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2016年 第45卷 第04期    刊出日期：2016-04-15

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专题综述

金属矿山巷道地球物理超前预报方法研究进展及发展趋势

马俊学, 陈剑, 滕永波

2016, 45(04):  1-11. 

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金属矿山井巷掘进、开采过程中，巷道超前预报已经成为必不可少的环节，对于矿井灾害防治具有十分重要的作用。巷道地球物理超前预报方法是一类间接的、无损的方法，已被广泛应用于矿山、隧道等工程施工中。首先分别从方法原理、技术特点、仪器设备及适用性等方面对金属矿山巷道地球物理超前预报方法进行了总结；然后重点讨论了物探方法在资料处理、数据解译、新型仪器设备研制等方面的研究进展，并对该方法在基础理论、资料处理及解译、仪器设备及配套软件等方面存在的问题进行了详细分析；最后分别从新方法、新技术研究与理论创新，可视化、精细化数据处理，新型仪器设备和软件开发，超前预报工作整体化、系统化应用，实时化、立体化预报监测系统构建，综合地球物理超前预报方法研究等方面探讨了金属矿山巷道地球物理超前预报方法的发展趋势，为确保金属矿山安全生产提供参考。

采矿工程

西石门铁矿北区斜井保安矿柱圈定优化

宋德林, 任凤玉, 祁建东, 窦梅林

2016, 45(04):  13-15. 

摘要 ( 1284 )   PDF  

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西石门铁矿北区进入二期开采后，原提升斜井仅作为一条进风井，允许发生较大变形，但不允许塌断。由此降低了保护级别，缩小了保护范围，并且确定保护范围的依据由原来的移动角改为陷落角。同时，在采空区冒透地表后，采取及时向地表塌陷坑内充填废石散体的技术措施，将矿岩陷落角提高至75°以上。在此基础上，由原来的用60°移动角改用75°陷落角重新圈定斜井保安矿柱，从而释放了大量矿柱矿量。这些被释放的矿柱矿量，应用自落顶、设置回收进路的无底柱分段崩落法和平底堑沟底部结构诱导冒落法得以安全回采，取得了良好的技术经济效果。

兰尖铁矿无底柱分段崩落法采场结构参数研究

宋晓双, 杨溢, 刘磊, 王昌

2016, 45(04):  16-19. 

摘要 ( 841 )   PDF  

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以兰尖铁矿尖山矿区1 300 m标高以上挂帮中厚矿体为研究背景，对倾斜边界条件下的无底柱分段崩落法采场结构参数进行研究。根据实验相似原理和达孔量法，通过自制立体放矿模型进行室内放矿模拟实验，根据整理出的实验数据运用3Dmine矿业工程软件建立放出体模型，并结合下盘残留情况得到尖山矿区中厚挂帮矿体20 m分段高度结构参数下的最佳放矿步距为5.2 m，崩矿步距为4 m。

柏杖子金矿多空区残矿开采技术研究

马姣阳, 任凤玉, 曹建立, 解本德, 付煜, 何荣兴

2016, 45(04):  20-25. 

摘要 ( 848 )   PDF  

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柏杖子金矿100-9#矿体为残矿，内部存在多个空区，矿岩稳定性差，岩移危害大，遗留有大量矿石散体，致使矿体回收困难。为此，提出多分段与底部双堑沟协同拉底的诱导冒落法回采方案，在分析矿岩可冒性、临界冒落跨度和冒落高度随采深的关系的基础上，结合矿体赋存特点及矿石流动特性，给出了诱导工程参数及爆破参数；采用矿体中部做切割向两端退采的方式，在满足上分段回采工作面超前下分段6~8个步距前提下，各分段拉底巷道同时施工，逐次诱导上部待冒矿体，由双堑沟整体回收，同时选用喷锚网联合支护方式，冒落垫层取3 m，可安全、经济、有效地回收残矿。

地下难采矿体回采工艺系统可靠性研究

杨永盛, 卿黎, 梁志强

2016, 45(04):  26-31. 

摘要 ( 904 )   PDF  

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基于地下难采矿体的回采工艺系统，采用系统工程分析方法，分析影响地下回采系统可靠性的各个环节，并结合实际情况，确定采矿系统是由多个环节串联而成。在此基础上运用马尔可夫过程建立回采工艺系统的可靠性数学模型，并确定其可靠性指标，通过计算分析研究系统的可靠性。运用Monte-Carlo数值模拟法代替传统方法计算故障率、修复率，一定程度上提高了计算结果的精度。结果表明：马尔科夫过程与Monte-Carlo模拟方法在一定程度上提高了地下难采矿体回采工艺系统可靠性的评价水平，这对矿体在回采方案设计、加强安全管理、提高回采效率、有效预防事故等方面有理论指导作用。

金属矿山充填体强度分布规律实验研究

甘德清, 申梦飞, 孙光华, 刘志义, 陈超, 何水清

2016, 45(04):  32-35. 

