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当期目录

    2020年 第49卷 第04期    刊出日期:2020-04-15
    采矿工程
    受载岩石能量演化特征的研究进展
    纪洪广, 苏晓波, 权道路, 张改改, 陈东升, 张同钊
    2020, 49(04):  1-9. 
    摘要 ( 312 )   PDF(mobile) (1387KB) ( 2 )  
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    能量作为一种描述“宏观系统”的“宏观变量”,其物理意义明确,信息量丰富。能量演化背后既包含了岩石自身储能状态信息又包含了岩石结构的损伤破裂信息。在深部地层中,开采扰动下的岩石能量演化特征将会更加明显,能量驱动下的岩体失稳或破坏将更加频发。为了进一步研究受载岩石能量演化方面的特征,需要对当前研究进展进行梳理。本文归纳了受载岩石的能量分配方式,分析了各组分能量用途,考虑了岩石自身因素与所处外界条件因素对岩石能量演化特征的影响。岩石自身因素包括岩石的软硬、材料均质与否、结构完整与否;外界条件因素包括围压条件的影响、卸荷条件的影响、加载速率的影响。最后指出,当前岩石受载能量演化的研究仍然处于发展阶段,需要开拓新的试验思路,开创新的试验方法,进一步挖掘能量背后携带的丰富信息量。
    青龙沟金矿露天转地下采场稳定性分析及控制
    赵兴东, 李怀宾, 张姝婧, 杨晓明, 张天航
    2020, 49(04):  10-14. 
    摘要 ( 313 )   PDF(mobile) (2444KB) ( 9 )  
    相关文章 | 计量指标
    以青龙沟金矿露天转地下采矿为工程背景,采用测线法对研究区域矿岩进行工程地质调查,获取矿岩结构面信息,并结合室内岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算。采用 Mathews 稳定性图法,分别计算出在未支护情况下,采场顶板、上盘和下盘保持稳定的最大长度分别为 52.5 m、35.84 m 和 12.11 m。综合考虑现场工程地质与施工条件,确定采场的最大可能暴露长度 34 m。应用 FLAC3D 对所确定的采场结构参数进行数值模拟,数值模拟结果表明在采场下盘出现较大范围的塑性破坏,这与稳定图法分析结果相一致。运用经验图表法进行采场锚索支护设计,提出了采场下盘锚索支护结构参数。通过对锚索支护采场进行数值分析结果表明,当在矿体下盘采用锚索支护后,支护后下盘围岩的最大水平位移以及塑性区范围均显著减小,设计的锚索支护参数能够确保下盘稳定。该研究为类似矿山采场结构参数确定及其支护形式选择提供参考。
    基于微型塌落筒和稠度漏斗的膏体充填料浆流变参数预测研究
    裴佃飞, 宋泽普, 齐兆军, 姜海强, 吴再海
    2020, 49(04):  15-19. 
    摘要 ( 265 )   PDF(mobile) (1651KB) ( 3 )  
    相关文章 | 计量指标
    充填料浆流变参数的准确测定是合理评价其管道输送特性的关键,目前充填料浆流变参数主要采用流变仪测试,工程适用性较差。基于圆锥塌落筒模型和圆柱塌落筒模型,结合流变仪测试,对比分析了不同形状尺寸塌落筒测试屈服应力的准确性,确定了微型塌落筒最佳形状尺寸为柱形 100 mm×100 mm;在此基础上构建了屈服应力—塌落度关系模型,经验证在无量纲屈服应力范围为 0~0.1 时该模型可以准确计算料浆屈服应力;通过自制稠度漏斗测试充填料浆流出时间,探索流变仪测试塑性粘度与流出时间关系,结果表明相同质量浓度时,料浆流出时间与其塑性粘度呈负相关关系,料浆质量浓度变化时其流出时间与塑性粘度关系不明显。
    露天矿山爆破振动控制技术的综合评价
    董英健, 于研宁, 郭连军, 徐振洋, 贾建军, 郭航伸, 包 松
    2020, 49(04):  20-26. 
