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2014年 第43卷 第02期    刊出日期：2014-02-15

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采矿工程

地下转露天矿山复杂采空区探测工程实践

谭卓英, 钟文, 胡天寿, 冯萧

2014, 43(02):  1-5. 

摘要 ( 1321 )   PDF  

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在地下转露天矿山开采过程中，露天境界内存在的各种复杂采空区对矿山的安全生产造成严重的威胁。通过现场勘察和文献资料分析总结了各种复杂采空区的组成，并按照其成因、形态等特征因素对其进行合理分类，归纳出规划开采形成的采空区、古代开采和非法盗采形成的采空区、充填不充分或充填体沉降形成的采空区以及二次垮塌形成的采空区4种类型。同时结合工程现场实例介绍了利用GPR法对地下转露天开采矿山境界内典型的浅地表复杂采空区进行探测的原理和技术方法，包括现场数据采集、后期数据一体化实时处理和资料可视化解译分析。结果表明，利用GPR法探测地下转露天开采过程中赋存的复杂采空区方便快捷且探测效果明显，值得在相关领域应用推广。

金属矿床开采地表破坏机理及防控方法

郭进平, 刘晓飞, 王小林, 胡杏保

2014, 43(02):  6-11. 

摘要 ( 1246 )   PDF  

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矿山的开采会使岩层发生连续的移动变形和非连续的开裂冒落，进而引起地表的下沉、塌陷等破坏。针对金属矿山开采时可能造成地表破坏的形式、成因及危害状况进行了分析，认为地表破坏的主要原因是地下开采时形成的采空区、开挖的巷道及其他地下工程所形成的地下硐室和空区，而矿区岩体中断层、节理等地质结构为岩体破坏提供了基础，爆破震动以及地下水的压力强化和发展了岩体的变形与破坏。在整理总结国内部分矿山企业控制和监测地表移动、沉降、塌陷的方法和工程实践基础上，从系统的角度提出了采空区处理、注浆减沉、塌陷区治理等综合减轻地面破坏的措施，指出地表塌陷破坏是复杂因素耦合作用的结果，需从工程类比、监控分析、数值计算等多方面进行预测预防。

缓倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法下盘残留矿石合理回采工艺研究

孙文勇, 陈星明, 王伟, 张志贵

2014, 43(02):  12-16. 

摘要 ( 1203 )   PDF  

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详细分析了下盘残留矿石比例以及下盘残留矿石回收的特殊性对矿山矿石回收效果的影响。分析 表明，下盘残留矿量比例主要受矿体赋存条件以及采矿方法主要结构参数影响，矿体厚度越小、 倾角越缓，结构参数越大，下盘残留矿量比例越大，由矿岩混采造成的下盘残留矿石回收效果越 差，改进下盘残留矿石回采工艺是保证下盘残留矿石充分回收以及矿石整体回收效果的关键。最 后针对传统切岩回采下盘残留矿石工艺造成的矿体下盘残留矿石退采不充分及矿石回收效果差问 题，提出了下盘切岩开采+上分段下盘进路间柱辅助回采进路回采下盘残留矿石新工艺以及增大 矿体下盘崩矿步距、矿体下盘边孔角等降低矿石损失贫化技术措施，对目前国内相关矿山具有重 要的借鉴意义。

焦家金矿破碎矿体采场进路的跨度优化研究

刘冬, 金长宇, 夏自锋, 东龙宾, 赵潘潘

2014, 43(02):  18-21. 

摘要 ( 1463 )   PDF  

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焦家金矿-390 m中段矿体赋存条件为缓倾斜，中厚破碎矿体，随着开采深度的增加，深部地应力 也随之增加，开采难度加大，岩体的节理、裂隙更为发育，出现更多破碎不稳定的岩体，在开采 过程中极易导致安全事故的发生，严重影响矿山的安全生产与经济效益。为此，综合运用3GSM、 钻孔摄像与声波测试等手段确定试验采场结构面分布情况，通过离散元数值模拟方法建立了离散 元模型，从变形、应力以及节理变形等多角度分析了试验采场在开挖过程中的基本力学行为规律 ，从而确定了焦家金矿上向水平进路充填法的采场最佳跨度是7.5 m，实现了矿山的安全经济开 采，得出的结论与现场实际施工情况相符，进而验证了研究结果的正确性，对于其他相似矿山具 有借鉴意义。

佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟

马雄忠, 王文杰, 马生徽

2014, 43(02):  22-25. 

