金属矿山

王少锋, 尹磊磊, 石鑫垒, 周子龙

2026, 55(5): 1-16.

摘要 ( 97 )

PDF (5123KB) ( 42 )

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当前非煤矿山资源开发强度逐步提升,浅层资源逐渐减少推动开采重心转向深部区域,对采掘装备的
高效性、安全性以及智能化水平提出了更加严苛的要求。作为巷道掘进的核心装备之一,悬臂式掘进机的技术性能
将直接影响非煤矿山的开采效率与生产安全,其应用与发展始终是行业研究的焦点课题。聚焦非煤矿山采掘工程中
悬臂式掘进机进行研究,系统归纳了其发展历程、关键技术和应用现状,分析了悬臂式掘进机的核心理论与技术,包
括破岩刀具类型、峰值截割力理论模型及装备结构设计。研究表明:① 悬臂式掘进机历经多阶段技术迭代,国外从20
世纪30 年代末的结构不完善机型,逐步发展至可截割抗压强度170~200 MPa 超硬岩层的智能化装备;国内则从20
世纪60 年代的技术引进,逐步实现自主研发,现已形成轻、中、重及超重型全系列产品,为实现非煤矿山机械化开采奠
定了坚实的技术基础。② 悬臂式掘进机的破岩刀具以镐型截齿为主,其破岩机理分为弹性变形、裂纹产生、宏观裂纹
形成及岩屑崩落阶段,峰值截割力模型为设备设计提供了理论支撑。③ 悬臂式掘进机已在金矿、铅锌矿、钾盐矿、芒
硝矿、磷矿等非煤矿山成功应用,展现出巷道成型精度高、安全性好等优势,但也存在岩石特性自适应性不足、设备智
能化程度有限、采掘工艺不匹配等问题。在此基础上,剖析了现阶段悬臂式掘进机在非煤矿山应用过程中面临的挑
战,并展望了“十五五”乃至更长一段时间该领域的发展方向。现阶段该领域面临的挑战在于非煤矿山特有的地质与
工况条件制约设备效能发挥,岩石力学特性复杂、矿体赋存形态多样、设备性能局限、智能化程度低、采掘工艺欠缺,是
目前悬臂式掘进机在非煤矿山应用过程中亟待解决的难题;未来发展应聚焦于刀具革新、联合辅助破岩、截齿结构优
化、机岩匹配与智能化、采掘工艺优化等。基于以上分析,提出了 “监测—感知—调整—破岩” 全信息智能化、透明化
工作模式的未来发展构想:通过激光雷达、矿压监测系统、多元传感器实现采掘工作面地质环境、设备状态及作业环
境的实时监测;依托随采/ 掘感知技术动态识别岩体特性与设备故障风险;采用高压水射流、微波等联合辅助破岩技
术,结合截割参数动态调整,弱化岩石强度、降低刀具损耗,最终实现高效破岩与安全作业。通过融合物联网、人工智
能、数字孪生技术,支撑掘进机自适应截割与远程无人操控,推动非煤硬岩矿山采掘设备发展向机械化、智能化、无人
化、信息化方向迈进。

地下矿山生产调度决策优化研究进展及展望

李　宁, 丁　祎, 代碧波, 王李管

2026, 55(5): 17-29.

摘要 ( 81 )

PDF (2206KB) ( 32 )

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地下矿山生产调度是矿山智能生产的核心环节,其决策优化面临多重约束与动态环境的复杂挑战。结
合行业研究进展以及团队研究积累,系统提出了该领域面临的三大关键科学问题:多目标优化的难点在于冲突目标
间的高效权衡与Pareto 前沿搜索;不确定性处理的核心是从预设概率模型转向数据驱动的鲁棒建模,以应对地质、设
备与市场的强随机性;实时响应则要求调度系统在决策速度与质量间取得平衡,以快速应对生产扰动。围绕上述问
题,综述了数学规划、元启发式算法与仿真优化等方法的研究进展,分析了其在回应三大问题时的核心贡献与固有局
限:数学规划提供了严谨的建模框架,但“维数灾难”与参数敏感性揭示了其与矿山高维非线性本质的结构性矛盾;元
启发式算法与仿真优化拓展了复杂问题的求解边界,却分别受困于收敛性理论保障缺失与建模成本高昂。在此基础
上,重点探讨了机器学习技术的变革性潜力:深度学习通过高精度预测为不确定性建模提供了数据驱动新范式;强化
学习则通过与环境持续交互,为实时动态调度开辟了端到端决策新路径。进一步分析了当前研究的不足:多目标优
化缺乏有效的决策偏好引导机制,不确定性处理中预测与优化呈现割裂状态,实时响应技术距实际应用尚有距离,多
方法集成缺乏系统性探索。相应地,“十五五”乃至更长一段时间内该领域的研究重点为构建全生命周期多目标协同
优化框架、发展预测与优化深度融合的决策范式、突破安全可信的强化学习实时调度技术、推进数字孪生驱动的智能
决策闭环,以期推动地下矿山生产调度迈向智能化、自主化进程。

选煤车间粉尘综合防控技术进展与展望

李世航, 柴佳华, 何　畅, 周　刚, 佘晓东, 张　旭, 户书达

2026, 55(5): 30-43.

摘要 ( 66 )

PDF (2146KB) ( 8 )

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煤炭作为我国主体能源,在支撑国民经济快速发展的同时,其生产过程中破碎、筛分、运输等多个工序
环节因物料动能转换、机械摩擦及气流扰动等因素,会持续释放组分复杂的高浓度粉尘,严重危害工作人员职业健
康。选煤车间作业区粉尘浓度普遍超标,其危害已从单一的职业健康问题演变为涉及安全生产、生态环境与经济效
益的多维度挑战,推动粉尘防治技术的系统化、智能化升级成为“十四五”以来行业绿色转型的重点任务。结合选煤
车间粉尘防治技术的最新进展以及团队研究积累,分析了给煤、转载、输送带运输、筛分及破碎等关键工序的产尘机
制与规律,总结了煤质特性及环境因素对产尘量的显著影响规律,梳理了当前主流粉尘防治技术及其在关键尘源的
应用现状与协同治理策略。研究表明:① 给煤、转载、输送带运输、筛分及破碎等选煤车间关键工序的产尘机制均与
煤料碰撞摩擦、气流扰动及设备结构特性相关,具体表现为煤料下落碰撞引发颗粒剥离与诱导气流、设备间隙及运动
产生气流扰动导致粉尘扩散、高频振动及结构落差加剧粉尘飞扬等。② 煤质特性中,煤含水量与产尘量呈负相关,煤
流量越大、煤块粒度越小则产尘量越高。在设备工艺参数方面,产尘量与输送带速度、转载点及溜槽落差呈正相关,当
溜槽倾角偏离最佳范围、破碎机转速过高或齿板间隙过大、振动筛振幅及频率超出阈值时,产尘量均会显著增加。
③ 针对给煤、转载、输送、筛分、破碎不同尘源需采取针对性防治技术,且多种技术协同应用可显著提升粉尘防治效
果。在此基础上,剖析了现有研究存在的不足,并展望了“十五五”乃至更长一段时间的发展方向。当前选煤车间粉
尘防治技术仍存在智能感知不足、材料性能局限、系统协同性差、个体防护落后、绿色效能薄弱等关键问题,制约了粉
尘治理效果的进一步提升与可持续发展。未来的研究应聚焦于:① 智能感知与精准调控,利用物联网、大数据、云计
算和人工智能技术,实现粉尘排放的实时识别、监测和分析,引入人工智能算法,实现除尘设备参数自适应调整,实现
除尘效果的最优化;② 材料研发与结构设计,建立从分子尺度到宏观尺度的多层级设计理论,构建材料服役性能与环
境参数的耦合模型,融合表面科学、振动疲劳理论、可控释放技术开发具有高效梯度结构的过滤材料;③ 系统集成与
协同治理,推动单一粉尘防治技术向多技术耦合的系统化方向发展,构建“源头控制—过程抑制—末端净化”全链条
粉尘防控网络;④ 个体防护与智能监测,职业安全防护理念应从被动防护向“高效低阻、智能适配、舒适安全”方向发
展,开发高效低阻的新型过滤材料和优化口罩结构,结合体外环境数据和可穿戴生理参数监测数据,建立早期健康风
险预警模型,形成“设备防护+人体监测”的双重保护模式;⑤ 绿色低碳与可持续化发展,将智能控制策略及精细化气
流组织设计理念与高效除尘设备研发深度集成,通过多维度技术创新实现粉尘精准治理与矿山节能降耗协同推进,
助力实现选煤车间粉尘防控的低能耗、高效率、零污染愿景。

