金属矿山

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1. “双碳”背景下露天矿智能化建设新模式的技术路径

顾清华, 李学现, 卢才武, 阮顺领, 江松

金属矿山 2023, 52 (05): 1-13.

摘要（797）

PDF （3164KB）（337）

随着智能化开采技术的不断发展,矿山开采模式需要不断革新,目前我国露天矿智能化建设存在不少问题亟待解决,传统的采矿设计和工艺已不能适应无人驾驶、新能源等智能装备的发展,“双碳”背景下对原有的生产模式和装备提出了新的挑战。通过回顾露天矿智能化建设的现状,重点围绕“双碳”背景下露天矿低碳智能开采转型升级问题,探索了一种低碳、连续、高效、安全的露天矿智能化建设新模式———CDEC 采矿模式。该模式内涵包含 4 个方面,即清洁能源开发及碳封存与利用( Carbon)、露天矿开采设计的新理念( Design)、新能源智能装备定制化方案 (Equipment)以及露天矿无人连续生产工艺(Continuous)。随后分别从构建多能互补的可再生能源系统、探索露天矿山低碳连续生产工艺、开发碳封存与生态碳汇技术体系 3 个方面探讨了该模式的技术路径。最终实现“可再生能源利用+新能源装备+碳封存与利用”的绿色能源供给利用方式,形成“移动缓冲装载机(可选) +无人驾驶+破碎系统+皮带运输或升降装置”的无人连续生产工艺,为“双碳”背景下露天矿智能化建设提供指导。

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2. 岩石钻孔爆破能量调控理论与应用技术研究进展

冷振东, 高启栋, 卢文波, 陈明, 周桂松, 范勇

金属矿山 2023, 52 (05): 64-76.

摘要（408）

PDF （4979KB）（985）

岩石钻孔爆破过程涉及复杂的温度—流体—应力—化学( T—H—M—C)耦合过程的相互作用,其实质是炸药能量释放、传输与转化过程,研究爆破能量调控理论与技术对于提高炸药能量利用率、降低有害效应具有重要意义。聚焦炸药非理想爆轰模型、炸药与岩石的相互作用机制、爆破能量传输模型、爆破能量分配规律等方面,系统梳理了岩石钻孔爆破中炸药能量释放、传输与转化机理方面的研究进展。研究表明:炸药爆破破岩的能量利用率依赖于整个爆轰波的压力分布,炸药非理想爆轰时有相当一部分能量在波后稀疏波内释放;传统的波阻抗匹配理论对爆破破岩过程的描述过于简化,并不能合理地描述炸药和岩石之间的能量传输过程;可以从炸药能量的释放过程和传输转化两个环节实现对爆破能量的调控,主要有基于性能可调炸药的爆破能量调控技术、基于电子雷管精确延时的爆破能量调控技术、基于起爆位置和起爆方式的爆破能量调控技术、基于装药结构优化的爆破能量调控技术等。在上述分析的基础上,总结了岩石钻孔爆破能量调控理论与应用技术的发展现状及存在的主要问题,并探讨了该技术的研究发展趋势。

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3. wenzhang

金属矿山 2023, 52 (12): 1-.

摘要（209）

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4. 思山岭铁矿地应力分布规律与采场结构参数优化

闫广亮, 李真, 张芫涛, 林卫星, 张凤鹏

金属矿山 2023, 52 (10): 1-9.

摘要（181）

PDF （4031KB）（254）

采用水压致裂法分别测量思山岭铁矿围岩与矿体地应力,分析围岩与矿体地应力分布规律及其差异。结果表明:围岩与矿体地应力均随埋深增加近线性增大,水平最大主应力始终为第一主应力,方向近 NEE 向;围岩与矿体水平主应力差值均较大,埋深超千米时最大与最小主应力比值分别为 1. 58 与 1. 46,思山岭铁矿处于强各向异性高应力状态。围岩地应力略高于矿体地应力,千米以深时围岩水平主应力约是矿体水平主应力的 1. 06 倍。基于地应力分布规律与矿体层理,将思山岭铁矿 40 m×40 m×60 m(长×宽×高)的方形采场优化为 80 m×20 m×60 m 的长条形采场,模拟结果显示长条形采场开挖后的应力、位移、塑性区分布均优于方形采场,进一步提出了深埋高应力层状矿体的采场结构参数设计方法。

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金属矿山 2023, 52 (12): 9-13.

