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2015年 第44卷 第05期    刊出日期：2015-05-15

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采矿工程

深部矿床上行式开采采场参数优化数值模拟

王运敏, 孙国权, 王星

2015, 44(05):  1-6. 

摘要 ( 1100 )   PDF  

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环境复杂“三下”矿床开采引发的岩层变形威胁到地表建构筑物的安全。以典型的“三下”矿山金口岭深部矿体开采为例，采用定量与定性相结合的方式，对金口岭深部矿体上行式开采25组不同采场结构参数下地表变形特性进行了数值模拟。结果表明，上行式盘区点柱式上向分层充填采矿法对保护地表建构筑物安全极为有利，当采用盘区长度为70 m、顶柱厚度为6 m、间柱宽度为6 m、点柱尺寸为4 m×4 m、点柱间距为12 m的结构参数时，地表倾斜值为-0.18 mm/m，曲率值为-0.003×10^-3/m，水平变形值为0.11 mm/m，参照《GB 50771—2012，有色金属采矿设计规范》，均小于地表建构筑物所允许的变形值。

露天矿边坡爆破对既有隧道的影响分析

吴亮, 金沐, 李雷斌, 钟冬望, 蒋培

2015, 44(05):  7-11. 

摘要 ( 1021 )   PDF  

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针对某露天矿边坡爆破开挖工程对山体内邻近既有隧道的影响问题，依据有关规范及参考国内类似工程的经验，确定该隧道围岩质点振动速度控制标准为20 cm/s。对现场爆破荷载作用下隧道围岩质点振动进行了跟踪监测，提出了测点仪器安装方案，对隧道围岩质点振动衰减规律进行了分析，水平径向、水平切向和竖直向峰值振速衰减规律拟合系数均在0.85及以上，并及时反馈信息，优化爆破参数。结合数值分析，得到了隧道围岩振动速度与动应力分布规律，计算得到围岩质点振动峰值速度为19 cm/s，验证了预估药量的可靠性，为工程的顺利进行提供了安全保障。

大新锰矿西北重叠矿体矿石运搬工艺系统优化

唐秀伟, 李建文, 韦志兴, 吴贤图, 陈青林, 陈庆发

2015, 44(05):  12-15. 

摘要 ( 1162 )   PDF  

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矿石运搬工艺系统的连续性、经济性是矿山技术管理的重要内容。基于大新锰矿西北采场重叠矿体开采现状，分析了现有矿石运搬工艺系统存在的问题，并在初选方案的基础上确定了4种运搬工艺优化方案。通过对优化方案的技术经济和系统性比较分析，综合确定出下盘脉外运输巷道b方案(Ⅰ矿与Ⅱ、Ⅲ矿采用瀑布式共用溜井）为最优的运搬工艺系统方案。最优方案具备的优点：减少了Ⅰ矿的电耙级数，提高了出矿效率；整合了Ⅰ矿和Ⅱ、Ⅲ矿溜井结构，体现了出矿结构布置的系统性；降低了生产成本，增大了矿石回采率，经济上实现了最优。研究成果可为类似多层缓倾斜薄矿体开采矿石运搬工艺系统设计提供技术参考。

弓长岭井下矿上盘运输巷道让压开拓方法研究

付煜, 任凤玉, 宫国慧, 陈继宏

2015, 44(05):  16-19. 

摘要 ( 1092 )   PDF  

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弓长岭井下矿中央区-280 m上盘运输巷道地压活动剧烈，高强度的刚性支护无法控制地压显现，支护后巷道出现拱顶开裂下沉、墙体片帮内推、底鼓等现象，严重地影响了矿山正常生产。现场调查了-280 m上盘运输巷道的破坏部位和破坏范围，分析了岩性对巷道稳定性的影响，研究得出楔形体压力是地压显现的直接原因，建立了力学模型，并通过计算验证分析的可靠性。利用上盘回采边界与巷道破坏边界的相互关系，确定让压角为74°～78°，划分塑性变形区和弹性变形区，将-340 m上盘运输巷道布置在弹性变形区，采取让压开拓方式。实践表明，让压开拓方案能够有效地控制上盘运输巷道地压显现问题，保证矿山的正常生产。

尾矿坝辐射井降水模型

杜艳强, 杨春和, 张超, 巫尚蔚, 李小生, 沈楼燕

2015, 44(05):  20-23. 

摘要 ( 1131 )   PDF  

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尾矿坝浸润线过高是金属矿山企业面临的一大安全隐患，在尾矿坝建立辐射井是降低坝体浸润线的有效手段，渗流浸润线的确定与排渗量的计算是尾矿坝辐射井设计和布设需要解决的关键问题。分析了现场实测浸润线数据，发现尾矿坝辐射井作用下的降水曲线有如下特征：辐射管长度范围内浸润线形状为下凹的指数函数曲线；辐射管长度范围外浸润线形状为上凸的对数函数曲线。推导了尾矿坝辐射井的降水曲线模型和排渗量模型，对比模型计算数据和现场实测数据并进行误差分析，计算结果显示：该模型中浸润线、排渗量的计算值与现场实测数据较为接近，可用于辐射井浸润线位置和排渗量的预测。

建筑物下矿山充填条带参数优化及稳定性分析

张贵银, 薛善彬, 张亮, 魏建振, 徐宁辉

2015, 44(05):  24-27. 