崩落法开采扰动下破碎围岩回采进路注浆加固支护研究

谭宝会, 张　冲, 秦国玉, 胡颖鹏, 李　海, 张刚刚, 粟登峰, 丁航行

2026, 55(5): 44-53.

摘要 ( 56 )

PDF (6588KB) ( 16 )

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针对龙首矿西二采区崩落法采场回采进路在原设计单层喷锚网支护系统下失稳破坏的问题,通过现场
调查、数值模拟研究,探明了进路失稳破坏的本质原因是围岩体破碎且受崩落法开采扰动后持续劣化,导致原支护方
案中锚固深度不足,无法使破碎围岩形成有效承载整体。提出了适用于崩落法开采扰动条件下破碎围岩回采进路的
注浆加固方案,结合围岩松动圈理论及数值试验,确定出合理的注浆加固范围不应小于2 m,并据此设计了5 种不同
注浆孔布置方案展开系统研究。研究结果表明:随着注浆孔数量增加,注浆加固效果持续提升,但提升幅度逐渐减小;
采用注浆支护方案后,进路两帮最小主应力区范围明显收缩,应力矢量向围岩深部转移,围岩与支护结构共同形成的
承压拱逐渐形成,有助于维持进路的稳定性。基于数值模拟结果最终确定采取5 孔注浆方案,注浆孔深度为2 m、注
浆排距2 m,并在现场进行了工程应用。实践表明:所提的注浆加固支护方案有效控制了回采进路的变形和破坏,较
初始单层喷锚网支护方案使进路变形量减少85%,确保了采矿作业的安全性。

成本控制的模拟退火膏体充填双向决策优化研究

李　刚, 乔登攀, 杨天雨

2026, 55(5): 54-62.

摘要 ( 59 )

PDF (2153KB) ( 12 )

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随着工业4. 0 时代的到来,矿山行业也在积极探索智能化和数字化转型,将物联网、人工智能等新兴技
术与膏体充填技术深度融合,能够使充填过程与质量控制更加精准高效,降低成本和能耗,对于进一步推动绿色矿山
建设意义重大。因此,针对充填决策中配合比最优化设计关键问题展开研究,提出了基于目标强度反演的双向决策
充填精准设计方法。通过模拟退火优化反馈与机器学习预测模型正向分析的有效结合,以及充填强度设计理论的灵
活运用,构建了一种充填强度与配合比双向决策的膏体配合比优化策略。设计了基于成本控制的最优化决策算法,
将工程应用实践中最为关键的成本核算指标,归纳为一个目标线性规划问题,构建了多约束条件下的成本最小化目
标函数,进一步支撑充填决策支持,实现膏体配合比数据的再优化、再筛选。以落凼矿区空场嗣后充填采矿方法为例,
对所提出的充填决策算法进行实践及分析,采用SLAM Studio 软件获取采场结构参数得到强度设计值,通过模拟退火
以及成本控制决策,得出最优化的膏体物料配合比组合,既满足强度要求以及输送条件,又达到了经济性工程目标,
表明提出的方法能够经济、高效地辅助充填工程应用。

柱式采空区充填体分布规律及其对矿柱承载特征的影响

陈　璐, 梁崇辉, 罗　容, 蔡　鑫, 潘世强, 余　茜

2026, 55(5): 63-72.

摘要 ( 46 )

PDF (6925KB) ( 14 )

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为探究机制砂充填体在柱式采空区中的分布规律及其对矿柱承载特征的影响,以湖南某采空区充填治
理项目为工程背景,采用物理模型试验和数值模拟相结合的研究方法,探究了自重输送方式下充填料浆在采空区的
流动与接顶规律,并揭示了充填体对矿柱强度的提升效应。研究结果表明,在自重作用下,充填料浆注入采空区形成
的堆积角约14°。掺入粉煤灰和水泥后,其流动性会得到明显改善,堆积角降至10°。充填后矿柱承载时,充填体会对
矿柱横向变形产生约束作用。当充填率低于50%时,约束作用相对较弱,外部荷载几乎完全由矿柱承担,矿柱峰值强
度变化不明显,其破坏形态表现为“X”形拉剪裂缝。当充填率大于50%时,约束作用开始明显,充填体将分担部分荷
载,矿柱峰值强度明显增加,峰后承载性能也得到有效提升。当充填率达到90%以上时,矿柱峰值强度及峰后承载能
力均得到显著提升;此时因充填体对矿柱的约束作用,矿柱承载潜力得到充分发挥,内部微裂纹演化对其承载能力的
影响较小。研究结果对于采空区灾害防控具有一定的理论和实践意义,可为相关领域的进一步研究和工程实践提供
参考。

干湿循环作用下尾砂胶结充填体能量耗散与损伤机理研究

刘志义, 　李泽森, 　王奕丹, 　甘德清,

2026, 55(5): 73-81.

摘要 ( 62 )

PDF (3098KB) ( 13 )

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针对上向水平分层充填采矿法中充填体在开采环境与受力特性下的损伤演化问题,采用控制干湿循环
次数和灰砂比变量的试验方法,开展了不同条件下的充填体单轴压缩试验与核磁共振测试,分析了能量耗散、损伤积
累与T2 谱曲线变化,研究了能量耗散与损伤之间的关联以及孔隙结构劣化对充填体的损伤机理。结果表明:① 经过
7 次干湿循环后,灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8 的充填体达到峰值应力时所需的总能量分别降低了3. 00×10-3、1. 25×10-3、
4. 30×10-3 J。充填体的储能极限与循环次数呈负相关,弹性应变能与总能量比值减小,反映出充填体的抗压性能降
低,内部储存的弹性应变能减少。② 充填体峰值应力损伤与循环次数呈正相关,并且符合指数函数增长规律;充填体
的损伤演化过程可以分为损伤稳定发展和损伤快速增长2 个阶段,干湿循环作用主要影响峰值应变前阶段,随着循环
次数增加,损伤发展阶段的增长率逐渐增大。③ 干湿循环作用下的充填体损伤机理可总结为水的反复进出引起充填
体内部弱胶结产物流失且微裂隙扩展,干湿交替作用使充填体缺陷不断发育,损伤不断累积,最终导致充填体性能
劣化。

随机—系统分时异步协同支护技术及其工程应用

徐　帅, 张远博, 王永杰, 王瑞强,

2026, 55(5): 82-89.