    摘要 ( 1019 )   PDF(mobile) (3169KB) ( 5 )  
    相关文章 | 计量指标
    爆破振动的评价及控制一直是矿山关心的重点问题。结合某矿山具体爆破开挖工程,通过对矿区附近民房的调查,制定了单排减振孔、双排减振孔等控制技术方案,结合现场监测试验与数值模拟手段对振动速度和加速度振级进行了综合评价;引入了无量纲系数分析减振孔形式对爆破振动的影响特性。研究结果表明:相对于无减振孔试验,布置单排减振孔后峰值速度最大降振率可达到 49.8%,加速度振级降低 20%;而双排减振孔试验最大降振率可达到 71.4%,加速度振级降低 60%,降振效果明显。通过无量纲影响系数的定量描述,减振孔深度及直径对减振效果影响较大。
    含弱面岩体拉伸破坏形式及声发射特性研究
    龚彦华
    2020, 49(04):  27-31. 
    摘要 ( 264 )   PDF(mobile) (1949KB) ( 4 )  
    相关文章 | 计量指标
    金属矿山开采过程中的弱面岩体工程结构极易发生拉剪破坏。为了探究含弱面岩体支护方式与弱面角度的关系,对预制弱面的砂岩进行不同角度的抗拉试验。结果表明:①含弱面拉伸试验试样主要有 2 种破坏形式,剪切拉伸复合破坏和拉伸破坏;②弱面深度为 10 mm,弱面与加载方向的夹角为 70°时,预制弱面试件能承受的抗拉强度最大,当预制弱面深度增大时,圆盘试件承受的峰值抗拉强度会随着角度前移;③弱面角度会影响试件劣化过程,当弱面深度为 15 mm,弱面与加载方向为 50°时,试件会发生突然性断裂,具有一定的岩爆倾向性;④含弱面岩体破坏模式与其内部的不同角度弱面有密切关系。进行室内含预制弱面试件抗拉强度实验,可为含弱面岩体的现场施工提供指导建议。
    基于IAGA+M-SVR的岩土参数反分析方法及其工程应用
    孙振华, 杨天鸿, 安 琦, 辛全明
    2020, 49(04):  32-38. 
    摘要 ( 242 )   PDF(mobile) (2449KB) ( 4 )  
    相关文章 | 计量指标
    由于岩土工程的复杂性和不确定性致使岩土力学参数很难准确获得,提出了一种结合改进自适应遗传算法(IAGA)与多输出支持向量机(M-SVR)各自优点的基坑岩土参数位移反分析的方法。该方法充分利用遗传算法全局寻优以及支持向量机的小样本数据建模方面的优势,并且克服了传统遗传算法在复杂函数优化的寻优搜索中容易陷入局部极值、搜索效率低、不稳定以及利用单输出支持向量机建立多测点模型时计算量大、精度不高等缺点。通过将该方法应用于营口兴隆大厦桩撑支护体系基坑的岩土参数的反分析中,其反演的等效岩土参数值所计算的位移值与实际位移的平均相对误差仅为 2.83%,验证了该方法的适用性和结果的准确性。最后将反演所得抗剪强度参数与室内试验结果,弹性模量与经验值进行了对比分析,给出了该类型基坑三维数值模拟计算的初始参数建议值,采用该建议参数计算所得位移值与实际观测值平均相对误差为 4.07%,满足实际工程的应用。
    复杂采空区充填开采对地面建筑的影响研究
    刘焕春, 于建新, 焦华喆, 赵武胜
    2020, 49(04):  39-45. 
    摘要 ( 246 )   PDF(mobile) (3254KB) ( 3 )  
    相关文章 | 计量指标
    矿山地下开采引起的围岩应力变化及地表变形影响着地面建筑物的安全。采用ABAQUS有限元软件对金属矿山充填开采引起的岩体变形及地表移动规律进行了研究。以矿山实际开采现状及实测数据为基础,建立了具有复杂空间结构的三维地层模型,利用子程序SIGINI编程施加地应力,采用修正Mohr-Coulomb模型模拟岩体,计算得出:由于围岩力学强度较高,开采引起顶板下沉量相对较小,充填对于控制底鼓具有一定抑制作用;预留矿柱主要承受较大竖向压应力,矿柱尺寸越小压缩量越大;地表充填站位于采空区边缘位置,水平及竖向位移相对较小,地表变形主要集中在采空区中部位置。研究成果可为矿山安全开采提供依据,为地面监测点的选择提供参考。
    基于块体二维图形的岩块三维筛分尺寸研究
    荆永滨, 冯兴隆, 张凯铭, 刘锦艳
    2020, 49(04):  46-51. 
