当期目录

2015年 第44卷 第10期    刊出日期：2015-10-15

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采矿工程

膏体管道壁面滑移特性研究进展及趋势

张磊, 王洪江, 李公成, 吴爱祥, 刘晓辉

2015, 44(10):  1-5. 

摘要 ( 1312 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

膏体充填技术由于其在安全、环保、高效等方面的优势，逐渐成为充填法重要的发展方向，而膏体的管道输送是整个系统中的关键环节。壁面滑移现象存在于膏体流动过程中，但是其机理并不明确，国内外对于膏体滑移流动行为并没有进行过深入研究，探明其规律对于有效减小膏体管道输送阻力和降低能耗具有十分重要的现实意义。详细介绍了浆体管道壁面滑移研究现状，讨论了管道滑移效应的影响因素，在此基础上，提出膏体管道滑移研究趋势。

基于FLAC3D的二步采场结构参数优化及工程应用

刘志义, 张丽春, 赵国彦, 任贺旭, 卢宏建

2015, 44(10):  6-10. 

摘要 ( 1326 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

为了保证三山岛金矿二步采场的生产能力和开采安全性， 采用三维有限元方法对不同结构参数的二步采场开采稳定性进行分析，优选安全合理的采场参数。通过计算和分析不同结构参数的二步采场在开采过程中顶板和上盘围岩的应力、位移变化特征，得出不同参数的采场稳定情况。结果表明：当采场高度为12 m时，顶板和上盘围岩的拉应力和位移都较大，采场的稳定性较差；当采场宽度大于10 m时，顶板和上盘围岩的拉应力和位移的变化率呈增长趋势，采场稳定性逐渐变差。因此，建议二步采场宽度为10 m，高度10 m。将优化结果应用于工程实践，表明该参数安全合理，保证了矿山安全高效开采。

精确毫秒延时控制爆破地震反应谱特性研究

何理, 钟冬望, 涂圣武, 操鹏

2015, 44(10):  11-17. 

摘要 ( 1066 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

利用地震工程中应用较为成熟的反应谱理论对精确毫秒延时控制爆破地震进行研究，设计开展了边坡爆破开挖相似模型试验，分析了不同毫秒延时对爆破地震反应谱特性的影响，考虑结构密集振型间相互影响，结合完全二次项组合法（CQC）求得结构反应总效应值。结果表明：短毫秒延时控制爆破地震反应谱曲线体现为多峰值特性，且峰值对应周期范围窄，通常在几毫秒区间内；随孔间毫秒微差的增加，反应谱峰值对应结构自振频率逐渐降低，愈趋接近构筑物自振频率，不利于构筑物安全；合理孔间延期时间选取时，应综合考虑爆破振动强度、岩体爆破效果和构筑物动力效应特性3个方面因素；试验条件下，合理孔间延期时间为2 ms。

大孤山铁矿预裂爆破研究与应用

王和平, 郭连军, 张大宁, 王乐, 高原, 祁永东

2015, 44(10):  18-23. 

摘要 ( 1238 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

大孤山露天铁矿靠帮爆破采用预裂爆破技术。为了寻求最优的预裂爆破参数，利用LS-DYNA软件对不同爆破参数条件下的预裂爆破过程进行数值模拟，分析模拟结果得出大孤山铁矿靠帮预裂爆破的最优炮孔间距和不耦合系数等预裂爆破参数。根据所模拟的最优预裂爆破参数，进行现场耦合预裂爆破和不耦合预裂爆破对比试验。不耦合预裂成缝效果显著且爆破施工对保留边坡震动小，有利于维护边帮稳定，得到良好的预裂爆破效果。数值模拟所确定的爆破参数可应用于大孤山铁矿靠帮爆破中，对现场爆破施工具有实际指导意义。

多点爆破震动速度衰减规律研究

刘建坡, 许宏亮, 王少泉, 程崇强, 荆洪迪

2015, 44(10):  24-28. 

摘要 ( 1237 )   PDF  

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爆破震动是引起地下矿山巷道破坏的重要原因，掌握爆破震动速度衰减规律，降低爆破震动危害，对矿山的安全高效生产有着重要意义。针对铁蛋山矿区爆破震动造成下盘沿脉运输巷道破坏严重的现状，开展了爆破震动监测工作。对于完整爆破信号数据，采用最小比例距离方法确定了多点爆破爆心距、炸药量和最大振速值的对应关系，为萨道夫斯基公式应用提供参数，并采用实例验证了该方法的可靠性。在此基础上，建立了铁蛋山矿区爆破震动速度衰减模型，获得了距离下盘沿脉运输巷道不同位置开采时所允许的最大单段药量。对矿山回采过程中的爆破参数进行了改进，不同区域采用不同最大单段药量，保证了沿脉运输巷道的稳定性和产能需求。

不同地质条件下的采场结构参数优化

羊羽翔, 付建新, 宋卫东

2015, 44(10):  29-32. 

