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2014年 第43卷 第08期    刊出日期：2014-08-15

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采矿工程

冲击荷载作用下磁铁石英岩破碎能耗分析

郭连军, 杨跃辉, 张大宁, 李林

2014, 43(08):  1-5. 

摘要 ( 1242 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

应用SHPB试验设备对磁铁石英岩进行不同速度条件下的冲击试验，基于试验结果，分析了岩石类材料在冲击荷载的作用下其能量的耗散规律和块度分布情况，建立了磁铁石英岩破碎块度与能耗关系模型，提出了岩石应变率强度指数和能时密度概念，揭示了岩石破碎有效能耗不仅与能量输入大小有关，而且与能量的时间强度密切相关。通过对冲击试验中不同输入能量条件下的磁铁石英岩的破碎粒度统计分析，对比采集到的反射应力波作用时间和强度，初步建立了岩石动态强度的应变率关系模型和能时密度模型，将炸药能量输出结构这一概念通过具体指标作了定量表述，建立起了炸药能量输出与岩石破碎能耗间的内在联系，为研究炸药与岩石能量耦合提出了新的研究思路。

爆破震动信号频带能量分布特征

石长岩, 赵兴柱, 姜洪波, 李元辉

2014, 43(08):  6-10. 

摘要 ( 1333 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

研究爆破地震波的传播规律，对矿山爆破震动控制十分重要。以红透山铜矿为工程背景，在矿山巷道布置爆破震动信号测点，利用爆破振动监测仪采集测点实际生产爆破震动信号。基于小波信号分析技术，采用MATLAB编写相关程序，对信号进行小波分解与重构，优选适合测试信号的小波基，开展微差爆破震动信号能量分布特征研究。分析爆心距、总药量及传播方向3个因素对爆破震动信号能量分布规律的影响，结果表明：随着爆心距增加，爆破震动信号低频部分所占总能量的百分比变大；采用多分段微差爆破，虽然总药量增大，但是能量分布较均匀；在背向及侧向两个传播方向上，爆破震动信号频带能量分布有一定差异，传播方向对震动信号的能量分布影响显著。

大型深埋硬岩矿山回采优化的数值模拟研究

祝方才, 刘丙肖, 杨承祥

2014, 43(08):  11-14. 

摘要 ( 1136 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

随着地下资源大规模开发，大型深埋硬岩矿山回采稳定性逐渐得到重视。结合某矿山可行性研究，通过前期基础性地质勘查，取得了矿区原岩应力和岩石的物理力学性质，在此基础上利用FLAC软件进行空区（群）稳定数值模拟。选择最大拉应力、最大压应力、塑性区面积、拉破坏区面积和关键点位移作为判别指标，考虑地下空区开挖过程，通过正交试验设计，分析了考虑不同稳定评价指标情况下采场结构参数对于采场稳定性影响，得出了最优的采场结构参数，通过综合分析得出了供设计参考的采场结构参数。

新型无砂仓尾砂胶结充填工艺技术

刘晓俊, 马毅敏

2014, 43(08):  15-18. 

摘要 ( 1042 )   PDF  

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近年来利用选厂尾砂进行井下胶结充填的采矿方法在大中型地下铁矿山得到广泛应用，其尾砂胶结充填系统主要由立式砂仓和两级活化搅拌机组成，系统占地面积大，结构复杂，投资和运行费用较高。刘塘坊铁矿结合自己矿山的实际情况，利用本矿选厂尾砂进行旋流器浓缩实验研究，并使用自动化智能控制系统，研制、开发出一套低浓度无砂仓尾砂浓缩充填系统，在工业实践中应用，取得较好效果。通过工业实践，选厂尾砂利用率达到70%以上，尾砂浓缩浓度达到65%~70%；旋流器溢流实现自流进入尾矿库。整个充填系统实现远程集中控制，所有设备无需现场人工操作；应用智能加灰系统，精确控制充填所需灰比和浓度；通过故障自动判断和控制系统，实现了尾矿充填系统输送和尾矿库输送的自动切换。该系统占地面积小，结构简单，管理方便，投资、运行费用低，对于一些中小型地下矿山来说，具有一定借鉴价值。

基于FLAC^3D的矿柱回收稳定性分析

赵迎贵, 游勋, 岳国均, 王春仁, 刘祥鑫

2014, 43(08):  19-23. 

摘要 ( 1075 )   PDF  

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针对某金矿空区群的遗留年代久远、矿岩不稳固、残留资源复杂等特点，为实现其采空区内局部高品位矿柱安全、高效、经济地回收，在经过现场勘查、试验、经济分析的基础上结合生产能力、残矿回收率、施工难度等因素对矿柱、围岩内残矿资源进行回收方案设计。运用FLAC^3D反演分析残矿资源回收方案的整个残采作业步骤，在残采区域毗邻矿柱、顶底板及充填人工矿柱内布置多组模拟监测点并经过开挖模拟运算得出各监测点残采前后相应的应力、应变和塑性区指标值，对比分析以评价残采扰动前后的采空区稳定性，验证残采活动的安全可靠性。其评价分析方法和结论对该矿后续残采案例及相似矿山具有一定的借鉴意义。

丹银金矿采场落矿距离的优化

蔺甲, 赵维浩, 张凤鹏

2014, 43(08):  24-28. 