    摘要 ( 221 )   PDF(mobile) (3047KB) ( 2 )  
    相关文章 | 计量指标
    为实现破碎岩石的三维块度分布估算,研究了根据图像分割后的岩块二维图形计算岩块三维筛分尺寸的方法。通过块体三维形状参数ε和κ对块体进行分类,根据分类结果计算块体的等效尺寸作为过筛块度尺寸。利用岩体结构面网络模拟建立三维岩块模型集合,利用一组平面对其进行切割得到岩块对应的二维轮廓线,根据岩块二维轮廓线和岩块三维模型分别计算块体的二维和三维几何特征参数值,从而利用统计分析和回归分析建立二维和三维几何特征参数之间的关系,推导出通过二维几何参数计算岩块筛分尺寸的公式,最终得到定量的矿岩块度分布。实验对比表明,根据二维几何特征参数计算的块体筛分尺寸和三维岩块模型的块体实际筛分尺寸分布规律基本一致。
    矿物工程
    稀散金属硒、碲回收工艺现状与展望
    肖 鹏, 王红军, 叶逢春, 易 宇, 纪宏巍, 邱士伟
    2020, 49(04):  52-60. 
    摘要 ( 318 )   PDF(mobile) (2369KB) ( 7 )  
    相关文章 | 计量指标
    硒、碲作为自然界中含量稀少且分散的非金属元素,因具备抗氧化、光敏性强以及良好的塑性等优异的物理化学性能,被广泛应用于冶金、化工、信息、能源及电子等工业领域,并随着应用范围日益扩大,用量大幅度增加。由于硒、碲资源伴生属性,产量受主矿种生产制约,将越来越难以满足当前的市场需求,导致供需矛盾突出,同时也将面临资源短缺问题,再生硒、碲资源综合利用将会成为研究的热点.总结了当前硒、碲的资源储量、应用和消费概况,分类归纳了各类硒、碲原生及再生原料处理工艺技术现状,重点阐述了以铜阳极泥为代表原料的硒、碲提取工艺,并详尽介绍了不同处理工艺的优缺点,最后对硒、碲资源回收利用的未来发展方向进行了展望。
    基于高速动态的颗粒气泡脱附过程动力学研究
    丁世豪, 贾文杰, 刘梦云, 邢耀文, 张友飞, 郑 茜, 桂夏辉
    2020, 49(04):  61-65. 
    摘要 ( 246 )   PDF(mobile) (3246KB) ( 4 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过颗粒气泡脱附高速动态测试系统,研究了颗粒气泡脱附过程动力学。运用Image-Pro Plus图像处理软件测量颗粒气泡间接触角、三相润湿周边,计算颗粒气泡间毛细黏附力随颗粒运动时间的变化。结果表明:颗粒从气泡表面脱附主要分为气泡拉伸变形接触角增大和气泡滑动三相润湿周边减小两个阶段。气泡拉伸阶段,三相润湿周边固定在颗粒表面,接触角由平衡接触角增大到前进接触角;气泡滑动阶段,接触角保持不变,三相润湿周边滑动减小。毛细黏附力在气泡脱附过程中随接触角增大而增大,随三相润湿周边滑动而减小,当外力超过颗粒气泡间临界黏附力时,颗粒从气泡表面脱附。
    基于力测量法研究滑石的晶面各向异性
    张其东, 李小黎, 李文娟, 尚 鹤
    2020, 49(04):  66-71. 
    摘要 ( 221 )   PDF(mobile) (2248KB) ( 2 )  
    相关文章 | 计量指标
     层状硅酸盐矿物滑石在解离时会形成具有明显性质差异的2种表面,滑石的晶面各向异性会导致矿物不同表面表现出不同的润湿性以及不同的电荷密度。通过原子力显微镜力(AFM)曲线测量以及经典DLVO理论计算,对滑石的非极性面和极性面进行深入研究,首先利用AFM力曲线测量和计算,得到不同pH值时氮化硅的电位值,利用AFM直接力测量法对符合粗糙度要求的滑石非极性面和极性面样品在10 mmol/L的KCl溶液中进行测量,得到不同pH值环境下的力曲线,通过DLVO理论拟合计算得到滑石非极性面和极性面的表面电位值。滑石的非极性面电位值在研究的pH范围内一直为负,且恒定,极性面电位值随pH升高而降低,零电点出现在pH=7.6左右。将计算得到的滑石表面电位与氮化硅之间的作用力拟合曲线与实际测得的作用力进行对比发现,计算值与测量值基本一致,拟合度较高。
    草酸对锡石可浮性的影响及其作用机理研究
    朱丽佳, 刘 杰, 郭珍旭, 吕 良
    2020, 49(04):  72-77. 