摘要 ( 1178 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

为了确定不同地质条件下较为合理的采场结构参数，采用理论计算与数值模拟相结合的方法，对不同矿岩稳定性条件下的采场跨度进行选择与优化。以程潮铁矿西区作为研究的工程背景，采用简支梁理论、矿房宽度计算公式对合理跨度与临界跨度进行了计算，并通过FLAC3D数值模拟软件对不同跨度参数的采场稳定性进行了分析。结果表明：矿岩条件为稳固、中等稳固、稳固性较差时的矿房合理跨度分别为18.87、14.93、8.08 m。多矿房回采，位移及拉应力的最大值通常出现在区域中间部位，且矿房跨度的增加极易引起开采区域最大沉降值的迅速增加。矿柱顶板沉降值对矿房跨度也非常敏感。数值模拟结果与理论计算值相符，这表明数值模拟能很好地反映地下开采的真实状态，为采场结构参数确定提供依据。

某露天铜矿全境界开采规划优化

毕春杰, 戴晓江, 宋小美

2015, 44(10):  33-36. 

摘要 ( 1550 )   PDF  

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基于数字矿床模型中的块体模型，在给定的境界内，利用锥体排除法产生一系列地质最优开采体，建立动态规划模型，以净现值最大为目标函数，应用动态规划法对最优开采体进行动态排序，就可以找到最优开采路径作为最优开采方案。将上述方法应用于某露天矿，得出矿区的最佳开采年限为15 a，并给出了每年的开采区域、采矿量、剥岩量以及年末的累积净现值。

椭球体放矿理论移动过渡方程的重构

郭进平, 刘东, 李荣福

2015, 44(10):  37-40. 

摘要 ( 1006 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

介绍了放矿理论的移动过渡方程，指出椭球体放矿理论的密度场假设违背连续介质假说的根本前提，论证了基于现有的密度场假设的椭球体放矿理论移动过渡方程的缺陷，重构了新的移动过渡方程，进一步完善了椭球体放矿理论的基础。

露天转地下开采境界顶柱安全厚度研究

刘恒亮, 张钦礼, 卞继伟

2015, 44(10):  41-45. 

摘要 ( 1034 )   PDF  

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境界顶柱是露天开采和地下开采有序进行的保证，其合理的厚度对露天转地下具有重要意义。为确定新桥矿露天转地下境界顶柱安全厚度，运用厚跨比法、荷载传递线交汇法和结构力学方法对境界顶柱安全厚度进行理论分析与计算，并用ANSYS对不同跨度和不同境界顶柱厚度进行数值模拟。通过对理论计算和数值模拟结果的分析，得到了不同采空区跨度下的境界顶柱安全厚度。根据分析结果可以有效地确定矿山的境界顶柱厚度，为露天转地下安全生产提供可靠的指导。根据矿山30 m的实际开采跨度，推荐新桥矿的境界顶柱安全厚度为24 m。

上向分层充填法点柱尺寸对地表变形影响分析

杨家冕, 汪绍元, 王星

2015, 44(10):  46-50. 

摘要 ( 1270 )   PDF  

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随着我国国民经济的不断发展，对矿产资源的需求日益增加，一些原来没有开采价值的“三下”资源项目也逐步列入了开采计划。如何安全、高效、经济、合理地回收这些资源，并确保不影响到地表相关设施的安全，是近年来采矿界研究的重点。根据苍山铁矿矿体开采技术条件，提出了目前比较适用于低价值资源开采的盘区点柱式上向分层充填采矿方法，通过参考类似矿山的经验，初步选择了几组可行的采矿方法点柱尺寸及顶板暴露面积参数，并利用数值模拟方法分析预测其对地表变形的影响。通过多方案组合的模拟分析比较，采用采场点柱尺寸4 m×4 m的情况下，暴露面积为500 m2时方案较优，可提高矿石回收率3%～5%；模拟结果同时表明在此采场参数下，地表移动变形预测值均小于规程所允许值。

金鼎钨钼矿花岗闪长斑岩力学特性试验研究

梅群力, 钟太兴, 陈清运, 彭静波

2015, 44(10):  51-55. 

摘要 ( 1271 )   PDF  

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采用岩石常规三轴试验手段测试花岗闪长斑岩的力学特性。在此基础上，运用H-B经验强度准则对岩石力学参数进行估值，并用岩石单轴抗压强度试验、点荷载强度试验及摩尔应力圆作图法取得的结果对估值进行检验，以期获得高精度岩石力学参数。研究结果表明：花岗闪长斑岩的变形模量E、泊松比μ值随侧压变化不大，可以采用不同侧压下E、泊松比μ值的均值来确定；单轴抗压强度σ_c估值与实测值吻合较好，但单轴抗拉强度σ_t估值与实测结果相差较大；在低侧压的条件下，内摩擦角φ估值与实测值、摩尔应力圆作图法确定的值吻合较好，但黏聚力c估值与摩尔应力圆作图法确定的值相差较大。经综合分析，推荐了金鼎钨钼矿花岗闪长斑岩力学参数。

红庆河煤矿弱胶结砂岩单轴加载条件下声发射特征研究

纪洪广, 陈波, 孙利辉, 宋朝阳, 郭玉超, 贾怀晓

2015, 44(10):  56-61. 