摘要 ( 1081 )   PDF  

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为解决某矿3_下煤村下压煤开采难题，尽可能提高煤炭资源回收率，需对充填条带参数进行研究。根据关键层理论，对3_下煤层顶板极限跨度进行计算研究，可知该矿顶板条件下未充填区域宽度小于41.8 m时，基本顶不会发生断裂；在此基础上采用FLAC^3D数值模拟软件对3个条带充填方案进行分析，研究不同充填体宽度和一定充填间隔距离条件下充填条带的塑性区范围和应力分布规律，研究结果表明：应尽量使充填率控制在70%以下。根据对不同模拟方案进行比较分析可知，在充填率为55.5%时，条带充填体塑性区比例为30%左右，充填体弹性核区能够长期稳定。实践表明3_下煤在此充填条带参数下开采，可确保地表建筑物在Ⅰ级破坏范围内，且利用矸石充填，对实现矿区绿色开采具有重要意义。

脆性岩石循环加卸载试验及应变损伤参数分析

卢高明, 李元辉, 张希巍, 金长宇

2015, 44(05):  28-33. 

摘要 ( 1166 )   PDF  

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为研究不同应力状态循环加卸载条件下脆性岩石的强度、变形和损伤力学特性，对马城铁矿辉绿岩开展了单轴压缩、三轴压缩以及单轴、三轴循环加卸载等不同应力路径岩石力学试验，得到了脆性岩石在单轴和三轴条件下的强度、变形特征以及循环加卸载应力-应变曲线变化规律。给出一种岩石循环加卸载过程中相对应变损伤参数，结合现有损伤力学理论，对脆性岩石破坏过程中的损伤演化规律进行了研究。试验结果表明：①UCS条件下，循环加卸载峰值强度比平均单轴压缩峰值强度低10%~20%；CTC条件下，峰值强度出现离散性。②循环加卸载过程中弹性常量变化趋势跟岩石内部微裂隙的闭合、张开、扩展等断裂损伤机制密切相关。③岩石内部的损伤积累程度随循环次数的增加而不断增大，绝对应变损伤参数几乎不受围压作用的影响，而相对应变损伤参数受到围压的约束作用。

严寒气候条件下露天煤矿开采经济剥采比

白润才, 孙有刚, 刘闯, 刘光伟, 孙磊

2015, 44(05):  34-38. 

摘要 ( 948 )   PDF  

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针对我国露天煤矿广泛分布在北方、多采用单斗—卡车开采工艺的现状，考虑到严寒气候对矿山机械设备用油、维护以及作业效率等影响严重的问题，采用理论分析与统计分析方法，在分析露天矿开采境界确定原则及影响因素的基础上，分析了严寒气候与燃油价格、黏斗系数、机械故障率的关系，计算了严寒气候条件对露天矿山开采成本的影响，研究确定了考虑气候因素时露天矿经济剥采比的计算方法。以2座规模相当、气候环境不同的露天煤矿为实例，对比分析了《煤炭工业露天矿设计规范》在不同气候环境露天矿的适用性，得出不受严寒气候影响的A矿经济剥采比6.32 m3/t，受严寒气候影响严重的B矿经济剥采比为5.78 m3/t。结果表明：严寒气候条件显著增加露天矿开采成本，降低经济剥采比，进行露天矿开采境界圈定时需加以考虑。

磁西煤矿深部高应力巷道变形破坏机理及控制技术

宋伟杰, 乔卫国, 林登阁, 李伟

2015, 44(05):  39-43. 

摘要 ( 1021 )   PDF  

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磁西煤矿-890 m进风行人大巷工程地质条件较差、水平构造应力大、自承能力低，现已发生严重变形破坏。为有效控制巷道围岩变形，保证其稳定性，通过对不同屈服准则条件下深部高应力巷道变形破坏进行弹塑性分析，确定适合工程实际的屈服准则，并基于FLAC3D结合巷道围岩岩性成分分析、力学性质测试结果，对不同支护方案中的支护结构、支护参数进行对比优化，提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。在巷道开挖后进行矿压监测，进一步验证支护方案的可靠性，并获取巷道围岩开挖后的变化特征。工程实践表明，采用锚网索喷联合支护技术对提高深部高应力巷道整体性与稳定性具有较显著效果，围岩受力、变形更趋稳定，为保证煤矿的长期安全稳定提供了有力的技术支持。

缓倾斜中厚磷矿床矿柱稳定性及采场结构优化

李小双, 李耀基, 王孟来, 朱建新

2015, 44(05):  44-47. 

摘要 ( 1151 )   PDF  

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以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区+2 150 m水平缓倾斜中厚磷矿床为研究对象，通过矿山压力平面应力相似模拟试验台，进行了房柱采矿法下矿柱稳定性及采场结构参数优化的相似模拟试验。基于试验结果,研究了沿矿体走向推进过程中采场顶板围岩与矿柱的应力、变形破断规律,同时对采场矿柱宏观失稳破坏模式和失稳机理进行了探讨分析,并对房柱法开采下采场结构参数进行了优化。结果表明：房柱法开采下采场围岩的变形破断具有明显的3个阶段特征，按照变形破坏程度，房柱法开采后，采场覆岩划分为垮落带、裂隙贯通带以及微裂隙松动带；矿体开挖结束后，对采场的个别矿柱进行回收，回采结束后矿柱会突然发生整体大规模的垮塌失稳破坏，呈现出明显的“多米诺骨牌效应”；同时建议采用矿房10 m，矿柱8 m的采场结构参数，以保证采矿安全。研究结果可为该采区深部矿体或类似条件的矿山开采提供理论和技术上的指导和建议。

基于粗糙模糊集理论的采矿方法优化研究

赵树果, 宋焕虎, 宋卫东

2015, 44(05):  48-51. 