摘要 ( 1183 )   PDF  

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佛子矿长期采用浅孔留矿法回采矿体，在矿体上部残留有大量未回收间柱，该矿拟回收104号矿 体138 m中段的部分间柱。结合现场实际情况，采用有限差分软件FLAC3D对开采现状及抽柱法、 削柱法2种间柱回收方案进行模拟研究。其中，对开采现状的模拟表明，138 m中段间柱和采空区 顶底板的应力值均小于该中段矿岩体的破坏强度，说明该中段暂时处于稳定状态，可以进行矿柱 回收。对抽柱法和削柱法回收间柱进行模拟表明，间柱回收后，区域内的应力值较回收前有一定 的增长，但削柱法回采下的最大压应力和最大拉应力增幅均小于抽柱法，说明削柱法方案优于抽 柱法方案；削柱法回采间柱后，该中段的应力值已接近矿岩体的破坏强度，应在回采完毕后，对 残余矿柱进行加固处理。

巨厚煤层全煤巷道破坏机理及注浆效果数值模拟

乔卫国, 程少北, 林登阁, 李惠, 朱军

2014, 43(02):  26-29. 

摘要 ( 1366 )   PDF  

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对于几十米、甚至高达几百米巨厚煤层，巷道全部位于煤层当中，由于煤层多松软、破碎，在煤 层深部没有稳定的锚固基点，锚杆（索）的锚固力较差。本研究针对新疆准东矿巨厚煤层全煤巷 道复杂地质特征，结合室内岩石力学实验并借助有限差分软件FLAC^3D对注浆效果进行了数值仿真 模拟。分析结果表明注浆对松软破碎的煤岩体有很好的加固效果，能大范围提高围岩力学参数， 从而提高锚杆（索）的可锚性，抑制围岩塑性区向深部发展，控制围岩变形。将浆液在煤岩体裂 隙中扩散范围定义为“注浆加固体等效层”，分别模拟了1、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0 m等6种 不同的浆液扩散半径，对比论证确定2.5 m为最佳的注浆深度。研究结果对指导巨厚煤层全煤巷 道安全经济合理支护具有重要意义。

全尾砂胶结充填体弹塑性本构模型实验研究

吴姗, 宋卫东, 张兴才, 周家祥

2014, 43(02):  30-35. 

摘要 ( 1566 )   PDF  

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针对4种灰砂比、5种料浆浓度的全尾砂胶结充填体进行了单轴压缩实验，得出了其在单轴压缩条 件下的物理力学特性。根据充填体单轴抗压强度分别选取灰砂比1∶6、1∶8，料浆浓度65%、70%的充填试块进行了4组不同围压下的三轴压缩实验，得到了 充填体全应力-应变曲线及其物理力学参数。根据实验结果建立了充填体线弹-弹塑-塑性软化-理 想塑性的本构模型，将充填体峰后应变软化阶段分为2种情况：在围压较小时，表现出明显应变 软化，应力脆性跌落；在围压较高时，应变软化不明显，峰后直接进入塑性流动状态，残余强度 与峰值强度差值减小。研究结果为充填体强度设计提供了理论依据。

港里铁矿水下开采流固耦合数值模拟与风险分析

马海涛, 李迎佳, 王云海

2014, 43(02):  36-39. 

摘要 ( 1470 )   PDF  

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港里铁矿1号矿体上部有港里河流经，矿体开发可能引发塌陷、突水等安全问题。为了评估水下 开采的安全性，对矿山水文地质条件、导水通道、岩石性质及河床安全性进行了分析，并基于三 维稳定渗流问题的基本控制方程，建立了矿体开采和支护方案的三维流固耦合模型，在应力、应 变、渗流分析的基础上，评估了水下开采发生坍塌、突水灾害的风险，对于港里铁矿水下矿床的 设计和安全开采具有指导意义。

深井长距离大倍线高浓度自流充填技术研究

刘丰韬, 丁剑锋, 陈国平, 李树磊, 王京生, 周波

2014, 43(02):  40-44. 

摘要 ( 1397 )   PDF  

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新城金矿井下采用“竖井+辅助斜坡道”联合开拓方式，机械化盘区上向分层充填采矿法回采。 目前，井下生产规模达到6 000 t/d。矿山深部充填采矿存在充填管线长、局部充填倍线高达 12.5，且管路直角弯多，管路磨损严重，监护困难，充填过程中堵管以及跑漏等难题。通过深入 研究新城金矿充填倍线、充填浓度以及充填流量三者关系，进一步优化充填线路，研究比较充填 管材性能，合理选择充填管道，降低管路阻抗。结果表明：在砂仓添加Minefill309，在副桶内 添加Minefill501新型化学试剂改善砂浆流动特性，充填浓度稳定在75%～78%之间，实现了稳定 自流输送，防止了充填料浆离析，减少了管路磨损，管路使用寿命延长1倍以上，经济效益可观 。新城金矿深井长距离大倍线高浓度自流充填技术填补了相关领域技术空白。

超细水泥防治孤岛工作面煤壁片帮

黄辉, 郝兵元, 魏红

2014, 43(02):  45-48. 