    摘要 ( 281 )   PDF(mobile) (2005KB) ( 2 )  
    相关文章 | 计量指标
    为探究苯乙烯膦酸(SPA)捕收剂体系下作为脉石抑制剂的草酸对锡石可浮性的影响,进行了浮选试验,并利用溶液化学计算、动电位检测和红外光谱分析等手段探究其作用机理。在210时,锡石无法有效回收。根据锡石、萤石、方解石的浮选行为提出了锡石反浮选除杂的新思路。溶液化学计算、动电位检测和红外光谱分析表明草酸和SPA均能化学吸附于锡石表面,草酸在锡石表面生成了稳定的草酸锡络合物,草酸与SPA在锡石表面的吸附互相受到对方存在的影响。抑制机理解释为草酸在锡石表面的吸附增加了其亲水性同时占据了活性位点,从而抑制了锡石的浮选,研究结果为草酸对锡石浮选行为影响的机理提供了参考。
    安徽某铜矿山浮选柱半工业试验
    代献仁, 陈 洲, 袁启东, 刘 军, 张 永
    2020, 49(04):  78-83. 
    摘要 ( 242 )   PDF(mobile) (2280KB) ( 2 )  
    相关文章 | 计量指标
    安徽某铜矿山现场采用优先浮铜—选铜尾矿磁选回收磁铁矿及磁黄铁矿—磁选尾矿浮选回收黄铁矿的工艺流程。浮选作业均采用常规浮选机,当原矿品位降低时,精矿铜品位难以达到设计指标。为提高铜精矿品位,在实验室试验的基础上,分别采用CCF型浮选柱和旋流-静态微泡浮选柱进行半工业试验。现场结果表明:采用浮选柱的精矿品位均高于同期现场精矿品位,其中CCF型浮选柱的精矿品位高达21.01%,比同期生产指标提高了2.9个百分点,旋流-静态微泡浮选柱的精矿品位为19.96%,比同期现场生产指标提高了1.05个百分点。说明CCF型浮选柱更适合于处理该矿石。
    非洲某风化型铌铁磷多金属矿选矿研究
    邹坚坚, 胡 真, 杨凯志, 丘世澄
    2020, 49(04):  84-88. 
    摘要 ( 252 )   PDF(mobile) (2112KB) ( 7 )  
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     非洲某风化型铌铁磷多金属矿为风化壳复合烧绿石矿,原矿含Nb2O5 0.62%、含P2O5 8.28%,含Fe 13.91%,矿石风化严重,含泥量较高。根据矿石中烧绿石与脉石矿物之间的比重差异,采用重选实现有价矿物的预富集,磁铁矿具有强磁性,采用弱磁选回收磁铁矿,磷灰石和烧绿石具有可浮性差异,浮选实现磷灰石和烧绿石的分离回收。原矿首先经螺旋溜槽重选可以抛除产率为73.61%的尾矿,重选精矿磨细至-0.074 mm占78%,在磁场强度为0.45 T条件下,经弱磁选铁,获得了Fe品位61.69%,回收率38.83%的铁精矿,选铁尾矿以碳酸钠为调整剂、GY10为捕收剂,经1粗2精2扫磷浮选,获得了P2O5品位为37.59%,回收率为47.88%的磷精矿,选磷尾矿以SH为调整剂、GSC为捕收剂,经1粗2精2扫铌浮选,获得了Nb2O5品位37.56%,Nb2O5回收率65.73%的铌精矿。研究结果可以为该类风化铌矿的开发利用提供依据。
    新型常温捕收剂DN-6对磷灰石的捕收性能研究
    南 楠, 朱一民, 韩跃新, 刘 杰
    2020, 49(04):  89-92. 