摘要 ( 1097 )   PDF  

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针对传统采矿方法选择存在的弊端，将粗糙集理论与模糊集理论结合应用于采矿方法优化选择，提出液压支护长壁法开采缓倾斜薄矿体的新方法。将采矿方法优化评价结果作为决策属性，综合分析开采安全性、经济技术指标、环境友好等因素，选取11种影响因素作为条件属性，构建样本集合，建立了采矿方法优选指标体系、隶属度矩阵和权重系数矩阵，对拟定采矿方法进行定量分析；应用粗糙集理论中知识依赖性和属性重要性评价法，将模糊数学权系数的确定转化为粗糙集中属性重要性评价问题，从约简结果中提取判别规则，给出预测模型权系数计算方法，确定液压支护长壁式崩落法为最佳开采方案。结果表明，应用粗糙模糊集理论选出的采矿方法具有较强的适应性，达到了安全、高效、低消耗采矿的目的，提高了采矿方法优化选择的科学性和客观性，有较高理论与工程应用价值。

预控顶下向中深孔逐孔起爆采矿工艺

苏红蕊

2015, 44(05):  52-53. 

摘要 ( 1052 )   PDF  

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对于矿岩条件不稳固，局部矿石条件较为破碎的地下矿山，为保证顶板安全，多采用小进路分层充填采矿法进行采矿，高度、宽度一般控制在4 m左右；但这种采矿方法矿房断面尺寸小，凿岩爆破效率低，严重制约着矿山产能。为探索更加安全高效的采矿方式，在首先保证顶板围岩安全的前提下，通过不断探索尝试，借鉴露天矿山下向采矿爆破模式和高精度逐孔起爆技术，在井下矿山采用预控顶下向中深孔逐孔起爆工艺，并获得成功。这种作业方式由于在爆破前预先对采场顶板及两帮进行大范围支护，保证了后续作业工序人员安全；矿房尺寸断面增大后，矿房爆破效率大幅提升，单体矿房产能显著提高；同时下向中深孔凿岩使凿岩效率提高，人员劳动强度降低，作业环境得到明显改善。

矿柱下软弱夹层的极限承载力分析

殷勇, 乔来军, 周国庆

2015, 44(05):  55-60. 

摘要 ( 1122 )   PDF  

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软弱夹层是一种广泛存在的地质构造，地下采矿工程中软弱夹层的存在往往给矿柱的设计及稳定性分析带来不利。针对软弱夹层的极限承载力，采用Prandtl塑性挤出破坏模式和极限分析上限法，同时考虑夹层面不同位置的剪应力条件，求得了平面应变条件及空间轴对称条件下软弱夹层极限压力的计算式。对计算数据的分析表明，软弱夹层的极限压力与夹层的宽高比及夹层面的摩擦系数之间具有一定的规律。总体而言，软弱夹层的极限压力随夹层的宽高比及夹层面摩擦系数的增加而增大，同时夹层面的摩擦条件对极限压力的影响也随宽高比的增加而更加显著，但摩擦系数增加至一定程度时其对各种宽高比尺度下极限压力的影响逐步减弱直至消失。此外，与夹层面采用单一摩擦条件的其他方法相比，夹层宽高比较小时所得到的解答与其他方法解答相差不大，夹层宽高比较大时解答结果高于其他方法，但在摩擦系数或粗糙程度极高的情况下几种方法的解答近似相等。推导得出的极限承载力计算式可以为下伏软弱夹层的矿柱设计及稳定性分析提供参考。

充填体下水平矿柱回采方案研究

廖伟成, 刘波, 张耀平, 徐佑民

2015, 44(05):  61-65. 

摘要 ( 1112 )   PDF  

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安庆铜矿在生产过程中为确保高中段回采安全，在-385~-400 m之间留有约15 m厚的水平矿柱。随着开采深度加大，预留矿柱量越来越多，为最大限度地回采矿石，现对水平矿柱进行回采。根据工程实际情况，对水平矿柱的回采方法提出上向中深孔嗣后充填，下向中深孔嗣后充填，上向进路分层充填3种方法，3种方法在回采效率和安全性上进行对比，着重考虑回采过程安全性，建议采用上向进路分层充填法进行回采。同时，针对上向充填法的回采顺序提出中间向两翼，左端向右端，右端向左端，两翼向中间等4个方案，耦合surpac与FLAC3D构建矿区数值模拟分析模型，对该4个方案在-385 m中段进行开挖模拟运算。分析结果得出：两翼向中间回采方案垂直位移量最小、最大拉应力较小、塑性区域最小，为最优回采方案。

洛钼露天矿复杂采空区治理一体化技术应用

王春毅, 彭府华

2015, 44(05):  66-71. 

摘要 ( 1126 )   PDF  

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介绍了洛钼露天矿采空区探测、采空区稳定性监测和采空区处理一体化技术。洛钼露天矿采用高密度电法和地震映象法对采空区位置进行初探，再利用钻孔探测和三维激光探测方法对采空区赋存形态进行精确探测。利用微震监测技术对采空区稳定性进行全天候、实时和立体监测，在对矿山采区岩体稳定性微震量化评估、爆破震动对采空区稳定性影响和采空区治理前后稳定性监测等方面取得了很好的应用效果。采用碎石充填和控制爆破技术对不同采空区进行处理，并根据采空区的赋存特点和处理的难易程度，对采空区进行分类一次处理或分次处理。洛钼露天矿采用该一体化技术已经成功治理了大量采空区，保障了矿山的安全生产，对矿山的可持续发展有着重要的意义，对国内外相似矿山有重要的参考价值。

矿物工程

海砂矿的深度还原研究

刘依然, 张建良, 王振阳, 刘征建, 邢相栋

2015, 44(05):  72-76. 