摘要 ( 45 )

PDF (2848KB) ( 6 )

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针对深部开采过程中即时支护与永久支护难以兼顾的问题,提出了一种随机—系统分时异步协同支护
技术,构建了“初期快速支护—二次协同强化”的支护体系,以实现围岩早期变形抑制与整体稳定增强的平衡。研发
了分时异步协同支护元件,通过室内拉拔试验验证了其力学性能。试验结果表明:该元件峰值荷载为124. 25 kN,滑
移荷载可达96 kN,较普通管缝锚杆提升约3 倍,能够在巷道施工初期快速抑制围岩松动。基于该技术,快速布设外
部锚杆实施随机支护,随后利用内部锚杆与金属网协同加固,形成“点面结合、分时施作、异步协同”的动态加固体系。
为进一步评估其有效性,采用FLAC3D 软件进行了数值模拟,结果表明,协同支护方式优化了围岩应力分布,使应力传
递更平缓、范围更广,显著减小了塑性区的发育并降低了局部破坏风险。与普通支护相比,协同支护下最大垂直应力
出现位置后移至1. 4 m,应力峰值平缓,塑性破坏区最大深度减小约1 m,破坏范围和程度均有所减少。将该技术应用
于某铅锌矿破碎巷道支护中,监测结果表明:锚杆轴力累计增加1. 34 kN,顶底板及两帮最大位移分别稳定在1. 8 mm
和0. 8 mm,围岩变形得到了有效控制。研究表明:随机—系统分时异步协同支护技术能够兼顾即时支护与永久支护
需求,为深部高应力巷道稳定性控制提供了一种高效、可靠的支护方案。

敞开式TBM 掘进巷道围岩稳定性分析及滞后支护方案优化

陈　弦, 刘　垚, 张基伟

2026, 55(5): 90-101.

摘要 ( 48 )

PDF (5364KB) ( 8 )

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针对敞开式TBM 掘进巷道滞后支护阶段顶板易垮塌失稳、围岩控制难度大的工程难题,以陕西王峰煤
矿底抽巷道TBM 掘进工程为依托,通过数值模拟分析了水平应力作用下TBM 掘进巷道围岩塑性区、位移场与应力场
的演化规律,系统对比并量化了不同滞后支护距离下全锚杆支护、锚杆—锚索联合支护对巷道顶板变形、塑性区范围
及围岩应力的控制效果,据此提出了适配该工程的TBM 巷道滞后锚杆—锚索联合支护优化方案。开展了现场工程应
用,并通过现场监测数据验证了该优化方案的工程可靠性。结果表明:① 水平构造应力作用下,TBM 开挖巷道围岩形
成由剪切塑性主导破坏的“扁圆”形塑性破坏区,塑性破坏会导致大面积的顶板破碎、两帮收敛破坏。② 全锚杆滞后
支护锚固段无法穿透顶板塑性区,支护效果难以满足工程安全要求;锚杆—锚索联合支护效果随滞后距离增加逐渐
衰减,其合理滞后支护距离应控制在4 m 范围内。③ 相同滞后距离下,与全锚杆支护相比,锚杆—锚索联合支护效果
最好,顶板位移量降低了41. 71%,相较于无支护方案剪切塑性区面积减少46. 25%;锚杆—锚索联合支护下巷道围岩
所受压应力显著增加,表明该滞后支护方案提升了围岩的承载能力。现场实测结果表明:锚杆—锚索联合滞后支护
体系能有效控制顶板位移,解决了工程现场顶板易垮塌的难题,可为同类工程滞后支护方案的设计与优化提供重要
参考。

动压影响巷道跟顶掘进钻孔卸压方法优化研究

陈登红, 张进京, 于学雷, 鲁德沛, 何道顺

2026, 55(5): 102-112.

摘要 ( 60 )

PDF (3913KB) ( 6 )

相关文章 | 计量指标

为实现巷道精准卸压,解决盲目在动压影响巷道高应力区、破碎带卸压引起的围岩稳定性下降问题,提
出了一种基于钻孔位置优选的卸压方法,设计了不同钻孔位置(顶板、底板、肩部30°、肩部60°、帮部)的卸压方案,探
讨了动压影响巷道合理超前钻孔位置及不同方案卸压后对巷道围岩应力和变形的控制效果。研究表明:① 通过合理
布置钻孔,能够诱导周围煤岩体应力重新分布,缓解应力集中,进而有效降低围岩应力,减少巷道变形;② 顶板钻孔和
帮部钻孔能够有效控制巷道的垂直位移和水平位移,帮部钻孔后煤壁侧应力峰值降低,应力峰值位置向巷道帮部围
岩深处转移,肩部30°钻孔可在一定程度上截断应力传播,底板钻孔及肩部60°钻孔卸压效果不显著。在此基础上,结
合数值分析结果,对不同卸压方案进行了优选,认为帮部钻孔与顶板钻孔优势显著,结合袁店一井煤矿823 工作面生
产条件,将帮部钻孔方案进行了工业性试验。实测结果反映出,卸压段内巷道位移减小、锚索受力下降及顶板离层增
长趋势减缓。研究结果可为类似条件矿山的卸压钻孔方案设计提供参考。

露天矿桥吊式提升运输系统设计与应用前景

刘溪鸽, 朱万成, 陈庆凯, 唐绍辉, 韩智勇, 关　凯, 张雄伟, 李华华, 王忠康, 黄晨春, 张子轩, 吴子豪, 邓文学

2026, 55(5): 113-123.

摘要 ( 74 )

PDF (4467KB) ( 20 )

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针对露天矿现有运输方式存在的高耗能与高碳排放问题,提出了一种露天矿桥吊式提升运输系统设计
理念。在露天矿上方建设横跨上下盘的工程桥梁,桥梁布置多条轨道并在其上运行拖拽绞车,拖拽绞车下方由钢丝
绳悬挂箕斗,矿石经箕斗提升到露天矿坑口卸放至集矿仓或进一步连接固定式破碎站,再将矿石向选矿厂转运。该
桥吊式提升运输系统主要包括桥梁主体、运输轨道、控制系统、拖拽绞车与矿石箕斗等主要功能模块。以某露天铁矿
为例,对桥吊式提升运输系统开展了初步的可行性论证,结果表明:相比于矿石箕斗在竖直方向上的提升速度,拖拽
绞车的水平运输速度将制约着露天矿整体运输效率;尽管架设桥梁会对矿山边坡稳定性产生一定程度的不利影响,
但是这种影响总体较小,不会导致边坡发生整体失稳;通过对比案例矿山原设计运输系统的建设投资与运营成本,认
为露天矿桥吊式运输提升系统的建设成本低于83 543. 6 万元、拖拽绞车的水平运输能耗控制在146. 7 kW/ kt 以内,该
系统将比现有方案更具成本优势。总体上,所提出的新型露天矿运输方案具有较大应用潜力,可实现露天矿上部空
间的资源化利用,助力金属露天矿山实现智能化、无人化转型发展。

基于倾斜摄影的露天矿山爆堆块度预测方法

于建新, 炊锦涛, 贾海鹏, 王登科, 余　鹏, 陈　奇, 方臆丞

2026, 55(5): 124-131.