摘要 ( 1145 )   PDF  

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孤岛工作面的自身条件使得巷道矿压显现明显，回采过程中巷道煤壁片帮严重，威胁着回采巷道 的使用及工作面的安全生产，同时制约着工作面的推进速度。为解决这些问题，采用超细水泥防 治煤壁片帮。分析了超细水泥黏度随凝结时间变化关系，得到了混合浆液的流动性和凝结时间随 水灰比的增大而增强的结论；了解了注浆材料中加入适量膨胀剂后的效果，计算出体积膨胀率由 原来的1.09倍增加到1.18倍；实验室内做了K8113工作面煤样的抗压试验，测得煤样抗压强度为 2.234 MPa，将块状煤样与超细水泥按照质量比7∶3以上组成黏结骨架，72 h 后测黏结骨架的抗压强度为7.864 MPa。将超细水泥防治片帮的方法应用到K8113工作面后， K8113工作面现场实测数据表明该方法是可行的。

挂帮矿崩落法开采顶板破坏规律及地表岩移数值模拟

丁艳伟, 王宁, 卢萍, 李爱兵, 唐云

2014, 43(02):  49-54. 

摘要 ( 1168 )   PDF  

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崩落法开采时，顶板及围岩的崩落过程、岩层移动角的确定一直是国内外众多学者研究的重点。 以四川某矿山挂帮矿开采为工程背景，利用MIDAS/GTS软件模拟并分析了该挂帮矿崩落法开采时 顶板拉应力及塑性区变化规律。研究结果表明：老顶先于直接顶发生拉破坏。强制崩落顶板拉破 坏区后，顶板应力状况明显改善；老顶及直接顶拉应力的面积以及老顶拉破坏区的面积随直接顶 暴露面积增大而显著增大，而直接顶拉破坏区面积受暴露面积影响较小。并通过数值模拟法及工 程类比法综合确定岩层移动角。

人工再生顶板大跨度切眼联合支护技术

叶定阳, 刘长武, 刘洋, 何涛

2014, 43(02):  55-58. 

摘要 ( 1270 )   PDF  

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在人工再生顶板大跨度切眼支护中，由于巷道地质条件复杂，矿压显现严重，且随着地压和巷道 断面的增大，存在一般锚网索支护难以克服的困难。根据人工再生顶板巷道的地质特点及矿压显 现特征，在大断面人工再生顶板条件下采用“木架棚+锚索”联合支护。此种支护结合主动支护 和被动支护的优点，减少顶板离层冒落，实现了对大断面切眼的有效控制，防止了切眼强烈变形 、断裂，保持了切眼的稳定性，达到了良好的支护效果，为人工再生顶板下的煤炭开采提供了可 靠的安全保证。在充填开采下，采用钢梁和单体液压支柱不便于回收，而木材价格低廉，减少了 支护材料的丢失浪费，取得了显著的经济效益。“木架棚+锚索”联合支护技术对于充填开采大 跨度巷道具有借鉴作用。

不同地应力条件下巷道围岩松动圈演化研究

平雯, 周传波, 夏志强, 刘杨波

2014, 43(02):  59-63. 

摘要 ( 1196 )   PDF  

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基于Mohr-Coulomb准则，建立考虑不同侧压系数条件下的巷道围岩松动圈理论计算模型，结合工 程算例对不同侧压系数的地应力条件下圆形巷道围岩松动圈范围进行了求解分析；采用数值模拟 方法对巷道开挖的松动圈范围进行了计算，并与理论求解结果进行了对比分析。结果表明：①当侧压力系数λ=1时巷道围岩的塑性松动圈为圆形，且松动圈半径随地应力的增大而增大。② 不同侧压力系数条件下巷道松动圈范围有所变化。顶底板围岩松动范围随λ的增大而增大。 而当λ＜1.0时巷道两侧壁松动范围随λ增大而减小，λ＞1.0时随λ增大呈增 大趋势，但整体上的变化量不大。③通过理论计算与数值模拟得出的松动圈分布规律基本一致。

矿物工程

赤铁矿石深度还原熟料高效分选工艺试验

李艳军, 袁帅

2014, 43(02):  64-68. 

摘要 ( 1202 )   PDF  

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为确定难选细粒赤铁矿深度还原所得熟料的高效分选工艺，进行了深度还原熟料的分选条件试验 研究。采用探索性试验得到基础工艺流程，通过条件试验，确定了适宜的磨矿细度和磁选工艺流 程，阶段磨矿阶段选别工艺流程可作为细粒赤铁矿石深度还原熟料高效分选的流程。全铁品位 57.09%的还原熟料在一段磨矿细度-0.074 mm占11%，二段磨矿细度-0.074 mm占77%~93%，磁选柱 磁场强度7.3 kA/m，水流量为70 mL/s的条件下，可获得铁品位和铁回收率均高于87%的高质量深 度还原铁粉产品。为深度还原—高效分选的工业应用提供了理论依据和实践基础。

矿山酸性水中浸矿细菌的筛选及除铁效果

陆洪省, 刘月月, 赵晓舒, 王亚舒

2014, 43(02):  69-72. 