摘要 ( 1092 )   PDF  

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在全面法中，顶板的稳固性很关键，直接影响到回采作业能否顺利进行。根据丹银金矿Ⅱ号脉2608采场顶板不稳固的实际情况建立模型，对采场落矿距离进行优化，确定了合理的推进距离既能够保证回采工作的顺利进行，又使回采的效率得到提高。利用FLAC^3D建立矿房模型,先开挖切割上山，然后沿着矿脉推进。对一次推进2,3,4 m时顶板的受力情况进行分析，得到采场应力分布情况以及应力集中区域，得到一次推进3 m是最优的落矿距离。研究的结果对矿山的实际生产提供了科学依据。

特厚煤层大断面巷道支护设计及分析

张向东, 吕金伟, 周新勍, 高飞

2014, 43(08):  29-32. 

摘要 ( 1197 )   PDF  

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在特厚煤层中掘进的巷道，巷道周围围岩均是煤岩。为了进一步研究特厚煤层中巷道周围煤体的变形和破坏特征，确定合理有效的支护形式和支护参数，保证煤矿的安全顺利生产，选取南阳坡5#煤层中的1条巷道为研究对象，巷道断面形式为圆弧拱形，宽4.3 m，弧顶高度3.4 m，为大断面巷道。在确定巷道断面形状和尺寸的基础上，对巷道进行支护设计，并结合现场监测和数值模拟方法，确定了锚-网-索支护方案。工程实践表明：该方法能够有效的控制巷道周围煤岩的变形，支护效果好，两帮和顶板的位移得到了有效的控制，巷道变形短期内即趋于平稳。且支护成本大大降低，支护采用锚杆锚索，减少了支护所用时间。该支护方法具有较高的应用价值，应积极推广应用于生产。

组合式崩落法在铜坑矿92#矿体中的应用研究

石富文, 李明, 罗先伟, 汪明

2014, 43(08):  33-36. 

摘要 ( 991 )   PDF  

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92#矿体与91#矿体重叠区域范围大，在91#矿体回采过程中，重叠区域内产生了较多采空区，并且采空区大多冒落而形成了松散的垮落体环境，导致目前92#矿体开采技术条件异常复杂，部分采场面临上中段仅单进路，三面为采空区，中部中段为双进路，下中段为完整进路的特殊开采条件，很难实现单一空场法或崩落法进行回采，并且存在回收率低，容易受地压应力、火烧灰等诸多危险危害因素影响。本研究以92#矿体T106单元作为试验采场，根据矿山常用的崩落法与空场法的开采经验，结合各中段现有开拓工程，运用组合式崩落法提前切断顶部地压应力，最终实现了T106单元的安全高效回采，有效避免了底部矿石回采过程中的地压安全问题，为开采铜坑矿92#矿体类似技术条件的采场提供了一种安全可靠的技术参考。

瓦厂坪铝土矿1102工作面综采试验相关影响参数的分析与探讨

徐晓乾, 向龙, 邵国君, 周启

2014, 43(08):  37-40. 

摘要 ( 1129 )   PDF  

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瓦厂坪铝土矿开采技术条件与煤矿相近，其采矿方法可借鉴煤矿开采经验，引进综合机械化开采技术，以提高劳动生产率、降低安全风险。但氧化铝厂对铝土矿提供的产品质量要求较高，因此必须在严格控制矿产品的品位和铝硅比的基础上，对影响铝土矿综合机械化开采可行性的相关参数进行论证和分析。金属矿山采用综合机械化采矿技术在国内尚属首次，必须要对其适应性进行试验。瓦厂坪铝土矿1102工作面矿体的倾角大部分在15°～30°之间，平均21°，矿石硬度系数大部分在0.47～1.8之间，地质构造较为简单，顶底板条件与煤矿很接近，同时通过对掘进过程中的样品和地勘资料提供的化学成份进行对比综合分析，若1102工作面采高为2 m时，矿体中Al₂O₃含量＞60%，铝硅比（A/S）＞5.5，2项主要指标均能满足氧化铝厂要求。因此从煤矿开采的经验及相关影响参数的分析来看，瓦厂坪铝土矿1102工作面进行综采技术的适应性试验是可行的。

某“湿型”红土镍矿床开采实践

位哲, 梁嘉, 李兴家

2014, 43(08):  41-44. 

摘要 ( 1334 )   PDF  

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随着红土型镍矿选、冶技术的成熟以及硫化物型镍矿储量的严重不足，红土型镍矿床的开采吸引了人们的注意。然而“湿型”红土矿床由于其含水率高、地形起伏变化大、含砾率高、雨季强降水及持续大雾等众多因素的影响，开采极其困难。目前，“湿型”红土矿床的开采尚无成熟可供借鉴的经验。如何解决红土矿特有的特点所带来的回采困难，如何在技术上可行、经济上合理的原则下进行采矿，是“湿型”红土矿床开采所要首先解决的问题。开采实践中，通过不断的摸索和实践，总结出适合“湿型”红土矿床回采的宝贵经验。本研究着重介绍某“湿型”红土矿床之开采实践，介绍矿床剥离、开拓、回采、配矿等关键环节的现场经验，介绍设备的选型及采场所需的设备配置。

深埋隧道围岩变形预测的非线性组合模型

高宁, 潘传姣, 李建刚

2014, 43(08):  45-48. 