摘要 ( 68 )

PDF (3491KB) ( 9 )

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在露天矿山开采时,根据爆堆块度分布特征优化爆破方案对于提升生产效益至关重要,但目前理论模
型法易受现场因素影响导致偏差,加之三维激光扫描存在程序复杂、成本高、风险大等局限。为此,以四川磨儿沟露天
石灰岩矿为例,采用无人机倾斜摄影获取多视角爆堆影像数据,提出了基于三维爆堆模型的块度预测方法。针对模
型中的爆堆图像进行粒径分析时无法反映爆堆内部分布情况的问题,引入分布系数修正爆堆表面与内部的块度分布
差异,从而推算出爆堆整体块度分布,并验证了修正结果。最后,以大块率作为爆破效果评价指标,根据矿山生产实际
界定了大块矿岩尺寸,并预测了爆破矿岩的大块率。结果表明:① 构建的三维模型满足1∶500 测绘精度要求,修正后
的爆堆整体块度分布与实测结果平均误差仅为4. 26%;② 界定以边长80 cm 以上的矿岩为大块,实测大块率为
3. 85%,满足矿山生产要求。所提方法可为矿山爆破效果评估提供有益参考。

矿井胶带转载点气动雾幕控尘技术研究与应用

荆德吉, 陈　旭, 李庆健, 刘鸿威, 刘绍航, 任帅帅

2026, 55(5): 132-141.

摘要 ( 51 )

PDF (6296KB) ( 8 )

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胶带运输巷转载点是井下粉尘污染最严重的区域之一,粉尘源众多且扩散迅速,威胁职业健康与安全
生产。传统喷雾技术因雾滴粒径偏大、覆盖不足、易受风流干扰,难以有效捕集细颗粒粉尘。为此,针对井下复杂风流
条件,通过COMSOL 数值模拟构建了转载点流场—粉尘场耦合模型,系统分析了转载点风流场变化规律及粉尘运移
特征,并揭示了粉尘在风速梯度、局部涡流与落料扰动下的分层运移规律。在此基础上,提出了一种融合超音速雾化
与气动螺旋结构的气动雾幕技术,旨在通过微细雾滴的高效捕集与螺旋雾场的强力卷吸,增强对尘源的包裹与控制。
通过搭建试验平台,对比了气动螺旋雾幕与超音速喷雾的控尘效率及控尘能力,验证了该雾幕在抗风性、覆盖范围和
降尘效率等方面的优势,并在三道沟煤矿四盘区转载点进行了现场应用。结果表明:细颗粒粉尘在5~10 s 内随风扩
散,粗颗粒则快速沉降附着;在0. 4 MPa 条件下,雾幕的最大偏移角不超过6. 1°;现场全尘浓度降低了43. 28%,下风
向10 m 处抑尘效率超过90%,呼吸性粉尘浓度降至1. 2 mg/ m3,整体抑尘效率达86. 78%。所提技术为煤矿转载点粉
尘治理提供了可靠方案,对于改善井下作业环境与提升职业健康水平具有一定的意义。

巨厚弱胶结覆岩非充分开采地表沉陷预测新方法

李怀展, 胡勇华, 郭广礼, 杜　秋, 查剑锋, 李运江, 郑　辉, 时　荫

2026, 55(5): 142-154.

摘要 ( 56 )

PDF (5666KB) ( 5 )

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中国陕蒙矿区输油气管线下压煤量达数十亿吨,严重制约了区域煤矿的高强度开采和可持续发展。解
决该问题的关键在于精准预测地下开采引起的地表沉陷,进而为制定科学开采方案提供重要依据。但由于区域覆岩
中普遍分布多层不同粒级的厚层状泥质弱胶结砂岩,导致地表沉陷规律与常规认识差异较大,使得以非连续介质模
型建立的概率积分法预测结果差异显著,尤其在非充分采动阶段,地表沉陷小。基于此,提出了一种考虑覆岩结构与
岩层性质的非充分开采地表沉陷预测思路,并根据济宁三号矿和石拉乌素矿的断层勘探结果对比分析东西部2 个矿
区断层分布差异,探讨了巨厚弱胶结矿区深部开采下沉偏小原因。研究发现:东部煤矿断层密集且普遍存在落差值
超20 m 的断层,而西部煤矿断层基本不发育、巨厚弱胶结覆岩完整性更好。据此并结合现场实测数据,采用符拉索夫
厚板理论与等效下沉空间原理建立了巨厚弱胶结覆岩非充分开采地表沉陷预测模型,并以石拉乌素矿为实例进行了
应用。结果表明:传统概率积分法预测均方根误差达1 125. 3 mm,修正参数后仍达83. 84 mm;所建模型预测误差降低
至8. 73 mm,预测误差降低了89. 59%,验证了模型的可靠性与准确性。研究成果可为中国陕蒙矿区煤炭开采和输油
气管线协同保护提供技术支撑。

基于InSAR 和偏移量追踪技术的矿区三维形变监测

陈月娟, 王可盈, 黄平平, 尹　博, 白冬艳, 谭维贤, 乞耀龙, 王志国

2026, 55(5): 155-165.

摘要 ( 60 )

PDF (4828KB) ( 11 )

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我国煤矿资源储量丰富,其开发利用为经济发展作出了重要贡献,但大规模开采也引发了严重的生态
环境破坏与地表沉降问题。合成孔径雷达干涉测量 (Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是实现矿区
地表形变监测的重要手段。然而差分干涉合成孔径雷达技术 (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)
和偏移量追踪 (Offset Tracking,OT)提取的是地表视线向 (Line of Sight,LOS)和方位向形变,难以全面表征矿
区真实的地表形变。为此,提出了一种融合D-InSAR 和改进偏移量追踪的三维形变提取方法,通过建立开采诱发水
平位移与地表倾斜的数学关系模型,实现矿区地表三维形变场重构。首先,采用具有局部特征选择机制的动态窗口
偏移量追踪方法,通过纹理特征、边缘检测和不变矩提取图像局部特征;再结合基于变异系数的动态调整因子与综合
特征评分,实现初始特征窗口的自适应调整。然后,利用高斯混合模型动态确定D-InSAR 与偏移量追踪形变融合的
阈值范围。最后,基于概率积分模型建立矿区水平位移和沉降梯度的比例关系模型,结合LOS 形变与地表真实形变
之间的空间关系,实现基于融合形变信息的准三维地表形变重建。通过对内蒙古某矿区2 景Sentinel-1 影像数据的处
理,成功提取了该区域的地表三维形变信息,融合方法解算的三维形变与实测数据整体趋势一致,垂直向、东西向及
南北向的均方根误差分别为0. 376、0. 502、0. 430 m。与仅基于D-InSAR 的三维分解结果相比,所提方法在垂直向沉
降量的反演精度和大位移、低相干区域的空间连续性方面均有所提升,并在长短时间基线条件下均表现出较好的趋
势一致性与米级误差控制能力。研究结果可为矿区地表形变监测及沉陷演化规律分析提供方法参考和技术保障。

基于时序InSAR 的2024 年陕西柞水县高速公路坍塌前兆形变探测

余　琛, 吕　博, 胡晓宁, 李　杰, 宋　闯, 李振洪

2026, 55(5): 166-174.

