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2014年 第43卷 第05期    刊出日期：2014-05-15

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采矿工程

岩体蠕变对露天矿边坡稳定性的影响

任月龙, 才庆祥, 张永华, 舒继森, 韩流

2014, 43(05):  1-4. 

摘要 ( 1413 )   PDF  

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为了研究岩体蠕变对边坡稳定性的影响，评价露天矿边坡服务周期内的安全性,根据时效边坡理论及岩体蠕变规律，分析了边坡岩体力学参数的长期强度表达式；基于极限平衡法中的简化Bishop法，推导出了圆弧滑坡时效稳定系数的计算公式；得出了稳定系数随蠕变时间增长呈指数递减的规律。对哈尔乌素露天矿端帮靠帮开采过程的时效稳定性进行研究的结果表明：在相同岩性参数的基础上，随着边坡角的不断增大，端帮边坡的整体稳定系数呈线性下降，剪应变及应力集中于高陡台阶底部，塑性贯通区呈圆弧状；随着蠕变时间的增长，不同几何形状边坡的稳定系数均呈现相同的衰减规律。岩体蠕变特性会造成岩体抗剪强度及边坡稳定系数随时间延长而呈指数规律衰减。准确把握岩体蠕变特性，可预测边坡的有效服务时间，具有非常重要的工程价值。

高水材料充填开采工作面顶底板岩层活动规律分析

谢辉, 刘长武, 何涛

2014, 43(05):  5-9. 

摘要 ( 1440 )   PDF  

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以冀中能源股份有限公司邢东矿1128高水材料充填工作面为研究对象，分析了高水材料的充填方法，并采用电子电镜扫描和MTS实验系统测试了高水材料的内部结构、容重、含水率和体积应变等物理力学特征。结合充填开采工作面顶底板现场测试数据，分析了高水材料与岩层相互作用下，充填工作面顶板活动规律以及工作面底板破坏深度。结果表明：高水材料利用管道输送，采用混合式充填方法进行采空区充填的效率较高；高水材料具有较好的塑性，水灰比越大，材料强度越低，体积应变越大，材料塑性表现越明显；高水材料充填处理采空区时，采场围岩的应力状态受到改变，工作面前方扰动距离为27.7 m左右，底板岩层最大破坏深度约为22 m；采用高水材料充填开采减小了底板岩层的破坏深度，缩短了工作面前方扰动距离，有效地控制了矿压显现。

多煤层采空区注浆加固设计与施工

陈利生

2014, 43(05):  10-14. 

摘要 ( 1292 )   PDF  

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多煤层采空区属于隐蔽性工程，其结构复杂、稳定性差，若在其上方兴建建筑物尤其是高层建筑物时必须采取一定的治理措施，在治理之前首先应对其可行性进行专题论证，进而在论证的基础上合理组织设计与施工。结合工程实例，对多煤层采空区治理工程中涉及到的问题进行了较深入的研究:结合地质采矿资料并运用钻孔探测技术，对地基稳定性进行了分析评价；确定了注浆方案、注浆范围以及注浆孔孔位布置；在施工工艺方面对浆液材料配比、注浆段划分、浆液扩散半径以及注浆压力等参数进行了分析研究；最后运用钻探和物探技术对注浆效果进行了检测分析，并结合概率积分法，对各项地表残余变形参数进行了预计。结果表明：此次注浆达到了预期目的，为地表建筑物的安全运行提供了保障，可为其他类似工程提供一定的参考与借鉴。

深井巷道断层涌水探查与封堵治理

张立, 惠冰, 张庆松, 李海燕, 陆秋生, 江海

2014, 43(05):  15-20. 

摘要 ( 1481 )   PDF  

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针对某矿-808 m胶带巷变坡点以下15 m处集中出水点、涌水段落岩体破碎、围岩稳定性差、长年涌水严重影响胶带运输和巷道安全、增加了矿井的排水费用等情况，通过分析该矿的工程地质和水文地质条件，确定涌水水源为M5细砂岩含水层，巷道切割M5砂岩导致顶板涌水，涌水类型为断层导通型；运用瞬变电磁法和高密度电法综合物探与水力连通试验，确定了涌水来源及主要通道分布情况；应用Visual MODFLOW(VMF)数值模拟方法对地下水流场及运移情况进行了分析，提出“深部截源、浅层加固”封堵治理思路；最终确定了包含注浆钻孔设计、注浆参数选择等治理方案，方案在现场得到实施；运用涌水量对比法进行注浆效果评价，注浆封堵治理取得显著效果。该研究成果对类似工程具有一定的指导意义。

小汪沟铁矿露天转地下分区高效开采技术

李楠, 常帅, 任凤玉

2014, 43(05):  21-23. 

摘要 ( 1256 )   PDF  

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针对小汪沟铁矿上部矿体规模较小、露天转地下自由作业空间小、首采矿段的回采工作面不够充足、难以实现设计产能的问题，在分析矿岩可冒性以及矿体赋存条件的基础上，提出了基于岩体持续冒落面积的3分区开采方案，并依据顶板围岩冒落范围以及岩移影响范围分析了分区开采的安全条件。该方案在确保生产安全的前提下，将小汪沟铁矿的地采产能由设计的100万t/a提高到280万t/a。生产实践表明，利用顶板围岩的冒落特性提出的多分区开采技术，扩展了露天和地下同时开采的作业空间，不仅实现了小汪沟铁矿露天转地下产能的大幅度提高，也实现了安全高效的开采目标，同时也为类似铁矿山实现高强度开采提供了有效途径。

隔离矿柱回采稳定性影响因素的正交试验分析

党洁, 张晨洁, 郭生茂, 何良军, 赵文奇, 刘涛

2014, 43(05):  24-26. 