摘要 ( 1267 )   PDF  

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深埋隧道围岩变形受地应力、地下水、开挖方式等多种因素共同影响，表现为位移序列高度的非线性，为此，提出了基于变形信息融合的非线性组合预测模型。该模型以灰色GM（1,1）模型、RBF模型两种单项预测数据为基础，采用神经网络求取组合预测模型中单项模型所占权重，构建非线性组合预测，并将该模型应用于某深埋隧道围岩变形预测，同时将非线性组合预测的结果和简单平均定权组合、最优线性加权组合进行了比较。研究结果表明：所提出的方法较传统的定权方法在预测精度方面有明显的提高，预测结果更为稳健，在深埋隧道围岩变形预测中具有较好的工程和实践价值。

孤岛煤柱沿空掘巷围岩稳定与控制技术研究

张有乾, 周健, 王琦, 孙玉亮

2014, 43(08):  49-52. 

摘要 ( 1041 )   PDF  

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孤岛煤柱结构特殊，在孤岛煤柱中掘巷，巷道应力集中程度高，围岩完整性差，围岩控制非常困难。本研究提出了孤岛煤柱沿空掘巷模型，以某矿为例，孤岛煤柱将完全处于塑性区和破碎区，整个煤柱不会存在弹性核区。通过PFC^2D颗粒流模拟软件模拟，得出整个煤柱可分为裂隙区和破碎区，巷道两侧破碎区范围在2.5 m左右，锚固范围需超出破碎区范围，因而需要帮锚索支护进行围岩控制，得出支护阻力和裂隙发育相互关系，分析认为，相比无支护一定的支护阻力对控制裂隙发育作用明显，但支护阻力到达一定数值后，增加支护阻力对进一步控制裂隙发育作用不大。通过现场观测，对比有无锚索不同支护条件下围岩变形情况，得出帮部布置锚索时，可以明显降低围岩变形速度10～15 mm /d，有效控制锚固范围内围岩的变形，保证巷道正常使用。

似膏体充填系统管网参数及泵送压力选择

肖力波

2014, 43(08):  53-56. 

摘要 ( 1258 )   PDF  

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湖南闪星锑业有限责任公司对浅部残矿进行回采，并采用高浓度的似膏体充填系统进行充填。通过从锡矿山选场选取尾砂充填体，在实验室测试其物理力学性质，同时测定不同浓度下不同配比的充填体的抗压强度及泌水率，得出适合矿山的充填材料配比为 1∶2∶8(水泥∶粉煤灰∶分级尾砂)，质量浓度为70%~76%。通过充填管道输送参数计算，选用外径为0.114 m，壁厚为0.007 m的钢管，得出似膏体料浆的临界流速为0.97 m/s，充填料浆水力坡度为885.92 Pa/m，充填管道最大输送阻力为1.53 MPa，工业泵的启动压力2 MPa，得出泵的最小压力值为3.53 MPa，从而设计出适合锡矿山的似膏体充填系统，为矿区充填可靠性提供了保障。

低品位硫矿石利用扩建项目增量内部收益率问题及分析

王祥林, 金胜

2014, 43(08):  57-60. 

摘要 ( 1165 )   PDF  

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某矿山低品位硫矿石利用扩建项目经济评价，根据“有项目”“无项目”评价体系，采用增量内部收益率和增量项目净现值指标进行评价分析，通过计算2个指标的评价结论截然相反。分析发现矿山作为资源项目具有不可再生性和耗竭性，可采资源是恒定的，导致“有项目”“无项目”时计算期不同，出现多个内部收益率，指标无参考意义。通过对项目效益和费用进行统计分析，对矿山原有的剥离、建筑构筑物、总图等工程根据一定的比例按利旧处理，与新增投资一起计入投资费用，按新建项目体系进行经济评价，认为是一种比较好的处理方式，满足评价体系要求。

矿物工程

提高梅山铁矿磨矿产品粒度均匀性的试验研究

严刘学

2014, 43(08):  61-64. 

摘要 ( 1288 )   PDF  

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梅山铁矿选矿厂针对其磨矿产品粒度分布存在的“两头多、中间少”现象，联合江西理工大学开展了优化磨矿参数，提高磨矿产品粒度均匀性的实验室试验和工业试验。工业试验在梅山铁矿选矿厂4#系列进行，历时6个月。其间根据实验室试验和流程考察结果，结合现场生产经验，对钢球大小和配比、介质充填率、磨矿浓度、返砂比、分级溢流浓度等磨矿参数进行了全面优化。磨矿参数优化后，4#系列最终磨矿产品（二段分级溢流）在保证细度为-0.076 mm占70%左右的情况下，300~10 μm合格粒级的产率增加了18.05个百分点，-10 μm过粉碎粒级的产率减少了1.60个百分点。进一步在实验室条件下对优化后4#系列的二段分级溢流和未优化3#系列的二段分级溢流进行分选效果对比，结果表明，前者所获铁精矿的产率和铁回收率分别高出9.54和6.60个百分点。此外，磨矿参数优化后，4#系列的钢球消耗、磨矿能耗、磨机中矿浆温度以及磨机噪音均得到了不同程度的降低。综上所述，4#系列的磨矿参数优化成果应在梅山铁矿选矿厂全面推广。

一种新型增效剂协同下铝土矿的油酸浮选

曹学锋, 高建德, 刘润清, 朱溢洋

2014, 43(08):  65-68. 