摘要（167）

PDF （2435KB）（102）

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6. 节理尺寸对岩体非线性力学行为的影响研究

卿少帅, 陈新, 马伯涛

金属矿山 2023, 52 (06): 1-12.

摘要（164）

PDF （7336KB）（260）

为克服物理模拟试验制作大量小尺寸断续节理的困难,采用 PFC2D 软件对节理连通率固定而节理尺寸 (或节理分段数 m)与倾角 β 组合变化的断续节理岩体开展了单轴压缩数值模拟试验,分析了其宏观非线性力学响应和细观损伤力学机理。 PFC 模型的细观力学参数根据以往的多批含节理石膏试件物理模拟试验结果进行标定。研究发现:① 当节理倾角固定时,试件当量化峰值强度和弹性模量随节理尺寸(或 m)的减小而增大,且峰值强度与 Oda 组构张量的标量损伤变量呈指数关系。 ② 随着节理倾角或节理分段数的减小,试件的应力应变曲线由单峰型变为多峰型,节理系统的承载力调用提升。 ③ 试件的破坏模式可分为岩石基质剪切破坏、沿同列节理的条块状破坏和沿节理面的剪切滑移破坏 3 种类型,与后两种破坏模式相比,第一种破坏模式的试件强度较高。 ④ 节理试件的非线性力学响应与节理和岩桥的相互作用密切相关,并经历了如下 3 个阶段:弹性变形阶段,节理系统未闭合,岩桥单独承载;非弹性变形阶段,岩桥或基质出现损伤,节理系统开始闭合并承载;残余阶段,由于岩桥或基质破坏以及节理的再次张开,岩桥或基质以及节理系统的承载力都降低。 ⑤ 节理和岩桥的非线性力学响应决定了试件的弹性模量、强度、延性随节理尺寸的变化规律;一般而言,随节理尺寸(或 m)减小,节理的闭合位移与承载力调用也减少。

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7. 硫化铜钼矿浮选分离抑制剂研究进展

祁梦瑶, 彭伟军, 曹亦俊, 陈湘根, 晁彦德, 王伟, 张龙玉, 黄宇坤

金属矿山 2023, 52 (08): 1-16.