摘要 ( 39 )

PDF (2341KB) ( 9 )

相关文章 | 计量指标

2024 年7 月19 日,陕西省柞水县丹宁高速公路桥梁因突发山洪和水位急剧上升发生坍塌,造成严重损
失。为有效探测和预警此类灾害,采用PS-InSAR 技术,并结合高分辨率无人机影像和降雨数据,对2022 年6 月—
2024 年7 月期间塌陷区域的地表形变进行了系统性分析,探讨了其时空演变特征及与坍塌事件的潜在关联。结果表
明:塌陷区域在坍塌前2 a 内表现出显著的异常形变信号。塌陷区域及周边地表形变时空分布不均,且大部分地区的
形变速率为-5~5 mm/ a。通过对典型形变点的时序分析,发现形变具有季节性变化特征,夏季抬升速率减缓,冬季转
为沉降。坍塌前5 d,形变量突增至-10~-20 mm,表明地表形变已进入异常波动阶段。此外,2022 年8 月6 日和2024
年7 月14 日的异常形变信号均与强降雨事件同步,最大降雨量均达到12 mm/ d。强降雨导致地下水位快速上升,加
剧了地层的不均匀沉降,进而引发地表形变异常。研究结果揭示了降雨变化与地表形变的内在关联,为高速公路突
发地质灾害预警提供了科学依据,对交通基础设施的安全保障具有重要的理论与实践意义。

基于多传感器融合的井下巷道激光建图方法

江　松, 刘建华, 崔智翔, 王　维, 徐中华, 王　靖

2026, 55(5): 175-182.

摘要 ( 71 )

PDF (3033KB) ( 10 )

相关文章 | 计量指标

智能化时代的来临为诸多领域带来巨大变革,在矿山行业,无人矿卡的普及与应用推动着行业的现代
化转型,其中即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术是解决无人矿卡自主运输和导
航的关键方法。在井下环境中,光照条件不均、巷道特征退化、工作面路况复杂等问题均对传统的激光SLAM 算法提
出挑战。针对以上问题,提出了一种基于多传感器融合的井下巷道激光建图方法(ISC-LIWO)。首先,基于扩展卡尔
曼滤波算法(Extended Kalman Filter,EKF)对轮式里程计和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)数据进行融
合,实现里程计高精度输出,增强了算法在矿井环境中的鲁棒性。其次,提出了强度扫描上下文(Intensity Scan Context,
ISC)描述符进行回环检测,并基于描述符的旋转不变性通过两阶段的检索策略搜索候选点云描述符,有效提升了
检索速度和位置识别的准确性,减小了井下地图的匹配误差。试验数据来源于济宁市某采场实采和公开数据集,结
果反映出,ISC-LIWO 算法较A-LOAM 绝对轨迹误差的均方根降低33. 96%,较LeGO-LOAM 降低44. 17%,较LIO-SAM
降低10. 02%。试验表明:该算法针对井下巷道的特征退化环境具有更高的鲁棒性,可有效减少位姿漂移和建图重
影,为无人矿卡提供可靠的井下地图和状态估计。

衬砌裂隙发育诱发深埋隧洞三维渗流演化规律研究

刘　武, 陈世威, 江　浩, 姚华彦, 程　锦

2026, 55(5): 183-192.

摘要 ( 44 )

PDF (3934KB) ( 3 )

相关文章 | 计量指标

复杂地质环境下深埋隧洞衬砌易开裂,进而对其渗流产生影响。以江西铅山抽水蓄能电站输水隧洞为
背景,采用三维渗流数值模拟方法系统分析了隧洞衬砌裂隙发育长度、深度、空间分布及其渗透性对输水隧洞渗流场
的影响。研究表明:洞周水压力与溢出量受衬砌裂隙长度及渗透性影响显著,裂隙发育长度与渗透性增大会削弱衬
砌结构的防渗能力,造成裂隙部位渗漏量明显增加。隧洞衬砌出现裂隙会导致邻近区域围岩水压力迅速衰减,裂隙
发育长度与深度越大,洞周水压力降幅越明显,并且越靠近裂隙区域水压力衰减越剧烈,渗流量增幅随着渗透系数增
大而减小。裂隙分散发育时隧洞的溢出流量较裂隙集中发育时增加11%,其中中平段增幅达31. 8%,衬砌裂隙分散
发育隧洞整体渗漏风险更高,衬砌裂隙集中发育时隧洞水压力降幅更大。随着衬砌裂隙环向发育范围扩大,隧洞单
位长度溢出量和洞周水压力降幅均增大,与仅拱顶发育裂隙的情况相比,裂隙发育范围扩大至拱肩、拱腰及拱底时,
洞顶部位围岩水压力降幅分别为7. 9%、14. 2%和19. 3%,距隧洞裂隙40 m 时,隧洞水压力降幅分别为20. 5%、
24. 5%、26. 1%和28. 1%,裂隙隧洞拱顶围岩水压力显著降低,而邻近完好隧洞仅小幅下降,其降幅约为裂隙隧洞的
26. 2%。

孔雀石浮选捕收剂研究进展及发展趋势

李　睿, 史连军, 邵红生, 李智力, 何东升, 唐　远, 付艳红, 李万青

2026, 55(5): 193-205.

摘要 ( 54 )

PDF (2102KB) ( 6 )

相关文章 | 计量指标

随着全球易选硫化铜矿资源日趋枯竭,以孔雀石为代表的氧化铜矿的高效开发利用已成为矿物加工领
域的研究热点。浮选是孔雀石选别的核心工艺,而捕收剂的选择与应用直接影响浮选指标。本文从孔雀石的晶体结
构与表面特性出发,系统综述了孔雀石浮选捕收剂的研究进展。根据浮选工艺差异,将捕收剂分为直接浮选捕收剂
和硫化浮选捕收剂两大类,并进一步按官能团类型细分为脂肪酸类、脂肪胺类、含氧酸类、螯合类及其组合捕收剂等。
文章重点阐述了各类捕收剂的结构特点、与孔雀石表面的作用机理及其适用范围,分析了脂肪酸类捕收剂的化学吸
附机制、脂肪胺类的静电-氢键协同作用、含氧酸类的静电与配位吸附、螯合类捕收剂的多齿配位行为以及组合捕收
剂的协同效应。针对直接浮选法和硫化浮选法的应用局限,总结了羟肟酸、黄药、巯基化合物等典型捕收剂的分子设
计策略与改性研究进展。此外,还介绍了疏水颗粒捕收剂及双官能团捕收剂等新型体系在孔雀石浮选中的探索。最
后,指出了当前捕收剂面临的挑战,如选择性不足、药剂成本高、环境影响大等,并展望了未来发展方向:基于分子工程
的高效选择性捕收剂设计、绿色环保型药剂的开发、组合捕收剂的协同机制深化及其在复杂矿石体系中的工业应用。
本文旨在为孔雀石浮选捕收剂的分子设计与工艺优化提供理论依据,为氧化铜资源的高效回收提供技术参考。

滑石型钼矿反浮选时黄原胶对辉钼矿的抑制作用机理

任雨强, 印万忠, 范宇轩, 马英强, 张西山, 张运鑫

2026, 55(5): 206-214.