摘要 ( 1402 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

细菌浸矿在矿石综合利用和生态环境保护方面具有重要意义。从兖州煤矿酸性矿井水中筛选、分 离到1株具有嗜酸、氧化Fe2+的浸矿细菌，编号SKDYJ-1。通过对其16S rDNA 基因序列分析，发 现该菌株16S rDNA 基因序列与Pantoea agglomerans P1SAA（FJ611818）的同源性高达98% ，为嗜酸成团泛菌。对该菌株形态、生长特性、Fe2+氧化率进行了研究，结果表明：菌株 SKDYJ-1细胞呈杆状，革兰氏阴性，最适生长温度为30 ℃，在25 ℃、30 ℃以及35 ℃条件下培 养，菌株SKDYJ-1对Fe²⁺的最大氧化率分别为2.79%、6.52% 和5.59%，具有较高的浸矿能力。

福建某石英脉型钼矿选矿试验

晏全香, 蒋丰明

2014, 43(02):  73-78. 

摘要 ( 1332 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

福建钼矿资源比较丰富，但开发利用水平比较低。分析了福建某石英脉型钼矿的化学成分、组成 以及主要有价矿物及其赋存状态。通过试验确定了该矿物浮选分离的合适磨矿细度、浮选粗选合 适的抑制剂、捕收剂和起泡剂的用量，对1次精选抑制剂硫化钠及巯基乙酸钠进行了比较，并对 探索试验确定的1粗2扫6精闭路流程进行了试验。结果显示：含钼为0.19%的钼矿经选别后，获得 了钼品位46.23%，回收率86.20%的钼精矿。

单颗粒褐铁矿气基磁化焙烧过程的还原模型

代涛, 李保卫, 武文斐

2014, 43(02):  79-82. 

摘要 ( 1232 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

针对褐铁矿磁化焙烧过程中，单颗粒氧化铁还原机理认识难的复杂问题，建立了基于多孔介质模 型的一维非稳态还原模型。通过数值计算，开展了不同温度、CO浓度及不同初始孔隙率影响下的 褐铁矿还原度的研究。研究表明，随机孔模型能很好地应用于还原模型,多孔介质孔道内气体传 输特性对反应有一定的影响,粒径为100 μm的颗粒在800 ℃下完全还原仅需18 s左右。

辽宁某铜铅锌多金属硫化矿工艺矿物学研究

王伟之, 李学军, 陈丽平

2014, 43(02):  83-86. 

摘要 ( 1340 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

对辽宁某铜铅锌多金属硫化矿矿石进行了工艺矿物学研究，重点查明矿石的结构、构造，矿物组 成，铜、铅、锌的赋存形式及主要矿物的嵌布特性。研究结果表明，矿石中的金属硫化物间及硫 化物与脉石矿物间嵌布关系密切而复杂，存在铅铜及锌铜包含关系，将对铜铅锌的分选产生不利 影响。研究结果可为该多金属硫化矿浮选原则流程的选择提供参考依据。

胺醇组合捕收剂的应用现状及发展前景

刘文刚, 刘文宝, 魏德洲, 梁广泉, 夏夕雯

2014, 43(02):  87-90. 

摘要 ( 1162 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

在对胺类捕收剂进行概述的基础上，总结了国内外近年来胺类捕收剂与脂肪醇组合使用的研究成 果，探讨了胺醇组合捕收剂在浮选中的应用情况，并对其浮选性能和组合作用机理进行了分析。 脂肪醇与胺组合使用，对提高胺类捕收剂的浮选效果具有重要意义，且具有很好的发展前景和研 究价值。

地质与测量

扎西康锌多金属矿床外围遥感找矿预测

徐云峰, 唐菊兴, 郑文宝, 陈明, 林彬, 汪重午

2014, 43(02):  91-95. 

摘要 ( 1225 )   PDF  

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运用ENVI遥感图像处理软件，对藏南扎西康锌多金属矿床外围地区ETM+遥感图像采用比值法、特征主成分分析技术进行图像处理。首先对遥感图像进行波段组合、辐射校正和几何校正。选取ETM+1、4、5、7波段组合进行主成分分析，用TM+5/TM+7 取代TM7，提取羟基蚀变信息；选取ETM+1、3、4、5波段组合进行主成分分析，用TM+5/TM+1替换TM+5，提取铁染蚀变信息；并通过目视进行遥感矿产地质特征解译，解译出线状、环状及带状要素。综合分析羟基蚀变信息、铁染蚀变信息、遥感矿产地质特征解译结果及矿区已有的地质资料，根据矿体由张扭性构造控制这一特征，通过与湖南香花岭锡多金属矿床对比分析，推测其深部有锡矿化体存在可能。故圈定5个找矿远景区，为扎西康矿床外围地区进一步矿产勘查提供有利的科学依据。

可持续发展视角下美国地质调查局的做法及启示

姚震, 李虹, 杨贝贝

2014, 43(02):  96-99. 