摘要（151）

PDF （2818KB）（215）

铜钼是重要的有色金属,对战略性新兴产业发展具有重要作用。硫化铜钼矿是铜钼金属的主要来源, 其中黄铜矿和辉钼矿共伴生关系紧密且可浮性相近,两者的浮选分离一直是矿物加工领域的难题和研究重点。硫化铜钼矿常用的浮选分离工艺有“抑铜浮钼”和“抑钼浮铜”两种,分别通过添加黄铜矿抑制剂或者辉钼矿抑制剂来扩大黄铜矿和辉钼矿可浮性差异,进而实现两者的深度分离。近些年来,黄铜矿无机抑制剂如氰化物类、诺克斯类药剂因环保和安全问题已被严禁使用,目前在工业上使用较多的是硫化钠类抑制剂。与此同时,黄铜矿有机抑制剂的开发和研究逐渐增多,巯基类、硫脲类、羧酸类等小分子抑制剂和生物大分子、聚合物类抑制剂都被广泛关注。除此之外, 使用臭氧、次氯酸盐、过氧化氢等氧化剂或电催化氧化、加热氧化等手段来预处理抑制黄铜矿的研究也逐渐增多。对于辉钼矿来说,常用的抑制剂有木质素磺酸盐、果胶、卡拉胶、O-羧甲基壳聚糖、黄腐酸等。详细总结了目前已报道的黄铜矿无机抑制剂、黄铜矿有机抑制剂、黄铜矿组合抑制剂、黄铜矿氧化剂及氧化手段和辉钼矿抑制剂,并对它们的作用机理和优缺点进行了对比分析。黄铜矿无机抑制剂虽然药效较好,但用量和对环境危害较大;黄铜矿有机抑制剂虽然也有很好的选择性抑制效果,但复杂的生产工艺和昂贵的生产成本严重限制了其工业化应用;相比之下,氧化预处理在“抑铜浮钼”工艺中具有很大的应用前景,但仍需寻找开发更绿色、低耗的氧化方法。辉钼矿抑制剂一般为一些有机大分子,其中含有的大量亲水官能团会使得药剂在浮选过程中丧失选择性,因此辉钼矿抑制剂的设计可以考虑从与其表面吸附的特异性离子进行作用入手或基于辉钼矿晶面的各向异性,设计开发与辉钼矿“棱面”暴露的钼原子具有选择性作用的抑制剂。抑制剂是黄铜矿和辉钼矿浮选分离的关键所在,新型抑制剂的设计开发对于整个铜钼分选行业的绿色可持续发展具有重要意义。

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8. 矿山喷雾降尘技术研究与应用现状综述

金龙哲, 刘建国, 林清侠, 周玉竹, 李刚, 汪澍, 魏祎璇, 欧盛南, 王天暘, 王佳慧

金属矿山 2023, 52 (07): 2-17.

摘要（134）

PDF （2682KB）（285）

喷雾降尘技术以其操作简单、成本低、降尘效率显著等优势,成为矿山井下应用最为广泛的降尘技术之一。但传统喷雾降尘技术普遍存在雾滴粒径大、耗水量多、呼尘沉降效率低等问题。针对以上问题,国内外学者对喷雾降尘技术开展了广泛研究,但对其研究与应用现状缺少深入总结。基于此,基于近 20 a 来矿山喷雾降尘技术的相关研究文献,梳理了喷雾雾化降尘机理、喷雾雾化效果评价参数与测试方法、喷雾雾化效果影响因素、喷雾降尘效率及其影响规律的研究现状。研究结果表明:喷雾雾化效果评价参数主要包括雾滴粒径、雾滴速度、喷雾射程等;喷雾雾化效果与喷嘴结构、气水压力、液体物理特性等参数密切相关;喷雾雾滴粒径越小、雾滴速度越快,其对粉尘的吸附沉降效率越高。针对矿山喷雾降尘技术研究现状,分析了目前存在的不足,并提出了未来的主要研究方向,即进一步探究喷雾雾化机理、完善喷雾雾化效果评价参数、规范喷雾降尘效率测定方法、关注喷雾添加剂对作业人员身体健康与工作环境的影响。

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9. 基于随钻测量的岩体结构与力学参数表征研究进展

于庆磊, 王宇恒, 李友, 曹永胜, 蒲江涌

金属矿山 2023, 52 (05): 45-58.

摘要（119）

PDF （2850KB）（279）

岩体结构识别和力学参数表征是岩石力学领域的基础问题,是金属矿山开采设计的重要依据。由于天然岩体结构的复杂性,岩体力学参数确定一直是岩石力学的难点。随钻测量技术作为一种便捷、快速的原位连续测量方法,能够利用钻孔过程中钻头的动力学响应,评价岩体结构特征和力学性质,配合钻爆法施工,具有不可比拟的优势。国内外学者进行了大量的研究工作,取得了许多研究成果。回顾了 20 世纪 70 年代至今的随钻测量研究成果和最新研究进展,从随钻测量技术研究的相关试验设备、随钻测量表征岩体结构、随钻测量表征岩石强度三方面进行了较系统地综述,分析了已有研究工作存在的不足,最后结合课题组的工作和认识,指出了随钻测量技术可能的发展方向,为该技术的后续应用与研究提供参考。

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10. 基于数码电子雷管的岩巷爆破掘进炮孔密度优化方法

王雁冰, 王国豪, 鲍舟琦, 谢平, 张英豪

金属矿山 2023, 52 (05): 113-121.