摘要 ( 867 )   PDF  

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西藏甲玛铜多金属矿二期工程首采地段采用充填采矿法进行开采。由于在充填过程中充填料浆的离析分层等原因致使形成的原位充填体具有不均匀性，其强度与实验室充填体标准试块的强度也有很大差异。通过建立大比例尺三维立体仿真物理模拟实验系统，研究采场内充填体强度的分布规律。结果表明：在水平方向上充填体强度随料浆流动方向上呈先增大后减小的趋势，高灰砂比的充填体强度波动程度较小，且在下料口位置附近充填体强度与标准充填体试块强度相当；在竖直方向上充填体强度随深度的增大而增大，且高灰砂比的充填体强度增幅较大。通过对充填体样本进行电子扫描显微镜实验观察其微观结构，从本质上解释不同位置充填体强度差异的原因。

黄麦岭磷矿胶结充填开采配比试验及数值模拟

姜金洁, 张建华, 尹东升, 胡晓倩, 周勇

2016, 45(04):  36-41. 

摘要 ( 756 )   PDF  

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黄麦岭磷矿露天转地下所面临着怎样选取合理充填材料、充填料配比以及合理选取矿房、矿柱宽度的问题，为此进行了充填体的配比试验，同时结合得到的充填体物理力学参数，运用FLAC3D软件对矿块进行了数值模拟，验证了实际充填体强度要求，判断了不同矿块参数情况下矿房的稳定性和安全性问题。研究表明：黄麦岭尾矿库尾砂具有良好的充填特性，试验得到的不同配比充填体在28 d养护临期的强度值在0.18～2.48 MPa之间；不同充填体维持自稳性的极限宽度在18～25 m之间；矿柱采用灰砂比为1∶6的全尾砂胶结充填方案，合理宽度为15 m，矿房采用水砂充填，合理宽度为15 m。

冬瓜山铜矿深部大理岩单轴压缩条件下的力学特性

胡建东, 王春

2016, 45(04):  42-46. 

摘要 ( 841 )   PDF  

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为研究深部岩石在单轴静载条件下的力学特性，选用英国INSTRON公司生产的1346型电液伺服材料试验机进行深部大理岩的单轴压缩试验。岩样取至冬瓜山铜矿井下900 m深处，试验时采用位移加载的方式加载，加载速率为0.03 mm/s。通过研究分析试验结果得出：深部岩石处于“三高一扰动”的复杂力学环境中，其内部构造复杂，导致单轴抗压强度值出现离散性；分析大理岩的全应力-应变曲线，得出曲线出现压密、弹性、塑性、破坏几个阶段；岩石破坏前出现扩容现象，即岩石破坏前的瞬间其体积应变会向正值或负值2个方向发展；单轴压缩条件下深部大理岩最终的破坏模式不同于浅部岩石，其出现3种破坏模式，即单斜面剪切破坏、“Y型”和“T型”剪拉破坏。

隧道围岩关键块体爆破安全振速研究

吴亮, 李凤, 陈今东, 许锋

2016, 45(04):  47-51. 

摘要 ( 1054 )   PDF  

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针对隧道掘进爆破条件下爆源附近围岩关键块体的稳定性问题，建立了关键块体受力状态的力学模型，根据刚体平衡原理建立了爆破振动速度与块体各物理量间的联系，得到了隧道围岩关键块体安全振速的计算表达式。分析表明，关键块体侧向平均正应力与埋深成正比，岩体静侧压系数对块体侧向平均正应力有显著的影响，隧道半径与块体高度的比值对块体侧向平均正应力影响不显著。同时结合实际工程案例，分析了岩体静侧压系数、累积损伤、拱顶与最大切应力区对关键块体安全振速的影响规律，为爆源附近隧道围岩安全振动速度的确定提供理论参考依据。

不同应力路径下脆性岩石的加卸载响应比研究

祝方才, 艾成才, 刘丙肖, 田峰亮

2016, 45(04):  52-57. 

摘要 ( 962 )   PDF  

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加卸载响应比（LURR）理论是研究非线性力学系统稳定性的一种代表性方法。通过3种应力路径研究了冬瓜山典型脆性岩石包括砂岩、大理岩和蛇纹岩的LURR特征。以轴向应力为系统输入参数，单轴压缩轴向加卸载条件下，随着荷载增加，轴向应变的LURR值开始保持稳定，接近峰值时出现突增—回落现象，环向应变的LURR值在荷载中期出现反常突增情况。三轴压缩条件下保持围压恒定，轴向加卸载的轴向应变和环向应变的LURR值存在与单轴压缩类似的特征。研究了轴压不变围压加卸载的简单加卸载定义，轴向应变和环向应变的LURR值在逐级加卸载围压过程中保持稳定，然后在接近破坏时呈现较大幅度的增长。最后分析了不同应力路径下岩石的破坏特征。

岩体结构面几何参数分布规律研究

代碧波, 荆永滨

2016, 45(04):  58-61. 