摘要 ( 1266 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

对红庆河煤矿弱胶结砂岩在单轴加载条件下破坏过程中的声发射特征进行研究，根据试验过程中所采集的力学参数和声发射信号参数,得到了全过程应力-应变、应力-时间-累计计数率、应力-时间-绝对能量率以及峰值前、后的应力-应变-累计计数率、应力-时间-绝对能量率曲线。据所得应力-应变曲线将该类砂岩破坏分为2种形式：一种为传统4阶段岩石破坏形式，另一种为5阶段破坏形式。5阶段破坏模式在应变软化阶段后出现了应力不变,应变继续增大的胶结延性阶段。对比2种破坏模式的声发射特征，峰值后的声发射现象较峰值前的均有量级的变化,抗压强度相近时，弹性模量小的试样产生更多的声发射现象，但产生的绝对能量属于同一量级。累计计数率能够作为判断试样是否发生完全破坏的参数。

矿物工程

袁家村闪石型赤铁矿石高梯度磁选分离特性研究

胡义明, 皇甫明柱

2015, 44(10):  62-66. 

摘要 ( 1232 )   PDF  

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太钢袁家村闪石型赤铁矿石中铁以赤（褐）铁矿形式存在者占90.37%，其次为硅酸铁。矿石角闪石含量为12.60%，其比磁化系数比赤铁矿略低，给矿石磁选分离带来很大困难。为了给该类矿石选矿工艺的深入研究提供基础资料，在矿石工艺矿物学研究的基础上，对其进行了高梯度磁选分离特性研究。在对高梯度磁选指标有显著影响的磨矿细度、聚磁介质尺寸和背景磁场强度等进行单因素条件试验的基础上，对影响高梯度磁选过程的设备转环转速、脉动冲次和冲洗水量进行3因素3水平正交试验，确定了最佳的高梯度磁选分离试验条件，即磨矿细度为-0.074 mm占85%、磁场强度为796 kA/m、磁介质为2 mm棒介质、转环转速为2 r/min、脉动冲次为400次/min、冲洗水量为25 L/min，在此条件下获得了精矿铁品位为44.12%、回收率为81.66%的指标。对最佳条件获得的产品进行分析表明：角闪石具有弱磁性，磁选时富集于磁性产品中，这是造成分选指标较差的主要原因；精矿中铁矿物单体解离度低、连生体多，说明高梯度磁选过程中机械夹杂严重，也是造成精矿铁品位低的重要原因。要实现该类矿石的开发利用，需进一步开展磁化焙烧或深度还原等方法的研究。

高炉灰与高磷鲕状赤铁矿共还原回收铁的研究

曹允业, 孙体昌, 寇珏, 高恩霞, 徐承焱

2015, 44(10):  67-70. 

摘要 ( 1502 )   PDF  

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为考察高炉灰作为还原剂用于高磷鲕状赤铁矿石还原焙烧的可能性，以鄂西某铁品位为42.72%的鲕状赤铁矿石和河北某铁品位为23.96%、固定碳含量为32.83%的高炉灰为原料，进行了共还原焙烧回收铁试验。结果表明：在高炉灰用量为30%、共还原焙烧温度为1 150 ℃、焙烧时间为60 min、还原产品磨矿细度为-0.043 mm占96%、磁选磁场强度为87.58 kA/m条件下，可获得铁品位为91.88%、回收率为88.38%、磷含量为0.072%的还原铁。不同高炉灰用量下焙烧产品的XRD分析结果表明：随高炉灰用量的增加，铁的衍射峰逐渐增强，增加高炉灰用量有利于含铁矿物被还原成金属铁，但还原铁产品磷含量也升高。高炉灰作为还原剂用于高磷鲕状赤铁矿共还原焙烧，为高效利用高炉灰和难选铁矿石提供了一种新思路，又可以降低鲕状赤铁矿石直接还原焙烧的成本，同时减轻高炉灰对环境的污染，具有较高的经济和环境效益。

提高辽宁某钨选厂钨精矿品位试验

马龙秋, 郭春雷

2015, 44(10):  71-75. 

摘要 ( 1142 )   PDF  

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辽宁某钨选厂矿石中WO₃的品位为0.79%，在黑钨矿中的分布率为78.48%。现场采用单一重选工艺，仅能获得WO₃品位22%~23%、回收率88%~89%的重选精矿。为提高精矿指标，对重选精矿进行了磁选—浮选—浸出试验。结果表明:重选精矿在磁场强度为80 kA/m条件下磁选除铁，可获得WO₃品位为23.54%的磁选精矿；磁选精矿以丁基黄药为捕收剂进行反浮选，获得WO₃品位为53.08%的反浮选精矿；反浮选精矿以盐酸为浸出剂进行浸出除杂，可获得WO₃品位为65.11%、作业回收率为96.71%、对原矿回收率为82.42%的精矿，实现了该钨矿资源的有效回收。

俄罗斯某富砷锑矿石浮选试验

薛凯, 焦芬, 覃文庆, 刘维, 张二星

2015, 44(10):  76-79. 

摘要 ( 1206 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

俄罗斯某富砷锑矿锑品位为8.78%、砷含量为1.40%。锑主要以辉锑矿的形式存在，砷主要以毒砂的形式存在，毒砂嵌布粒度微细，少量辉锑矿存在于毒砂裂缝中，增加了辉锑矿分选的难度。为给该矿石选矿工艺提供依据，对其进行了浮选流程试验。结果表明：在磨矿细度为-0.074 mm占75%条件下，以硝酸铅为锑活化剂、腐植酸钠为砷抑制剂、丁黄药为捕收剂，经1粗3精1扫闭路流程浮选，得到的锑精矿锑品位为59.22%、回收率为84.58%、砷含量为0.73%。试验结果可以为该矿石选矿工艺流程的确定提供依据。

云南某铜铅锌多金属硫化矿石浮选试验

王晓慧, 梁友伟, 张丽军

2015, 44(10):  80-84. 