摘要（119）

PDF （2730KB）（301）

岩巷掘进中大部分工程的炮孔密度为 5 个/ m2,较高的打孔数在一定程度上制约了岩巷掘进效率。如何在保证爆破效率的前提下降低打孔数成为目前亟待解决的难题。从文献检索和现场试验方面开展相关研究,通过对煤矿以及金属矿巷道掘进相关文献的整理,分析了断面尺寸、断面面积、炮孔密度和掏槽区域面积占比等多个维度,同时对掏槽面积占比与炮孔密度进行了线性拟合。研究结果表明:在实际工程案例中,掏槽面积占比越大,往往炮孔密度越低。由此提出了一种结合数码电子雷管的掏槽区域上下分区的炮孔布置方案,并将其应用于淮南顾北煤矿。试验结果表明:对比原方案,新方案炮孔利用率最高提升了 14. 34%,炮孔数目最高降低了 28. 33%,循环周期由原来的 10. 8 h 降为最低 9. 9 h,能大幅提升巷道掘进月进尺,有望在岩巷掘进施工中推广应用。

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11. 矿井降温技术研究进展与展望

柳静献, 李国栋, 常德强, 李元辉

金属矿山 2023, 52 (07): 18-27.

摘要（116）

PDF （1563KB）（276）

矿井高温热害是矿井深部安全开采的重要影响因素之一,有效且经济的矿井降温技术对于深部高温矿井安全且高效开采尤为重要。分析了矿井热源的种类及热害对人的影响,并对目前矿井降温技术的原理及应用研究现状进行了评述;研究了用于热害较轻或浅部矿井的非人工制冷技术,着重阐述了用于热害较重和深部矿井的多种人工降温制冷技术;对比分析了液态气体相变制冷技术、直膨式热泵降温技术、动力性热管降温技术、个体防护服和涡流管结合矿井微气候调节技术的优缺点及其在矿山现场的应用研究进展,指出了目前各类降温技术存在的共性问题,讨论了未来地热控制及余热回收利用的技术发展趋势,为选择合适的深井降温技术提供依据。研究表明:目前矿井降温技术虽然飞速发展但存在能耗较大、制冷系统设备复杂且难以维护,只重视降温而忽略矿井湿度过高,未能充分利用矿井地热能源价值,非煤矿山专用降温系统研究较少等不足。针对矿井降温系统的共性问题提出了开发节能且高效的新型降温技术,着力开发制冷设备,坚持降温除湿并重的原则,充分利用矿井地热能源以及设计非煤矿山专用的矿井降温技术等应对措施。

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12. 酸蚀作用下红砂岩的非线性蠕变损伤本构模型研究

胡斌, 陈怡昕, 张真, 李京, 魏二剑

金属矿山 2023, 52 (06): 13-18.

摘要（96）

PDF （1360KB）（188）

为探究红砂岩在酸蚀作用下的蠕变特性,根据损伤力学理论,将红砂岩中氧化钙在单位时间内的损失量作为化学损伤的依据;通过化学动力学中的表观反应速率理论,考虑浸泡红砂岩的化学溶液初始 pH 值和浸泡时间,推导出氧化钙损失量随时间变化的表达式,从而实现化学损伤因子的定量化。针对红砂岩在蠕变过程中的应力损伤,提出了应力损伤演化方程及加速蠕变时间阈值。在传统蠕变本构模型的基础上串并联基本元件,并将化学损伤因子与应力损伤因子引入蠕变本构模型中,建立了酸蚀作用下红砂岩的非线性蠕变损伤本构模型。最后,通过分析酸性溶液浸泡后红砂岩的三轴压缩蠕变试验数据,对所建模型进行参数辨识及验证,结果表明,本文所提出的蠕变模型能较好地描述红砂岩在酸蚀作用下的蠕变特性,具有一定的合理性与可靠性。

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13. 矿物浮选中常见黏土类脉石抑制剂研究进展

车宇航, 陈伟, 朱阳戈, 漆静, 赵刚, 杨柳

金属矿山 2023, 52 (08): 36-49.