摘要 ( 1283 )   PDF  

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通过分析隔离矿柱在回采过程中的影响因素，结合工程实际，选取了隔离矿柱矿房侧壁的回采高度（A）、侧壁厚度（B）、采场长度（C）、采场宽度（D）、是否采一充一（E）和第二步骤充填是否采用全尾砂胶结充填（F）6个影响因素，每个影响因素取2个水平，选用L₈（2⁷）正交表，确定了8个模拟试验方案。建立了隔离矿柱回采模型，对隔离矿柱开挖之前的应力分布进行反演分析，运用FLAC^3D数值模拟软件对正交试验方案进行开挖模拟运算，分析了各个方案隔离矿柱回采之后的应力分布情况及其位移变化，得出模拟结果。分析结果显示：A、B、C、D、E、F 6个影响因素产生的Y方向位移极差分别为4.8、0.698、1.404、1.305、1.623、0.164 mm，即隔离矿柱矿房侧壁的回采高度（A）对其稳定性影响最为显著，而第二步骤是否采用全尾胶充填（F）影响最小。

露天边坡大型滑坡稳定性分析与治理方案

贾住平, 郑禄璟, 郑禄林

2014, 43(05):  27-31. 

摘要 ( 1350 )   PDF  

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针对锦丰露天金矿西部运矿道大型滑坡，从地质构造、水、风化、爆破及采矿活动等多方面进行滑坡原因分析，提出预应力长锚索、喷锚网、抗滑桩、重力式挡墙及泄水泄压孔对滑坡进行综合治理，毛石混凝土分层回填修复西部运矿道的方案。应用岩石力学软件Slide 对修复后的运矿道边坡进行模拟，从理论上分析修复后的边坡稳定性，模拟结果显示边坡最低安全系数为1.13，大于边坡破坏安全系数1.0。采用机器人监测系统Autoslope和地质雷达监测系统Radar Monitoring System对边坡进行变形监测，监测精度最高可达0.1 mm；经过1 a多的监测,结果显示边坡处于稳定状态。理论分析和实际监测结果表明：①采用长锚索、喷锚网，抗滑桩、重力式挡墙及泄水泄压孔对滑坡进行综合治理具有良好的加固效果；②毛石混凝土分层回填对大型滑坡进行处理效果明显。该处理方法在相关滑坡治理中具有一定借鉴意义。

哈尔乌素露天煤矿南端帮边坡角度优化

吕粲, 李克民, 马力, 刘干, 刘桐

2014, 43(05):  32-35. 

摘要 ( 1483 )   PDF  

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露天煤矿边坡是构成采矿场形状的重要要素，合适的边坡角度对维持露天煤矿边坡稳定和经济效益具有重要意义。以哈尔乌素露天煤矿南端帮边坡为例，分别采用数值有限元法和Fellenius、Bishop、Janbu等3种极限平衡法相结合的方法，分析了哈尔乌素南端帮边坡在37°现有的条件下端帮边坡最小稳定系数为1.341，潜在圆弧滑动面贯穿整个坡体，南端帮边坡处于稳定状态且有进一步提高的可能。充分结合目前南端帮平台构成特征并考虑端帮运输系统的情况下，提出4种提高端帮边坡角度方案，并采用有限元法和Janbu极限平衡法对4种可行方案进行对比和稳定性分析。结果表明：边坡角度可以提高至40°，最低稳定系数能达到1.135，可增加原煤产量近43.8万t，增加岩石剥离量18.15万m³，可提高经济效益7 382万元。

露天边坡滑体冲击下围岩变形特性分析

王鹏, 周传波, 蒋楠

2014, 43(05):  36-39. 

摘要 ( 1294 )   PDF  

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露天转地下矿山边坡稳定性是一个当前广泛存在的问题，合理评估边坡失稳滑移对边坡底部围岩的影响及破坏效应对地下开采有重要的工程意义。以大冶铁矿露天开挖形成的边坡为工程背景，运用二维数值模拟软件UDEC，对滑体的滑移过程进行了数值模拟分析，从应力场、位移场入手，研究了边坡滑体失稳后其冲击力作用下边坡底部围岩应力应变规律。模拟结果表明：用离散元软件可有效模拟滑体失稳过程，滑体失稳后，其冲击作用影响范围主要集中在北帮边坡坡脚，而对采矿区和南帮边坡影响不大，采矿区和南帮边坡主要受滑体失稳后形成的堆积体的重力作用影响；竖直方向上，围岩受冲击影响程度随深度的增加而减弱；水平方向上，南帮边坡受滑体影响程度远小于采矿区和北帮边坡坡脚。

高效减水剂对全尾砂充填料性能的影响

范作鹏, 任少峰, 张忠辉, 蔡梦茜, 史琛, 何廷树

2014, 43(05):  40-44. 

摘要 ( 1370 )   PDF  

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利用全尾砂作为集料制成全尾砂充填料对采空区进行充填，具有性能优、尾砂利用率高、能耗少、成本低等优点。根据某矿山现有充填工艺，采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料的技术，优化原有的胶结材料，并将尾砂充填料浆的固体浓度由68%提高到72%，结合使用减水剂来实现全尾砂充填料的自流输送。研究4种减水剂（萘系高效减水剂NSF、聚羧酸高效减水剂PC、氨基高效减水剂ASF以及脂肪族高效减水剂SAF）的不同掺量对全尾砂充填料浆的泌水率、流变性能和强度的影响。结果表明，减水剂的加入有效地提高了全尾砂充填料浆的流动性能，延缓了凝结时间，但却对充填体强度有不利的影响。综合4种减水剂的作用来看，在脂肪族减水剂掺量为1.6%时，既可以使料浆流动性增加幅度较大，又对充填体强度的不利影响较小。因此，选用脂肪族减水剂可以配制性能较优的自流型全尾砂充填材料。

松树南沟矿区边坡岩体质量评价与边坡稳定性分析

王伟, 胡斌, 甘露, 欧光劲

2014, 43(05):  45-49. 