摘要 ( 1216 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

通过对美国地质调查局近10年来在组织机构、人才队伍、经费保障和装备管理4个方面改革经验的总结，归纳出可持续发展视角下美国地质调查局主要做法与经验包括：组织机构是地质调查持续发展的重要载体、人才队伍是地质调查持续发展的原动力、经费是地质调查持续发展的基础、设备是地质调查持续发展的支撑。对我国地质调查可持续发展的启示和建议是：根据形势调整组织机构；加强人才队伍软环境建设；稳定地质调查财政预算，优化重点领域；强化设备管理；建立广泛合作关系。

全国矿产勘查新进展与未来找矿部署建议

陕亮, 张万益, 陆春宇, 姚晓峰, 徐容

2014, 43(02):  100-104. 

摘要 ( 1493 )   PDF  

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研究了2012年全国矿产勘查工作形势，包括矿产勘查资金投入情况、新发现矿产地、阶段性勘查矿产地、新增资源量、典型矿区地质特征等成果信息。研究表明：全年共投入资金414.10亿，占全部地质勘查工作投入资金的81.2%。资金由中央财政、地方财政和社会资金组成，分别为35.79亿元、96.92亿元、281.39亿元，分别占8.6%、23.4%、68%。通过勘查，405处新矿产地被发现，1 099处完成阶段性勘查，青海夏日哈木镍矿、新疆玉海斑岩铜矿、江西大湖塘钨矿与朱溪铜矿、甘肃国宝山铷矿等矿区取得特大勘查进展，煤、铁、锰、铜、铝土、铅锌、镍、钨、钼、锑、金、银、磷、稀土等许多矿种新增了一大批资源量（333及以上），尤其是镍、铝土、铁、煤、钼、钨、金等矿种已超额完成找矿突破战略行动的第一阶段任务，但锰、锡难以如期完成。基于当前现状，对找矿成效不佳的锰矿、锡矿和成效丰硕的钼矿、铝土矿分别提出了下一步找矿部署建议。

川西坳陷雷口坡组常量元素特征及其意义

李政, 徐争启, 张成江

2014, 43(02):  105-107. 

摘要 ( 1341 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

通过对川西坳陷丰卤1井雷口坡组岩屑样品的常量元素分析，研究K含量，w(FeO)/w(Fe₂O₃)值特征以及w(MnO)/w(FeO+ Fe₂O₃)值特征，发现雷口坡组K含量变化与深度成正比关系，K含量整体偏小，未能达到钾盐沉积的标志线；w(FeO)/w(Fe₂O₃)值整体小于1,反映出沉积环境为氧化环境，有着干燥、炎热的气候条件；极小的w(MnO)/w(FeO+ Fe₂O₃)值（<1）不仅反映了氧化的沉积环境和干热的气候条件，还反映了较浅的水体环境。干燥炎热的气候条件以及浅水的次级构造条件都指示着川西坳陷雷口坡组具备良好的钾盐沉积条件，最后建立w(FeO)-w(Fe₂O₃)-w(MnO)判别图，判别图包含3个区域，分别为湿冷深水区、干热浅水区以及湿冷浅水区，发现雷口坡组属于干热浅水区。

喇嘛苏铜矿区中酸性岩体微量元素特征及其成因分析

毛政利

2014, 43(02):  108-111. 

摘要 ( 1375 )   PDF  

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根据喇嘛苏铜矿中酸性岩体新鲜样品的微量元素含量测试结果，岩体中Ni的平均含量接近于维氏值，而Ti、Cr、V则低于维氏值；高场强元素含量为（611.25~1 210.11）×10^-6，平均值为1 031.211×10^-6；大离子亲石元素含量为（1 041.05~2 708.61）×10^-6，平均值为1 845.15×10^-6；Rb、Ba、K、La、Sm和Th的含量较高，Ta、Nb、Ti较低，而且Th含量远远大于Ta含量；在花岗岩类岩石的非活动性元素构造环境判别图上，所有的样品点均落入火山弧花岗岩区域内，说明本区花岗岩类岩石为造山带的I型花岗岩，属正常的钙碱性大陆边缘弧花岗岩类岩石，是产于消减带而来自壳源的火成岩，在其形成过程中有可能有洋壳物质和流体的加入，同时也混染了围岩。

机电与自动化

煤矿井下复合定向钻进技术优势探讨

许超

2014, 43(02):  112-116. 