    摘要 ( 234 )   PDF(mobile) (1529KB) ( 2 )  
    相关文章 | 计量指标
    为降低北方磷矿厂的选矿成本,提高浮选指标,东北大学研制了一种常温磷灰石捕收剂DN-6。为检测DN-6的浮选性能,进行了单矿物浮选试验,并通过Zeta电位检测和傅里叶变换红外光谱分析对该捕收剂在磷灰石表面的作用机理进行了研究。单矿物浮选试验结果表明,在矿浆pH=7.6,矿浆温度28 ℃,DN-6用量为166.7 mg/L的浮选条件下,捕收剂DN-6对磷灰石单矿物的浮选回收率可达97.59%。Zeta电位和傅里叶变换红外光谱分析表明,pH<4时,DN-6在磷灰石表面发生键合吸附。
    磁化对油酸钠溶液物化性质和矿物浮选的影响
    周文波, 李 赛, 陶黎明, 李青青, 余 凡, 张 力
    2020, 49(04):  93-98. 
    摘要 ( 857 )   PDF(mobile) (2031KB) ( 4 )  
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    对油酸钠溶液进行磁化处理,探究磁化对溶液的pH值、吸光度、表面张力和电导率等物化性质的变化,并研究磁化处理对矿物浮选结果的影响。试验结果表明:在磁感应强度320 mT、磁化时间10 min条件下,磁化处理油酸钠溶液后,溶液的pH值、吸光度和电导率较未磁化时分别提高了0.53、0.113和1.7 μS/cm,表面张力下降了14.44 mN/mT;方解石、萤石的Zeta电位绝对值较未磁化时分别降低了2.90 mV和7.41mV;方解石、萤石的浮选回收率较未磁化时分别提高了19.77%、12.81%;方解石、萤石表面的油酸钠吸附量较未磁化时分别增加了0.236 mg/g、0.189 mg/g。
    齐大山含碳酸盐铁矿石工艺矿物学研究
    陈洪彬, 王建雄, 刘志斌, 刘 杰, 张 毅
    2020, 49(04):  99-104. 
    摘要 ( 235 )   PDF(mobile) (3200KB) ( 3 )  
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     为给齐大山含碳酸盐铁矿石选矿利用提供理论支持,对矿石的化学组成、矿物组成、矿石的结构构造、矿物产出形式、嵌布特征及嵌布粒度等进行了详细研究。结果表明:矿石中的铁主要赋存于菱铁矿、赤铁矿和磁铁矿中,主要的脉石矿物为石英和白云石;磁铁矿与赤铁矿共生关系密切,大部分赤铁矿由磁铁矿氧化蚀变生成,且嵌布粒度较细;菱铁矿与白云石、石英紧密连生,主要以自形-半自形的粒状集合体产出,粒度粗大;菱铁矿和赤铁矿-磁铁矿在大于0.1 mm粒级的分布率分别为92.90%、15.00%。当矿石粒级为-0.053 mm时,铁矿物单体解离度达到60%以上。矿石的工艺矿物学特征表明,矿石属于难选铁矿石。
    地质与测量
    东昆仑东段水系沉积物测量数据处理中因子分析法的应用研究
    耿国帅, 张德会, 杨 帆, 张 晶, 湛 龙
    2020, 49(04):  105-117. 
    摘要 ( 221 )   PDF(mobile) (6723KB) ( 1 )  
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     因子分析是一种多元统计分析方法,已广泛应用于地球化学数据处理中。其计算基础是相关系数矩阵(或协方差矩阵),易受特异值影响,加之地球化学数据是成分数据,其闭合效应会影响数据的相关系数矩阵。因此,在进行因子分析前须对数据进行变换,以获得准确的结果。以东昆仑东段水系沉积物地球化学测量数据为例,分别对原始数据、Log变换后数据及ILR变换后数据进行常规因子分析和稳健因子分析,旨在优选一种在地球化学数据处理中效果较好的因子分析方法,明确东昆仑东段的主攻矿种,并进一步圈定找矿靶区。研究表明:对ILR变换后的数据进行稳健因子分析发现,各主因子与各成因类型矿床对应性最好。利用其因子得分异常圈定了找矿靶区7处,靶区内已发现了4处大型以上的金矿床和多处中型金、铁和多金属矿床,通过进一步工作,在靶区内新发现了一些找矿线索,已发现的矿床(点)与靶区的异常规模还不相称,进一步开展工作的潜力巨大。
    内蒙古维拉斯托矿区隐伏矿体大功率激电综合找矿勘查
    占文锋, 王 强, 刘太福
    2020, 49(04):  118-129. 