摘要 ( 1033 )   PDF  

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为研究岩体结构面的分布规律以指导矿体可崩性分级和崩落块度预测，采用极点坐标变换及动态计数圆计数的极点密度统计新方法绘制节理等密图，确定优势节理组及其产状范围。通过分位数-分位数图检验确定节理面几何参数的分布形式，然后用最大似然方法计算对应于这种分布形式的概率分布函数的参数，进一步确定节理面几何参数的分布规律。对金川Ⅲ矿区结构面几何参数进行统计分析，确定Ⅲ矿区节理间距服从指数分布，均值0.2 m，Ⅲ矿区存在4组优势节理组，均服从正态分布。

基于覆岩结构理论的冲击煤层孤岛工作面宽度研究

张明, 李克庆, 姜福兴, 杨根地, 徐守金, 陈峰

2016, 45(04):  62-66. 

摘要 ( 1069 )   PDF  

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针对冲击煤层孤岛工作面上覆岩结构复杂、开采极易诱发冲击地压等灾害问题，提出了采前孤岛工作面宽度设计的留设方法。以山东某矿为工程背景，首先根据孤岛工作面周边采动情况及覆岩运动规律，确定关键层是否破断，进而得到了孤岛工作面“Γ”型覆岩结构分布；其次采用矿压理论分析不同覆岩结构分布对工作面应力传递规律，估算了孤岛工作面静态支承压力；最后根据孤岛工作面应力分布特点，理论分析了工作面整体支承强度，并结合工作面回采冲击失稳发生机理，确定了工作面宽度合理范围。通过工程类比与理论计算，得到了该矿3上1105孤岛工作面宽度大于170 m的结论，为工作面宽度设计提供理论依据。

矿物工程

金属离子对滑石浮选行为的影响及机理研究

张其东, 袁致涛, 刘炯天, 李丽匣, 陆帅帅, 卢冀伟

2016, 45(04):  67-71. 

摘要 ( 977 )   PDF  

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滑石常存在于硫化矿中影响硫化矿浮选精矿的质量。为了解金属离子对滑石浮选行为的影响和作用机制，考察了Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺对滑石纯矿物浮选、滑石表面ζ电位及滑石与气泡之间诱导时间的影响。结果表明：Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺均可在滑石表面形成吸附；Ca²⁺对滑石可浮性影响不大；添加Mg²⁺后，当pH＞10时，滑石可浮性降低；添加Cu²⁺后，滑石在pH=4~10范围被抑制，并且在pH值为6左右时Cu²⁺对滑石抑制作用最强；Fe³⁺在pH=3~9的范围内能够抑制滑石，并且在pH值为7左右时对滑石抑制作用最强。溶液化学计算结果表明，溶液中的金属络合离子可以改变滑石的表面电位，而氢氧化物沉淀吸附在滑石表面会降低滑石的可浮性。静电作用能计算结果表明：当pH值低于氢氧化物的零电点时，金属离子形成的氢氧化物沉淀会特定地吸附于滑石表面，产生多相凝聚，导致滑石表面亲水性增强，可浮性降低；当pH值大于氢氧化物的零电点时，凝聚现象减弱，滑石表面疏水性增强，可浮性提高。试验结果对含滑石硫化矿中滑石的抑制和分离有一定的指导作用。

苏丹某低品位金矿石柱浸—活性炭吸附试验研究

邱沙, 康维刚

2016, 45(04):  72-76. 

摘要 ( 1049 )   PDF  

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苏丹某金矿为低品位贫硫石英脉型金矿，金主要赋存于脉石矿物粒间，以中、粗粒级嵌布为主。为给该矿石的开发利用提供依据，对其进行了柱浸—活性炭吸附试验研究。结果表明：在给矿粒度为-20 mm、浸液pH=10.5～11、氰化钠浓度为0.10%、喷淋强度为20 L/(m2·h)、喷淋时间为16 d时，金的浸出率可以达到73.51%。对活性炭A和活性炭B进行磨损试验和饱和吸附容量对比试验，结果显示活性炭A综合吸附性能更好。在活性炭A投加量为8 g/L、吸附时间为20 h时对浸液进行金吸附试验，金的吸附率可以达到99.67%。试验结果可以为该金矿资源的开发利用提供技术依据。

熔剂性红土镍矿球团的还原焙烧—弱磁选效果

智谦

2016, 45(04):  77-81. 