摘要 ( 1148 )   PDF  

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基于煤基深度还原技术，采用SEM和XRD等方法，考察了还原温度、还原时间及碳氧比的变化对海砂矿含石墨粉压块在还原过程中微观形貌的影响，并探讨了海砂矿还原体系中渣铁的分离聚合行为及金属矿物的还原效果，明确了海砂矿的微观还原机理。结果表明：在还原温度为1 300 ℃、还原时间为30 min、碳氧比为1.1的条件下，球团的铁金属化率和抗压强度分别可达94.23%和243.3 N/个；还原温度升高和还原时间延长，产物的铁金属化率和抗压强度上升，内部形成更多的铁连晶和渣相连接，有利于提高压块的强度；合适的碳氧比可为海砂矿深度还原提供充足的还原剂，且不因石墨粉过剩而造成压块抗压强度下降；固态还原海砂矿过程中的物相转变过程为Fe_3-xTi_xO₄→Fe+FeTiO₃→Fe+Fe₂TiO₅。

宣龙式鲕状赤铁矿石磁化焙烧—弱磁选试验

刘硕, 张亚辉, 张家, 张艳娇, 张红新, 李洪潮

2015, 44(05):  77-81. 

摘要 ( 1177 )   PDF  

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宣龙式鲕状赤铁矿石铁品位较高，达48.65%，主要铁矿物为赤铁矿，占总铁的85.84%，其次是碳酸铁，占总铁的9.50%，磁性铁含量较低，仅占总铁的3.12%；脉石矿物主要为石英，磷、铝等有害元素含量均不高。为探索该资源的高效、低耗开发利用方案，采用磁化焙烧—弱磁选工艺进行了选矿试验研究。结果表明，0.2～0 mm的烟煤与-0.074 mm占62%的试样按质量比12%混合，在800 ℃下焙烧45 min，焙烧产物磨至-0.074 mm占89.2%的情况下进行弱磁选（磁场强度为105.6 kA/m），可得到铁品位为62.50%、铁回收率为85.50%的铁精矿。因此，磁化焙烧—弱磁选工艺适合处理宣龙式鲕状赤铁矿石。

新型阳离子捕收剂对石英的捕收性能及作用机理

朱一民, 陈佳丽, 贾静文, 刘双安

2015, 44(05):  81-84. 

摘要 ( 1049 )   PDF  

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用东北大学研制的新型高效阳离子捕收剂DBA-1对石英纯矿物进行了药剂用量、浮选温度、合适酸碱度试验，并借助Zeta电位测定、红外光谱分析和接触角测定对DBA-1浮选石英的机理进行了分析，以检验DBA-1对石英的捕收性能及效果。结果表明：①0.074～0.038 mm粒级石英纯矿物在pH=8.5、矿浆温度为18 ℃、药剂用量为75 mg/L的情况下可获得97.3%的回收率。②在无DBA-1的矿浆中，石英零电点的pH=2.26，而与DBA-1作用后的零电点偏移至10.10，说明DBA-1可以以阳离子形式在石英表面发生静电吸附；DBA-1与石英作用前后的红外光谱分析表明，二者间存在氢键吸附。③DBA-1的添加可大幅度提高石英表面的接触角，增强其表面的疏水性和可浮性，接触角在12.6°～27.0°范围内的小幅增大都会引起回收率的大幅度提高。

非极性表面矿物滑石与辉钼矿浮选分离中的多糖抑制

欧乐明, 齐超

2015, 44(05):  85-89. 

摘要 ( 1326 )   PDF  

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多糖作为非极性矿物表面抑制剂应用非常普遍，但关于其抑制机理和影响其抑制的因素研究还未完善。将国内外有关采用糊精、羧甲基纤维素（CMC）、木质素磺酸盐及古尔胶抑制滑石和辉钼矿的研究进行了总结，介绍了多糖抑制剂抑制非极性表面的研究进展，并从浮选分离滑石和辉钼矿的角度分析了这4种有机抑制剂对这2种矿物抑制的影响因素和抑制效果。研究表明，多糖的抑制效果不仅与矿浆的pH值、离子强度和离子种类有关，还与多糖分子的特性有关；在2种矿物的浮选分离方面,除了木质素磺酸盐能够高效率地分离滑石和辉钼矿外，十二烷在辉钼矿表面的吸附可有效阻止木质素磺酸盐的吸附，使木质素磺酸盐也可能成为滑石和辉钼矿有效分离的抑制剂；多糖对2种矿物的抑制不能仅从吸附量方面阐释，更重要的是多糖吸附层的特性；关于多糖的吸附机理则存在争议，主要有疏水力论、静电力论、化学力论、氢键和羟基作用论，或它们的综合作用论。

湖北某贫细钼矿石选矿试验

邵辉, 彭会清, 廖祥, 陈明宇, 吴迪

2015, 44(05):  90-92. 

摘要 ( 1089 )   PDF  

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湖北某贫细钼矿石钼品位为0.129%，主要钼矿物辉钼矿以极细小片状或鳞片状单晶体形式分布在脉石矿物裂隙中，粒径约0.01 mm，属难解离钼矿石。为高效开发利用该矿石资源，采用阶段磨选流程对该矿石进行了选矿试验研究。结果表明，采用一段磨矿、1粗1精2扫、中矿顺序返回（扫选1精矿返回一段磨矿），一段闭路磨选精矿二段磨矿、1粗6精3扫、中矿顺序返回（精选1尾矿返回二段磨矿）闭路流程处理该试样，最终可获得Mo品位为51.08%、Mo回收率为85.92%的钼精矿。试验确定的工艺流程是该矿石的高效开发利用流程。

用电化学调控浮选方法提高某难选镍矿选矿指标

张威, 王宇斌, 余乐, 李帅, 彭祥玉

2015, 44(05):  93-96. 

