金属矿山

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1. 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（448）

PDF （4979KB）（3567）

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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2. 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（195）

PDF （2850KB）（3315）

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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3. 联合LiDAR 和高光谱数据反演矿山生态修复区植被地上碳储量

唐佳佳, 董婧, 杨永均, 许木桑, 雷少刚, 华夏

金属矿山 2023, 52 (01): 65-72.

摘要（156）

PDF （2048KB）（1402）

准确评估矿区植被地上碳储量,可为矿区生态修复及其碳汇贡献估算提供科学依据。利用无人机采集激光雷达和高光谱数据,分别建立乔、灌、草 3 种植物群落的地上碳储量估算模型,并在神东矿区大柳塔采煤沉陷生态修复区实现了应用与验证。研究发现:仅利用高光谱数据反演乔、灌、草植物群落地上碳储量的精度 R2 分别为 0. 42、 0. 43、0. 41,仅利用激光雷达数据反演乔、灌、草植物群落地上碳储量的精度 R2 分别为 0. 64、0. 44、0. 36,融合 LiDAR 和高光谱两种数据反演乔、灌、草植物群落地上碳储量的精度 R2 分别达到 0. 87、0. 73、0. 72;LiDAR 和高光谱特征中的高度百分位变量和绿色指数分别与地上碳储量的相关性最高,对于提升地上碳储量的反演精度贡献最大,说明融合 LiDAR 和高光谱数据在反映群落形态结构和光合固碳特征方面的能力,可有效提高矿区植被地上碳储量的反演精度。研究结果表明:融合 LiDAR 和高光谱数据,可以实现矿区复杂地形和植被配置下的植被地上碳储量估算,为矿区生态修复碳汇贡献评估提供支撑。

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4. 离子型稀土浸出过程杂质形成与去除研究进展

原伟泉, 匡敬忠, 胡海祥, 梁斌珺, 于明明

金属矿山 2024, 53 (7): 119-.

摘要（64）

PDF （1683KB）（1159）

离子型稀土矿是重要的中重稀土的来源。在原地浸矿过程中,铝、铁等杂质离子的存在显著影响后续稀土萃取分离效果。因此,开展离子型稀土原地浸矿过程中杂质组分相关研究具有重要的理论及实践意义。首先介绍了国内外关于离子型稀土浸出过程中杂质组分形成机制方面的研究现状,并总结了杂质组分对后续工艺和产品质量的影响。依据杂质组分形成机制分别介绍了浸矿过程除杂和母液除杂方面的研究进展,重点阐述了不同除杂方法的理论基础和优缺点。根据现有研究基础和国家政策提出未来离子型稀土矿除杂应注重工艺的无害化和高效化,重点开展杂质组分形成机制基础研究,以此为依据开发绿色高效的离子型稀土浸矿药剂。

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5. 我国无底柱分段崩落法损失贫化研究现状及发展方向

何荣兴, 陈丽媛, 任凤玉

金属矿山 2022, 51 (11): 1-9.

摘要（244）

PDF （1950KB）（1139）

无底柱分段崩落法生产安全、开采强度大、效率高、回采工艺简单，在地下开采中占有较大比重。但损失贫化大的问题限制了该方法在贵重金属矿山的应用，也是众多学者研究的热点。总结了无底柱分段崩落法60 a的发展历程，并从放矿理论、采场结构参数、放矿方式和巷道布置形式、覆盖层块度4个方面系统总结了控制损失与贫化的研究现状，指出目前仍存在的研究问题为：放矿理论中仅考虑散体的流动特性，爆破块度、放矿口尺寸、边孔角、铲装深度等因素未在放矿理论中综合考虑，从而造成依据放出体形态确定的采场结构参数并非最优值；实际生产中并未严格按照低贫化放矿方式作业，回采巷道布置形式不能完全适应矿体产状变化，部分矿山覆盖层形成方法不利于损失贫化控制。针对这些问题，提出了进一步控制无底柱分段崩落法损失贫化的研究方向和措施，对于矿山进一步控制损失贫化指标具有一定的理论指导意义。

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6. 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（112）

PDF （1516KB）（1090）

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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7. 无人机低空遥感矿山地质灾害监测研究进展及发展趋势

廉旭刚, 韩雨, 刘晓宇, 胡海峰, 蔡音飞

金属矿山 2023, 52 (01): 17-29.