摘要 ( 950 )   PDF  

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回转窑直接还原红土镍矿存在所需温度高、对耐火材料要求苛刻、还原指标差等问题。为开发一种高效低成本的红土镍矿球团还原工艺，考察了以CaO为熔剂改变红土镍矿碱度对红土镍矿球团还原焙烧—弱磁选效果的影响。结果表明：自然碱度下，在还原温度为1 400 ℃、还原时间为60 min时，所得还原产品经磨矿—弱磁选，获得的磁性产品镍、铁品位分别仅3.8%和72.9%，回收率分别为17.8%和39.8%，磁性产品中含有较多的镁橄榄石和顽火辉石；随着红土镍矿碱度的增加，红土镍矿的软熔温度先降低后提高，碱度为1.0时，红土镍矿的软熔温度最低，比自然碱度时降低了100 ℃；碱度为1.0的红土镍矿球团在1 300 ℃下还原焙烧60 min后，经磨矿—弱磁选，获得的磁性产品镍、铁品位分别为8.7%和83.8%，回收率分别为85.6%和62.8%。XRD和扫描电镜分析结果表明：自然碱度的红土镍矿还原焙烧生成的Fe-Ni合金晶粒多在5 μm以下，并且分布比较分散，还原产品中夹杂有较多的杂质；添加CaO至碱度为1.0时，Fe-Ni合金晶粒可以长大到10~50 μm，还原产品中杂质较少，镍和铁得到了明显的富集。试验结果可以为红土镍矿球团还原焙烧—磁选制取镍铁新工艺提供理论基础。

羟肟酸协同脂肪酸分离磷灰石和白云石

唐云, 杨典奇, 王雪, 唐立靖

2016, 45(04):  86-90. 

摘要 ( 988 )   PDF  

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针对脂肪酸浮选磷矿石存在选择性不强、常温下脂肪酸流动性和分散性差、浮选过程需要加温等不足，考察了羟肟酸协同脂肪酸作用时对溶液黏度、表面张力、ζ电位的影响。结果显示：脂肪酸低温下流动性较差，黏度受温度和搅拌强度影响较大，羟肟酸与脂肪酸混合能有效降低脂肪酸黏度；随着脂肪酸和羟肟酸用量的增加，溶液表面张力均逐渐降低，烷基羟肟酸与脂肪酸混合作用较单一药剂作用时溶液表面张力降低；脂肪酸用量为400 mg/L、烷基羟肟酸添加量为脂肪酸的0.5倍、pH=6时，白云石与磷灰石表面电位差最大。白云石和磷灰石单矿物浮选试验结果表明，脂肪酸用量为400 mg/L、烷基羟肟酸添加量为脂肪酸的0.5倍、pH=6时，白云石与磷灰石回收率差值达到87.88个百分点，比未添加烷基羟肟酸时的差值提高了14.34个百分点，添加烷基羟肟酸可以改善磷灰石和白云石的分离效果。红外光谱分析表明，混合捕收剂与白云石发生物理吸附和化学吸附，与磷灰石只有少量的物理吸附。羟肟酸|脂肪酸|协同作用|磷灰石|白云石|浮选

我国贫铁矿石磁选预选现状及发展趋势

郭小飞, 赵通林

2016, 45(04):  91-94. 

摘要 ( 990 )   PDF  

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介绍了磁选预选技术在贫铁矿石选矿中的应用情况。以高效圆锥破碎机、自磨/半自磨机和高压辊磨机为代表的新型碎磨设备使贫铁矿石的预选粒度有效降低，为预选抛尾提供了有利条件。磁选技术既可以实现贫磁铁矿石粗碎产品（约350~400 mm）的预选抛尾，也可以实现超细碎产品（小于3 mm）的预选抛尾，并可根据矿石性质及现场生产实际采用干式或湿式预选工艺。永磁辊式强磁选机可对中碎或细碎后的弱磁性贫赤铁矿石进行预选，电磁立环脉动高梯度磁选机对细粒级（小于3 mm）贫赤铁矿石的预选效果较好。指出了未来贫铁矿石磁选预选的主要发展趋势为高效碎磨设备和工艺的基础性研究，磁选设备对贫铁矿石性质和生产工艺适应性的研究，弱磁性贫赤铁矿石永磁强磁预选技术的深入研究与推广应用。

地质与测量

黟县胡家门地区锡多金属矿地质特征与成矿条件

王西荣, 潘家永, 李绍侠

2016, 45(04):  95-100. 

摘要 ( 896 )   PDF  

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黟县胡家门地区位于安徽省南部，区内锡多金属矿位于“江南古陆”北东段北缘。对区内锡多金属矿区进行了高精度磁法测量和1∶10 000土壤地球化学测量，测量数据反演计算结果表明：①区内异常分为北、中、南（M-1#、M-2#，M-3#）等3个区，北区以低缓磁异常分布为特征，强度均在50 nT以下，中区以强度高（多大于100 nT）、异常相连分布为特征，南区以中等强度异常分散分布为特征，根据异常分布形态、强度及地质特征，推测存在2条隐伏断层和2个隐伏岩体。②区内微量元素分布特征与地质背景密切相关，区内北部Sn含量明显高于南部，Sn含量高值分布区域与花岗岩类岩体（M-1#异常区）基本一致，区内共圈定了7处锡异常，锡矿找矿潜力巨大。在上述分析的基础上，进一步讨论认为区内岩石越破碎，含量矿性越好，W、Mo、Sn含量从岩体内部向接触带有逐渐升高的现象，区内地处江南过渡带“菱形”格局的北东交汇部位，成矿条件有利，寻找到类似祁门东源的斑岩型钨钼矿的可能性较大。

矿山遥感图像自适应加权改进中值滤波算法

姚薇, 钱玲玲

2016, 45(04):  101-105. 