摘要 ( 1140 )   PDF  

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陕西某镍矿石属岩浆熔离型低品位硫化镍矿石，镍品位为0.53%。由于矿石中的主要脉石矿物蛇纹石和滑石易泥化、可浮性好，且有用矿物和脉石矿物难以充分单体解离，因此，现场采用3粗2扫1精1扫精、中矿顺序返回闭路流程仅能获得镍品位为5.12%、镍回收率为68.40%的镍精矿。为提高资源的利用率和企业的效益，对该矿石进行了电化学调控浮选试验。结果表明，以DHN为电化学调控剂，在磨矿细度和选矿工艺流程不变的情况下，获得了镍品位为5.20%、镍回收率为73.78%的镍精矿，与现场精矿比较，镍品位提高了0.08个百分点，但镍回收率大幅度提高了5.38个百分点。该提高精矿指标的方案不仅效果突出，而且便于在现场实施。

某铷矿石选矿试验

王丹, 曾强, 金明, 杨天奇

2015, 44(05):  97-100. 

摘要 ( 1138 )   PDF  

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我国某大型铷矿床为国内首个独立铷矿床，Rb₂O品位为0.12%，总金属量近10万t，矿石中的铷以类质同象形式存在于黑云母中。为高效回收该铷矿资源，采用富集黑云母的方式进行了铷回收试验研究。结果表明，在磨矿细度为-0.074 mm占60%的情况下，采用2粗3精、中矿顺序返回流程处理该矿石，可取得Rb2O品位为0.28%、回收率为65.93%的铷精矿。试验指标较好，可实现铷的高效回收。

焙烧方式对石煤提钒效果的影响

黄献宝, 陈铁军, 张一敏, 马浩, 苏涛, 刘娟

2015, 44(05):  101-104. 

摘要 ( 907 )   PDF  

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湖北某石煤矿石V₂O₅品位为0.72%，钒主要赋存在白云母等铝硅酸盐矿物中。为了低耗、高效提取其中的钒，对粒度为0.45～1 mm的试样进行了静态和流态化焙烧对比试验。结果表明，在较低的焙烧温度和较短的焙烧时间情况下，流态化焙烧可以取得较理想的焙烧效果，在750 ℃下流态化焙烧15 min，钒浸出率可达83.52%；在800 ℃下静态焙烧60 min，钒浸出率为74.93%。对焙烧产物的XRD和SEM分析表明：焙烧可以改善石煤浸钒效果的主要原因在于，焙烧可以破坏石煤中白云母的结构，将以类质同象形式赋存在白云母晶格中的钒释放出来，为酸性浸出液进入焙烧产物内部并浸出钒创造了条件。因此，流态化焙烧是改善石煤浸钒效果的低耗、高效手段。

NaA型小晶粒沸石分子筛的研磨制备

齐晓勇, 王前, 徐会君, 张建春, 杜庆洋

2015, 44(05):  105-108. 

摘要 ( 1164 )   PDF  

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为了探索NaA型小晶粒沸石分子筛的大规模生产方式，以偏高岭石水热转化法合成的NaA型沸石分子筛为原料、NaCl为助磨剂，采用研磨法进行了小晶粒NaA分子筛制备试验，用SEM、BET和激光粒度分析仪对研磨前后样品的形貌、粒度分布及比表面积进行了表征，并测定了研磨前后样品的钙离子交换容量。结果表明，在转速为400 r/min、NaCl与NaA质量比为12∶1、球料质量比为7∶1、研磨时间为7 h的条件下，可将标称粒径为3 μm、比表面积为12.306 m2/g、镉离子交换容量为294 mg/g的NaA分子筛研磨至平均粒度为0.98 μm、比表面积为27.997 m2/g、镉离子交换容量为352 mg/g的小晶粒NaA分子筛。因此，干法研磨工艺是小晶粒NaA分子筛大规模生产的易操作、低成本新工艺。

白云鄂博铁矿石工艺矿物学研究

陈杏婕, 倪文, 范敦城, 李瑾

2015, 44(05):  109-113. 

摘要 ( 1103 )   PDF  

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为了更好地开发利用白云鄂博铁矿石资源，对白云鄂博铁矿石进行了工艺矿物学研究。结果表明：①矿石中的有用矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、稀土矿物，脉石矿物主要有萤石、石英、钠辉石、方解石、长石等。②矿石中的主要铁矿物为磁铁矿，以碎屑状及角砾状为主，占磁铁矿总量的70%以上，与钶铁矿、磷灰石、独居石、重晶石等紧密共生，偶见粗粒块状磁铁矿集合体；矿石中的赤铁矿多紧密镶嵌在碎屑状及角砾状磁铁矿中构成铁矿物集合体。③独居石是矿石中分布最广的稀土矿物，呈粒状，与周边其他矿物紧密共生、镶嵌关系复杂。④矿石中的脉石矿物均呈不规则状或他形粒状，脉石矿物间以及脉石矿物与有用矿物间嵌布关系均非常密切，萤石是分布最广的脉石矿物，是细小稀土矿物颗粒的包裹矿物之一。⑤矿石中铁矿物的嵌布粒度均非常细小，磁铁矿较赤铁矿略粗，嵌布粒度大于10 μm的赤铁矿、磁铁矿分别仅占40%和54%。⑥由于矿石中各矿物的嵌布关系复杂，嵌布粒度微细，单体解离困难，因此，宜采用深度还原工艺使微细粒铁矿物聚集长大后再进行回收。

新疆滴水铜矿石工艺矿物学研究

时文革, 巩恩普, 姚玉增, 张永利, 李子涵

2015, 44(05):  114-118. 

