系,显著提升了矿山的安全作业水平。通过云平台和数据湖技术实现多源异构数据融合,应用机器学习算法构建数据分析与决策模型,为矿山管理者科学决策提供有力支持。拉斯邦巴斯铜矿智能化建设成果对于国内大型露天矿山智能化建设具有一定的示范作用。

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6. 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（341）

PDF （1571KB）（88）

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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7. 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（243）

PDF （3323KB）（288）

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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8. 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（230）

PDF （1868KB）（150）

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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9. 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（221）

PDF （2203KB）（534）

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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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（220）

PDF （1948KB）（318）

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. 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（220）

PDF （5568KB）（288）

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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12. 基于U2 -Net 的岩体内部结构面智能识别研究

白万明, 赵　宇, 刘艳彪, 马　骏, 徐　帅

金属矿山 2025, 54 (4): 219-.

摘要（201）

PDF （1984KB）（264）

结构面对于岩体力学行为和变形破坏机制具有重要影响。快速精确获取结构面分布特征和参数信息对于深部工程岩体稳定性和灾害孕育机制分析具有重要意义。钻孔摄像是一种岩体内部结构面探测新技术,但对钻孔图像中结构面的识别仍以人工辨识为主,存在工作量大、处理速度慢与人为误差大等问题。基于此,开展了基于 U2-Net 卷积神经网络的钻孔图像结构面智能识别研究。首先收集20 个钻孔1 013 张钻孔图像;其次,应用图像翻转、色彩抖动、模糊处理和Mixup 等数据扩充方法,将数据集扩充到12 421 张,建立钻孔摄像数据集,解决结构面分割网络训练过程中样本不足的问题;然后,基于深度学习框架PyTorch,设置学习率0. 001,训练批次为4,使用Adam 优化器,在训练过程中自适应调整学习率,建立结构面智能识别模型;模型在置信度阈值为0. 7 时F 度量值达到了最大值 0. 749,在召回率大于0. 5 范围内精确率最高可达0. 85,实现了结构面区域的完整分割。与人工识别方式相比,在重合度50%的条件下,U2-Net 网络识别率达到了94. 8%,表明该网络具有较高的识别精确率与一定的泛化性。

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13. “采矿工艺重构”思想及其在采矿方法开发中的应用

陈庆发　玄昊然　商　昱　甘　泉　付振宇　李建辉

金属矿山 2025, 54 (7): 1-7.

摘要（195）

PDF （1754KB）（216）

基于采矿工艺变革的必要性分析,提出了“采矿工艺重构”的概念与定义,指出其实质是对现有采矿工艺组分和技术进行拆解与重构,旨在形成一套结构稳定、工作工序有序且能够满足矿山采矿工艺变革现实需求的新工艺。开展了采矿工艺重构的技术特点及其对工艺开发人员的要求分析,以及重构后的工艺系统模式划分研究;讨论了“采矿工艺重构”与“协同开采”在思想和技术层面上的关联性;并结合小分段壁式空场采矿法开发案例,介绍了 “采矿工艺重构”思想在指导采矿方法开发过程中的应用情况。结果表明:“采矿工艺重构”思想能够有效指导采矿工艺变革,根据该思想开发的小分段壁式空场采矿法不但提升了回采率指标,而且有效控制了顶板安全事故,有助于解决矿山存在的突出技术难题。

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14. 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（194）

PDF （1617KB）（215）

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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15. 电动矿用卡车的技术进展与应用现状

段文权　陈　冲　马俊生　赵辉军　郭其林　国仕磊　王　斌

金属矿山 2025, 54 (6): 144-152.