摘要 ( 1222 )   PDF  

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矿山遥感图像的质量受成像区域环境的影响较大，加之成像器件固有的缺陷，易导致获取的图像存在一定程度的失真，影响对遥感图像的判读和分析。为此，在中值滤波（Median filtering,MF）算法的基础上进行了加权改进，提出了一种适合于遥感图像处理的自适应加权改进中值滤波算法（Adaptive weighted improved median filtering,AWIMF）。首先将遥感图像划分为多个尺寸为7 ×7的图像块，对每个图像块分别统计像素点灰度极大（小）值，将该类像素点标记为第1类疑似噪声点；其次计算每个图像块的像素点灰度中值，将各图像块中的每个像素点灰度值与对应的像素点灰度中值作差，将较大差值对应的像素点标记为第2类疑似噪声点，将2次检测均被标记为疑似噪声点的像素点确定为噪声点；然后，以每个噪声点为中心选取尺寸为5× 5 的滤波窗口，根据滤波窗口内各像素点灰度值与所在滤波窗口的像素点灰度中值的差值计算权重，分别将各像素点灰度值与对应的权重进行加权计算，实现对噪声点的高效滤波；最后，采用直方图规定化算法（Histogram specification,HS）对滤波后的图像对比度进行调节。采用内蒙古白云鄂博矿区遥感图像进行试验，结果表明，所提算法的性能相对于中值滤波及其已有的几类改进型算法而言，优势较明显。

机电与自动化

钨矿井下破损高压导线对WSN节点电磁干扰机理的建模分析

樊宽刚, 辛鹏武, 么晓康, 石明珠

2016, 45(04):  106-109. 

摘要 ( 848 )   PDF  

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钨矿输电高压导线遍及整个巷道，常发生电晕和火花放电，由此带来的电磁辐射对无线传感器网络节点造成严重干扰。为此，对钨矿高压导线进行辐射场强建模仿真计算，结果证明，降低干扰后温度数据的错误率由25%下降到10.4%，建立的矿井模型和电磁辐射仿真结果能够很好地反映实际运行状态，对实际应用中传感器节点的布置和高压导线的布线具有很强的理论指导意义。

菱形磁介质参数对磁场特性的影响

张涛, 李茂林, 胡伟, 姚伟, 彭兴华

2016, 45(04):  110-114. 

摘要 ( 1086 )   PDF  

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为考察菱形磁介质表面的磁场特性随其顶角α的变化趋势，采用ANSYS软件模拟了不同顶角角度下的菱形磁介质在不同背景磁感应强度下的磁场特性。结果表明：背景磁感应强度为0.2 T时，菱形聚磁介质表面产生的磁场强度、磁场梯度和磁场力均随α的增加而降低；背景磁感应强度大于0.2 T时，菱形磁介质表面产生的磁场强度、磁场梯度和磁场力均随α的增加呈先提高后降低的趋势，并且在达到极值前随α的增加缓慢提高，达到极值后随α的增加快速降低。磁介质顶角α增加使得介质有效迎磁面积增大，这有利于提高介质的聚磁能力，表现为磁场强度、磁场梯度和磁场力的提高，但有效迎磁面积太大会使磁力线分布更为分散，导致磁场强度、磁场梯度和磁场力的降低。在低背景磁感应强度下，聚磁能力始终小于分散磁场力的作用，表现为磁场强度、磁场梯度、磁场力随介质顶角的增加先缓慢下降后快速下降；在高背景磁场强度下，α小于某角度时，聚磁作用大于分散磁场力作用，α大于这个角度时，聚磁作用小于分散磁场力作用，表现为磁场强度、磁场梯度、磁场力随介质顶角的增加先缓慢提高后快速下降。

周期式高梯度磁选机线圈的计算机模拟分析

李作敏, 冯安生, 张颖新, 程晓峰, 于岸洲

2016, 45(04):  114-117. 