摘要 ( 1367 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

云南某铜铅锌多金属硫化矿石铜、铅、锌含量分别为0.58%、0.75%、3.01%，有害元素砷含量低。为开发利用该矿石，对其进行了选矿试验研究。结果表明：在磨矿细度为-0.074 mm占85%条件下，以硫代硫酸钠、腐殖酸钠、六偏磷酸钠为脉石抑制剂、硫酸锌为锌矿物抑制剂、乙基黄药为捕收剂进行铜铅混合优先浮选，铜铅混合精矿以石灰为pH调整剂、EMY-306为抑制剂、Z-200为捕收剂进行铜铅分离，铜铅混浮尾矿以硫酸铜为活化剂、丁基黄药为捕收剂进行锌浮选，获得的铜精矿铜品位为26.09%、回收率为71.25%，铅精矿铅品位为48.82%、回收率为69.21%，锌精矿锌品位为49.80%、回收率为87.78%。试验取得了较好的分选指标，为该矿石资源的开发利用提供了技术依据。

石煤焙烧—加压酸浸提钒研究

黄俊1, 张一敏, 黄晶, 刘涛, 薛楠楠

2015, 44(10):  85-89. 

摘要 ( 1161 )   PDF  

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为探索提高石煤中钒的浸出效率，以湖北通山某石煤矿石为研究对象，进行了石煤焙烧—加压酸浸提钒工艺研究。结果表明：在焙烧温度为850 ℃、焙烧时间为60 min、釜内压力为1.0 MPa、硫酸初始浓度为15%、液固比为1.5 mL/g、浸出温度为150 ℃、浸出时间为120 min条件下，钒浸出率可达80.51%。采用红外光谱法分析了加压浸出前后云母矿物的晶体结构，并从动力学的角度揭示了浸出温度对钒浸出的影响机理。结果表明：加压浸出可以破坏云母晶格，进而有利于释放云母晶格中的钒，提高钒浸出效果。浸出过程动力学分析结果表明：浸出温度对浸出过程影响显著，浸出温度为60~120 ℃时，表观活化能为41.603 kJ/mol，浸出过程受化学反应控制；150~210 ℃时，表观活化能为4.319 kJ/mol，浸出过程受内扩散控制；加压浸出能够将浸出温度提高至100 ℃以上，有效提高了硫酸破坏云母晶格的速率，是提高钒浸出效率的关键。

尿素包合法强化脂肪酸捕收剂的捕收性能

郭文达, 朱一民, 魏以和, 段敦鑫

2015, 44(10):  90-94. 

摘要 ( 1323 )   PDF  

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为考察采用尿素包合法处理脂肪酸提高其捕收性能的可行性，以江苏某P₂O₅含量为16.08%的磷矿石为试验矿样，采用不同包合条件获得的脂肪酸进行浮选试验。结果表明：以混合脂肪酸用量为50 g、剂尿比（乙醇体积与尿素质量之比）为3 mL/g、尿脂比（尿素与脂肪酸的质量比）为1.5、包合次数为2次条件下获得的脂肪酸为捕收剂，以碳酸钠为调整剂、硅酸钠为抑制剂对试样进行1次浮选，可获得P₂O₅品位为18.13%、回收率为92.17%的磷精矿，与未进行包合处理的脂肪酸的浮选结果相比，精矿P₂O₅品位提高了0.29个百分点、回收率提高了15.92个百分点，说明包合处理可使脂肪酸的捕收能力大幅增强。Materials Studio(MS)软件分析表明：饱和脂肪酸能被尿素包合，不饱和脂肪酸不能被尿素包合，因而通过尿素包合法可以实现不同饱和度脂肪酸的分离。而不饱和度越高的脂肪酸，低温浮选性能越好，因此可以通过尿素包合法提纯不饱和脂肪酸，进而提高脂肪酸的捕收性能。

絮凝剂对细粒铁精矿沉降效果的影响

陈婉琦, 张芹, 王天正, 戴柯进

2015, 44(10):  95-99. 

摘要 ( 1028 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

为改善细粒赤铁矿精矿在浓缩脱水过程中存在的沉降时间长、过滤速率低、穿漏现象严重、滤饼含水率高等问题，以巴西某赤铁矿精矿为研究对象，考察了絮凝剂种类及用量、矿浆pH、温度及混匀程度等对赤铁矿沉降行为的影响。结果表明：絮凝剂添加量对赤铁矿精矿沉降效果有显著影响，用量过低时，对改善沉降效果不明显，用量过高时会产生“胶体保护”，沉降速率不再随絮凝剂用量增加而提高；聚丙烯酸钠类絮凝剂在酸性条件下对精矿的沉降效果好，聚丙烯酰胺类在碱性条件下沉降效果较好；温度较低时，不利于絮凝剂与矿物颗粒作用，沉降效果差，温度过高时，絮凝剂发生降解，沉降效果变差；翻转混匀次数少时絮凝剂分子分散不好，精矿沉降速率低，在充分混合时，细粒赤铁矿沉降速率达到最大值，进一步增加翻转混匀次数，会造成絮团断裂，精矿沉降速率降低。试验结果对赤铁矿精矿沉降时选取合适的絮凝剂，提高精矿沉降效果具有重要意义。

冀东豆子沟铁矿石工艺矿物学特征

李晶, 许英霞, 甘德清, 刘殿龙, 郭勃巍, 李占金

2015, 44(10):  100-103. 