摘要 ( 1661 )   PDF  

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为了评价松树南沟矿区边坡岩体开挖稳定性情况，指导矿山的安全施工，以结构面测量与工程勘察为基础，分析边坡岩体结构面的分布及岩体结构特征，得到对边坡稳定起控制作用的优势结构面。利用结构面三维网络模拟技术，对上述优势结构面进行计算机模拟，建立结构面网络模型，再现岩体结构。分别沿平行和垂直各测线走向方向切割网络模型，发现岩体部分区域被结构面切割严重，为形成小规模的可动块体提供了有利条件。运用分形理论计算了各切面的分形维数，计算得出边坡岩体处于一般或差的状态；借助有限差分软件FLAC3D，计算开挖后边坡岩体的稳定性情况，结果表明：由于开挖卸荷局部边坡台阶处出现了较大的位移和塑性区，可能出现崩塌、滑移破坏，与质量评价结果一致，建议适当放缓该区域台阶坡面角。

露天矿破碎站部分下坑时布置水平优化

郭强, 才庆祥, 陈树召

2014, 43(05):  50-59. 

摘要 ( 1397 )   PDF  

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随着露天煤矿生产规模的不断加大，半连续工艺在露天矿的应用也越加广泛。实践证明，半连续工艺的应用对煤矿经济效益有很大的提升，而在半连续工艺中，破碎站的位置对煤矿生产效益起到决定性作用。借助于限制坡度的定义和坑内破碎站的生产能力要求，对坑内煤层进行分区；在此基础上，给出了运煤卡车到坑内破碎站和地表破碎站的运距、内排增加运距和坑内提升胶带长度的计算方法；在对半连续系统进行整体考虑后，以总运输费用最小为原则，建立破碎站布置水平优化模型，给出了卡车运费、增加的内排运费和提升胶带系统总费用的计算方法，并将建立的优化模型应用到实例研究中。计算结果表明，宝日希勒露天煤矿将破碎站布置在+625 m水平上时总运输费用最小，此为破碎站布置的最优水平。另外，通过分析可知，坑内破碎站的位置不宜过低，避免对内排产生较大的影响。

任意形状工作面沉陷预计计算方法

许冬, 王临清, 吴侃

2014, 43(05):  55-59. 

摘要 ( 1411 )   PDF  

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为弥补现有任意形状工作面沉陷预计计算方法存在的不足，更加准确地预计煤炭开采引起的地表移动和变形，基于概率积分法理论，将工作面按照角点划分为若干梯形，再利用变步长Simpson二重积分法在各梯形区域按预计公式进行积分计算，最后将各梯形单元产生的影响进行叠加处理，实现了任意形状工作面的沉陷预计计算。另外，通过研究拐点偏移距对工作面位置的影响，探讨了任意形状工作面实际计算边界角点坐标的解算方法。在此基础上设计、开发了开采沉陷预计程序，实现了地表移动变形预计、预计结果分析及可视化输出。以某矿区实际开采工作面为例，对计算方法及预计程序进行了验证。结果表明：程序设计合理，预计结果准确可靠，符合实际情况，能够满足大范围沉陷预计的需要，可为“三下”采煤、土地复垦规划提供必要的技术支持。

竖井开挖过程的FLAC3D数值模拟

姚亚辉, 张玉洁, 万龙, 于许兵

2014, 43(05):  60-63. 

摘要 ( 1818 )   PDF  

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针对山西某矿竖井开挖过程中的变形和破坏问题，以该矿竖井检查孔资料为地质背景，以地下300~400 m地层为研究对象，基于有限差分软件FLAC^3D对竖井开挖过程进行了三维数值分析，分别计算出未开挖前和每步开挖3 m后的应力和位移状态，进行井筒侧壁和底部变形规律的研究。数值计算结果表明：该竖井在开挖过程中底鼓的竖直位移最大值出现在开挖深度约为60 m处的低强度砂质泥岩，竖直位移最大值为12.99 mm；竖井开挖过程中侧壁变形在泥岩段明显大于砂岩段，侧壁变形的最大位移出现在开挖深度24 m的泥岩处，水平位移最大值为2.48 mm。在泥岩和砂岩接触部位易出现应力集中，建议在泥岩和砂岩分界处和泥岩段的井壁提高永久支护的强度。研究结果对该矿竖井的开挖具有较重要的参考价值。

矿物工程

新疆某低品位细粒磁铁矿选矿工艺研究

刘兴华, 陈雯

2014, 43(05):  64-69. 

摘要 ( 1296 )   PDF  

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为给新疆某低品位细粒磁铁矿的开发利用提供合理的选矿工艺，针对矿石性质的特点，进行了阶段磨矿、阶段弱磁选工艺和阶段磨矿、阶段弱磁选、阳离子反浮选工艺试验。结果表明：①采用3段磨矿、4次弱磁选的阶段磨选工艺流程处理该矿石，在三段磨矿细度为-0.038 mm占95.18%的情况下，可获得铁品位为66.48%、铁回收率为78.79%的铁精矿；采用2阶段磨矿弱磁选、弱磁精矿2阳离子反浮选、反浮选尾矿再磨—弱磁选抛尾后再返回反浮选的流程处理该矿石，在反浮选尾矿再磨细度为-0.038 mm 占96.34%的情况下，可获得铁品位为69.76%、铁回收率为78.51%的铁精矿。②单一弱磁选流程虽然简洁，但弱磁选、阳离子反浮选联合流程在最后一段磨矿量（相对原矿）显著下降22.99个百分点的情况下，最终精矿铁品位却大幅提高3.28个百分点。

澳大利亚某赤铁矿石深度还原试验

李艳军, 袁帅, 陈波, 周政, 王绍兴, 李运恒

2014, 43(05):  70-73. 