摘要 ( 1180 )   PDF  

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周期式高梯度磁选机所用磁介质激磁线圈长度与分选空间高度的关系对分选空间磁场强度的分布影响很大，合适的激磁线圈长度与分选空间高度的比例可以提高磁性矿物回收率、降低选矿能耗。采用ANSYS软件分析了长线圈、短线圈对分选空间磁场强度、磁场梯度、磁场力的影响，结果表明：长线圈所产生的磁场强度分布不均匀，短线圈所形成的磁场强度较均匀；当背景磁感应强度小于1.0 T时，长线圈产生的磁场梯度大于短线圈，当背景磁感应强度大于1.0 T时，两种线圈的磁场梯度都趋于稳定；背景磁感应强度相同时，长线圈产生的磁场力大于短线圈。长线圈产生的磁场有利于弱磁性矿物的选别，短线圈产生的磁场有利于非金属矿物的除杂。长线圈产生的磁场强度较强的区域集中在筒柱的中间位置以及距离分选空间较近的磁极头处；短线圈产生的磁场强度较强区域集中在筒柱与线圈交汇处，短线圈分选空间的磁场强度云图中磁场强度分布较均匀，与测得的磁感应强度变化趋势相一致。

基于Weibull分布的Bond冲击破碎粒度分布特征

蔡改贫, 郭进山, 夏刘洋

2016, 45(04):  118-121. 

摘要 ( 988 )   PDF  

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为了对石灰石受冲击破碎后的颗粒粒度分布特征进行分析，采用Bond冲击破碎试验机对不同粒度的单个石灰石颗粒在不同摆锤冲击角度下进行冲击破碎试验。结果表明：Bond冲击破碎后石灰石颗粒粒度符合Weibull分布模型；破碎后颗粒的质量累积概率随冲击能量的增加而提高；破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线峰值随着给矿粒度的增加而减小；冲击能量增加到一定数值后，冲击能量继续增加，破碎后石灰石各粒径颗粒的质量增加效果随给矿粒径增加而逐渐减弱；给矿粒度一定时，细粒径颗粒的增加幅度随着冲击能的增加而较小,破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线的峰值随着冲击能的增加而提高；破碎后颗粒的质量累积概率密度函数曲线的宽度随给矿粒径的增加而增大。

高压辊磨机工艺参数对翠宏山某磁铁矿石粉碎行为的影响 高压辊磨机工艺参数对翠宏山某磁铁矿石粉碎行为的影响

马晓振, 张雁生, 张博, 覃文庆

2016, 45(04):  122-125. 

摘要 ( 792 )   PDF  

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为研究翠宏山某磁铁矿石在高压辊磨机中的粉碎行为，考察了比压力、辊隙对产品粒度特性和比能耗的影响。结果表明：高压辊磨机破碎产品粒度均匀性和破碎比均随辊隙增加而降低，新生成-8 mm粒级比功耗随辊隙增加先降低后提高；高压辊磨机破碎产品粒度均匀性和破碎比均随比压力增加而提高，新生成-8 mm粒级比功耗随比压力增加而降低。比功耗与破碎比存在近似的线性关系。相对于辊隙，比压力对高压辊磨机破碎效果的影响更大。试验结果可以为该磁铁矿石高压辊磨工艺设备参数的确定提供依据。

安全与环保

露天矿边坡局部破坏形式分类及破坏机理分析

陈关平, 张拥军, 李乾龙, 李博, 王金涛, 柴佳乐

2016, 45(04):  126-131. 

摘要 ( 956 )   PDF  

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针对露天矿开采过程中高陡边坡破坏形式的分类及损伤机理进行研究。以金川集团露天石英矿边坡监测预警项目为研究背景，运用Matlab软件对位移监测数据进行分析，将边坡的位移场与边坡的破坏形态相结合，对边坡破坏形态进行分类，可分为下滑式、张拉式、侵蚀式、复合式。其中下滑式、侵蚀式破坏发展迅速、破坏程度大，张拉式破坏发展缓慢、破坏程度小。又进一步研究了边坡各破坏形式发生的内部机理，并针对边坡的破坏形式提出了具体的加固措施。

某露天铁矿采场边坡优化设计可靠度分析

田莉梅, 张兆财

2016, 45(04):  132-135. 

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根据某露天铁矿采场地质条件和开采形成的边坡形态，共选择4个典型剖面，设计了6个边坡角优化方案。采用Morgenstern-Price法计算边坡安全系数，所得安全系数均大于1.0，但极限平衡法未考虑岩土体参数的空间变异性，无法全面反应边坡的安全性。鉴于可靠性分析方法的优越性，采用蒙特卡洛模拟法进行随机模拟试验，分析各边坡设计方案所得平均安全系数与上述极限平衡法求得的安全系数相接近，但破坏概率均在可接受的破坏概率阈值之下，可靠性指标均大于可接受的可靠性指标最小值，满足工程稳定性要求。

多通道非接触式岩移监测系统典型应用

陈汝秀, 李江河

2016, 45(04):  136-140. 