摘要 ( 1231 )   PDF  

相关文章 | 计量指标

冀东豆子沟铁矿石铁品位为35.80%，铁主要以磁铁矿形式存在，其次为赤铁矿、碳酸铁，脉石矿物主要为石英、角闪石和辉石。为给该矿石开发利用提供依据，对其进行了工艺矿物学分析。结果表明：矿石结构主要为半自形—他形晶粒状结构，其次为自形晶粒结构、压碎结构、交代残留结构。矿石构造以条纹状和条带状构造为主，其次为片麻状构造。磁铁矿主要呈半自形—他形粒状赋存于石英等脉石矿物中，少数呈八面体型或立方体型赋存于石英或角闪石等脉石矿物中。矿石中磁铁矿嵌布粒度微细，64.01%的磁铁矿分布在0.02~0.16 mm粒级，12.59%分布在-0.02 mm粒级，这部分磁铁矿需细磨才能实现单体解离，但细磨容易造成泥化影响选矿指标，故建议采用阶段磨矿阶段选别工艺。

地质与测量

辽宁北瓦沟地区铅锌矿床地质特征及找矿方向

张译丹, 王永春, 裴蕾, 方磊

2015, 44(10):  104-109. 

摘要 ( 1233 )   PDF  

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北瓦沟地区位于营口—宽甸早元古代、印支—燕山期的Au-Ag-Cu-Pb-Zn-B成矿带内，区内构造发育，岩浆岩广布，成矿地质条件优越，具有较好的找矿前景。通过野外实地调查与室内地质资料分析相结合的方法，综合分析了区内铅锌矿地质特征及矿化特征，探讨了矿床成因及成矿地质条件，结果表明：①区内铅锌矿床成因类型为同生沉积-变质热液改造型和岩浆期后热液型，矿床的形成受地层、构造活动、岩浆活动共同影响，尤以吕梁时期构造变形作用为主；②吕梁期韧性剪切带构造对铅锌矿有明显的控制作用，为铅锌矿提供热源、动力、运移通道和富集空间；③与矿化有关的剪切带位于倒转褶皱正常翼的条带状大理岩中，总体走向NW。根据区内铅锌矿成矿条件及其外围地区铅锌矿化异常特征、分布规律，认为角砾状铅锌矿是主要找矿对象，早元古代辽吉花岗岩附近的辽河群大石桥组三段地层中的韧性剪切带发育部位是找矿有利部位。根据上述分析，圈定出了恒山里—王家堡子和大卫屯2个成矿远景区，为区内铅锌矿找矿工作提供参考。

青海五龙沟地区金多金属矿成矿规律

马国栋, 韩玉, 陈苏龙, 李玉莲, 贾建团

2015, 44(10):  110-115. 

摘要 ( 1404 )   PDF  

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五龙沟金矿是青海省东昆仑成矿带最具找矿潜力的矿床。在搜集五龙沟地区金多金属矿床成矿大地构造背景、区域地层、岩性、构造、岩浆岩等方面资料的基础上，首先对区内典型金多金属矿床地质特征分别进行了描述，然后从地层、岩浆岩、构造等方面对区内金多金属矿床的控矿因素进行了系统分析，最后从矿床成矿时间、空间分布及成因等方面对成矿规律进行了总结。结果表明：①五龙沟地区金多金属矿床产于构造韧性剪切带中，受构造及其演化控制明显;②金矿床在时间上具有多阶段性和长期性的分布规律，在空间上严格沿3条韧性、脆-韧性剪切带分布，各剪切带内矿床具有等距性和平行性的分布特点；③多金属矿床多分布于剪切带与后期NE—SW向的断裂带交汇部位，往往成群成组分布；④金矿体形成于多金属矿之前，以深部岩浆为主的壳幔混源、壳源是金多金属矿的重要成矿物质来源，伴随构造演化使成矿物质进一步活化并富集形成金多金属矿体。上述研究成果对于区内进一步开展金多金属矿、构造热液蚀变型矿床的找矿工作具有一定的参考价值。

机电与自动化

地下矿山斜坡道三维模型参数化构建方法研究

唐忠伟, 徐帅, 王运森, 李元辉

2015, 44(10):  116-120. 

摘要 ( 1279 )   PDF  

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针对地下矿山斜坡道建模技术不完善且在矿山的应用程度低的问题，基于参数化思想开展了地下矿山斜坡道三维建模方法研究。首先，根据斜坡道断面参数，构建斜坡道断面的二维轮廓线；其次，根据斜坡道路径参数，经系列坐标转换得到斜坡道断面的三维轮廓线；再次，采用连续断面的侧面构建算法快速建立斜坡道三维模型；最后，将斜坡道的模型参数存贮于相应模型的数据结构中，以便于计算其工程数据和检索、查询、动态修正模型参数。借助该方法和HOOPS组件，运用VC++工具，开发了一个地下矿山斜坡道参数化建模系统。基于该系统并根据某矿山地下斜坡道的路径平面图、斜坡道坡度和断面参数信息，成功构建了斜坡道的三维参数化模型，并能根据矿山施工进展动态修正模型。

大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法先导性试验

赵江鹏

2015, 44(10):  121-124. 