摘要（77）

PDF （2165KB）（148）

黏土矿物主要是各种层状硅酸盐,由于硬度小,在矿物浮选体系一般以微细粒形式存在,往往会严重影响目的矿物的浮选,因而开发黏土矿物浮选抑制剂越来越重要。综述了目前浮选体系中常见的黏土矿物晶体结构特性,并分类总结了常见的层状镁铝硅酸盐及已报道的浮选抑制剂类型和作用机制。抑制剂类型可分为以水玻璃、磷酸盐为代表的无机抑制剂;以有机酸为代表的有机小分子抑制剂;以多糖为代表的有机高分子抑制剂,它们在结构上多具有磷酸根、磺酸根、羟基、羧基等作用基团,主要调节黏土矿物、目的矿物及气泡之间的疏水作用和静电作用。指出各种黏土矿物影响目的矿物浮选的机理并利用抑制剂消除该影响机制,以及该过程中抑制剂的构效关系,是该领域未来的研究重点和药剂设计方向。

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14. 基于诱导冒落开采的强制崩落区范围确定方法

马姣阳, 陈生鑫, 魏殿恩, 张庆嵩

金属矿山 2023, 52 (10): 10-17.

摘要（77）

PDF （3718KB）（152）

强制崩落区范围是否合理对诱导冒落法的冒落范围、过程及矿石回收影响重大。为此,以急倾斜破碎中厚矿体诱导冒落法开采条件为工程背景,采用数值模拟的方法,在确定崩落区采幅、高度及开采方式的前提下, 构建动态开采模型,分析不同崩落区开采范围、埋藏深度条件下的诱导冒落矿体的致冒机理,形成强制崩落区确定方法。研究结果表明:结合崩落形状、应力分布状态和岩体破坏情况可有效确定强制崩落区,以及特定条件下强制崩落区范围最优形式;增加崩落隅角改变强制崩落区范围,能够有效地提高诱导矿层冒落能力;近崩落区位置存在复杂应力分布状态,崩落区顶板的垂直应力及水平应力的常值受深度影响呈现规律性阶梯型增长。研究结果可为诱导冒落采矿工程提供理论支撑。

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15. 超高水材料充填减灾减损绿色开采理论与技术进展及展望

王方田, 刘超, 郝文华, 胡世杰, 冯光明, 李怀展, 郭广礼

金属矿山 2023, 52 (05): 14-30.

摘要（75）

PDF （8820KB）（247）

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率高等特点,可有效解决地面环境保护与煤炭资源开采破坏之间的突出矛盾,符合煤炭资源减灾减损绿色智能开采新发展理念的要求。在总结充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,阐明了超高水材料充填开采的技术原理、工艺流程及材料性能;重点从充填开采地表沉陷控制“充填体—煤柱”及“充填体—支架— 煤体”协同承载等方面揭示了充填开采动力灾害防治机理;提出了减灾减损绿色开采动力灾害防治、智能化感知、地表形变监测与预计及充填装备智能化控制等关键技术,在山东义能煤矿成功进行了超高水材料充填开采实践,并实现了“三下”深部煤层安全高效智能绿色开采。为推进生态文明建设与环境保护,实现现代化矿井减灾减损绿色开采,展望了超高水材料充填开采研究方向为:深化深部超高水材料充填开采岩层控制基础理论、提高超高水材料充填开采技术智能化水平,创新超高水充填与煤系共伴生资源协同开采技术体系,联合超高水材料充填开采与碳捕获、封存及再利用技术,优化智能化绿色开采监测评估体系与方法,为实现深部资源绿色化开采提供科学依据。

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16. 千米深井锰矿炭质页岩顶板巷道围岩变形破坏特征

申业兴, 高林, 黄小芬, 赵世毫, 战新宇, 赵芳昊

金属矿山 2023, 52 (12): 14-22.