摘要 ( 58 )

PDF (3056KB) ( 6 )

相关文章 | 计量指标

针对辉钼矿与滑石因表面性质相似难以浮选分离的难题,构建以黄原胶(XG)为抑制剂、十二胺(DDA)
为捕收剂的反浮选体系,以实现二者的选择性分离。采用单矿物及人工混合矿浮选试验评估分离效果;结合Zeta 电
位、接触角测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、SEM-EDS 及X 射线光电子能谱(XPS)等界面表征手段,系统分析XG
对辉钼矿和滑石的抑制机理。单矿物浮选结果表明,未添加DDA 时,XG 对辉钼矿和滑石均产生显著抑制;添加DDA
后,滑石的可浮性得以恢复,而辉钼矿仍被抑制。人工混合矿浮选结果进一步证实,XG 与DDA 联合作用可实现辉钼
矿与滑石的有效分离。机理研究表明:在单一XG 体系中,XG 通过物理吸附同时覆盖2 种矿物表面;在XG+DDA 体
系中,XG 在辉钼矿表面形成致密亲水屏障,阻断DDA 的静电吸附,使其保持亲水抑制状态;而在滑石表面,XG 的吸
附不影响DDA 通过静电作用进一步吸附,从而使滑石恢复疏水可浮性。XG 与DDA 构成的反浮选体系可通过选择性
吸附机制实现辉钼矿与滑石的高效分离,为滑石型钼矿的浮选分离提供了一种可行方案。

内蒙古某锡多金属矿低品位摇床中矿中银铜锌硫的回收试验研究

廉振伟, 邹坚坚, 牛耀辉, 娄　斌, 李　波, 李玉安, 胡　真, 李荣峰, 李耀恒, 吴亚轩

2026, 55(5): 215-221.

摘要 ( 55 )

PDF (1557KB) ( 7 )

相关文章 | 计量指标

内蒙古某银锡多金属矿生产的摇床中矿含有多种有价元素,矿物组成复杂。试样中银品位为9. 8 g/ t、
铜品位为0. 06%、锌品位为0. 41%、硫品位为1. 41%,其中75. 60%的银赋存于银铜矿物中。针对该矿石性质,采用
“银铜硫等可浮—银铜与硫分离—锌硫混浮—锌硫分离”的工艺流程进行选矿试验。以碳酸钠+硫酸锌为锌抑制剂,
石灰为硫抑制剂,丁铵黑药+SAC 为银铜捕收剂,乙基黄药为锌硫分离捕收剂。全流程试验可获得如下指标:银铜精
矿中银品位为3 287. 9 g/ t、回收率为70. 61%,铜品位为16. 34%、回收率为60. 40%;锌精矿中锌品位为41. 09%、回收
率为60. 99%;硫精矿中硫品位为38. 84%、回收率为65. 30%。该工艺实现了摇床中矿中有价元素的高效回收。

硫磺对菱锌矿的辅助捕收作用及机理研究

范宇轩, 印万忠, 任雨强, 马英强, 张运鑫, 张西山

2026, 55(5): 222-230.

摘要 ( 46 )

PDF (3177KB) ( 4 )

相关文章 | 计量指标

针对菱锌矿难以浮选的问题,本文采用微细粒硫磺作为辅助捕收剂,系统研究了菱锌矿在Na2S-DDA-硫
磺体系中的浮选行为,并结合接触角、Zeta 电位、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表面测试手段,探讨了硫磺在硫化菱
锌矿表面的吸附与捕收机理。浮选结果表明:仅添加微细粒硫磺时,菱锌矿回收率由仅加起泡剂时的28. 46%提升至
59. 00%;在Na2S+DDA 体系中,菱锌矿回收率为84. 10%,加入硫磺后可进一步提高至92. 93%。机理研究表明,微细
粒硫磺比表面积大、反应位点多,凭借其自身疏水性可有效增强菱锌矿的可浮性,其本质是硫磺可通过静电作用吸附
于含DDA 的硫化菱锌矿表面,改变表面粗糙度,并与DDA 及Na2S 协同强化捕收。因此,微细粒硫磺可作为Na2SDDA
体系中的高效辅助捕收剂,显著提升菱锌矿的浮选回收率。

新型表面活性剂强化白云鄂博稀土矿浮选试验及机理研究

刘文丽, 曾永杰, 贺　通, 陈宏超, 朱文强, 汤家焰, 王介良, 曹　钊

2026, 55(5): 231-236.

摘要 ( 53 )

PDF (1393KB) ( 5 )

相关文章 | 计量指标

白云鄂博稀土矿浮选过程中存在羟肟酸类捕收剂8#药用量大、选择性不足的问题。研究了一种环境友
好型醚类表面活性剂BS-03 的增效作用及其机理。采用实际矿石浮选试验、单矿物浮选试验、Zeta 电位测试、吸附量
测定及XPS 分析等手段,考察BS-03 与羟肟酸复配体系对稀土矿物浮选行为的影响。结果表明:BS-03 作为复配药
剂,在矿浆浓度40%、温度55~60℃、pH=8. 5、水玻璃0. 75 kg/ t、8#药1. 5 kg/ t、BS-03 0. 15 kg/ t 的浮选条件下,采用1
粗3 精开路浮选,最终获得REO 品位55. 85%、回收率55. 14%的稀土精矿;BS-03 可显著增强苯甲羟肟酸(BHA)对氟
碳铈矿的捕收能力,使回收率提升至93. 9%。机理分析表明,BS-03 促进BHA 在氟碳铈矿表面的化学吸附与物理吸
附,使Zeta 电位负向迁移幅度增大,表面吸附量提高,并优化矿浆与泡沫性质。BS-03 是一种有效的稀土浮选增效剂,
可降低羟肟酸用量,提高分选指标。

外场强化技术在高纯石英砂制备中的应用进展

熊　欢, 白子杨, 李茂辉, 何玉鹏, 王建军, 陆有军

2026, 55(5): 237-245.

摘要 ( 44 )

PDF (1802KB) ( 4 )

相关文章 | 计量指标

高纯石英砂(SiO2≥99. 99%)作为半导体级石英坩埚的核心原料,其杂质赋存形态与含量直接决定坩埚
性能及单晶硅生长质量。传统提纯工艺面临热力学能垒高、晶格包裹体杂质脱除效率低及流程复杂等瓶颈。外场强
化技术通过非接触式能量输入机制,为突破上述限制提供了新路径。本文系统综述了磁场、微波场、超声场、温度场及
压力场等多物理场在高纯石英砂提纯中的作用机理与应用进展。磁选技术基于矿物磁化率差异实现磁性杂质的初
步分离,高梯度及超导磁选显著提升了对弱磁性微粒的捕获能力;微波技术利用选择性加热与微爆裂效应促进包裹
体杂质释放,超声技术通过空化效应强化界面反应与杂质剥离,二者协同可显著提高化学试剂利用率;温压场通过诱
导石英多态相变与晶格重构,实现杂质元素的深度激活与选择性迁移。进一步总结了磁选—酸洗、微波—酸浸、超
声—浮选及温压—化学等多场协同工艺的研究进展,指出针对晶格铝等类质同象杂质的联合脱除是实现高纯化的关
键。最后,分析了外场强化技术在实际应用中面临的设备成本高、工艺参数难精确调控及规模化生产难度大等挑战,
并提出未来应聚焦新型外场机制探索、核心装备国产化突破及基于矿源特性的定制化工艺开发,以推动高纯石英砂
绿色、高效及低成本制备技术的发展。

碘化浸金贫液中碘的臭氧氧化再生工艺研究

陈　洁, 赵留成, 聂轶苗, 李绍英

2026, 55(5): 246-251.