摘要 ( 1462 )   PDF  

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针对脂肪酸类捕收剂用于铝土矿正浮选脱硅所存在的捕收剂效率低、用量大问题，配制了一种新型的脂肪酸类捕收剂的增效剂DT。用该增效剂协同油酸对河南某低铝硅比一水硬铝石型铝土矿进行脱硅粗选条件试验，结果表明：DT与油酸的合适配比为2∶8。在此配比下，500 g/t DT+油酸所获粗精矿的氧化铝回收率比500 g/t单一油酸所获粗精矿的氧化铝回收率高出8.90个百分点，而单一油酸要取得与配比为2∶8的DT+油酸相近的粗选氧化铝回收率，用量需达到800 g/t。在粗选条件试验和开路流程试验基础上进行闭路流程试验，结果表明：以碳酸钠为pH调整剂、配比为2∶8的DT+油酸为捕收剂，在-74 μm占93%磨矿细度下，经1次粗选、2次精选，可将矿石的铝硅比从3.27提高到8.13，氧化铝回收率达到76.67%，而DT+油酸的全流程总用量仅800 g/t。由以上试验结果可知，所配制的增效剂DT对油酸有显著的增效作用。

陕西五洲矿业石煤提钒降耗减排工艺研究

危青, 李桂英, 戴子林, 孔振兴, 汪虎

2014, 43(08):  69-73. 

摘要 ( 1158 )   PDF  

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针对陕西五洲矿业股份有限公司在石煤全湿法硫酸提钒生产过程中存在的浸出用硫酸、浸出液中和用石灰、生产用水消耗高，尾渣排放量大等问题，开展了浸出余酸随浸出液返回利用的实验室试验和工业试验。实验室试验考察了余酸返回后V₂O₅在浸出液中的积累情况对浸出效果的影响，并比较了余酸返回和余酸不返回时浸出液中和所消耗的石灰量以及中和后滤渣的产生量。工业试验根据实验室结果，采取浸出液V₂O₅浓度在8~18 g/L时将浸出液补加适量新硫酸返回利用、浸出液V₂O₅浓度超过18 g/L时停止返回而全部使用新硫酸、待浸出液V₂O₅浓度重新降到8 g/L时再开始返回的办法，使得浸出—中和环节硫酸、石灰、生产用水的消耗量及中和后滤渣的产生量分别降低了22.1%、16.3%、71.4%、15.3%，从而显示出余酸回用技术具有显著的降耗减排效果。

山东某长石矿石除铁增白选矿试验

张鑫, 张凌燕, 洪微, 刘新

2014, 43(08):  74-78. 

摘要 ( 1057 )   PDF  

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山东某长石矿石属高含铁量长石矿石，铁赋存于铁矿物、云母、黄铁矿及一些含铁碱金属硅酸盐中。为了从该矿石获得陶瓷工业用高品级钾长石原料，对其开展了除铁增白选矿试验研究。试验根据矿石性质，采用磨矿—按20 μm脱泥—高梯度磁选脱除磁性铁—乙黄药浮选脱除黄铁矿—十二胺+煤油浮选脱除云母—ZL-1浮选脱除含铁碱金属硅酸盐工艺流程，经系统的条件试验，最终获得了产率为76.24%、Al₂O₃回收率为80.31%的长石精矿，其Al₂O₃含量为16.05%、K₂O+Na₂O含量为12.50%、Fe₂O₃含量为0.09%、白度为67.26%，达到陶瓷行业用钾长石精矿一级品质量标准。

地质与测量

豫西青岗坪花岗岩体地球化学特征及地质意义

刘清泉, 张宇, 李冰, 张智慧, 张驰

2014, 43(08):  79-82. 

摘要 ( 1084 )   PDF  

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从青岗坪金矿床花岗岩体的地质特征、常量元素地球化学特征、稀土元素地球化学特征和微量元素地球化学特征入手，对青岗坪花岗岩体的岩浆来源、成岩环境和成岩机制进行了分析。研究结果表明：岩石碱总量为6.51%~8.67%，碱度率为1.99~3.57，里特曼组合指数为1.94~2.60，铝饱和指数平均值为0.97，属于钙碱性准铝质岩石；轻重稀土含量比值为5.74~11.75，岩浆在演化过程中经历了较大程度的结晶分异；δEu和δCe分别为0.63~1.05、0.79~0.85，具有弱的铕负异常和弱的铈负异常；岩体中大离子亲石元素Th、U及高场强元素Hf相对富集，而大离子亲石元素Ba及高场强元素Nb、Ti相对亏损；青岗坪花岗岩为I型花岗岩，岩浆来源为地壳中未经风化作用的火成岩再熔，形成于后碰撞造山环境。

丹巴地区多金属矿地球化学特征及找矿意义

常鑫, 王权锋, 李程, 张孝攀, 彭涛

2014, 43(08):  83-86. 

摘要 ( 1111 )  

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在了解地质特征及地球化学背景特征的基础上，对丹巴地区1∶5万地球化学水系沉积物测量数据进行分析处理，采用均值加二倍标准离差确定了16种元素的单元素异常下限值，并在此基础上圈定5处综合异常，分别为门子沟综合异常区、石板棚综合异常区、干洛坝综合异常区、洼里综合异常区、孔玉综合异常区，认为这5处综合异常均具有良好的成矿条件，有进一步工作的潜在价值。结合区域地质和成矿条件，对研究区内进行了成矿地球化学推断和预测，总结了铜铅锌金银几种主攻矿种水系地球化学找矿标志，认为金的富集多与热液作用有关，受断裂带控制，产于断裂构造复合部位，铅锌主要以含矿石英脉形式产出。这将为下一步探矿工作提供指导。

基于地质调查评价的矿产资源保障程度——以藏中地区铜矿为例 ——以藏中地区铜矿为例

柳炳利, 王建伟, 郭科, 刘红军, 罗德江

2014, 43(08):  87-90. 