摘要 ( 1462 )   PDF  

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澳大利亚某铁矿石属高铁、易泥化、极细粒嵌布的赤铁矿石，传统选矿工艺难以获得理想的分选指标。为给该矿石的开发利用提供技术方案，以某洗精煤为还原剂，采用深度还原—弱磁选工艺对该矿石合理的深度还原工艺参数进行了研究。结果表明：还原温度和还原时间是影响该矿石深度还原效果的主要因素；在配煤过剩倍数为2.0、还原温度为1 250 ℃、还原时间为50 min、料层厚度为30 mm情况下的深度还原熟料，经磨矿（-200目含量约为80%）、1次弱磁选（磁场强度为107 kA/m），可获得全铁品位为78.13%、铁回收率为98.19%的金属铁粉。因此，深度还原—弱磁选工艺是该矿石开发利用的有效工艺。

云南某褐铁矿直接还原—弱磁选试验

王传龙, 杨慧芬, 蒋蓓萍, 张金龙, 陆琳斐

2014, 43(05):  74-77. 

摘要 ( 1618 )   PDF  

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为确定云南某低品位难选褐铁矿的开发利用方案，对有代表性矿样进行了直接还原—弱磁选试验。结果表明：在试样、褐煤、CaO质量比为100∶20∶15，焙烧温度为1 150 ℃，焙烧时间为50 min，一段磨矿细度为-0.045 mm占86.66%，一段弱磁选磁场强度为199.04 kA/m，二段磨矿细度为-0.045 mm占99.73%，二段弱磁选磁场强度为111.46 kA/m条件下，可获得铁品位为93.17%、铁回收率为88.43%的金属铁粉。对试验确定条件下焙烧产物的XRD和SEM分析表明，铁矿物被直接还原成了颗粒饱满、形状规则的单质铁，粒径大多在50 μm左右，与脉石的界面清晰，为磨矿过程中较好地实现铁颗粒与脉石矿物的解离创造了条件。对最终金属铁粉的主要化学成分分析表明，该金属铁粉杂质含量低，满足炼钢质量要求。

贵州某褐铁矿磁化焙烧—磁选试验

丁宝成, 杨大兵, 宛士军, 王雄

2014, 43(05):  78-81. 

摘要 ( 1453 )   PDF  

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贵州某褐铁矿石为低硫磷褐铁矿石，铁品位为47.14%，铁矿物主要有褐铁矿，纤铁矿、硬锰矿、软锰矿、黄铁矿少量，褐铁矿呈不规则胶状、土状分布，与脉石矿物共生关系密切，磨矿过程不仅难以实现有用矿物与脉石矿物的有效分离，而且容易泥化，因而直接强磁选或重选均难以获得理想的分选指标。为解决该褐铁矿石资源的开发利用问题，采用磁化焙烧—磁选工艺对该矿石进行了选矿试验。结果表明，在无烟煤（2～0 mm）与矿样（3～0 mm）质量比为5%，焙烧温度为850 ℃，保温时间为40 min，焙烧产物的磨矿细度为-0.074 mm占97.5%，中磁选磁场强度为218.95 kA/m情况下，可获得铁品位为66.23%、铁回收率为97.53%的铁精矿。

新型阴离子捕收剂DL-1反浮选齐大山铁矿混磁精

朱一民, 李伟, 赵宁宁, 骆斌斌, 夏夕雯

2014, 43(05):  82-86. 

摘要 ( 1279 )   PDF  

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DL-1为东北大学新研制的阴离子反浮选捕收剂，为了检验其性能及效果，以齐大山铁矿选矿厂铁品位为46.02%的混磁精为试样进行了反浮选试验，并借助Zeta电位检测和红外光谱分析手段对DL-1反浮选石英的机理进行了探讨。结果表明：①以DL-1为捕收剂，采用1粗1扫、中矿返回闭路流程常温反浮选试验试样，获得了铁品位为65.38%、铁回收率为89.56%的铁精矿；DL-1对温度变化的适应能力较强，且可在CaCl₂用量较低的情况下高效捕收试样中的石英。②在pH=9～12的碱性水溶液中，石英与DL-1间存在静电斥力，CaCl₂对石英活化后可大大削弱这种静电斥力；在pH=9～11.45的矿浆中，被Ca²⁺活化的石英与DL-1间既可能发生静电吸附也可能发生化学吸附，而在pH＞11.45的矿浆中，被Ca²⁺活化的石英对DL-1有强烈的静电吸引，因而比在pH=9～11.45区间可以更好地完成对石英的吸附和捕收。③在pH=11.50时，DL-1与石英表面同时存在物理吸附、氢键及化学吸附，因而DL-1对无Ca²⁺活化的石英也有很好的捕收效果。

某磁选铁精矿浮选柱阳离子反浮选试验

王伟之, 赵礼兵, 陈丽平, 张庆峰

2014, 43(05):  87-90. 

摘要 ( 1348 )   PDF  

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冀东某选矿厂磁选铁精矿粒度较细（-0.074 mm占91.60%），铁矿物单体解离度高达94.4%，且在细粒级明显富集。为了进一步提高该精矿铁品位，以现场流程精矿为试样、以微泡逆流接触式浮选柱为分选设备、以GE-609为阳离子反浮选捕收剂，进行了提铁降硅试验。结果表明，在粗选给矿浓度为35%、给矿速度为893 mL/min、GE-609用量为60 g/t、充气量为2.0 L/min、泡沫层高度为30 cm情况下，采用1粗2扫、中矿顺序返回流程处理该试样，可获得铁品位为68.12%、铁回收率为98.88%的铁精矿，尾矿铁品位仅为9.92%，表明微泡逆流接触式浮选柱和阳离子捕收剂GE-609适用于该试样的反浮选提铁降硅。

华北某低品位铜钼矿石选矿试验

李彩琴, 孙春宝, 李绍英, 刘行刚, 甄春红, 康金星

2014, 43(05):  91-94. 