摘要（69）

PDF （5686KB）（150）

贵州省锰矿埋深普遍较深且巷道顶板以炭质页岩为主,层间节理、裂隙发育,导致该类巷道围岩变形破坏较为严重。为了揭示千米深井锰矿炭质页岩顶板巷道围岩变形破坏特征,以贵州铜仁某千米深井锰矿-75 m 中段回风平巷为例,基于围岩力学试验及数值仿真试验方法,对不同炭质页岩厚度下中段回风平巷的变形破坏特征进行分析。结果表明:千米深井锰矿中段回风平巷炭质页岩顶板及锰矿层天然状态下抗压强度分别为 70 MPa、60 MPa,炭质页岩坚固性系数为 3. 4~ 5. 0;随着炭质页岩顶板厚度增加,巷道顶板及两帮位移量逐渐增大,顶板最大垂直位移量为 96. 7 mm,左、右两帮最大水平变形值分别为 117 mm、104 mm,且两帮位移图像整体呈现出“倒 V”字形分布,表现出显著差异性变形破坏特征;巷道顶板塑性区范围随着炭质页岩厚度增大而扩大,在炭质页岩厚度为 3 m 时,塑性区体积达到最大值,且巷道塑性区以剪切破坏为主,剪切破坏体积占塑性区总体积的 93. 82%。综合分析得出,随着炭质页岩厚度的增加,顶板破坏范围越大,围岩稳定性越差,故加强深井高应力锰矿炭质页岩顶板非对称冒落拱的控制是该类巷道围岩稳定性控制的关键。

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17. 四川轿顶山锰钴矿床含矿岩系岩石地球化学特征及成矿规律

徐云峰, 秦宇龙, 李名则, 熊昌利, 白宪洲, 张彤, 武文辉, 詹涵钰, 吴建亮, 王显锋

金属矿山 2023, 52 (06): 134-144.

摘要（68）

PDF （2529KB）（162）

汉源县轿顶山锰钴矿是四川省最早发现的优质锰钴矿床,是四川省重要的锰钴资源基地。为探讨其沉积环境、物源区背景及进一步研究矿床成矿规律,进行了含矿岩系的岩石地球化学分析。结果表明:轿顶山锰钴矿床属海相化学沉积型,主要受藻礁控制,沉积环境为氧化—还原过渡环境。原始沉积物质主要成分为上地壳长英质,但沉积时有少量基性物质、古老沉积物等成分混入;物源区构造背景由被动大陆边缘过渡至大陆岛弧构造背景;轿顶山锰钴矿产于开阔台地外侧的水下隆起附近,由藻类吸附锰质等形成;晚奥陶世—早志留世,区域上发生了海底火山活动,并带出锰、钴等物质,使整个海域都富成矿物质,为锰钴矿的形成提供了物质来源基础;海底火山活动带出的 Co、 Mn、Ni 等随海流运移至藻礁区域,改变了周围水域的物理化学性质,藻类选择性地吸附 Co、Mn、Ni 等元素,导致 Co、 Mn、Ni 等物质大量沉淀,从而形成了含 Co、Ni 较高的菱锰矿。

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18. 某冻土区矿山冰冻尾砂充填研究

门建兵

金属矿山 2023, 52 (12): 23-27.