摘要 ( 1143 )   PDF  

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基于藏中地区的矿产资源分布情况和地质背景，划分了8个评价区，以铜矿为研究对象，构建5个一级指标，12个二级指标，运用熵值法客观确定指标的权重，并根据指标权重和指标数据值相乘求出最后的综合得分值，根据各评价区分值对藏中地区的铜矿资源保障程度进行分析，评价结果为：冈底斯-念青唐古拉中成矿带上铜矿保障程度分析结果最好，成矿带南北两侧铜矿化相对较弱；藏中地区铜矿保障程度呈2个中心型分布，分别以谢通门县和拉萨市为中心向周边扩散。其结果可推广应用到其他区域矿产资源的保障程度研究中。

西藏山南比马组安山岩形成时代及意义

闫国强, 丁俊, 黄勇, 王欣欣, 张凯

2014, 43(08):  91-94. 

摘要 ( 1604 )   PDF  

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通过对西藏山南努日矿区南矿段出露的白垩系下统比马组地层顶部岩性段采集的安山岩，运用野外宏观描述、锆石阴极发光、锆石微区LA-ICP-MS的方法，对安山岩产状、安山岩中锆石形态、地球化学、同位素年代学进行了详细分析，结果显示：比马组安山岩与下伏麻木下组火山岩呈整合接触关系，锆石的阴极发光图像显示其具有较好的晶形、清晰的振荡环带和w(Th)/w(U)值大于0.1的特点，为典型的岩浆成因锆石，锆石U-Pb谐和年龄为92.04±0.71 Ma（MSWD=0.74），属晚白垩世。这一年龄代表了比马组安山岩的形成时间，也代表了桑日群火山岩喷发持续时间从晚侏罗世一直持续到晚白垩世，精确的锆石U-Pb年代学证据，很好地约束了桑日群弧火山岩的活动时限，同时也暗示了努日矿床自晚侏罗世开始即有大规模的、持续的岩浆活动。

粤北麻布岗矿田S、Pb同位素地球化学特征

孙宁, 罗卫, 孔凡乾1, 韦龙明, 魏红军

2014, 43(08):  95-98. 

摘要 ( 1094 )   PDF  

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根据麻布岗矿田多金属矿床中6件矿石样品的S、Pb同位素分析测试结果，选择利用Geokit软件计算得出S、Pb同位素的各种参数及图解，探讨矿田的成矿物质来源。结果表明：矿石硫化物δ³⁴S值为-4.6‰~3.2‰，反映出岩浆硫组成特点；矿石Pb同位素δ²⁰⁶Pb/δ²⁰⁴Pb值为18.6~18.8，δ²⁰⁷Pb/δ²⁰⁴Pb值为15.7~15.8，δ²⁰⁸Pb/δ²⁰⁴Pb值为39.07~39.25，显示具有正常铅特征，与参与造山带的上地壳铅同位素组成特征相似。通过综合分析认为：麻布岗矿田多金属矿床成矿物质来源主要来自上地壳，形成的构造背景为克拉通化环境，与矿田处在活动大陆边缘的实际构造环境基本一致。

机电与自动化

基于多视窗的一体化煤矿安全与监测系统

贺致芬, 孙久运, 邱银国

2014, 43(08):  99-102. 

摘要 ( 1245 )   PDF  

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现阶段我国煤矿生产行业信息化程度较低，安全监察人员工作任务繁重，这对于煤矿安全的实时化监督管理带来了巨大困难。针对这一问题，在对国内外煤矿安全问题解决措施深入分析的基础上，将物联网技术与虚拟现实技术有机结合，开发出一种能够对煤矿安全进行实时感知和预警的新系统。物联网技术发展可获取多样安全信息，如何实现整个煤矿安全信息的一体化监测是目前亟需解决的问题。该系统充分利用了Unity3D开发平台的多相机操纵特性，采用3Dmax进行模型搭建并进行渲染烘焙构建三维虚拟场景，借助多线程技术实现各传感器参数的同步更新，能够实现对矿井环境的多视窗一体化监控。研究表明，该系统不仅能够对煤矿的各类环境与设备参数进行实时化监控，而且能对井下人员运动轨迹进行分析与定位。

基于三维激光扫描技术的矿山滑坡变形趋势评价方法

韩亚, 王卫星, 李双, 刘晟, 张鑫

2014, 43(08):  103-107. 

摘要 ( 1269 )   PDF  

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近年来矿山边坡灾害不断发生，由于矿山滑坡灾害的复杂性，一般很难对其进行有效的监测和研究。为安全及有效地监测矿山边坡安全状态，用先进的三维激光扫描技术对边坡进行如下参数测量：基于三角网格的土方量计算，基于点云的坡度计算，基于mesh网格的等高线分布。然后分别从这3个方面对边坡状态进行分析。由于仅仅基于单一测量参数来判断边坡稳定状态具有片面性，对此，在上述3个参数测量的前提下，又提出一种模糊综合评价方法。该方法是将土方量变化、坡度变化和等高线分布变化作为3个评价因子，然后每个评价因子的隶属度利用3个因子在全部因子中所占的比例来确定，最后利用提出的公式来评价边坡的状态。此方法能够比较全面地判断边坡变形趋势，对边坡的灾害预警具有重要意义。

双向长距离水、铁精矿管道输送及尾矿干堆技术

宁辉栋, 孟丽芳

2014, 43(08):  108-110. 