摘要 ( 1321 )   PDF  

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为解决华北某低品位斑岩型铜钼矿石的高效、低成本开发利用问题，在查明了矿石中主要有用矿物为黄铜矿、斑铜矿和辉钼矿，原生硫化铜+次生硫化铜占总铜的97.10%，硫化钼占总钼的96.02%后，以钼矿物浮选新型捕收剂为研究核心，对该矿石进行了铜钼混合浮选试验。结果表明，该矿石适宜的磨矿细度为-0.074 mm占65%，铜钼混浮粗选捕收剂Mo+MC用量为12+3 g/t，矿浆调整剂石灰用量为1 500 g/t，起泡剂2#油用量为25 g/t，采用1粗3精3扫、中矿顺序返回的闭路流程处理该矿石，可获得铜、钼品位分别为23.72%、1.044%，铜、钼回收率分别为87.22%、74.39%的铜钼混合精矿。

某浮选金精矿微波低温预处理助浸试验

康金星, 孙春宝, 龚道振, 赵留成, 谢文清, 肖坤明

2014, 43(05):  95-99. 

摘要 ( 1336 )   PDF  

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为了揭示微波低温预处理对硫化物包裹的微细粒分散金的助浸效果，以福建双旗山浮选金精矿为原料，以微波低温预处理为核心手段，研究了不同助浸条件对金浸出的影响。结果表明，在微波功率为3 kW、预处理时间为6 min（对应的预处理温度为300 ℃左右），焙渣磨矿细度为-0.038 mm占80%，氰化钠用量为3 kg/t、浸出时间为8 h情况下，金浸出率达到96.49%，高于相应条件下马弗炉低温预处理时金浸出率4.17个百分点；与强氧化剂助浸相比，因为微波低温预处理改变的是矿石的微观结构，而强氧化剂改善的只是浸出过程中溶解氧的浓度，因而微波低温预处理的浸出率要高约2个百分点；微波低温预处理助浸与其他助浸方式比较，可以提高金浸出率、缩短浸出时间。

臭氧助浸提高石煤中钒浸出率

何东升, 李巧双, 张刚, 池汝安, 张丽敏, 张建刚

2014, 43(05):  100-104. 

摘要 ( 1338 )  

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为了确定湖北某含钒石煤的合适开发利用工艺，以该矿的原生石煤、风化石煤、原生石煤焙烧渣为浸出对象，研究了臭氧对这些试样硫酸酸浸提钒效率的影响。结果表明：①通入臭氧可提高原生石煤、石煤焙烧渣和风化石煤的钒浸出率，且随着臭氧流量的增大钒浸出率上升。②提高浸出温度有助于增强臭氧的助浸效果。③提高H₂SO₄溶液浓度有助于强化臭氧对原生石煤中钒的浸出效果，但臭氧对石煤焙烧渣和风化石煤却没有这样的强化效果。④-200目占78%的试样100 g在H₂SO₄溶液浓度为25%、液固比为5∶1、搅拌速度为600 r/min、浸出温度为90 ℃、浸出时间为2 h情况下，通入25 L/h的臭氧与不通入臭氧相比，可将原生石煤、风化石煤、石煤焙烧渣的钒浸出率从6.86%、51.81%和24.24%提高至23.02%、61.05%和28.11%，提高的幅度分别达16.16、9.24、3.87个百分点。

黑龙江萝北某石墨矿石选矿试验

刘新, 张凌燕, 李向益

2014, 43(05):  105-109. 

摘要 ( 1327 )   PDF  

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黑龙江萝北某鳞片状低品位石墨矿石矿物嵌布关系复杂，矿石硬度较大。为确定该资源的节能、高效开发利用方案，对有代表性矿石进行了选矿试验。结果表明，在粗磨磨矿细度为-0.074 mm占90.06%的情况下，以石灰（1 000 g/t）为黄铁矿抑制剂、煤油（460 g/t）为石墨捕收剂、2^#油（70 g/t）为起泡剂进行1次粗选，粗精矿经5阶段再磨再选（最后一次再磨产品为2次连续精选），中矿1直接抛尾，中矿2、中矿3合并返回粗选，中矿4～中矿6返回与精矿1合并入再磨2的闭路流程处理该固定碳含量为13.12%的石墨矿石，可获得固定碳含量为97.50%、回收率为90.63%、-0.074 mm占76.70%的优质石墨精矿，达到 GB/T3518－1995中石墨精矿最高质量等级标准。

Design-Expert在磨矿试验设计及参数优化中的应用

王泽红, 孔令斌, 程旭

2014, 43(05):  110-113. 

摘要 ( 1561 )   PDF  

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为了在较小的试验工作量情况下取得可信度高的磨机利用系数与介质充填率、料球比和磨矿时间关系的数学模型，采用Design-Expert 8.0软件对磨矿试验方案进行设计，并对试验结果进行模型拟合和试验验证。结果表明：单因素对磨机利用系数影响的强弱顺序为料球比>介质充填率>磨矿时间，交互作用对磨机利用系数影响的强弱顺序为介质充填率与料球比>料球比与磨矿时间>介质充填率与磨矿时间。在介质充填率取35.79%、料球比取1.12、磨矿时间取42.09 min情况下，磨机利用系数取得最大值，预测值达0.298 t/（m³·h）。Design-Expert 8.0软件推荐的几组优秀参数组合所对应的磨机利用系数预测值与验证试验结果非常接近，说明Design-Expert 8.0软件可以快速、高效、准确地对磨矿试验方案进行设计和参数优化。

地质与测量

河南姚冲钼矿床S、Pb同位素组成及地质意义

刘清泉, 陈昕梦, 李冰, 张智慧

2014, 43(05):  114-117. 