摘要 ( 44 )

PDF (1901KB) ( 5 )

相关文章 | 计量指标

碘化法作为一种绿色环保的非氰浸金工艺,因碘化物消耗量大、成本高而制约其工业应用,实现碘化浸
出贫液中碘的高效循环再生是降低生产成本的关键。本研究以I2 浓度为8. 128 g/ L、I2 与I- 摩尔比为1 ∶6 的模拟贫
液为对象,采用臭氧氧化法回收碘离子,系统考察了pH 值、臭氧浓度、臭氧流量及氧化时间对碘离子回收率的影响,
并利用响应曲面法分析因素间的交互作用。结果表明:强酸性条件(pH=2)有利于臭氧氧化碘离子;碘离子回收率随
臭氧浓度和臭氧流量的增加呈先上升后下降的趋势,延长氧化时间可提高回收率;臭氧浓度、臭氧流量与氧化时间之
间存在显著交互作用,共同决定有效臭氧量。经响应曲面法优化,确定最优工艺参数:pH= 2、臭氧浓度30%、臭氧流
量1. 1 L/ min、氧化时间85 min,此时碘离子回收率达98. 6%,几乎完全回收。综上,臭氧氧化法可高效回收碘化浸出
贫液中的碘,为碘化浸金试剂的循环再生提供了新途径。

矿井巡检机器人路径规划的IMSSA-FDWA 模型

杜玉军, 杨国拴, 米鹏泽

2026, 55(5): 252-259.

摘要 ( 41 )

PDF (1759KB) ( 4 )

相关文章 | 计量指标

井下巡检机器人在复杂、多障碍巷道中的自主导航过程中易面临路径规划效率低、避障稳定性差与实
时性不足等问题。为实现矿井复杂环境下的高效自主导航,提出了一种融合改进多目标樽海鞘群算法(Improved
Multi-objective Salp Swarm Algorithm,IMSSA)与模糊动态窗口法(Fuzzy Dynamic Window Approach,FDWA)的路径规划
模型(IMSSA-FDWA 模型)。通过对多目标樽海鞘算法进行改进,引入混沌初始化策略以增强种群多样性,并采用能
耗自适应调权机制平衡路径长度与能量损耗,从而提升全局搜索与路径优化能力。在此基础上,结合模糊动态窗口
法调节线速度与角速度,实现对动态障碍环境的实时避障控制。试验结果表明:该模型的平均规划时间为0. 67 s,路
径长度为57. 8 m,连续转角段角度方差为0. 016 5 rad2,路径偏差误差为0. 09 m,避障成功率为96. 59%,平均响应时
延为35 ms。相较于改进粒子群优化模型(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)、结合A∗ 算法的动态窗口法
(A∗ with Dynamic Window Approach,A∗-DWA)以及融合人工势场的动态窗口法(Artificial Potential Field with Dynamic
Window Approach,APF-DWA),IMSSA-FDWA 模型规划路径更加平滑、避障稳定性更强且实时响应能力更高。IMSSAFDWA
模型能在复杂井下环境中实现高精度路径生成与自主避障,为智能巡检机器人在动态、高约束巷道中的安全高
效运行提供了可行的技术路径。

黄铁矿-模拟太阳光体系对抗性菌和污泥微生物灭活效应的影响及其机理

许丹宁, 吴　莉, 黄馨慧, 汝　旋, 舒小华, 李宗宸, 张　倩

2026, 55(5): 260-267.

摘要 ( 26 )

PDF (1759KB) ( 3 )

相关文章 | 计量指标

针对剩余污泥中抗生素抗性菌(ARB)污染严重、处理率低的问题,本研究旨在探索一种基于天然黄铁
矿(FeS2)光催化作用的高效、低成本污泥微生物灭活技术,并评估其在实际污泥处理中的应用可行性。以耐甲氧西
林金黄色葡萄球菌(MRSA)为典型ARB,在不同FeS2 投加量及pH 条件下考察FeS2 光催化体系的灭活性能及其对
MRSA 最小抑菌浓度(MIC)的影响。在此基础上,构建“CaCO3 +FeS2 +光”复合体系,应用于实际污泥浓缩池中微生物
的灭活处理,分析微生物去除率、污泥沉降性能及作用机制。FeS2 光催化体系在投加量为0. 25 g/ L、酸性条件下对
MRSA 的灭活效果最佳,可实现完全灭活,MIC 值降至初始值的1/4。在中性条件下(CaCO3 介导),“CaCO3 +FeS2 +光”
体系对实际污泥中微生物的去除率达99%以上,且未对污泥浓缩效果产生负面影响。机制分析表明,FeS2 光催化通
过光致电子转移加速铁循环,促进羟基自由基(·OH)生成,累计浓度达7. 17 μM,从而破坏微生物细胞膜结构与代谢
功能。基于FeS2 光催化的“CaCO3 +FeS2 +光”体系兼具高效、低成本及良好的实际应用兼容性,是一种具有推广潜力
的污泥微生物灭活技术,可为污泥中ARB 的控制提供理论依据和技术支撑。

基于宏基因组和代谢组学解析铅锌矿区土壤菌群与代谢物特征

赵　斌, 杨浩彬, 何燕燕, 吕雨田, 杨尚钊, 石庆波, 朱四喜

2026, 55(5): 268-280.

摘要 ( 32 )

PDF (2690KB) ( 6 )

相关文章 | 计量指标

为探究贵州铅锌矿污染区土壤菌群及代谢物特征,以低污染区(LP)、高污染区(HP)及高污染区芒草根
际(HPR)的土壤为研究对象,通过宏基因组学和非靶向代谢组学技术,分析土壤菌群与代谢物特征。结果表明,随着
土壤重金属污染程度加剧,细菌和真菌的α 多样性均显著下降(P<0. 05);而芒草根际则显著提高土壤菌群的多样性
(P<0. 05)。高污染土壤中以放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为优势细菌类群,变形菌门(Proteobacteria)
相对丰度显著下降(P<0. 05);真菌类群以子囊菌门(Ascomycota)和毛霉门(Mucoromycota)为主,芒草根际
土壤中曲霉属(Aspergillus)相对丰度显著增加(P<0. 05)。HP 与LP 之间的差异代谢物以下调为主,其中脂质和类脂
分子占比27. 10%;而HPR 与HP 之间的差异代谢物以上调为主,脂质和类脂分子占比43. 46%。芒草根际土壤中植
物激素信号转导和亚油酸代谢通路显著增强(P<0. 05)。土壤微生物与差异代谢物的关联呈现明显的菌群差异,其中
细菌与代谢物以负相关为主,重金属污染抑制细菌的生长和代谢活动;真菌则与代谢物以正相关为主,参与解毒和共
生信号物质的合成。因此,芒草根际可通过调节微生物互作及代谢物合成途径缓解重金属污染效应,为铅锌矿区植
物修复提供科学技术指导。

降雨淋滤下锑尾矿重金属Sb 的释放机制及其响应特征

肖国贤, 李佩佩, 蒙　彦

2026, 55(5): 281-289.