摘要 ( 1111 )   PDF  

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双向长距离水、铁精矿管道输送及尾矿干堆技术集成与应用是集流体力学、环境生态、矿山安全等专业为一体的科学集成技术，并成功用于包钢实践。该技术的集成与应用，解决了包钢矿山地区工业用水制约经济发展的瓶颈问题，改变了传统的铁路和公路运输矿石和周边筑坝的传统尾矿堆放方式，实现了包钢原料基地战略转移，实现了低品位矿石的高效开发利用，建立了我国冶金矿产资源绿色高效开发利用的新模式，并为尾矿中堆存的稀土等资源的再开发利用创造了条件，对国内选矿尾矿堆放和管道输送建设具有广泛的借鉴和推广示范作用，对高寒缺水地区矿产资源开发具有示范引领作用，对于改善民生和生态保护、资源和环境保护、安全生产、提高企业竞争力等意义重大。

基于LCL滤波的三电平有源滤波器研制 基于LCL滤波的三电平有源滤波器研制

王瑞海

2014, 43(08):  111-115. 

摘要 ( 1301 )   PDF  

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永城煤矿部分矿井提升机系统采用直流电动机调速设备，产生谐波，污染电网。针对这一问题，本研究研制了一套基于LCL滤波的三电平有源滤波器以降低系统谐波。该装置采用二极管箝位型三电平拓扑结构，通过电容电流反馈的有源阻尼方法进行谐振抑制，并且将智能化粒子群算法应用于LCL滤波器参数设计。本研究所采用理论及方法，经仿真验证证明其正确可行，可以有效降低系统谐波。通过样机实验结果证明，所研制的有源滤波器可以有效补偿直流提升系统产生的谐波，将电网谐波含量控制在5%以内，满足国家标准。

安全与环保

银山矿边坡滑坡类型分析及边坡角优化

钟春晖

2014, 43(08):  116-119. 

摘要 ( 1144 )   PDF  

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以银山矿为工程背景，通过现场区域地质情况及滑坡类型的调查，根据边坡失稳的力学理论，分析了银山矿高陡边坡滑坡模式及其失稳破坏原因。在此基础上，利用强度折减方法，借助三维数值计算软件，同时考虑水渗透作用，分别对各个坡面的整体稳定性进行了对比分析。结果表明，银山矿的北东边坡中的剖面1、剖面2和剖面8经过优化后能达到的最优边坡角分别为44°、46°和45°，西北边坡中的剖面3和剖面4经过优化后能达到的最优边坡角分别为45°和48°，西边坡中的剖面5和剖面6经过优化后能达到的最优边坡角分别为46°和44°，南边坡中的剖面7经过优化后能达到的最优边坡角为44°。对矿山整体设计45°的边坡角进行了整体系统的优化，通过本次边坡角的优化对矿山整体边坡的稳定性具有一定的实际意义，同时能为矿山的安全生产提供一定指导。

基于FLAC^3D分析的巷道“固帮顶控底鼓”支护方案

郑选荣

2014, 43(08):  120-124. 

摘要 ( 1157 )   PDF  

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甘肃魏家地煤矿二号石门受到构造应力和采动应力影响，从而产生破坏，具体表现为顶板下沉量大，两帮位移大，底鼓严重。经过多次返修支护，变形破坏现象严重，已经影响到安全生产。根据地质分析情况和以往支护返修情况，结合查阅已有的相关资料，使用FLAC3D数值模拟软件建立模型，对提出的通过加固巷道顶板和两帮从而减小底板底鼓的方案安全性进行了计算。计算结果表明，采用该方案进行支护后，巷道的帮部和顶部变形以及底鼓现象均得到了有效控制。现场监测结果表明：特别是对于软弱围岩巷道来讲，通过加强帮部和顶部的支护强度，可以在一定程度上间接控制巷道的底鼓现象。该支护方案合理可行，满足了该巷道的安全。

基于RG法的空区群矿柱临界破坏条件研究

郭生茂, 刘涛, 程刚, 严文炳

2014, 43(08):  125-128. 

摘要 ( 1227 )   PDF  

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采空区群的稳定性对矿山的安全生产有重大影响，针对矿山采空区赋存形态，建立了对采空区群RG一维和二维模型，考虑应力重分布对系统稳定性的影响，将采空区群系统失稳破坏的复杂问题转换为了单元破坏失稳概率与临界失稳概率之间比较的问题，并给出了矿山采空区群一维和二维状态下的临界失稳概率，运用该方法对七角井铁矿采空区I和采空区II进行了计算验证，计算结果显示与实际情况较为符合，说明该方法对评价矿山采空区稳定性有一定的实用性。

多水矿山地下采矿注浆堵水技术及案例分析

王雪峰

2014, 43(08):  129-133. 