摘要（190）

PDF （1606KB）（262）

在全球能源转型和矿业追求低碳发展的背景下,探究电动矿用卡车的发展态势,为其在矿业领域的绿色可持续发展提供策略。通过梳理电动矿卡的全球及区域市场现状,分析不同地区的市场差异与政策驱动;探究电池、充电、自动驾驶等核心技术,分析现有技术的进展、局限及新型技术的发展潜力,同时探讨充电基础设施面临的挑战与发展趋势;通过列举紫金山铜金矿、Boliden 矿山等多个露天和地下矿山的应用实例,总结其技术特点与运营效益。结果表明:电动矿卡相较于传统柴油矿卡,运营成本可降低 50% ~ 60%,碳排放减少 25%以上,且有效改善了作业环境,是矿业绿色转型的关键技术路径;对于矿山企业,应优先在短途重载、往返频率高的场景部署电动矿卡,并积极探索“车电分离”等创新作业模式。尽管当前在电池续航、充电设施、初始投资等方面存在挑战,但随着技术进步、产业生态完善和政策支持,这些问题将逐步解决。未来,电动矿卡有望在全球广泛应用,推动矿业向智能化、无人化、绿色化转型升级,为全球矿业可持续发展贡献关键力量。

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16. 多源数据融合的矿山精细化建模方法与虚拟现实平台搭建

王江梅, 关　凯, 朱万成, 徐晓冬, 刘阳晓, 高　楠, 秦瑞博, 李　荟

金属矿山 2025, 54 (3): 158-.

摘要（181）

PDF （4789KB）（123）

矿山生产过程精细化建模和场景展示,可以实现对矿山三维空间分布的精细刻画,同时提高矿山灾害监测预警的时效性和可视化程度。将精细化地质建模技术与矿山灾害监测预警方法相结合,搭建了兼容PC 端浏览器和手机端APP 的三维可视化地表灾害监测预警云平台。采用Hermite 径向基隐函数、MaskR-CNN 网络和反距离加权插值法等多源数据融合的矿山精细化建模方法,利用无人机摄影测量、InSAR 数据、钻孔岩芯等多源异构数据,实现了地表形态、地层分布、岩体质量等信息的精细化智能表征,以及由表及里的矿山精细化模型构建。在此基础上,研发了一种岩体质量智能计算的移动端APP 进行钻孔岩芯数据快速采集及智能识别,并采用WebGL 和云计算技术搭建了兼容PC 端浏览器和手机端APP 的三维可视化监测预警云平台。该平台被应用到阿尔哈达铅锌矿,融合精细化模型和虚拟现实矿山场景构建,将研究对象的空间数据信息、监测信息以及精细化建模等进行了统一管理和可视化。研究表明:三维虚拟现实场景的多终端嵌入以及矿山灾害预警预报的高度可视化,方便矿山工作人员快速了解地表稳定性情况,在一定程度上可为矿山安全生产提供保障。

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17. 大规模地下金属矿装备智能调度数字孪生关键技术

郝雪弟, 杨建, 鲁自横, 葛世荣, 唐硕, 郭鹏飞

金属矿山 2025, 54 (6): 1-10.

摘要（173）

PDF （2629KB）（371）

针对矿山调度过度依赖人工完成、设备协同性差、生产效率低、智能化调度技术难以适应大规模生产调度需求等问题,全面分析了地下金属矿的开采工艺和方法,总结出地下金属矿开采方法和工艺谱系,提出了多进路、多采场、多盘区的平行作业模式是实现大规模地下金属矿高效开采的生产模式。针对传统调度求解方法存在的问题,划分了生产计划编制、开采设备接续和工序设备协同 3 个关键调度问题,提出了动态调度和多目标求解算法是求解大规模地下金属矿智能调度问题的有效方法。通过分析数字孪生技术为大规模平行作业模式以及动态多目标调度提供了智能化服务载体,提出了包含物理装备层、虚拟孪生层、孪生数据层、传输数据层和孪生服务层的地下金属矿装备智能调度数字孪生系统架构,从而为大规模采场装备集群智能调度提供了技术支撑,是智能矿山建设的必由之路。研究成果以期为进一步研发地下金属矿装备智能调度系统提供理论与技术支撑。

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18. 超声波调控赤铁矿与绿泥石浮选交互影响研究

贾煜坤　姚　金　印万忠　杨　浦

金属矿山 2025, 54 (9): 107-113.