摘要 ( 2064 )   PDF  

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依托某煤矿区大直径钻井工程项目展开了大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法的先导性试验。在试验过程中,采用Φ710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤和Φ127/70 mm双壁钻具，通过优化风量、风压、转速等反循环钻进工艺参数，取得了良好的反循环效果，最高机械钻速达到了4 m/h，平均机械钻速2.1 m/h，与同条件下常规牙轮钻头扩孔钻进方法相比提高了2.6倍以上。试验结果表明：大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法是解决大直径钻孔硬岩钻进难题的一种行之有效、值得深入研究与推广应用的高效钻进方法。

钻孔数字化与钻孔岩性自动识别技术

段云, 熊代余, 徐国权

2015, 44(10):  125-129. 

摘要 ( 1151 )   PDF  

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为实现露天矿山爆破钻孔作业数字化和智能化，开发了一套更加精确、更加可靠的钻孔数字化与钻孔岩性自动识别技术，包括硬件和软件两个方面。硬件包括安装在钻机上的钻孔搜寻定位和钻孔岩性感知终端系统，以及矿区无线数据传输系统。终端系统主要由GPS OEM板卡、PLC控制器、钻机主要工作参数传感器组成；数据传输系统由数字化爆破设计平台、矿区专用无线传输设施组成。开发的软件包括采用LabVIEW和VC++编程的定位寻孔软件，基于C#语言调用AutoCAD接口编程开发地质地形图匹配的爆破孔网设计软件。该项新技术应用于江西德兴铜矿，初步实现了钻孔作业和爆区岩性识别的数字化。

矿山钻孔数据三维地层建模与可视化

杨文环, 尹璐, 孙久运

2015, 44(10):  130-134. 

摘要 ( 1165 )   PDF  

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三维地层建模与可视化是三维地理信息系统（Geological Information System，GIS）在地学中的重要应用，能够直观展现各类复杂的地质信息，对于实际地质分析大有帮助。为此，提出了一种基于引入四面体格网（Tetrahedral Network，TEN）的广义三棱柱（Generalized Tri-prism，GTP）模型的三维地层模型构建方法。该方法使用钻孔数据进行三维地层建模，首先以钻孔孔口数据生成地表面不规则三角网（Triangulated Irregular Network，TIN），然后根据地层空间分布顺序，将TIN中的三角形逐个沿钻孔向下扩展生成GTP体元模型，建立三维地层模型并对其进行四面体剖分，最后使用可视化工具包（Visualization Toolkit，VTK）开发出三维地层可视化系统，实现了地层模型的三维显示及属性查询，距离、角度量测与剖切等空间分析功能。某矿山钻孔数据试验结果表明：基于引入TEN的GTP模型有助于解决空间实体剖切问题，将VTK应用于实现三维地层可视化是可行的，在可视化性能与空间分析操作等方面均有着良好的效果，对于提高矿山地质分析、地质建模与可视化效率有一定的参考价值。

矿井视频监控图像改进非局部均值滤波算法

郝爱语

2015, 44(10):  135-139. 

摘要 ( 1230 )   PDF  

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矿井成像条件较为复杂，导致视频监控系统所获取的图像往往具有对比度低、且参杂大量随机噪声的特点，给实时监控矿井生产状况带来了不便。为此，采用灰色关联度法改进非局部均值滤波算法，提出了一种矿井视频监控图像改进非局部均值滤波算法。该算法首先对原始矿井视频监控图像采用均值滤波算法进行预处理，得到预滤波图像，分别对原始矿井视频监控图像和预滤波图像划分为5×5大小的图像块，将该2幅图像中对应位置图像块的像素点灰度值集合分别记为待比较序列和参考序列，计算其灰色关联度值，将较小的灰色关联度值对应的原始矿井视频监控图像中的图像块标记为疑似噪声图像块；其次对每个疑似噪声图像块分别统计其像素灰度极大、极小值，并将该类像素点标记为噪声点；然后以每个噪声点为中心取大小为3×3的图像块，进行非局部均值滤波；最后对滤波后的矿井视频监控图像采用直方图均衡化方法进行对比度拉伸，改善图像的视觉效果。试验结果表明：本研究算法无需对图像中每个像素点灰度值进行逐一滤波，提高了图像处理效率，有助于实现矿井视频监控图像的高效处理。

安全与环保

结构面参数对顺层边坡破坏模式的影响规律

黄帅, 王荣, 汪洪祥, 蔡德钩, 闫宏业

2015, 44(10):  140-145. 