摘要 ( 969 )   PDF  

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新疆滴水铜矿开发利用前，由于缺乏深入的工艺矿物学研究，因而该资源的综合利用水平不高。为改善该状况，对有代表性矿石进行了较系统的工艺矿物学研究。结果表明：①矿石中铜矿物种类繁多，以氧化铜矿物为主，约占总铜矿物的83%以上，硫化铜及自然铜不足总铜的17%。主要含铜矿物有孔雀石、赤铜矿、硅孔雀石、黑铜矿、蓝铜矿、铜蓝、辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿等。②矿石中的脉石矿物主要有石英（燧石）、斜长石、微斜长石、条纹长石、黑云母，方解石，蚀变矿物主要有绿泥石、绿帘石等。③矿石的主要结构形式有砂状结构、泥状结构、棱角状结构、交代溶蚀结构、束状结构和皮壳状结构，主要构造形式有层状构造、浸染状构造、条带状构造、块状构造、网纹状构造等。④各种铜矿物嵌布特征差异较大，且嵌布粒度粗细极不均匀，最小粒仅为0.001 mm左右，最大粒一般为1 mm左右，有的甚至达15 mm。系统的工艺矿物学分析为确定科学合理的选矿工艺流程及工艺参数提供了重要的理论依据。

新型两性螯合捕收剂DJW-2捕收石英的性能

黄玉梅, 朱一民, 贾静文, 李艳军

2015, 44(05):  119-121. 

摘要 ( 1055 )   PDF  

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两性螯合捕收剂DJW-2是东北大学为改善磁选铁精矿反浮选脱硅效果而研制的新型捕收剂，为了解其捕收石英的性能，以石英纯矿物为浮选对象，进行了DJW-2用量、适宜的矿浆pH值、活化剂CaCl₂用量、适宜的浮选温度试验。结果表明，在矿浆pH=9，DJW-2用量为750 mg/L，浮选温度为38～18 ℃情况下均可取得90%以上的回收率。进一步的Zeta电位检测和红外光谱分析表明，DJW-2在石英表面以氢键吸附和化学吸附为主。因此，DJW-2是磁选精矿反浮选脱硅的高效、低耗、强适应性捕收剂。

地质与测量

GIS在矿业系统中的应用现状与展望

王雷鸣, 尹升华

2015, 44(05):  122-128. 

摘要 ( 1199 )   PDF  

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地理信息系统（Geographic Information System,GIS）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息等功能，作为一门融合地理学、地图学、遥感技术和计算机科学的综合性学科，近年来在矿业系统中得到了广泛的应用研究。结合近年来该领域的最新研究成果，围绕矿山地质勘查与评价、矿山机械及工作人员定位、矿井通风网络模拟、矿山边坡稳定性与采空区塌陷等灾害的监测与预警、矿区环境监测及矿山复垦等方面对GIS在矿业系统中的应用现状进行分析。在此基础上，分别从大型矿山GIS空间数据库与云GIS的构建，矿区环境与稳定性监测过程中“3S”等多元技术的融合，构建Interoperable GIS以实现矿山数据库共享，以3D/4D GIS为代表的GIS多维化发展，矿山生产管理过程中空间可视化技术与虚拟现实技术的有机结合等方面对GIS在矿业系统中的应用方向进行展望，为矿山数字化建设提供参考。

矿区地表观测站辅助设计与数据处理程序实现

方齐, 郭广礼 , 朱晓峻

2015, 44(05):  129-134. 

摘要 ( 1190 )   PDF  

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为了提高矿区地表移动观测站设计的自动化程度、数据处理速度以及绘制移动变形曲线图的效率，基于Visual Basic（VB）及Visual Basic for Application （VBA）编程语言，并融合Access数据库、AutoCAD、Excel软件技术，实现了地表移动观测站设计中的参数查询、观测线长度计算、观测线布设、数据输出、后期观测数据处理及绘制曲线等一系列功能。首先在AutoCAD软件中快速进行工作面上方地表、线状路线观测站的布设；然后采用Excel软件自动化处理观测数据并绘制变形曲线图，并改进了Excel软件中绘制带平滑线散点图坐标轴的标注功能；最后将上述2个功能模块集成到同一程序中，从而克服以往程序功能单一、自动化程度差、修改不便等缺陷。结果表明，该程序能够适应多样化的布站需求，满足绘制地表移动变形曲线图的特殊要求，有助于提高矿区地表观测站设计的自动化程度，为建立地表移动观测系统提供参考。

采空区三维激光扫描系统地理坐标定位方法

闫腾飞, 李元辉, 徐帅, 安龙

2015, 44(05):  135-139. 

摘要 ( 1271 )   PDF  

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针对现有的三维激光扫描系统采空区地理坐标定位方法存在的设备移动困难，测量环境要求高，安装拆卸工序繁琐等问题，对三维激光扫描系统在地下采空区环境下的地理坐标定位原理和定位方法进行了研究，提出了一种基于三脚架支撑的轻便、简捷、高效的坐标定位方法。设计了一种现场试验方案，对该方法的数据处理精度进行验证，并采用该方法对采空区进行实地精准探测。结果表明：①基于该方法获得的数据模型与基于现有方法获得数据模型在空间位置上具有很高的吻合度，2种模型间的体积差在工程精度范围内可忽略不计，基于三角架坐标定位法具有与现有的坐标定位方法具有基本一致的工程精度；②采用该方法获得的探测数据构建了采空区精确三维模型，能够为采空区治理提供有价值的参考数据。上述研究结果进一步表明，基于三脚架地理坐标定位法具有设备搬运、组装和拆卸简便等优点，有助于解决现有坐标定位方法所存在的问题，对于提高采空区三维激光扫描的工作效率具有一定的效果。

基于Sirovision的节理岩体调查及稳定性分析

张驰, 徐帅, 张小辉, 何国强

2015, 44(05):  140-144. 