摘要（170）

PDF （2241KB）（63）

以油酸钠为捕收剂,针对正、反浮体系研究了超声处理对赤铁矿、石英以及绿泥石间交互作用的调控效果。试验结果显示,在适宜超声条件下,赤铁矿浮选体系中与绿泥石的交互影响可得到有效调控。当采用 200 W 超声功率对含 10%绿泥石的混合矿处理 1 min 时,正浮选体系精矿铁回收率提升 3. 89 个百分点,反浮选体系精矿铁回收率提升 3. 67 个百分点。同时,通过 SEM-EDS 检测、比表面积分析以及药剂吸附量检测分析了超声对赤铁矿、石英以及绿泥石间交互作用的调控机理。研究发现,超声处理可以使赤铁矿表面吸附罩盖的细粒绿泥石脱附,有利于浮选药剂在矿物表面的吸附,对赤铁矿回收及绿泥石脱除均起到促进作用,为含绿泥石的低品位复杂赤铁矿石的浮选分离提供了重要理论支撑。

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19. 露天台阶爆破智能设计系统研发及应用

杨　军, 李立杰, 刘红岩

金属矿山 2025, 54 (1): 160-.

摘要（166）

PDF （4475KB）（148）

爆破作为采矿的主要环节在数字化矿山建设中具有举足轻重的作用,提高爆破设计的科学性和合理性,需要突破传统爆破设计过多依靠个人经验和爆破理论发展不足等瓶颈。为此,以VC++作为开发平台,采用Open GL 作为3D 图形引擎,由底层自主开发了相应的露天台阶爆破智能设计系统。该系统基于高精度延时逐孔起爆条件下单孔拟柱体(炮孔分担区域)破碎理论模型,结合人工智能和台阶爆破设计原理,实现三维布孔自动化、起爆网络连接自动化、爆破参数选取智能化和设计图表规范化等目标。系统具有的逐孔计算校核炮孔药量和爆破震动、飞石及爆堆破碎效果预测等功能,成功解决了爆破方案精确设计中的核心问题。最后将该系统应用于非洲纳米比亚湖山铀矿复杂矿体矿岩分离爆破生产实践,通过矿岩分离爆破技术成功地将矿石贫化率由最初的17%大幅降至13%,直接生产成本降低了4. 60%,同时显著提高了矿山爆破作业的智能化水平,节约了企业总生产成本,取得了显著的经济和社会效益。

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20. 新疆典型大煤矿生态环境质量时空变化特征研究

任兵兵, 蒋平安, 方　勇, 李宝玉, 孙芳芳, 武红旗, 史名杰, 陈新雨

金属矿山 2025, 54 (6): 273-283.

摘要（164）

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“疆电外送”政策下新疆煤炭资源的加速开发对生态环境造成了破坏。为了更好地落实国家的环境保护措施,基于遥感生态指数(RSEI)系统分析了 2003—2023 年新疆典型煤矿———伊北煤矿与西黑山煤矿的生态环境变化。研究结果表明:① 伊北煤矿的生态环境呈现出“先退化后改善”的趋势,且改善幅度显著;西黑山煤矿表现为 “先改善后退化再改善”局面,但整体改善幅度有限。 ② RSEI 驱动力分析表明,伊北煤矿和西黑山煤矿的生态变化均受自然与人为因素的共同影响。在伊北煤矿,气温和降水等自然因素在生态初期和恢复期发挥了重要的调节作用, 而土地利用类型则是生态退化的主要人为驱动力。类似地,西黑山煤矿的生态变化也受到降水等自然因素的显著影响,特别是在生态初期和恢复阶段。与此同时,土地利用类型依然是导致生态退化的主要人为因素。 ③ 不同的气候区对矿产开发后的生态修复策略有所不同,研究结果可为半湿润区与半干旱区煤矿的生态治理和恢复策略提供参考依据。

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