摘要 ( 1179 )   PDF  

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基于岩质顺层边坡的离散元仿真模型，研究了结构面各参数（黏聚力、内摩擦角、刚度、倾角、间距）对边坡稳定性的影响，明确了其对边坡安全系数及破坏模式的影响规律。采用正交试验的极差分析原理，探讨了各结构面参数对边坡稳定性影响的显著程度，明确了结构面各因素对边坡安全系数影响的显著顺序。研究表明，随着结构面强度的增大，边坡安全系数在一定范围内呈线性增长，且边坡的破坏模式从顺层滑移逐渐转变为滑移-弯曲破坏模式；随着结构面刚度和结构面间距的增加安全系数变化幅度很小，其最大变化率仅为6.6%和3.6%，边坡破坏模式主要为滑移式破坏。随着结构面倾角的增大边坡安全系数表现为减小—增大—减小的趋势，破坏模式由滑移式破坏变为滑移-溃曲破坏最后变为倾倒破坏；结构面黏聚力对边坡稳定性影响最大，结构面刚度影响最小。

煤层底板灰岩成分微结构特征分析及注浆加固性质评价

康亚明, 贾延

2015, 44(10):  146-151. 

摘要 ( 1134 )   PDF  

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岩石遇水后其内部结构及物理力学参数会发生一定变化，这些变化与水理作用下组成岩石的成分及内部结构的变化是紧密相关的。华北石炭二叠型煤炭底板灰岩的一个显著受力特点是受矿山压力和高承压水双重作用。这种特殊的应力环境使得其强度和变形特征比一般岩石要复杂得多，主要表现在水理长期作用下岩石的矿物成分及与岩石微结构有关的孔隙、裂隙等物理参数发生了显著变化，这种变异最终影响了岩石的强度。基于此，借助现代先进分析测试仪器，通过实验室内成分鉴定和微结构分析，定性研究了水对这些性质的影响，在此基础上对其注浆加固性质和水理软化倾向进行了评价。研究本溪灰岩的成分及不同含水率时的微结构特征，对于合理解释其力学性能的变异及工程性质有重要指导价值。

岩体强度空间变异性与边坡可靠性研究

任富强, 常远, 常来山, 陈东伟

2015, 44(10):  152-155. 

摘要 ( 1067 )   PDF  

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为分析岩体强度空间变异性对边坡可靠性的影响，引入理论变差函数的球状模型、高斯模型、指数模型来刻画岩体强度的空间变异性。利用Visual Basic编写了上述模型对应的程序并结合现场点荷载试验数据进行拟合，得到了相关的模型参数，利用蒙特卡洛随机取样方法得到了混合岩岩体的强度参数的随机分布特征，最后利用 BISHOP法进行边坡可靠性分析得到相应模型对应不同分条宽度的可靠性指标。结果表明考虑岩体强度的空间变异性会使可靠性指标计算值增大，且当分条宽度小于相关距离时可靠性指标随分条宽度增大而增大，当分条宽度大于相关距离时随分条宽度的增大可靠性指标先减小后增大。球状模型与高斯模型的可靠性指标的变化趋势与数值大小基本一致，均在指数模型之下。

考虑多级采动效应的边坡失稳过程研究

张拥军, 陈关平, 李乾龙, 孙涤, 李博, 万勇

2015, 44(10):  156-162. 

摘要 ( 1173 )   PDF  

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应用RFPA强度有限元软件建立连续开挖模型和一次开挖模型，对比不同开挖模式下多级边坡损伤机理和损伤过程，分析多级边坡多次采动过程中局部化岩体损伤、破坏、失稳过程，再现了多次采动影响下多级边坡局部失稳效应。结合金川集团石英石露天矿多级边坡现场监测数据进行分析，在强度折减的过程中引入连续采动，实现真正意义上的强度折减和采动效应，使得数值模拟破坏机理和破坏过程与实际破坏过程更为接近。主要表现在一次开挖和连续开挖只是在时间步骤、空间位置、多级边坡结构稳定性分析上不同，其损伤过程、损伤机理基本保持一致。多级边坡连续开采在时间、空间效应的影响下主要以局部失稳破坏为主。

利用综合物探法精准探测弓长岭露天矿采空区

张德辉, 朱帝杰

2015, 44(10):  163-167. 

摘要 ( 1225 )   PDF  

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为了对弓长岭露天矿采空区进行精准探测，首先根据高密度电阻率法，利用温纳、偶极、单边三极等装置采集的探测数据划分了各类地质条件下单采空区和双采空区的高、低阻模型，通过对比分析电阻率的差异，实现了对水平方向密集排列和垂向分布采空区的准确探测；然后结合瞬变电磁法，利用重叠回线、中心回线、分离回线、框一回线等装置，建立了同一地质体的地质及地球物理识别模型，通过观测线圈瞬变磁场结构、频率随时间和空间的变化信息，对该采空区的位置和规模进行了精准探测；最后，为了准确测定采空区的位置、规模、顶板厚度等信息，对高密度电阻率法、瞬变电磁法的探测数据进行处理，并结合现场地质实际情况进行综合解译，形成了采空区分布断面图和平面图。探测结果表明：弓长岭露天矿存在3个浅部采空区和2个深部采空区，进一步说明，将高密度电阻率法与瞬变电磁法有机结合，实现了探测技术的优势集成，有助于实现对采空区进行快速、准确探测。

膨润土对废水中Ni²⁺的吸附特性研究

曹晓强, 陈亚男, 张燕, 邱俊, 李琳, 吕宪俊

2015, 44(10):  168-172. 