摘要（142）

PDF （5183KB）（1084）

矿产资源开采导致矿区地表频繁发生地质灾害,严重制约了矿山智能化的建设进程,监测并预警地质灾害的发生对于矿区正常生产及防灾部署具有重大意义。当前矿区地质灾害主要依靠传统地面监测手段及 InSAR 等方法,存在费时费力、周期长及 InSAR 无法监测大梯度形变等不足,无人机低空遥感作为一种新兴手段,以其独特的优势已经被广泛应用于矿山地质灾害监测中。结合现阶段典型成果及课题组近年来的探索实践,简述了矿山地质灾害的类型,分析了无人机低空遥感矿山地质灾害监测的应用现状,总结了无人机低空遥感在开采沉陷监测、煤火识别及地质灾害监测等方面应用的基本流程,提炼了现阶段无人机遥感实时高精度沉陷盆地构建、水平位移监测及多源时空数据融合等技术发展亟需攻克的技术难点,并从无人机高精度数据采集、多类型载荷协同、5G 实时传输及智能灾害监测等方面展望了未来发展方向。未来矿山地质灾害要向“多网融合+实时监测+智能作业+任务协同+全面感知 +自主决策”的智能监测预警体系方向发展,需要多学科、多部门学者开展协同攻关,实现“产学研用”联动发展。

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8. 矿山地质环境“天—空—地—人”协同监测与多要素智能感知

陈国良, 时洪涛, 汪云甲, 周大伟, 刘鑫, 王行风, 庄会富

金属矿山 2023, 52 (01): 9-16.

摘要（801）

PDF （2568KB）（952）

矿区地质灾害突出、环境问题复杂,其多尺度、连续性和整体性监测及生态环境多要素耦合演变机理研究,是我国矿区生态保护总体规划的主要工作内容。为解决矿区地质环境多平台、多要素、多尺度和时空协同监测问题,基于对地观测技术、地基设备和人工调查手段,建立了矿山地质环境“天—空—地—人”立体协同监测及多要素精准感知技术体系。在此基础上,通过构建矿区多源异构数据的智能融合模型,开发知识引导和数据学习双向驱动的智能化地质环境信息提取方法,从而实现矿区全生命周期地质环境演变的智能反演与感知。研究表明:“天—空— 地—人”协同监测与基于多源异构数据融合的多要素精准感知,是矿区生态环境多要素耦合演变机理研究的重要基础,能够为矿山地质环境“信息智能获取—知识学习—辅助决策”大数据决策支持系统构建提供技术支撑,为矿区安全高效开采和矿山地质环境保护提供科学保障。

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9. 无人机不同航线规划方案下露天矿山三维建模对比研究

张艳博, 路恒骁, 梁鹏, 姚旭龙, 李群, 于光远, 李华

金属矿山 2023, 52 (01): 95-101.

摘要（60）

PDF （2986KB）（860）

基于无人机摄影测量技术获取露天矿山三维模型,对于矿山地质环境监测、边坡地质灾害调查及治理具有重要作用。针对地形起伏落差较大的露天矿山,以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,采用基于 DSM 建立的仿地“之”字航线规划方案,并结合传统的定高“之”字及“井”字航线规划方案,构建了不同航线下的露天矿山三维模型。从三维模型完整性、布设检测点两个方面分析模型精度,并对不同航线下构建的三维模型进行了评价分析。研究表明:仿地“之”字和定高“之”字、“井”字 3 种航线规划方案均能获取完整的露天矿山三维模型;采用仿地“之”字航线得到的模型纹理、细节、颜色、信息丰富度以及模型精度均优于传统的定高“之”字和“井”字航线;相比传统定高 “之”字航线和“井”字航线,仿地“之”字航线是在地形起伏、落差较大的露天矿山地区进行无人机矿山建模的最优航线规划方案。仿地“之”字航线规划方案提高了露天矿山三维模型精度,对于矿山边坡灾害预警和灾害调查工作具有重要参考意义。

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10. 我国伟晶岩型锂铍稀有金属矿石及其浮选分离研究综述

李思阳刘杰韩跃新张淑敏

金属矿山 2022, 51 (12): 129-138.