摘要 ( 1353 )   PDF  

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煤矿井下滑动定向钻进技术已是一种成熟的钻孔施工技术，随着该技术应用领域的不断扩大，其逐渐暴露出钻进效率低、钻进安全性差以及不利于实现深孔钻进等问题。介绍了滑动定向钻进技术与复合定向钻进技术（即滑动定向钻进技术和复合钻进技术结合的定向钻进方法）的特点，从安全、高效以及深孔钻进3个方面对复合定向钻进技术优势进行深入分析，实践证明，复合定向钻进技术可有效提高钻进效率、预防钻孔事故和实现深孔钻进，可作为煤矿井下安全、高效及深孔定向钻进新技术进行试验和推广。最后，针对复合钻进钻速的提高仅仅是由于钻头绝对转速的提高的观点之不足，提出应进行包括转速、扭矩、碎岩功率等与钻进效率之间关系的全方位研究。

刘塘坊铁矿副井提升机制动系统原理分析及压力整定

宋德轩, 毛春雷

2014, 43(02):  117-121. 

摘要 ( 1557 )   PDF  

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制动系统是提升机的重要模块之一，其性能的优劣直接决定了提升系统的正常停车、工作制动、安全制动等关键环节。油压盘式闸制动系统由盘形制动器与驱动液压站组成，是集机电液高度一体化的产品。从分析盘式闸制动装置机理入手，进而对刘塘坊铁矿副井采用的中高压液压站控制回路进行研究，重点阐述其分别在制动块松闸、工作制动、二级制动及恒减速制动时的不同工作方式下的制动原理，最后通过制动正压力为纽带建立制动力矩与回路油压力关系，总结出液压系统正常工作油压P_max、二级制动时第一级制动油压P_1级及延时时间t_1级的整定方法，满足了安全规程对制动减速度的要求，避免了制动系统在实际使用过程中仅凭经验调定压力值带来的安全隐患。

SSS-Ⅱ水平磁场高梯度磁选机及其在密地选钛厂的应用

王丰雨, 谭世国, 赵明, 邓清华

2014, 43(02):  122-126. 

摘要 ( 1180 )   PDF  

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垂直磁场高梯度磁选机普遍存在磁介质容易堵塞的现象，而且垂直磁系磁选机下磁极长期浸泡在矿浆中，易造成磁极的腐蚀，同时给矿对上磁极的冲刷也易造成磁极的磨损。为此，研制开发了SSS-Ⅱ型水平磁场高梯度磁选机，该磁选机采用特殊设计使磁系不接触矿浆，彻底解决了矿浆对磁系的腐蚀及磨损，采用多梯度直排介质和水气联合卸矿方式克服了介质堵塞的难题。通过在攀钢密地选钛厂微细粒矿磁选车间的使用表明在同等条件下该新型设备的精矿品位和回收率明显高于生产现场垂直磁场高梯度磁选机，且其长期运行的选别效果稳定。

牙轮钻机钻孔能耗分析

张云鹏, 马志伟, 武旭

2014, 43(02):  127-130. 

摘要 ( 1362 )   PDF  

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通过对矿山使用的牙轮钻机实际情况调研结果的统计分析，研究了钻孔深度、岩石坚固性系数、钻孔速率、钻孔孔径对露天矿山钻孔能耗的影响。牙轮钻机在钻进过程中，延米耗电量与钻孔深度呈线性关系，而随着钻孔深度的增加，累计耗电量与钻孔深度呈指数关系增长；随着岩石坚固性系数的增大，大孔径牙轮钻机能耗增速低于小孔径牙轮钻机能耗增速，在坚固岩石中宜选用大孔径牙轮钻机；不同型号的钻机具有自己最适宜的钻孔速率，应根据实际情况进行调整；不同孔径的牙轮钻机钻孔延米耗电量不同，小直径炮孔延米耗电量明显偏低，然而由于大直径孔径延米爆破量大，其爆破单位岩量的钻孔能耗远小于小直径钻孔。研究结果对露天矿山的钻机选型及钻孔作业具有一定的指导意义。

安全与环保

露天边坡稳定性影响因素分析及防治措施

郑禄璟, 郑禄林, 常晓娜, 韩斌

2014, 43(02):  131-136. 

摘要 ( 1302 )   PDF  

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陡帮开采条件下,露天边坡的稳定对生产的持续性及高效性影响重大。综合考虑锦丰露天金矿受岩体结构面控制的平面破坏、楔形破坏、倾倒破坏、圆弧形破坏、土质边坡破坏5种失稳类型,以及地表地下水、开挖爆破的影响，分别提出长锚索+喷锚网支护、长锚索+钢网（局部区域喷锚网）支护、长锚索+喷锚网+抗滑桩支护、长锚索+钢带支护、HDPE防渗膜等支护手段， 地表截(排)水沟及仰斜泄水泄压孔等疏水措施,及逐孔起爆修边爆破的爆破控制方案，有效保证了陡帮开采条件下的露天边坡稳定性。同时结合矿山多年实践经验，阐述了各种边坡加固方法的实际应用效果。

燃煤矸石喷射混凝土界面结构分析与性能研究

赵文彬, 张守勇, 王金凤, 朱光丽, 王明华, 闵耀涛

2014, 43(02):  137-141. 