摘要（67）

PDF （2008KB）（114）

本研究旨在探讨冰冻尾砂充填技术在某冻土区矿山中应用的合理性。从冻结充填体的力学强度和冻结时间两个方面开展研究,主要对不同温度下的冻结充填体进行了单轴抗压强度测试,并通过热传递数值模拟分析了不同尺寸充填区对冻结时间的影响。研究结果表明,冻结温度与冻结充填体的抗压强度呈现线性关系;此外,通过拟合公式预测了不同矿段中冻结充填体的强度,并验证了该充填技术能够满足矿山充填要求;最后,基于模拟结果, 总结得出了关于充填区体积和充填料浆冻结时间之间关系的经验公式,为未来矿山冰冻尾砂充填技术的应用提供了有益的参考。

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19. 新城金矿深部斜坡道围岩稳定性分析与控制技术

蒋万飞, 秦绍龙, 赵兴东, 刘滨, 张庆, 鲁鑫

金属矿山 2023, 52 (10): 31-36.

摘要（66）

PDF （3006KB）（142）

随着浅部资源的枯竭,我国金属矿石开采逐步进入深部阶段。为探索金属矿深部巷道围岩稳定性分析和控制技术,以新城金矿深部斜坡道围岩支护技术为研究背景,前期通过现场工程地质调查获取围岩的结构面信息 , 采用 Dips 对结构面信息进行统计分析。在现场进行岩石取样后,对样品进行室内岩石力学试验,最终获得了岩石的物理力学参数。采用 Q 分级、RMR 分级及 GSI 对岩体进行质量分级,采用 RocLab 对岩体的物理力学参数进行估算。应用 Unwedge 对巷道的潜在楔形体进行了识别,发现巷道顶板存在大型楔形体,且存在极大冒落风险,并基于岩体质量分级结果和分级支护图表,确定采用“树脂锚杆+锚索+金属网+双筋条+钢筋梁+喷射混凝土”对该区域进行支护。最终应用 Phase2 和 Unwedge 对巷道支护效果进行分析。结果表明,采用该支护方式后围岩的塑性区范围和位移量都有所降低,顶板楔形体的安全系数也提高到了 35. 897,冒落风险得到了有效的控制。本研究证明该支护方式可有效保证巷道围岩的稳定,也可为类似矿山的巷道围岩支护提供指导。

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20. 湿式除尘器中气水喷雾降尘效果试验研究

江丙友, 张琦, 朱志辉, 黄金山

金属矿山 2023, 52 (07): 82-90.

摘要（65）

PDF （2774KB）（190）

为提高煤矿井下湿式除尘器降尘效率,改善作业人员工作环境,提出了在湿式除尘器中安装内混式空气雾化喷嘴的降尘方法。首先,基于激光多普勒喷雾雾化特性测试平台,对比 3 种空气帽结构空气雾化喷嘴的雾化角和雾滴索特尔平均直径 D[3,2] ,优选出了雾化效果最佳的喷嘴。其次,基于湿式除尘器与气水喷雾降尘试验平台,选定喷嘴与风机距离、喷嘴供气压力、喷嘴供水压力和风机供气压力进行单因素试验,得到单一最佳水平。最后,基于正交试验理论,设计 4 因素 3 水平正交试验,开展了不同工况下的降尘试验。结果表明:在同一工况下,孔径为 2. 0 mm 的压力扇形喷嘴雾化角最大且雾滴粒径最小,D[3,2] 为 33. 20 ~ 50. 51 μm,更有利于微细粉尘的捕集与沉降;4 因素降尘效率显著性水平排序对于全尘和呼尘均为:喷嘴与风机距离>喷嘴供水压力>风机供气压力>喷嘴供气压力;降尘系统最优参数组合为:喷嘴与风机距离 2. 25 m、喷嘴供气压力 0. 4 MPa、喷嘴供水压力 0. 4 MPa 和风机供气压力 0. 2 MPa,全尘与呼尘的降尘效率可分别达到 90. 06%和 75. 91%。研究成果可为矿井湿式除尘系统的优化及应用提供理论参考。

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