摘要 ( 1172 )   PDF  

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为考察膨润土作为吸附剂对含Ni²⁺废水的处理效果，配制不同Ni²⁺初始浓度的溶液作为模拟废水，以山东莱阳鑫达矿业有限公司的天然钙基膨润土为吸附剂进行吸附试验。结果表明：随着Ni²⁺初始浓度的增加，膨润土对Ni²⁺的吸附率逐渐降低；膨润土对Ni²⁺的吸附率随固液比的增加而提高，但增加固液比降低了单位吸附剂的利用率，还提高了后续处理的难度；振荡速度对于膨润土吸附效果影响不大，可以忽略；随着pH值的提高，膨润土对Ni²⁺的去除率逐渐提高；Ni2+的初始浓度为100 mg/L、固液比为12.5 g/L、无振荡，自然pH时，Ni²⁺去除率可达95%以上。为考察溶液pH对膨润土吸附Ni²⁺的影响，考察了不同pH条件下膨润土对Ni²⁺的饱和吸附量，并对其机理进行了分析，结果表明：当溶液pH<7时，H+会与Ni²⁺发生竞争吸附从而降低Ni²⁺吸附率；pH值的提高有利于Ni²⁺的去除，但pH>7.5后Ni²⁺的水解成为主要去除机制；不同pH下，Ni²⁺的不同存在形态也对吸附率产生了影响。试验结果对膨润土作为吸附材料的工业化应用具有指导意义。

综合利用

氰化尾渣氯化挥发-还原焙烧一步法回收金铁

李正要, 王维维, 乐坤

2015, 44(10):  173-177. 

摘要 ( 1266 )   PDF  

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为探索氯化挥发-还原焙烧一步法回收氰化尾渣中金、铁的可行性，以河南某黄金冶炼企业金品位为4.57 g/t、铁品位为42.95%的氰化尾渣为研究对象，氯化钙和氯化钠为氯化剂（按w(CaCl₂)∶w(NaCl)=4∶1混合添加），烟煤为还原剂，进行了氯化挥发-还原焙烧试验。结果表明：在氯化剂用量为10%、烟煤用量为18%、焙烧温度为1 000 ℃、焙烧时间为80 min、焙烧产品磨矿细度为-0.043 mm占75%、磁场强度为106 kA/m时，可以获得金挥发率为85.19%、精矿铁品位为74.16%、回收率为87.75%的指标。试验结果为从氰化尾渣中回收金、铁提供了一种新途径。

沉淀法回收氧化酸浸—络合法浸出液中的锑和铜

杨慧芬, 张莹莹, 王传龙, 谭海伟, 孟家乐

2015, 44(10):  178-184. 

摘要 ( 1179 )   PDF  

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广西河池某冶炼厂氧化酸浸—络合法浸出获得的含锑、铜浸出液中锑、铜含量分别为538.51 mg/L、395.91 mg/L。对该浸出液进行水解沉淀法回收锑，沉锑残液Na2S沉淀法回收铜的试验研究，结果表明:在搅拌强度为150 r/min、反应温度为56 ℃、反应时间为20 min、反应终了pH=3.15条件下水解沉锑，可获得锑品位、沉淀率分别为10.35%、98.23%的沉锑产品；沉锑残液在Na2S添加量为2.5 g/L、搅拌强度为150 r/min、反应温度为50 ℃条件下反应10 min,反应完全后静置20 min进行过滤，可获得铜品位、沉淀率分别为36.92%、98.38%的沉铜产品。试验结果证明分步沉淀法是回收该浸出液中锑、铜的有效方法。

用粗磷尾矿制备胶结充填材料

陈博文, 梅甫定, 卢开华

2015, 44(10):  184-188. 

摘要 ( 1432 )   PDF  

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为解决湖北三宁矿业挑水河磷矿选厂重介质作业尾矿直接堆存存在的污染环境和土地占用等问题，在对该尾矿进行性能测定的基础上，开展了将其作为胶结材料用于充填采矿的可行性试验。结果表明：磷尾矿颗粒表面粗糙，有害元素含量低，可以作为胶结材料；磷尾矿为骨料制备的充填体不同龄期抗压强度均随灰砂比和料浆浓度增加而增强，但料浆浓度对充填体抗压强度影响相对较大；充填料浆坍落度、坍落扩散度和稠度均随灰砂比和料浆浓度增大而增大。为进一步降低胶结材料成本，还进行了粉煤灰部分替代水泥作为胶结材料的可行性正交试验。结果表明：粉煤灰的添加有利于充填体强度的增高，尤其是后期强度的增长；充填料浆坍落度随灰砂比、料浆浓度和粉煤灰掺量增大均先增后减，且影响程度由强到弱依次为灰砂比>料浆浓度>粉煤灰掺量。由于粉煤灰颗粒粒度细，且部分颗粒呈球形，使其在料浆中可以发挥滚珠轴承效应，减小了磷尾矿颗粒之间的摩擦力，进而提高了料浆的和易性；粉煤灰内部空隙多，随着粉煤灰掺量的增加，需水量也随之增大，导致充填料浆的黏稠性增大，阻碍了料浆中骨料的移动，进而使得坍落度和稠度随粉煤灰掺量增加呈现先增后降的规律。试验确定的胶结材料最佳配比为灰砂比0.250、料浆浓度80%、粉煤灰掺量1.00。利用粉煤灰和粗磷尾矿进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。