摘要 ( 1012 )   PDF  

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针对特大采空区和采空区上覆垂悬岩层的岩移监测难题，研发了一种有别于传统位移计的新型大量程高精度多通道非接触式岩移监测系统。在大红山铁矿LV+1090地压观测平硐内建立了一套4通道的呈串珠型布置特征的岩移实时监测系统，连续监测距离覆盖400 m，进行全天候的实时位移监测和数据的远程传送。该系统实现了在地表监控室直观地看到巷道内mm量级的细小位移变化实时波形和每日位移平均变化曲线，验证了实时预警功能。该系统监测的数据及时准确地反应出巷道内围岩开裂和沉降变化，成为该矿地压监测中围岩位移监测的主要工具。监测结果与现场岩移的一致性，证实了该系统的可靠性，为特大采空区和垂悬顶板岩移监测提供了可靠的技术手段。

越流补给群孔抽水试验的含水层参数计算及应用

史骥, 张建华, 夏岸雄, 周勇

2016, 45(04):  141-145. 

摘要 ( 1145 )   PDF  

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抽水试验求解含水层参数时一般采用Theis公式或由公式推导的各类图解法，但这些方法没有考虑特定边界条件和各抽水井之间的相互影响。针对此类方法的不足，根据越流补给条件，结合势场叠加原理，提出了上层越流补给条件下群孔抽水试验渗透系数的计算公式。在某地浸矿山东部待采矿区的抽水试验中进行了验证，利用该公式计算出的含矿含水层的渗透系数平均值为5.1 m/d。利用该渗透系数确定了待采矿区定流量抽水时井径与水位降深的函数关系式，计算得到的各观测孔降深与实测值基本一致，误差在0.7%~6%，验证了该渗透系数公式的可行性，并提出最优井径在0.2~0.3 m之间，为矿山基建提供参考。

复杂水文地质条件下地下水数值模型的应用

戚星

2016, 45(04):  146-150. 

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井下富水矿床的开采中，地下水流场变化是制约矿山安全建设和生产的重要因素，如何准确判断地下水流场变化情况对矿山安全开采具有重大意义。结合白象山矿区水文资料，以黄马青组杂色粉细砂岩基岩裂隙含水系统作为研究对象，建立地下水水文数值模型，利用数值模型对地下水变化情况进行分析。分析结果表明，数值模型能够较为准确地描述矿山地下水流场变化情况，该方法可作为保障矿山安全建设的重要依据。

硫化矿尘层氧化自热初始温度试验研究

饶运章, 陈斌, 孙翔, 吴卫强, 袁博云

2016, 45(04):  151-153. 

摘要 ( 1028 )   PDF  

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为研究硫化矿尘氧化自热的影响因素，以硫化矿尘层氧化自热温度和产生二氧化硫时的内部温度为指标，以硫化矿尘的含硫量、矿尘层厚度和矿尘粒径为自变量，进行3因素3水平正交试验获得硫化矿尘层开始氧化自热时的初始温度和产生二氧化硫时的内部温度，利用灰色系统理论分别计算影响因素对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度，将多目标转换为以关联度为目标的单目标进一步计算各影响因素的平均关联度，从而得出硫化矿尘最易发生氧化自热的条件，为高硫矿山安全生产提供依据。

基于量子神经网络拟合法的矿区地表变形监测

齐秀峰

2016, 45(04):  154-157. 

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矿区地表变形监测受到矿区地质构造条件、开采规模、采矿工艺等因素的影响，目前常规的矿区地表变形监测方法具有流程繁琐、工作量大、监测精度低等不足，为此，提出了一种基于量子神经网络拟合法的矿区地表变形监测方法。该方法通过将矿区监测点x、y坐标作为神经网络输入层神经元，将监测点的高程异常量（ξ）作为神经网络的输出层神经元，经多次迭代获得最优解。基于某矿区GPS监测数据，分别采用二次多项式拟合、BP神经网络拟合以及所提方法进行对比试验，并引入内、外符合精度作为各方法拟合精度的评价标准，结果表明：对于不同分布的监测点以及不同数量的监测点，所提方法相对于其余2种方法而言具有较高的内、外符合精度及较小的残差，对于提高矿区变形监测精度有一定的参考价值。

用WO₃纳米材料制备矿业安全用NO₂气体传感器

陈享享, 沈岩柏, 王玮, 张宝庆, 樊虹, 魏德洲

2016, 45(04):  158-163. 

摘要 ( 1237 )   PDF  

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以钨酸钠为钨源、草酸和硫酸钾混合物为辅助剂，采用水热合成法在不同pH值条件下制备WO₃纳米材料，对反应产物的相组成和微观结构进行表征并考察其气敏性能。结果表明：产物形貌由pH=0.8时的无规则过渡到pH=1.0时的微米球，直至pH=1.6时的板状结构；在pH=1.0条件下获得具有最大比表面积的WO₃微米球，且形貌均匀一致；pH为1.0时合成的WO₃纳米材料对NO₂具有优良的气敏性能，在工作温度100 ℃时可获得最大气体灵敏度。对pH值为1.0时制备的WO₃纳米材料在工作温度100 ℃时进行不同浓度NO₂的响应—恢复特性曲线分析表明，气体灵敏度随着WO₃纳米材料比表面积和NO₂浓度的升高而增加。从材料微观结构设计角度出发来研制新型矿业安全用气体传感器是一种有效的方法。

用内蒙古煤系高岭土制备NaY分子筛

张金山, 周珊, 李侠, 范雯阳, 邹东雪, 孙春宝

2016, 45(04):  164-168. 