摘要 ( 36 )

PDF (2187KB) ( 4 )

相关文章 | 计量指标

针对喀斯特山区露天锑尾矿库在降雨驱动下重金属Sb 释放机制不明及环境风险难以量化的问题,选取
贵州独山典型锑矿尾矿堆场为研究对象,旨在揭示不同降雨工况(雨强、间歇性)及下伏碳酸盐岩地质屏障对Sb 释放
特征的响应规律,为尾矿库污染防控提供理论依据。采用自主设计的降雨模拟装置,开展连续降雨(25、50、100
mm/ h)、间歇降雨(100 mm/ h 雨强交替)及多层淋滤(流经碳酸盐岩)模拟试验。结合ICP-MS 测试技术,系统分析淋
滤液中Sb 浓度的动态演变,并利用抛物线、指数函数及修正Elovich 方程对释放动力学进行拟合分析。结果表明:Sb
的释放具有显著的初期效应,且随着降雨强度的增加,Sb 的累计释放量和释放速率呈指数级增长。在100 mm/ h 雨强
下,间歇降雨淋滤显著促进了Sb 的活化释放,其浓度在间歇周期内最大增幅达109. 20 μg/ L。多层淋滤试验中,碳酸
盐岩的缓冲作用能有效抑制Sb 的迁移,初始释放浓度较单层尾矿降低了74. 7%,且Sb 的释放过程存在明显的扩散与
化学反应耦合特征。降雨强度与间歇模式是驱动尾矿中Sb 释放的关键因子,而碳酸盐岩地层对Sb 具有显著的吸附
与中和阻控作用。动力学拟合显示修正Elovich 方程拟合效果最优(R2 >0. 959),表明Sb 的释放并非单一机制控制,
而是包含扩散、溶解及表面反应的复杂过程。研究成果为岩溶区露天尾矿的生态修复及重金属污染治理提供了科学
支撑。

融合无人机摄影测量与LiDAR 技术的开采沉陷区监测

陈晓磊, 刘　昊, 陈浏仿

2026, 55(5): 290-295.

摘要 ( 37 )

PDF (1529KB) ( 3 )

相关文章 | 计量指标

传统矿区沉陷监测手段存在数据处理能力弱、复杂地形适应性差等问题,难以满足高精度、大范围监测
需求。将无人机摄影测量与LiDAR 技术相融合,提出了一种开采沉陷区监测方法。首先将无人机摄影测量技术用于
提取矿区纹理信息,再通过LiDAR 技术获取矿区高精度三维坐标,同时在LiDAR 中引入全球导航卫星系统 (Global
Navigation Satellite System,GNSS)进行动态测量,最后在统一坐标系统下实现LiDAR 点云与无人机影像数据的配准融
合。分别采用山西某矿区GPS 实测数据与无人机摄影测量、LiDAR 技术以及所提方法监测数据进行对比。结果反映
出:所提方法监测精度优于0. 5 mm,平均绝对误差 (Mean Absolute Error,MAE)仅0. 39 mm、均方根误差 (Root Mean
Square Error,RMSE)仅0. 42 mm,明显低于无人机摄影测量和LiDAR 技术。反映出所提方法测量精度相对于无人机
摄影测量和LiDAR 测量具有一定的优势,在一定程度上可满足工程需求。

一种融合NSCT-HMT 与FLICM 的矿山遥感图像去噪算法#br#

李　琳, 杨泽辉, 魏　巍, 陈　伟, 唐　强

2026, 55(5): 296-302.

摘要 ( 34 )

PDF (2382KB) ( 4 )

相关文章 | 计量指标

矿山遥感图像在资源调查与灾害预警中具有重要作用,但受复杂成像环境和散射效应影响,常伴随严
重噪声与纹理畸变,影响了识别精度。为此,提出了一种融合非下采样轮廓波变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,
NSCT)与隐马尔可夫树(Hidden Markov Tree,HMT)及模糊局部C-均值(Fuzzy Local Information C-Means,FLICM)
的矿山遥感图像去噪算法。首先利用非下采样轮廓波变换实现多尺度分解,再以隐马尔可夫树实现父子系数的跨尺
度依赖关系建模;随后结合模糊局部C 均值聚类与图卷积网络强化空间邻域和跨邻域特征聚合,从而实现对复杂噪
声的有效抑制与细节特征的保持。试验结果表明:该算法在UCM、AID 公开数据集上峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise
Ratio,PSNR)达到34. 59、33. 74 dB,结构相似度(Structural Similarity Index,SSIM)为0. 917 和0. 904,梯度相似偏差
(Gradient Magnitude Similarity Deviation,GMSD)为0. 072 和0. 082,单帧操作延迟为35. 18、36. 29 ms,性能优于生成对
抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)、Transformer 以及混合自监督等算法。研究反映出,该算法在复杂矿山环
境下具备较高的鲁棒性与应用价值,为矿山遥感图像去噪与灾害隐患识别提供了便利。

高岭石结构调控及其新材料应用

李莹莹, 傅梁杰, 左小超, 彭靖湉, 唐异立, 杨华明

2026, 55(5): 303-320.

摘要 ( 39 )

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高岭石作为高岭土的主要矿物成分,凭借其独特的理化性质与结构特征,广泛应用于生物、化工、环境
等行业。但在实际应用中,天然高岭石存在层间作用力强、活性位点不足等缺陷,难以直接投入使用;同时,学界对高
岭石结构调控的相关研究并不充分,具体机制及影响规律尚未明确,严重制约其加工工艺升级与高值化应用。针对
以上问题,本文系统梳理煅烧法、插层剥离法、机械化学活化法、酸浸法及碱浸法五种高岭石结构调控技术,深入阐述
各方法的作用机理、影响因素及优缺点。其次,结合高岭石在生物医药、储能、吸附、聚合物材料等领域的应用进展,论
述通过合理应用结构调控技术,可实现高岭石从基础矿物原料向高性能功能材料的转型升级。最后,剖析当前研究
在高岭石晶体化学、低品质矿利用、绿色工艺开发等方面的局限性,展望未来精准调控、低品质矿高值利用、绿色协同
改性的发展方向。本文旨在通过深入分析高岭石结构调控的技术原理与应用场景,为高岭土资源的高值化、深层次
开发利用提供理论支撑与技术参考,推动我国高岭土产业的高质量可持续发展。

基于深度强化学习的宽体矿车复合能源系统能量管理策略研究

薛卡刘强王洪强刘春燕谢佩泽冯彦彪

2026, 55(5): 322.

摘要 ( 17 )

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针对锂电池与超级电容构成的纯电动宽体矿车复合能源系统，通过高效的能量管理策略方可显著抑制锂电池工作电流，改善锂电池的循环工况特点，进而延长能源系统服役寿命，降低宽体矿车作业成本。本文设计了一种基于Soft-Actor-Critic深度强化学习算法的能量管理策略，深度融合复合电源系统的物理信息特性开展奖励函数设计。基于构建的纯电动宽体矿车纵向动力学模型与复合能源系统等效电路模型，对所提策略进行验证。仿真结果表明，与基于频域分解的规则控制策略相比，所提出的智能能量管理策略能够有效降低大电流对锂电池的冲击，锂电池峰值电流下降了12.71%。此外，超级电容的端电压也得到了有效控制，最低电压为390 V，始终处于DCDC允许的工作范围内，保证了系统的可靠稳定运行。验证了所提出强化学习型能量管理策略的可行性与有效性。

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