摘要 ( 1047 )   PDF  

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针对人工近距离接触测量获取岩体结构面信息工作效率低，劳动强度大等问题，开展了Sirovision岩体结构面三维不接触测量系统的研究。介绍了该系统的硬件组成及后处理软件的具体功能，提出了一套适用于该系统的岩体结构面信息采集方法与数据处理流程，并成功应用于铁蛋山铁矿的节理岩体调查与分析中。首先根据现场采集的调查区内原始格式二维图片，获得了真实坐标定位的巷道三维空间模型数据；然后进行了岩体结构面的数字化识别，并将得到的统计数据依据产状特征进行了分组，获得了不同节理组的空间方位统计信息；最后根据不同节理组间的相互位置关系，进行了基于后处理软件系统的楔形体结构分析，确定了危险块体的位置。上述研究成果可为矿山安全生产及工程参数优化提供参考。

澜沧老厂多金属矿床成矿地质体特征

刀艳, 杨帆, 李峰, 余璨

2015, 44(05):  145-148. 

摘要 ( 1184 )   PDF  

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澜沧老厂矿区广泛分布的火山岩和花岗斑岩被分别作为火山喷流沉积成矿系统和深部斑岩热液成矿系统的主要成矿地质体。对火山岩中的橄榄玄武岩中的钛磁铁矿进行能谱分析，对杏仁状钠粗面质熔岩不同矿物和杏仁状钾质粗面质熔岩微晶钾长石分别进行电子探针分析，并对矿区火山岩年代、岩石学等特征，花岗斑岩年代、成因、源区及围岩蚀变进行全面总结。结果表明：①火山岩成岩时代为早石炭世，是矿区Ag-Pb-Zn矿重要的含矿岩性，矿区火山作用控制着矿床的时空分布，为成矿提供了物质基础以及重要的热源驱动力；②隐伏花岗斑岩为矿区斑岩型钼矿成矿母岩，花岗斑岩的侵入时期属于喜山早期岩浆活动事件；③早石炭世火山作用以及喜山期岩浆活动，为叠加成矿系统的形成提供了非常有利的条件。上述研究成果对于深入探究矿区成矿系统具有一定的参考价值。

机电与自动化

基于无线传感器的矿井通风测试系统及软件开发

杨艳国, 王祎, 周新雨

2015, 44(05):  149-152. 

摘要 ( 894 )   PDF  

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基于传统通风阻力测试方法精度低且操作复杂的缺点，提出了一种以无线传感器网络技术为核心的矿井通风多参数无线测试系统。重点对系统中的硬件和软件进行了设计。硬件方面是将CC2530芯片作为控制处理器的核心，并且把51单片机与RF射频技术融合为一体，用MAX232与PC机实现数据的通信；软件方面是在Z_TACK通信协议栈的基础上，利用C语言来编写核心控制程序。该系统不仅实现了实时监测井下一段巷道内2点的温、湿度和气压值，而且能真正实现矿井通风阻力测试的自动化、精确化、网络化。

我国长距离浆体管道输送系统的应用概况与展望

陈光国

2015, 44(05):  153-157. 

摘要 ( 1301 )   PDF  

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长距离浆体管道是一种高效、节能、环保的运输方式，拥有广阔的应用空间和发展前景。为了使我国浆体输送从业人员更加全面、及时地了解管道输送系统的现状和动态信息，以便进一步推动该技术在我国的应用和发展，着重介绍了国内浆体输送系统动力泵、管材和阀门的研发、制造水平，总结了管道输送系统主要设备和材料的应用概况及最新进展，并对未来浆体管道输送系统的发展趋势进行了展望。

哈尔滨某矿深锥浓密机的应用改造

陈辉, 王洪江, 吴爱祥, 王贻明

2015, 44(05):  158-161. 

摘要 ( 1143 )   PDF  

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以哈尔滨某铜锌矿膏体充填系统调试为背景，指出调试过程中出现深锥浓密机澄清溢流水受给矿污染、底流浓度偏低以及压耙等问题的原因，并介绍了针对这些问题进行给料井、絮凝剂投加点及底流循环管道等的改造情况。实践证明：①合理选择尾矿浆的稀释方式，科学、恰当消减尾矿浆进入给料井的动能，有利于为矿浆与絮凝剂平稳、充分混合营造理想的环境；②适当增加并合理布置絮凝剂投加点有利于改善絮凝效果，提高深锥浓密机的底流浓度；③科学、合理的浓密机底流循环管路设计有利于底流料浆的平稳流动，减少耙架的运行阻力和压耙事故的发生。

安全与环保

露天转地下开采诱发高边坡滑移机制研究

孙世国, 郭炜晨, 刘文波, 郭珮, 董彦飞

2015, 44(05):  162-165. 

摘要 ( 1067 )   PDF  

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露天转地下开采过程中边坡稳定问题是矿山安全生产的关键技术和核心难题之一。以工程实例为基础，应用离散元数值模拟，选取合适的力学参数，运用3DEC、Matlab等软件系统，分析了地下开采对高大边坡稳定性的影响机制、滑移特点和后续变形发展趋势。研究结果表明：受露天与地下开采两者的复合采动作用的影响，滑移变形产生了叠加作用，地表的下沉曲线形成多个大小不同的下沉盆地，导致不同区域边坡岩体变形破坏程度也不同。根据数值模拟结果可知：地下采区的不同开采阶段诱发的移动角大小不同，开采厚度不同，上覆岩体的破坏程度也不同。所以，露天转地下开采中，边坡稳定性主要受到采空区处理方式和开采厚度等多重因素的影响；在边坡稳定性评价时，需要结合具体开采情况进行分析和评价。

条带开采与固体充填开采地表沉陷规律研究

王炯, 郭广礼, 朱晓峻, 郭庆彪

2015, 44(05):  166-170. 