摘要 ( 1635 )   PDF  

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以姚冲钼矿床为研究对象，通过矿石硫化物S、Pb同位素组成特征的分析，探讨矿床成矿物质来源。分析结果表明，矿石δ34S为-2.89‰~-1.6‰，同位素组成具塔式分布特点，反映其来源较单一，显示岩浆硫特征；矿石δ²⁰⁶Pb/δ²⁰⁴Pb为16.193~16.818，δ²⁰⁷Pb/δ²⁰⁴Pb为15.105~15.288，δ²⁰⁸Pb/δ²⁰⁴Pb为36.698~37.319，同位素组成变化范围较窄。矿床铅同位素μ值较小且相对集中，而ω值则相对较大，均显示铅源下地壳来源特征。结合姚冲钼矿床的成矿地质背景、矿床地质特征以及已有矿床成因认识，综合分析认为，姚冲钼矿床成矿斑岩体源于加厚下地壳部分熔融形成的花岗质岩浆，矿床属于与下地壳熔融作用有关的斑岩型钼矿床，其成矿物质来源于下地壳。

矿山一体化空间信息测量仪的研制

余乐文, 张元生, 陆得盛, 张宣

2014, 43(05):  118-120. 

摘要 ( 1633 )   PDF  

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针对目前矿山空间信息测量仪器存在操作复杂、测量效率低、便携性差、集成化程度低等问题，研制了一种操作简单、高效、手持式的一体化空间信息测量装置，该装置根据相位法计算测量距离，结合倾角和方位角计算空间点的三维坐标。开发了测量仪的硬件系统，具备自主供电、数据测量与本地化储存、无线通讯等功能，实现手持测量空间三维形态；开发了系统测量软件平台，实现通讯接口及测量参数配置、实时测量坐标显示、空间对象实体建模及三维形态展示、模型分析与评估等功能。在矿山井下进行试验，测量仪可快速测量未知区域空间点的三维坐标，测量距离最远达83 m，测量误差小于1 cm，具有操作简单、高效、便携等特点，试验结果证明系统的有效性和可靠性，满足矿山空间信息一体化测量需求。

基于测距技术的边坡角测定误差及敏感性分析

崔清, 陈曦, 贾旭光, 李鑫

2014, 43(05):  121-124. 

摘要 ( 1330 )   PDF  

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为了实现对复杂边坡角的准确测定，控制边坡工程的施工精度，设计了基于激光测距及视频识别技术的非接触测定边坡角装置，并根据三维几何结构、实测参数及三角函数推导了复杂边坡角计算公式。基于测角设备的实测指标，探讨了所有的误差因素，并对比不同误差因素对于最终测量结果的影响水平，确定了α₂为整个测量设备的敏感性因素。根据激光测距仪的固有误差ΔL推导出了伪倾角的计算公式，并借助实例研究，明确了ΔL和L₁对于测量误差的影响规律。结果表明：ΔL越大，伪倾角的误差越大；L₁越小，伪倾角的测量误差越大。边坡角β的测量误差与ΔL呈线性正相关，当ΔL达到1 m时，边坡角测量误差可达2.92%；边坡角β的测量误差与L₁呈线性负相关，当L₁=20 m和L₁=10 m时，边坡角最大误差分别为4.31%和8.26%；因此，提高激光测距仪的精度和保持测量设备与边坡角的有效距离都可以提高边坡角测量精度。

FastICA算法在土壤地球化学异常检测中的应用

刘斌, 郭思, 魏友华, 詹泽东

2014, 43(05):  125-129. 

摘要 ( 1587 )   PDF  

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将FastICA算法应用于青海省大柴旦镇某地区1∶10 000土壤地球化学数据处理中，借鉴相关系数来解决FastICA算法分离后顺序不确定性的局限，使用累积频率法解决分离后数据幅度不确定性问题，进而划分元素异常分带序列，选取85%、95%和98%作为异常分级。可以发现，相比直接用传统累积频率法圈定异常，FastICA算法充分考虑了数据的高阶统计特性，经过FastICA算法处理后的数据更能体现元素的空间分布特征。经后期工程验证，FastICA算法处理后的元素异常分布与实际的矿（化）体吻合度很高，能起到还原真实信息的目的，对指导下一步找矿具有现实意义，从而说明将FastICA算法应用于地球化学数据处理中是有效的。

二连盆地砂岩型铀矿找矿中的地球物理标识

曾建纲, 聂逢君, 封志兵, 王彦国, 杨冰彬

2014, 43(05):  130-133. 

摘要 ( 1573 )   PDF  

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基于对二连盆地砂岩型铀矿的航空放射性测量、重磁测量、电性测量异常特征以及地震勘探反射特征的分析，并结合砂岩型铀矿成矿规律与成矿条件，推导出一套醒目的在砂岩型铀矿中找矿的标识：γ高异常附近地区为铀源点或者直接是铀矿床所在地；断裂构造是还原性物质的存储（炭屑）和运输（H₂S、烃类）通道，在有利铀成矿区构造断裂周围地层往往会形成一个氧化-还原过渡带；凹陷斜坡为砂岩型铀成矿提供了一个良好的水动力条件，在凹陷边缘往往会形成铀矿带或者铀矿床。此外，通过详细剖析、对比航空放射性测量、重磁测量、电性测量异常特征以及地震勘探反射特征，发现利用地球物理方法可描绘基底与沉积物（主要是砂岩与泥岩）形态，分析沉积相，并可以得出砂岩型铀成矿环境与成矿规律。

机电与自动化

矿用车载型锂离子电源管理系统设计

李博

2014, 43(05):  134-137. 