摘要 ( 912 )   PDF  

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为探索采用煤系高岭土合成NaY分子筛的可行性，以内蒙古煤系高岭土为原料，采用水热合成法进行了NaY分子筛合成条件研究。试验确定的NaY分子筛的合成条件为导向剂的加入量为8%、导向剂老化时间12 h、n(Na₂O)：n(Al₂O₃)=5.5、晶化时间12 h、晶化温度95 ℃。对最佳合成条件下获得的NaY分子筛样品进行分析表明，合成样品具有典型的NaY分子筛的X射线衍射峰和红外振动谱线，合成的NaY分子筛颗粒均匀，粒径集中在2 μm左右，结晶度和纯净均较高。

钒铬溶液中杂质砷的去除工艺

蒋霖, 伍珍秀, 罗翔

2016, 45(04):  169-171. 

摘要 ( 1106 )   PDF  

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以浓度为30%的H₂O₂作为氧化剂、Fe₂（SO₄）₃为除砷剂，采用砷酸铁沉淀法对钒铬溶液进行除砷条件试验。结果表明：在反应初始pH=3.0、n(Fe)/n(As)=5、反应温度为40 ℃、反应时间为2 h条件下，钒铬溶液除砷率可达92.07%，钒、铬损失率均在5%以下。最佳除砷条件下获得的钒铬溶液经浓硫酸水解，水解产物沉淀过滤后添加硫酸铵纯化，纯化物烘干后在温度为500 ℃的马弗炉中煅烧3 h，最后得到粉状V₂O₅，可以满足YB/T 5304—2011中牌号V₂O₅ 98质量要求。

综合利用

风积沙似膏体煤矿充填材料的研究及应用

孙凯华, 刘鹏亮, 孙万明, 祝琨

2016, 45(04):  172-176. 

摘要 ( 1089 )   PDF  

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为在我国西北矿区实现充填材料的本地化，考察了当地广泛存在的风积沙作为充填骨料对充填体性能的影响。实验室试验结果表明：随着风积沙掺量的增加，充填体强度和结实率变化不明显，充填材料成本逐渐降低；随着辅料掺量的增加，充填体的7 d强度变化不明显，28 d强度和结实率均逐渐提高，充填体密度逐渐降低，充填辅料可以为充填材料提供碱性环境、减少泌水和充填体干缩，从而保证充填体的接顶率；随着料浆浓度的提高，料浆表观黏度和剪切应力均逐渐提高。工业试验显示，在w（水泥）∶w（辅料）∶w（粉煤灰）∶w（风积沙）=1∶1.6∶10∶12，料浆浓度为70%时，充填体工作面14 d内平均强度迅速增长至4.35 MPa，充填体的长期强度稳定在5 MPa以上，近水平煤层条件下充填率达到98.5%，强度发展和后期强度的稳定性都能满足支撑上覆岩层的压力的需要。钙矾石在充填体中呈针状、柱状结晶结构相互交错，形成致密的网络结构，可以促进充填体早期强度迅速提高；大量水化产物在粉煤灰颗粒表面堆积包裹，连同其他絮凝状胶凝将风积沙颗粒等胶结包裹成整体、致密的网络结构，可以使充填体强度保持长期稳定。试验结果对解决充填材料需求与供应不均衡、采煤效益与充填成本不均衡等问题具有重要意义。

石人沟铁矿全尾砂充填胶凝材料配比优化试验

李立涛, 杨志强, 高谦

2016, 45(04):  177-180. 

摘要 ( 944 )   PDF  

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河北钢铁集团石人沟铁矿三期工程采用全尾砂胶结充填采矿法开采，以水泥为胶凝材料时充填成本高。为考察采用固体废弃物开发低成本和高性能的新型充填材料的可行性，以水淬渣为胶凝材料，进行了不同原料配比对充填体强度的影响试验。结果表明：石灰掺量对充填体强度的影响大于石膏掺量；料浆浓度为68%、胶砂比为1∶5条件下，石灰掺量为3%、石膏掺量为16.0%时，得到的充填体强度最高，7 d强度为2.42 MPa，28 d强度为5.87 MPa，可以满足石人沟铁矿充填采矿对充填体强度的要求。试验结果可以为石人沟铁矿实现低成本全尾砂胶结充填开采提供技术依据。