摘要 ( 1079 )   PDF  

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涌水量特别大、水文地质条件复杂的矿山不适合采用先疏干、后采矿的传统技术。通过地下矿山防治水技术研究与开发，采用坑内近矿体顶板灰岩注浆堵水技术进行治理涌水问题，取得了较好的成效。该技术的总体思路是对近矿体顶板灰岩岩溶裂隙充塞、密实，将灰岩连接加固形成隔水层，使之形成平行与矿体的倾斜隔水帷幕，防止地下水进入采场。本研究结合实例分析多水矿山地下采矿注浆堵水技术的设计思路、实施方法和应用成效。根据矿床、矿体和矿物特征和矿区水文地质条件，论述了工程布置和钻探注浆工程量统计方法，解析了注浆层安全厚度的确定、顶板注浆堵水工艺设计、注浆方式和注浆段高、压水试验、注浆顺序、注浆参数等注浆技术参数等确定原则和方法。

铁矿床滞留采空区充填治理效果分析

卢宏建, 李佳慧, 董小义, 赵宗政, 潘祖英

2014, 43(08):  134-138. 

摘要 ( 1110 )   PDF  

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基于有限元理论，提出了以滞留空区充填体安全评价和地表变形控制为主要考虑因素的铁矿床滞留采空区治理效果分析方法。并以典型矿山为例，在分析滞留采空区充填后充填体位移和应力场规律分析的基础上，运用Mohr-Coulomb准则对充填体敏感点进行了安全系数计算，并采用对比法分析了采场开挖不充填和充填2种方案的地表变形控制效果，综合分析了该铁矿床滞留采空区充填治理效果。取得如下结论：充填体垂直方向位移变化值为水平位移的5倍，整体处于受压状态，应力值小于充填体抗压强度；各水平充填体敏感区域的安全系数在5左右，满足要求；采用充填治理后地表变形值降低至50%，充填效果显著；建立的滞留采空区治理效果分析模型，在保证保证充填体强度和接顶率的前提下，对空区充填治理方案实施和类似矿山治理具有指导意义。

上向水平分层充填法采矿地表变形研究

王伟, 李云安, 王钦刚, 胡丽珍, 雷银, 邹济韬

2014, 43(08):  139-142. 

摘要 ( 1032 )   PDF  

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开采地下矿产会造成地表开裂、变形，破坏建筑物，对人们的生产、生活造成严重的影响，矿区地表变形问题一直是影响矿山安全生产的一个重要方面。应用FLAC^3D数值分析软件，建立三维地质模型，模拟计算司家营铁矿分步开采回填后相应地表变形情况，并与经验公式计算的地表沉降值进行对比分析。提出了司家营矿区地表变形的一般规律及变形机制，对地表变形的地质灾害做出分析评价。研究结果表明，上向水平分层填充法采矿能有效的控制地表变形问题，填充体对减小变形具有重要的作用。对比分析表明数值模拟结果比经验公式结果偏小，但在合理许可范围内，表明FLAC^3D是预测地表变形的一种有效手段,对其他相似采矿引起的地表变形研究和预测具有重要的参考价值。

含有软泥入侵的多溶洞型顶板巷道稳定控制研究

李本奎, 苏学贵, 李浩春, 原鸿鹄, 杜献杰

2014, 43(08):  143-147. 

摘要 ( 1083 )   PDF  

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针对有软弱黄泥入侵的多溶洞型复杂顶板，受多溶洞影响，顶板受压时会出现多处无规律的应力集中，易使围岩松动破裂、滑移冒落，承载能力大幅降低。本研究以永聚煤业10#煤轨道大巷为实例，通过实验测定煤、岩样的物理力学参数；采用FLAC3D模拟不同断面形状和支护方式对巷道稳定性的影响，包括巷道围岩塑性区分布规律和围岩应力分布、变形等特征；工程应用与监测，对比不同断面形状与支护方式时巷道围岩稳定性。结果表明：拱形巷道断面及合理的支护方式可改善巷道围岩的应力状态，较好地控制了围岩塑性区破坏范围，有效降低了围岩的变形量，能够更好地维护岩溶入侵溶洞型顶板巷道的稳定性。

小煤矿破坏区关键承载层的构建机理与应用

吴锐, 徐金海, 王中亮, 吴吉南, 秦帅

2014, 43(08):  148-152. 

摘要 ( 1028 )   PDF  

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矿井井田开采范围被小煤矿破坏的现象普遍存在，为避免煤炭资源的浪费，提出以构建关键承载层为基础的小煤矿破坏区先充填后复采的处理方法。建立了破坏区顶板垮冒冲击关键承载层的力学模型，研究了破坏区关键承载层厚度的确定方法、充填材料的选择及分层充填技术。结果表明：平朔井工二矿复采面关键承载层厚度达到5 m能保障顶板和煤壁的稳定性；用无机材料对破坏区进行分层充填形成强度不同的截割层和关键承载层，使其达到正常煤层的回采要求并降低了成本。研究结果对类似条件下的煤层开采有理论价值和实际指导意义。

露天磷矿山采空区绿色复垦技术研究

李小双, 李耀基, 宗世荣, 王孟来

2014, 43(08):  153-156. 

摘要 ( 1117 )   PDF  

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以我国最大的露天磷矿开采企业——云南磷化集团有限公司为工程背景，云南磷化集团的磷矿山都分布在高原湖泊滇池的周边，具有较大的生态环境压力。针对在矿区开展生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建是企业发展的当务之急这一要求，以该企业所下属的昆阳、晋宁、尖山、海口等4大磷矿山的矿山开采采空区为实际研究对象，围绕绿色矿山建设中环境保护这个基本点，针对露天磷矿山（以云南磷化集团为例）开采与土地复垦等磷资源开发利用的2个环节，重点研究磷矿山土地复垦和生态恢复等关键技术，并将矿山生态恢复的关键技术在云南磷化绿色磷矿山建设过程中进行集成和综合示范。相关的研究成果可为我国磷矿行业的绿色矿山建设提供技术、理论指导和工程示范，对于推动绿色磷矿山建设具有重要的实践和指导意义。

基于未确知测度理论的煤矿底板突水量预测

程爱平, 高永涛, 季毛伟, 吴平

2014, 43(08):  157-161. 