摘要 ( 1622 )   PDF  

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针对大容量锂离子电池电源开始在煤矿推广和应用的发展趋势，设计出一种适于矿用机车电控系统的车载锂离子电源管理系统。在CAN总线上实现对各单体电源的分布式控制管理和保护，依据相关锂离子蓄电池电源矿用安全标准暂行规定及锂离子电池本身使用需要，进行过流、过载、温度及过充和过放保护，确保锂离子电池电源在煤矿井下环境的安全使用，并通过智能及人工控制实现锂离子电池的健康充电和快速充电，提高车载电源的实用性。同时，通过采用主动均衡的方式，对电压较低的单体电池进行均衡充电，使整组锂离子电池性能一致。试验和工业应用结果表明：该系统的应用，可以更好地保障锂离子电源有效容量并有效延长锂离子电源的使用寿命。

复杂采空区群精密探测及多软件耦合建模

樊忠华, 许振华, 王进

2014, 43(05):  138-141. 

摘要 ( 1476 )   PDF  

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常规采空区物理探测方法受空区形态及地质情况影响而降低精确度，不能准确地输出空区三维形态信息，且后期分析困难。激光探测技术能很好地解决这一问题，但是针对遗留大量繁杂凌乱点柱的空区群，无论前期探测，还是后期建模难度都变大。以江西某钨矿空区群为背景，利用三维激光扫描系统FARO进行了精密探测，采用Geomagic-studio软件对探测产生的点云数据进行了整理，并进一步地探索了基于Minesight软件和3Dmine软件构建的三维空间模型与FLAC^3D数值模型耦合问题。实践证明，应用FARO系统建立的三维空间模型，能较方便地对采空区的残矿量、采空区规模进行精确统计；在此基础上，基于实测三维空间模型构建的FLAC^3D数值模型，可对空区群的稳定性进行分析。

安全与环保

独头巷道掘进过程中排烟时间预测

纪洪广, 曹杨, 张舸, 李颂, 陈布雷, 蒋华

2014, 43(05):  142-145. 

摘要 ( 1416 )   PDF  

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分析了炮烟在独头巷道中的运移情况，从质量守恒角度建立了炮烟抛掷区中的炮烟排出数学模型。对归来庄金矿-118 m穿脉巷道爆破作业的现场炮烟监测，监测点炮烟浓度先增加后减小，炮烟排出过程中符合指数衰减。从爆破、炸药、通风条件、巷道情况4个方面分析了影响排烟时间的因素，利用BP神经网络模型，将炸药量、炮眼数目、风筒到掘进面的距离、监测点到掘进面的距离、风筒风量、风流温度、巷道温度、巷道相对湿度等因素的10组实验数据作为输入量，排烟时间作为输出量，获得稳定的网络结构。再将5组输入量实验数据代入BP网络训练，预测的排烟时间与实测的排烟时间相对误差在7%以内，运用BP网络模型取得了较好的预测效果。准确预测排烟时间，可以合理安排掘进作业，避免炮烟中毒事件发生，对矿山安全高效生产有重要的意义。

深部下组煤首采面带压试采奥灰突水危险性分区评价

刘彬, 朱术云, 刘军, 宋淑光, 王成田

2014, 43(05):  146-150. 

摘要 ( 1612 )   PDF  

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为了探究华北型煤田深部下组煤底板带压开采安全可行性,以济北矿区某煤矿高承压水体下组煤首采面采掘为工程背景,结合在该面施工的9个奥灰钻孔和1个奥灰水文观测孔资料,运用突水系数法和底板岩层综合阻水强度法对正常块段奥灰突水的危险性进行预测评价与分区。分析表明奥灰突水值大于0.1 MPa/m的区域存在2处；而根据底板岩层综合阻水强度法计算，各个钻孔的综合阻水强度值均大于相应的实际水压值,并把实际水压值与其相应的综合阻水强度值作比值进行分析。2种方法对比分析表明,奥灰突水系数偏大的险区和实际水压与其相应的综合阻水强度的比值大的分布区域基本重合,比较符合实际情况。这为济北矿区及地质条件相似矿井煤炭资源向深部带压开采所引起的底板水防治提供了新的评价方法。

矿井热源分析及降温技术研究和发展

柴会来, 王建学, 王景刚, 鲍玲玲

2014, 43(05):  151-154. 

摘要 ( 1485 )   PDF  

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矿井热源分析及降温技术对深井开采有重要意义。从矿井巷道内岩体放热、矿石氧化放热、机电设备放热、井下热水放热及局部热源放热5方面分析煤矿热害来源。将矿井降温技术分为传统降温技术和现代降温技术2大类型，评述各降温技术原理、特点及应用现状。机械制冰降温仍然存在运冰和融冰技术难题。机械制冷水降温技术应用成熟，已经成为现行矿井降温的主要手段；瓦斯发电制冷降温技术有机地结合了煤矿瓦斯排放和治理井下热害问题，实现了能源的合理利用；分离式热管降温技术适应大型化换热设备，冷、热流体完全分隔开，且系统循环不需要外加动力。另外，提出了现行矿井降温技术的一些改进方法及研究趋势。

应用于采空区失稳预报的声发射差量比指标

李苗, 张红军, 欧阳治华, 王纪鹏

2014, 43(05):  155-157. 

摘要 ( 1283 )   PDF  

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鄂东地区中小型矿山数量众多，采空区失稳事故频发，实现采空区准确有效的预警预报已成为鄂东地区重点研究内容之一。结合鄂东地区声发射监测应用现状，提出差量比指标，该指标综合考虑了一段期间声发射大事件、总事件及能率3项参数，有效减少外界干扰、地质条件不同及采空区结构差异造成的声发射监测参数波动影响。通过对比采空区岩体失稳声发射参数累计值的变化，得出了对应的声发射差量比指标的一般变化规律及失稳前兆特征，利用声发射差量比指标，不仅能合理有效分析采空区稳定性状态，还能简单准确地根据差值比前兆特征对采空区失稳时间进行预测。将声发射差值比指标应用于鄂东地区普民铁矿采空区稳定性分析，预测评判结果与现场实际情况一致，说明该指标评判方法具有一定的适用性和合理性。

胶东半岛矿山地热资源利用方法

张永亮, 刘耀香, 陈喜山

2014, 43(05):  158-161. 