摘要（64）

PDF （1486KB）（846）

伟晶岩型锂铍稀有金属矿是战略性矿产资源;锂铍稀有金属矿石的浮选分离是目前锂矿研究的世界性难题之一。介绍了常见伟晶岩型锂铍稀有金属矿性质及矿物晶体特性,概述了我国伟晶岩型含绿柱石的锂辉石矿石锂铍浮选工艺、浮选药剂及浮选机理等方面研究现状。目前基于浮选药剂作用强化锂铍矿物与脉石表面特性差异, 实现锂辉石与绿柱石的高效分离是细粒浸染型含绿柱石伟晶岩型锂辉石矿石主要的分选方法。锂辉石、绿柱石与主要脉石长石和石英均为硅酸盐矿物,矿物表面特性相近,实现锂铍分离的关键是寻找合适浮选药剂,实现矿物表面选择性溶蚀,扩大锂辉石与绿柱石、目的矿物与脉石矿物的可浮性差异,实现锂铍的综合回收。未来发展趋势是采用基于密度泛函理论 Materials Studio 软件、AFM 等现代检测分析手段深化研究伟晶岩型锂铍稀有金属矿矿石性质和矿物晶体表面的基因特性,采用高效活化剂与抑制剂及联合浮选工艺实现锂辉石和绿柱石的精细化高效分离;此外锂铍浮选捕收剂的低温化、捕收剂阴阳离子混合复配化以及浮选机理研究更加微观量化也是未来的研究发展方向。

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11. 基于BWM-DEMATEL-VIKOR 模型的尾矿库风险评价

王焕, 郑欣, 于雁武, 许开立

金属矿山 2022, 51 (12): 238-245.

摘要（68）

PDF （1924KB）（788）

我国尾矿库数量众多,近年来尾矿库溃坝事故时有发生,一旦溃坝会造成比较严重的人员伤亡和财产损失,因此对尾矿库风险进行科学的评估具有重要的现实意义。本文首先建立尾矿库风险评价指标体系,并给出各指标分级标准;其次,既考虑各指标对尾矿库风险的影响程度,又考虑各指标之间的结构重要度,将最优最劣法 (BWM)与决策实验室法(DEMATEL)结合,构建指标权重评价模型,同时又对各指标之间的因果耦合关系进行了分析,得到影响尾矿库安全的本质因素:安全投入占比、安全教育培训、事故应急救援、安全管理机构、事故监测预警、堆积容量;容易受到影响并可作为监测指标的因素:浸润线高度、干滩长度、排渗设施完好率、管涌、流土出现地点数、安全超高、排洪设施完好率;最后采用多准则妥协解排序方法( VIKOR)对尾矿库溃坝风险进行评价。以付冲沟尾矿库为实例进行分析,风险等级为Ⅱ级(较安全),与实际情况相符,证明该模型可用于尾矿库风险评价。

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12. 单轴压缩下冻融灰岩力学特性及裂纹扩展机理研究

王　伟, 任韬哲, 候　超, 李　达, 杨　光

金属矿山 2024, 53 (10): 61-.