摘要 ( 1168 )   PDF  

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通过对煤矿底板突水影响因素的分析，选取地质构造、底板采动破坏深度、水压、底板隔水层4个主要影响因素作为判别指标，利用未确知测度理论，建立煤矿底板突水量预测模型。利用14个有代表性的采煤工作面底板突水资料作为训练样本，以样本均值为聚类中心，采用信息熵理论确定各判别指标的权重，通过计算样本的多指标综合测度，根据最小未确知测度距离原理判断样本所属类别，进而对底板突水量进行预测。用所建立的突水预测模型对4个待检验样本进行预测，将预测结果与实际结果做了比较，所得结果完全一致，表明基于未确知测度理论的煤矿底板突水量预测方法具有较好的实用性和有效性。

某铁矿矿柱回采安全性研究

刘武团, 赵奎, 胡京涛, 饶兆勋, 刘明荣

2014, 43(08):  162-165. 

摘要 ( 1096 )   PDF  

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某铁矿二采区一中段采用空场采矿法进行采矿，经过多年开采该中段未处理采空区体积已经达到40万m3，遗留矿柱矿量超过26万t，为了充分回收矿产资源矿山计划回采矿柱。由于现场未处理的采空区体积较大，而矿柱又是维持采空区稳定性的关键要素，可能部分矿柱的回采或破坏就会诱发一定规模的地压活动，威胁矿山的正常安全生产。所以在矿柱回采之前，对回采区域的矿柱进行安全性研究，可以指导矿柱回采的实施，进而保障矿柱的正常安全回采。结合矿山的现场实际情况，以应力增量理论为基础，采用工程地质调查、室内试验结合数值模拟的方法，对矿山二采区一中段需回采矿柱的安全性进行研究，确定了各回采矿柱的安全系数大小。研究结果表明矿山二采区一中段的矿柱处于安全状态，可以进行部分矿柱回收。

近距离煤层联合开采的通风阻力测试及围岩破坏规律研究

徐云龙, 杨栋, 康志勤

2014, 43(08):  166-169. 

摘要 ( 1073 )   PDF  

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近年来，随着煤层开采深度的增加，深部的煤层组正在逐渐成为各煤矿的主产煤层。与单一煤层开采不同，由于部分煤层的厚度较小，且各煤层之间的间距也较小，因此多采用多煤层联合开采的方式布置。本研究通过对某矿井近距离煤层开采条件下的通风阻力参数的测试结果进行理论分析，确定该煤矿在工作面回风巷与上部已采封闭工作面存在严重漏风现象。通过数值模拟技术，对该矿地质条件下近距离煤层矿压规律进行数值分析，经分析发现近距离煤层应力互相影响造成的破坏区主要集中在巷道端头附近的位置，由于破坏区的存在必然会出现漏风现象，通过数值模拟所得到的结果与现场实测的情况相符。通过对围岩的破坏规律的分析，认识到近距离煤层开采时出现的问题，为类似地质条件下的安全生产提供了可靠地参考依据。

综合利用

从某石墨尾矿中回收绢云母的选矿试验

李凤, 宋永胜, 李文娟, 蔡镠璐

2014, 43(08):  170-174. 

摘要 ( 1118 )   PDF  

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某石墨尾矿中含有约6%的绢云母。为了给这些绢云母的综合回收提供依据，进行了相应选矿试验。试验根据原尾矿性质，首先采用沉砂口和溢流口直径均为2 mm的GSDF型Φ50 mm水力旋流器，在0.2 MPa给矿压力和8%给矿浓度下脱除产率达53.41%的-19 μm矿泥，使91.39%的绢云母富集到沉砂中，然后采用十二胺对绢云母含量提高到11.75%的沉砂进行1粗4精开路浮选，并在精选时用硫酸控制矿浆pH为3和添加适量水玻璃，最终获得了绢云母含量为85.11%、绢云母回收率为77.53%的绢云母精矿，该绢云母精矿满足橡胶填料要求。

用山东某电厂脱硫石膏制备α-半水石膏

姚娟, 叶德韦, 赵琳, 徐冲, 李甜甜, 张秀英

2014, 43(08):  175-180. 

摘要 ( 1264 )   PDF  

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山东某电厂产生的脱硫石膏目前仅作为水泥及其制品的常规掺和料和普通石膏制品的生产原料直接出售，售价低廉。为提高该脱硫石膏的综合利用附加值，对其进行了常压NaCl盐溶液水热法制备α-半水石膏的试验研究。试验以制品结晶水含量和制品中结晶体的微观形貌为判据，对工艺条件进行了优化，最终确定的盐溶液浓度为20%，料浆浓度为20%，料浆pH为自然状态，反应温度为100 ℃，反应时间为3 h。在此条件下，所得制品的结晶水含量为8.74%，结晶为平均长径比=4∶1的柱状体。X射线衍射分析结果证明，制品中的主要物相确实为α-半水石膏。