摘要 ( 1272 )   PDF  

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通过自燃煤矸石骨料压碎值、吸水率、粒径分布测定和混凝土抗压强度试验研究了矸石骨料替代天然骨料及碱性拌合水对喷射混凝土抗压强度的影响，并利用SPSS软件对实验数据进行分析。结果表明：骨料类型对混凝土强度影响不显著；碱性拌合水有助于矸石混凝土3 d、28 d强度的提高，而对1 d及石子混凝土各龄期强度影响不明显。SEM观察和分析表明：矸石疏松多孔、易吸水、粗糙的表面特征有利于水泥砂浆的附着，有效降低了高拌合水量下界面处的水灰比，减少了对强度不利的界面过渡区的厚度；碱性的矿井水有助于激发自燃煤矸石中活性SiO₂和Al₂O₃的溶出，这些活性物质与界面处聚集的Ca(OH)₂发生反应产生凝胶，提高了界面过渡区的密实度。

隧道下伏采空区稳定性及治理方案数值模拟

姚宣成, 高永涛, 苏建军, 王贺

2014, 43(02):  142-145. 

摘要 ( 1255 )   PDF  

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隧道下伏采空区的潜在危害性评价及其处治技术研究日益受到重视。为治理平朔煤矿东露天矿运输专线隧道下伏采空区，利用FLAC3D对采空区稳定性及治理方案进行了数值模拟分析，得到了隧道下伏采空区在加固前后的受力和变形的特征规律；通过对仰拱厚度及采空区注浆料强度进行敏感性分析，得到了最优的加固措施。数值分析结果表明：在未加固的采空区上开挖隧道，采空区两帮岩土体受到较大的垂直载荷，隧道开挖底板出现了屈服剪切破坏，隧道拱腰及拱顶出现了屈服拉伸破坏，隧道底板最大沉降及不均匀沉降较大；在对采空区充填注浆及隧道底板浇筑仰拱的联合加固措施后，原采空区附近的应力集中区域得到很好释放，隧道底板最大沉降及不均匀沉降量大幅降低，岩土体的整体稳定性提高。

尾矿库排洪系统设计及优化方法

邓书申

2014, 43(02):  146-149. 

摘要 ( 1197 )   PDF  

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尾矿库排洪系统是尾矿库安全设施的必要组成部分，排洪系统设计是尾矿库设计的核心问题之一。根据尾矿库排洪系统进水口水深受限的特点，介绍了目前经常使用的几种排洪系统形式，对几种基本流态（堰流、半压力流、压力流）进行了分析。分析结果表明，进水口断面是影响堰流流量的关键参数、进水口深度是影响半压力流量的关键参数、管（洞）断面是影响压力流流量的关键参数。对各种流态的流量随进水口水头的增加速度进行了分析，结果表明，从堰流进入半压力流后，增加速度会显著降低，半压力流的流量增加速度大于压力流。在一定的进水口水深及最大下泄流量下，给出了合理的泄流关系曲线，根据合理的泄流关系曲线进行排洪系统设计是最优的，参与调洪演算的流态为堰流，简化了调洪演算过程。最后阐述了尾矿库排洪系统设计与优化的具体步骤。

某铁矿挂帮矿开采对地表拦洪坝的影响

陈顺满, 许梦国, 王平, 李斌, 徐钊, 雒凯

2014, 43(02):  150-153. 

摘要 ( 1178 )   PDF  

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由于挂帮矿位于某铁矿东区拦洪坝水库附近，地表不允许塌陷，需要保证地表拦洪坝的安全，因此采用嗣后充填采矿方法对其进行开采。通过有限差分法对其进行数值模拟，在挂帮矿一号矿体、二号矿体、三号矿体不同开采情况下，分析地表的变形以及拦洪坝附近监测点的沉降情况。模拟结果表明，在开采拦洪坝下方的挂帮矿三号矿体时，地表变形范围增大，拦洪坝附近监测点沉降值急剧增加，可能会使裂隙进一步扩大，甚至威胁到拦洪坝的安全，诱发泥石流等地质灾害，建议拦洪坝附近禁止一切开采活动，挂帮矿二号矿体开采应严格按照开采设计要求进行。

薄基岩风氧化带附近防水煤岩柱的合理留设

刘伟韬, 霍志超, 潘晓凤, 黄瑞峰

2014, 43(02):  154-158. 