摘要（36）

PDF （7177KB）（787）

为研究冻融灰岩的物理力学特性及受载破裂过程,基于单轴压缩和电镜扫描试验,获得了冻融环境下灰岩基本力学参数和微观形貌演化规律,并结合PFC2D 颗粒流程序,分析了冻融灰岩在荷载作用下的微裂纹扩展和最大主应力场演化规律。结果表明:随着冻融次数的增加,灰岩的峰值强度和弹性模量均呈指数型递减,而损伤变量呈指数型递增;单次冻融循环作用下灰岩峰值强度和弹性模量的平均损伤率分别为0. 58%和0. 53%,对应的半生命周期分别为111. 13 和120. 79 次。灰岩受单向压缩荷载时拉—剪微裂纹占比最高,其次为拉伸和压—剪微裂纹,微裂纹演变趋势可分为无裂纹阶段、微裂纹缓慢发展阶段和微裂纹快速发展阶段。随着冻融次数的增加,微裂纹起裂应力、最大拉应力和压应力均呈指数型递减,表明试样的受载能力降低。研究成果有助于从多尺度认识冻融环境下灰岩的损伤特性和渐进破坏过程,为寒区岩体工程稳定性分析与控制提供理论依据。

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13. 复配捕收剂强化煤气化细渣浮选试验研究

李振, 刘洋, 朱张磊, 李毅红, 高博, 袁雪

金属矿山 2023, 52 (10): 111-118.

摘要（55）

PDF （1954KB）（783）

针对煤气化细渣浮选分选效果低的问题,选用了柴油及其与油酸钠、OP4、甲基萘的复配产物作为捕收剂,MIBC、仲辛醇、2 号油、聚乙二醇作为起泡剂,进行了煤气化细渣的浮选对比试验,并借助激光粒度分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜分析了复配捕收剂强化浮选效果的机理。浮选试验结果表明,当捕收剂质量用量相同时,复配捕收剂浮选效果优于柴油捕收剂,其中 OP4 与柴油复配的捕收剂浮选效果最好。当柴油质量占比为 80%、OP4 质量占比为 20%、捕收剂用量为 35 kg / t、MIBC 用量为 6 kg / t 时,浮选残炭产率提高了 23. 93%、浮选残炭灰分增加了 5. 81%。激光粒度分析结果表明,OP4 与柴油复配捕收剂的粒径相对较小,改善了柴油捕收剂的分散性 ,增加了残炭颗粒与捕收剂之间的碰撞概率,因而致使浮选回收率增加了约 1 倍。傅里叶变换红外光谱分析进一步指出, OP4 表面活性剂的加入对炭表面疏水官能团的附着有积极作用,提升了浮选残炭的产率。扫描电子显微镜结果显示, 浮选可以将附着与镶嵌在残炭上的灰质颗粒去除,但无法分离炭-灰熔融体,导致浮选残炭产品灰分偏高。因而, 为实现煤气化细渣中炭-灰高效分离,后续研究应从炭-灰解离角度开展研究。

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14. 地电化学法在寻找隐伏铀矿中的应用———以诸广鹿井地区为例

赵欣怡, 欧阳菲, 罗先熔, 刘攀峰, 汤国栋, 苏艺怀, 吴彦彬, 唐瑞

金属矿山 2022, 51 (11): 167-178.

摘要（77）

PDF （4674KB）（757）

鹿井地区是我国重要的花岗岩型铀矿产区之一，为了扩大我国资源储备，加大铀矿找矿深度，在该地区使用地电化学法进行了找矿预测研究。基于“由已知到未知”的原则，先在研究区南部书楼丘铀矿床进行了已知剖面的可行性试验研究，发现在已知矿体分布范围上方出现了清晰的地电提取异常，异常与矿体对应程度较高、示矿性较好，说明利用地电化学法在鹿井地区寻找隐伏铀矿是可行且有效的。通过在鹿井地区开展未知区地电提取测量，基于测量数据，利用元素变异系数图解对As、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Th、Ti、U、V、Zn共12种元素含量进行统计并分析其富集离散程度，结果表明：研究区内U元素具有较好的成矿潜力。通过聚类分析和因子分析，将12种元素划分为F1（Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti）、F2（U-Th-Pb-V）、F3（Mo-As-Sb）3组元素组合并绘制衬度异常图，对元素组合异常的分布进行了分析，同时发现w(U)/w(Th)＞1/3的异常分布对寻找铀矿有重要的参考价值。根据元素组合的衬度异常套合情况并参考U单元素、w(U)/w(Th)值的异常平面分布特征，结合控矿与成矿地质条件及成矿潜力等因素，圈定出了3处找矿靶区，供后续找矿工作参考。