摘要 ( 1022 )   PDF  

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目前，建筑物下采煤通常采用条带开采和充填开采，为了研究这2种建筑物下采煤方法的地表移动变形规律，结合花园煤矿条带开采和固体充填开采实测数据，分别进行了地表静态、动态移动变形规律分析。研究得出：条带开采走向边界角56°，固体充填开采走向边界角57°、上山边界角62°、下山边界角53°；两者的地表移动盆地特征基本符合传统垮落法开采地表沉陷规律，但两者动态移动变形规律与其相比有一定的差异，在工作面回采过程中两者地表点下沉速度较小，出现多处峰值现象，基本不存在传统垮落法开采地表急剧下沉的活跃阶段。最后反演出地表预计概率积分法模型各参数。上述研究将为类似矿区地表沉陷预计以及开采方案设计提供一定的参考和指导。

排土场散体物料抗剪强度的安全系数反演分析

张默, 汪斌, 周玉新, 朱君星

2015, 44(05):  171-174. 

摘要 ( 997 )   PDF  

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在初步判断排土场边坡所处的稳定状态的基础上设定一个安全系数，利用安全系数反演计算排土场散体物料的抗剪强度参数。以常用的Bishop圆弧法和余推力折线法作为排土场边坡稳定性计算的基本方法，构建非线性方程组，迭代求解，同时反演出排土场散体物料的抗剪强度参数。针对西南地区某个大型露天矿排土场边坡进行了实际反演分析,得出：含第四系表土较多的细粒散体岩石，反分析黏聚力c比三轴试验小0.026 MPa，而摩擦角φ则大3.94°；以粗粒土为主的坚硬辉长岩，反分析黏聚力c比三轴试验大0.021 MPa，而摩擦角φ则小4.06°。虽然2种散体岩土反演分析与试验结果都有差异，但是通过安全系数反演分析的结果，更能从整体上把握排土场散体物料的力学强度参数。该方法不像室内试验和现场试验那样受排土散体物料不均匀和离散性的影响，同时获得的抗剪强度参数可以作为后期动态排土规划稳定性分析的依据。

降雨入渗对砂质边坡变形和稳定性的影响

程昌明, 陈行, 田明杰, 彭雅婷, 黄帅

2015, 44(05):  175-180. 

摘要 ( 928 )   PDF  

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基于砂质边坡的数值仿真模型，研究了降雨入渗对边坡稳定性和变形的影响规律。研究发现：边坡安全系数随着降雨持续时间和强度的增大呈现降低的趋势，随着边坡角度、高度的增加而减小，随着内摩擦角、黏聚力的增加而增大；而边坡高度和坡角对边坡滑动深度影响较小；土体内摩擦角大的边坡容易发生浅层滑坡，黏聚力大的边坡容易发生深层滑坡。随着降雨持时的增加，在边坡坡脚位置水平位移产生突变，为边坡最容易剪切滑出位置。抗滑桩的抗剪承载力越大边坡安全系数就越大，但承载力大的抗滑桩会加深滑裂面的位置；抗滑桩在加固位置位于边坡中下部时的安全系数比设置在上部时增加2%~5%。因此，在不改变危险滑裂面的情况下，合理设计抗滑桩强度可以提高边坡安全系数。

综合利用

易门铜冶炼渣选铜试验

谢贤, 杨子轩, 童雄, 侯凯, 黎继永

2015, 44(05):  181-183. 

摘要 ( 1073 )   PDF  

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易门铜冶炼渣成分复杂，铜品位为1.83%，主要铜矿物为硫化铜，占总铜的94.54%。为高效回收其中的铜，进行了选矿试验研究。结果表明，在磨矿细度为-0.045 mm占90%的情况下，采用1粗3精2扫、中矿顺序返回浮选流程处理该试样，可获得铜品位为18.27%、含银76.20g/t、铜回收率为84.86%、银回收率为44.06%的铜精矿。试验确定的选矿工艺流程较简单，不仅对铜有较好的回收效果，而且综合回收了其中的银，是该试样中铜的理想回收工艺。

矿渣-脱硫灰基固结剂的尾砂固结效果

张发文, 李垚, 余倩, 王凯

2015, 44(05):  184-190. 

摘要 ( 1005 )   PDF  

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为开发利用矿渣和脱硫渣，以矿渣和脱硫灰为主要原料，掺入少量石灰石和活性激发剂后，粉磨制得矿渣脱硫渣基固结剂（矿渣、脱硫灰、石灰石、激发剂的配合比为81∶13∶2.5∶3.5），并以该固结剂为胶凝材料，以2种不同性质的尾矿为固结对象，对比了固结剂料浆和32.5#水泥料浆的流动度、保水性以及不同养护龄期固结体的无侧限抗压强度。结果表明：固结剂的基本性能指标达到，甚至优于32.5#水泥；固结剂料浆的流动度、保水性均略高于相同条件下的32.5#水泥料浆；提高固结剂的掺量、延长养护时间，其固结体的无侧限抗压强度越高；相同条件下，固结剂固结尾矿的能力明显优于水泥，固结剂掺量为5%时固结体的无侧限抗压强度和水泥掺量为10%的固结体的强度相当。因此，矿渣-脱硫渣基固结剂可以替代32.5#水泥用于尾矿的固结。微观分析表明，随着养护龄期的延长，胶凝材料的水化反应越来越充分，凝胶逐渐充填尾矿颗粒间隙，固结体越来越密实，抗压强度越来越高。