摘要 ( 1648 )   PDF  

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随着矿产资源的大量消耗，矿山向纵深开采成为必然趋势，随之而来的地热问题也越来越多地显现出来；矿山地热水既是淡水资源又蕴含热能，极具利用价值。矿山地热虽是绿色能源，如不能合理转化利用，会造成井下高温，严重影响生产效率。以矿山地热资源循环利用为研究目的，从地温效应调控入风流温度、热泵技术在金属矿山中的应用以及地下水回灌系统的角度，分析了矿山地热的利用原理及方法，建立了浅层井筒与风流热交换模型、压力回灌三维非稳定流数学模型等相关理论模型，并对地热利用方法进行试验研究和分析，研究结果应用于胶东半岛典型金属矿山中。结果表明，对矿山地热资源的合理利用在理论上和实际操作上具有可行性，可为我国矿业绿色能源开发探索一条可能的途径。

新型矿井热害防治系统及其可行性分析

任森

2014, 43(05):  162-165. 

摘要 ( 1611 )   PDF  

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随着地下矿开采深度的不断增加，矿井热害问题日益突出，不仅威胁井下作业人员的健康，而且严重影响劳动效率及企业的经济效益。通过对传统制冷工艺的深入研究，在分析以往人工制冷措施利弊的基础上，提出了一种新型的矿井热害防治系统，该系统由2部分组成，分别运用了传热学及热力学的相关原理。第一部分是覆盖在制冷巷道围岩表面的隔热材料，作用是降低围岩热辐射及与制冷系统配合延缓空气升温。第二部分是一套人工制冷系统，是在传统空气压缩制冷循环的基础上合理改进而来。该系统以制冷巷道作为制冷对象，将原有的换热方式改为2股气流的混合，在不影响井下风量和风速的前提下，降低制冷巷道中的风流温度。该系统不仅使制冷效果得以显著提高，而且简化了系统组成，降低了施工及运行管理的技术难度，同时减少了资金投入，节约了生产成本，而且系统安全性也相对更高。

综合利用

攀钢钒渣钙化焙烧酸浸液沉钒试验

何文艺

2014, 43(05):  166-170. 

摘要 ( 1563 )   PDF  

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为了揭示攀钢钒渣钙化提钒工艺酸浸液直接沉钒的一般规律，确定合适沉钒工艺技术参数，以3种不同钒、磷浓度的酸浸液及其混合配制液为对象，研究了沉钒液钒磷浓度比、钒浓度、初始pH值对沉钒率和V₂O₅产品质量的影响。结果表明：①沉钒液钒磷浓度比升高，沉钒率上升、V₂O₅产品磷含量下降。②钙化工艺对沉钒液磷浓度的要求更宽松，在钒磷浓度比大于767、磷浓度小于0.042 g/L情况下的沉钒效果与钠化提钒工艺钒磷浓度比大于1 100、磷浓度小于0.015 g/L情况下的沉钒效果相当。③沉钒液钒浓度越低越不利于沉钒，适宜的沉钒初始浓度为32～40 g/L，当沉钒过程中上清液的pH >2.5时应采取二次补酸、加热、沉钒措施来提高沉钒效果。④对于钒磷浓度比≥767（磷浓度≤0.042 g/L）的沉钒液，在沉钒初始pH=2.0左右时，沉钒率达99.5%以上，V₂O₅产品的V₂O₅含量大于98.5%，磷含量低于0.016%。

某石墨尾矿再选试验

李凤, 宋永胜, 李文娟, 蔡镠璐, 陈勇

2014, 43(05):  170-175. 

摘要 ( 1328 )   PDF  

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为了满足经济建设对石墨的需求，保护我国现有的石墨矿石资源和矿区生态环境，增加社会财富，在对黑龙江萝北某石墨尾矿进行性质分析的基础上，采用浮选工艺进行了石墨再回收试验。结果表明：①该石墨尾矿-0.074 mm占89.48%，固定碳含量为4.98%，石墨单体解离度为75.59%，试样中的石墨为无定形石墨，多以鳞片状或平行状石墨集合体及粒状单体形式存在，具有强非均质性，石墨主要与云母和石英连生。②采用1粗1精—4阶段磨矿5阶段精选—高品位中矿直接返回—低品位中矿1次扫精选后返回流程处理该石墨尾矿，最终获得了固定碳含量为85.65%、回收率为66.22%的石墨精矿，该精矿固定碳含量达到GB3519—83规定的耐火级石墨材料质量标准要求。

某铅锌尾矿粒度与其作水泥混合材性能的灰色关联

耿碧瑶, 倪文, 王佳佳, 仇夏杰

2014, 43(05):  176-179. 

摘要 ( 1137 )   PDF  

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水泥混合材中尾矿的掺量和粒度分布对水泥性能有一定影响。为了提高掺加尾矿的水泥混合材的性能，以福建尤溪某铅锌尾矿为主要掺加料，以灰色关联分析为手段，研究了有无减水剂情况下铅锌尾矿粒度分布对水泥混合材胶砂流动度和胶砂试块抗压强度的影响。结果表明：提高尾矿细度有利于提高水泥胶砂的流动度和胶砂试块的抗压强度；在尾矿掺量为30%时，胶砂流动度与胶砂试块的抗压强度均与尾矿中+8.39 μm粒级负相关，与-8.39 μm粒级正相关，其中与8.39~4.24 μm粒级关联度最大，与4.24~2.15、2.15~1.09及1.09~0 μm粒级的关联度依次减小；要提高该铅锌尾矿水泥混合材的性能，在尾矿掺量为30%时，应尽量增加-8.39 μm粒级的产率，尤其应增加8.39~4.24 μm粒级的产率，并尽量降低+8.39 μm粒级的产率。

生产技术

对“已探明工业储量”概念之我见

王喜兵, 刘利民

2014, 43(05):  180-180. 

摘要 ( 1267 )   PDF  

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