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15. 思山岭铁矿 1 500 m 副井基岩段井筒围岩稳定性分析与控制研究

李洋洋, 赵兴东, 代碧波, 李怀宾

金属矿山 2022, 51 (11): 64-70.

摘要（93）

PDF （1656KB）（756）

针对传统浅埋竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法应用于深竖井建设存在的局限性，以思山岭铁矿1 500 m副井工程为依托，进行了深竖井井筒围岩稳定性分析与控制方法研究。通过无支护自稳跨度、自稳时间等指标对该矿副井基岩段的井筒围岩稳定性进行了分析，其最小无支护自稳跨度为22 m，对应的自稳时间为125 d，可保证副井基岩段掘进进尺4 m、掘进循环周期为1~2 d的井筒围岩稳定性，然而考虑副井基岩段井筒围岩掘进至役期的长期稳定，副井开挖后仍需对井筒围岩进行支护。同时，基于新奥法（NATM）与挪威隧道施工方法（NTM），提出了强调充分发挥井筒围岩自稳能力的深竖井井筒围岩稳定性控制理论，建立了锚网喷初次支护与混凝土衬砌永久支护相结合的深竖井井筒围岩稳定性控制方法，并据此结合该矿副井基岩段井筒围岩支护设计，分析了深竖井井筒围岩支护设计的基本流程，提出了副井基岩段井筒围岩支护设计方案。通过Phase 2数值模拟评估了该矿副井基岩段井筒围岩支护设计的安全性，验证了所提出的深竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法以及支护设计方法应用于深竖井建设的可行性。

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16. 磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

刘冬梅, 王玮琦, 彭艳周, 史宏宇, 李东升, 王斌

金属矿山 2022, 51 (09): 230-237.

摘要（173）

PDF （2213KB）（716）

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用 SEM、XRD 分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于 50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当 m(磷石膏) ∶ m(磷渣) ∶m(熟料)= 20 ∶72 ∶8,水玻璃掺量为 1. 5%时,胶凝材料 28 d 抗压、抗折强度均达到最大值,分别为 43、6. 3 MPa; 较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为 C—S—H 凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的 C—S—H 凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为 20% ~ 40%。

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17. 金属矿充填固化过程监测研究现状及展望

王勇, 李健, 王珍岐, 那庆, 毕成, 吴爱祥

金属矿山 2023, 52 (05): 31-44.

摘要（88）

PDF （5139KB）（713）

充填采矿技术是金属矿绿色高质量发展的重要支撑技术,课题组在充填领域提出了“充填固化过程监测”分支研究方向,旨在突破金属矿充填采场原位强度难以监测表征的瓶颈问题。结合课题组相关研究进展,总结凝练了金属矿充填固化理论与应用研究的技术思路,并从充填固化过程多场性能监测技术、多场性能演化规律、多场性能发生机理、多场性能关联机制、充填体强度—多场性能表征模型、充填固化过程数值模拟以及工程应用等方面系统阐述了金属矿充填固化过程多场性能监测理论和应用的研究现状。在上述分析的基础上,从理论、技术、装置 3 个层面展望了未来发展方向,认为后续需要攻克的重点分别为:真实采场全域数值仿真,基于固化过程监测的充填体安全预警技术,无线化、精准化与低价化的固化过程监测传感器研制及工程推广应用。

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18. 基于知识图谱的我国矿井粉尘防治技术研究进展与展望

李刚, 周哲, 胡锦华

金属矿山 2023, 52 (07): 28-39.