摘要 ( 1456 )   PDF  

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为了合理确定鲁西煤矿的开采上限，依据已有的钻孔资料以及水文地质补充勘探资料，对第四系下部隔水层情况、基岩厚度、基岩岩石力学参数、基岩风氧化带等条件进行综合分析，然后对比鲁西煤矿实测资料、“三下”规程经验公式以及兴隆庄矿薄基岩条件下的经验公式分别得出的导水裂缝带发育高度，确定应用“三下”规程中的经验公式预计3111_II工作面开采后覆岩裂缝带发育高度，选取覆岩岩性为“中硬”，取中误差为0。结果表明：利用该方法确定3煤分叉区只开采下分层，留设防水安全煤岩柱高度为38 m，3煤合并区按照2个分层开采，留设的防水安全煤岩柱高度为49 m。

基于物元可拓法的土壤重金属污染评价

赵艳玲, 石娟娟, 何厅厅, 刘亚萍, 冉艳艳

2014, 43(02):  159-165. 

摘要 ( 1332 )   PDF  

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土壤重金属污染具有典型的模糊性和不确定性。为准确地评估土壤重金属污染情况，利用物元理论、可拓理论和关联函数建立了土壤重金属污染评估的物元可拓模型。在此基础上，选择Cd、Pb、Cr、Hg、Cu和Zn 6个污染因子作为评价指标，对某金矿区46个采样点进行污染评价。结果表明，研究区46个采样点中，清洁级样点有23个，占总采样点的50%，尚清洁级样点11个，占总采样点的23.9%，轻污染级样点11个，占总采样点的23.9%，中污染采样点1个，占总采样点的2.2%。通过与4种传统的经典污染评价方法比较可知，物元可拓法用于土壤重金属污染评价是可行的，运用Matlab2010b进行评价结果计算，操作简便快捷，另外，物元可拓法在评价过程中避免了人为因素的影响，实现了对参评因子的量化处理，是进行土壤重金属污染评价的一种新方法。

尾矿坝中尾砂的强度特性试验研究

杨凯, 吕淑然, 张媛媛

2014, 43(02):  166-170. 

摘要 ( 1363 )   PDF  

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通过尾砂的三轴固结排水试验（CD试验）和压缩试验，对尾矿坝中尾砂的力学特性进行研究，讨论了2种试验中尾砂在不同密实程度条件下的强度特性和应力应变关系。三轴试验结果表明，随着尾砂相对密实度的增加（由0.47增加到0.73），尾矿砂的强度指标（黏聚力和内摩擦角）均有所增加；压缩试验表明，同一孔隙比的尾砂，随着竖向压力的增大（从100 kPa增加到400 kPa），尾砂的压缩系数减小、压缩模量增大，但是压缩指数几乎保持不变。随着尾矿料孔隙比的增大，砂的压缩系数、压缩指数增大，压缩模量减小，从而尾砂的抗压强度也随之增加。因此，在实际工程中增加尾矿坝坝体中尾砂的密实度，可以提高坝体的强度，增强坝体的稳定性。

矿业循环经济与可持续发展

常前发

2014, 43(02):  171-175. 

摘要 ( 1183 )   PDF  

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我国矿产资源的开发利用存在开采强度高、单位能耗大、开发利用水平低以及废弃物的排放多、乱、杂等问题，这种落后的开发利用方式极大地浪费了有限的矿产资源。为此，提出了我国矿业循环经济发展的必要性，分析了推动绿色发展的重要性、紧迫性，介绍了矿业循环经济的理论背景和基本特征，并结合鲁中矿业有限公司、铜陵有色金属集团股份有限公司、河南灵宝市矿业循环经济发展的典型成功案例，提出了矿业循环经济发展的对策和遵循的基本原则，以推动矿业健康可持续发展。

综合利用

建筑垃圾再生骨料膏体充填环管试验

张保良, 刘音, 张浩强, 张新国

2014, 43(02):  176-180. 

摘要 ( 1217 )   PDF  

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在煤矿膏体泵送充填开采理论技术基础上，为分析以建筑垃圾为骨料、粉煤灰和添加剂为细集料的膏体充填材料的基本性能变化和流变特性，利用室内膏体充填模拟系统进行了膏体充填材料的配比试验和管道输送试验。膏体充填材料配比为添加剂∶粉煤灰∶建筑垃圾=1∶4∶6，试验采用质量浓度自高到低加水调制方案，操作包括3个步骤：试验准备、膏体充填材料制备、泵送试验和数据采集。试验结果表明：该种膏体充填材料的塌落度和分层度随泵送时间的增长而减小，质量浓度则稍有增加，经4 h管道输送后，质量浓度为76%的膏体充填材料塌落度、分层度分别达到18.5 cm、0.9 cm；膏体质量浓度、流速和充填管径是充填管道阻力损失的主要影响因素，质量浓度为76%，流速在0.8~1.1 m/s之间较为理想。