摘要（111）

PDF （2484KB）（711）

借助 VOSviewer 软件以知识图谱的形式展示了 2000—2022 年中国知网( CNKI)数据库中收录的 1 044 篇文献的作者共被引、关键词共被引等数字特征,采取文献计量学方法分析了矿井粉尘防治领域发展的时间分布,探究了矿井粉尘防治研究动态及进展。研究结果表明:2000—2022 年矿井粉尘防治研究整体呈上升趋势,根据逐年发文量以及相对逐年发文量可以将其划分为 3 个阶段,即萌芽起步期(2000—2005 年)、迅速发展期(2006—2015 年)以及腾飞波动期(2016 年至今)。此外,1 831 名作者的共被引分析表明,目前已形成了 5 个联系较为密切的学术群体;3 471 个关键词的共现分析表明,目前已经形成了 5 个高相关性的关键字聚类,分别为煤矿粉尘治理研究聚类、粉尘危害研究聚类、粉尘治理研究聚类、粉尘浓度研究聚类以及数值模拟研究聚类。在上述分析的基础上,剖析了现阶段我国矿井粉尘防治研究存在的不足:① 粉尘防治理论研究成果转化率有待提高;② 矿井粉尘精准监测技术与体系有待进一步升级;③ 智能矿山建设背景下,矿山粉尘智慧除尘系统研发与应用有待进一步深入;④ 在绿色矿山建设背景下,社会环保要求不断加强,导致不少传统且行之有效的抑尘方法的应用受到一定程度限制。认为未来该领域的重点发展方向为:① 深化矿井粉尘防治理论研究,充分发挥多学科交叉研究优势,开展校企联合攻关,加强理论与实践的对话与结合,进一步提升科技成果转化率;② 加强基于粉尘精准监测与员工健康的矿井粉尘实时监测与连续性监测系统及设备的研发;③ 深化精准智慧除尘体系建设,提升矿山粉尘实时监测精准度,加强信息化技术应用的深度与广度;④ 通过技术突破打破环保性与经济性难以共存的困境,降低环保成本,提高环境效益。

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19. 双锥结构设计对旋流器流场特性与分离性能的影响

魏可峰, 赵强, 康长科, 张朔, 崔宝玉, 刘克爽

金属矿山 2023, 52 (03): 214-221.

摘要（99）

PDF （3138KB）（709）

复合锥旋流器的分离性能通常优于单锥旋流器,但锥段组合方式对旋流分离过程的影响机制尚未明晰,导致复合锥的结构优化设计仍主要基于生产经验。针对实验室 ϕ150 mm 水力旋流器,采用 RSM 湍流模型和 TFM 多相流模型系统考察了双锥结构中不同锥段锥角大小(10°、15°、20°和 30°)及组合顺序对旋流器流场特性和分离性能的影响,并与常规单锥旋流器进行了对比。结果表明,双锥结构锥角大小的影响与单锥锥角影响规律基本一致,分离性能介于组成双锥结构的 2 种单锥结构之间,但沉砂分配曲线受小锥锥角影响更为明显。不同锥段具有各自独特的作用,其中大锥主要通过影响压降和切向速度来控制旋流器的离心强度和分离精度,而小锥主要通过影响沉砂口附近物料堆积状态和轴向速度分布来控制分离粒度、水分流比和沉砂颗粒产率。在相同工况条件下,通过合理匹配不同锥段,可显著改善旋流器分离性能,其中 DC-Ⅰ 结构(30°+10°)的分离粒度最小(d50 = 15. 34 μm),而 DC-Ⅳ结构 (10°+30°)的分离精度最高(α= 7. 34)且能耗最低(P= 67. 09 kPa)。研究结果可为双锥旋流器结构设计与优化提供理论指导。

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20. 深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

刘鹏鹏, 王贻明, 周科礼, 熊国雄, 石大庆

金属矿山 2023, 52 (08): 181-188.

摘要（64）

PDF （3971KB）（708）

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用 RMR 法与 BQ 法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用 Mathews 图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用 Flac3D 三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。

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