    摘要 ( 863 )   PDF(mobile) (9040KB) ( 2 )  
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     维拉斯托岩浆热液型铜锌多金属矿床位于大兴安岭成矿带南段,已探明矿石量超过800万t,资源潜力巨大。矿体主要赋存于下元古界锡林郭勒杂岩内,受NE向断裂带控制,地表为第四系覆盖,覆盖区隐伏矿体的准确定位是当前亟待解决的问题。通过详细分析研究区地质资料、钻孔资料、物性资料及地面高精度磁测资料,对找矿潜力较大的物探异常区进行了激电扫面、剖面和测深工作,并对测量数据进行了深入的解译分析。结果表明:①研究区辉长岩的磁化率及剩余磁化强度较大,其余岩性无明显的磁性变化,围岩、侵入岩、构造岩(包括蚀变的)以及氧化矿等均不会产生激电异常,视极化率低于4%,视电阻率基本大于1 000 Ω·m,矿体是引起异常的主要原因,其视极化率小于4%,视电阻率约1 000 Ω·m,呈高极化、中—低阻特征,以此作为研究区激电异常划分的依据;②平面视极化率、视电阻率显示两条SN向高值带,近于平行排列,平面上呈“S”形展布,构成了区内的基本格局,其间展布的NE、NW向高值带相互交织成网格状,节点位置即为异常点,推断为矿体富集的主要区位,据此将区内异常划分为东西两个条带,沿南北方向可进一步划分为4个异常区;③对典型的激电测深剖面进行了解译和反演,发现反演结果与实测揭露的异常体所在的平面位置基本吻合,但反演的深度略浅;在异常位置通过布设钻孔验证,见矿效果较好,对各靶区下一步钻孔布设具有重要的指导意义。上述分析表明:所采用的物探综合勘查方法和资料解译方法具有较好的可行性,在类似地区具有一定的运用前景。
    机电与自动化
    带式输送机故障准确诊断方法
    蔡安江, 李 涛, 王洪波, 田凤阳, 杨 洁
    2020, 49(04):  130-134. 
    摘要 ( 289 )   PDF(mobile) (1793KB) ( 8 )  
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    针对带式输送机运行过程中的典型故障,提出了一种基于特征级与决策级的双层融合故障准确诊断方法。建立了带式输送机故障诊断信息融合模型,提取带式输送机故障信息的基本特征和小波包特征,实现特征级融合,并使用量子粒子群优化的核极限学习机与支持向量机2种分类器进行特征级的故障诊断;采用D-S证据理论将2种分类器的特征级故障诊断结果再融合,实现决策级的故障诊断。利用2种分类器的概率输出构造基本概率赋值函数,有效解决了D-S证据理论中基本概率赋值函数的构造。搭建带式输送机实验台,使用MATLAB进行实验验证,结果表明该方法的故障识别准确率可达97%,提高了故障诊断的准确度。
    金属矿山采—选型MES系统的框架实现与关键技术
    宋 朋, 许 晖, 范学峰, 舒先亮
    2020, 49(04):  135-141. 
    摘要 ( 216 )   PDF(mobile) (2566KB) ( 4 )  
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    金属矿山智能信息化程度低,生产过程中信息阻塞严重,健全执行制造系统有利于信息的流通,对智慧矿山的建设进程具有重要意义。根据数家矿山企业调查研究,阐述了MES系统的关键性地位,提出基于ERP/MES/PCS三层架构的金属矿山现代集成制造系统框架模型,探讨了MES系统与ERP和PCS 集成的关键技术,提出了矿山MES系统功能模块架构,分析归纳了J2EE与.net的开发平台的选用与各自开发架构,建立E-R模型并设计出关系数据库模型,实现金属矿山采—选型MES系统功能框架的顶层设计,对MES系统的建设提供理论依据。
    基于逆向工程的新型矿车开发设计与关键技术研究
    王建军, 武秋俊, 马文斌, 李寒雄
    2020, 49(04):  142-146. 
    摘要 ( 193 )   PDF(mobile) (2637KB) ( 2 )  
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    为提高新型矿车的开发水平,降低其研发的人力物力,研究设计了一种基于三维照相扫描仪的新型矿车开发方法。通过Focus 350三维扫描仪等硬件获得新型矿车驾驶室上部的点云数据,并采用Geomagic Studio软件对不同位置、不同摄像头的点云数据开展了连接、滤波、精简以及插补操作,由CATIA软件完成了新型矿车驾驶室上部的曲面重构,建立了曲面重建光顺性的评价方法,得知所重建新型矿车驾驶室上部曲面模型曲率变化的最大值为0.012 mm-1,最小值为-0.838 mm-1。最终,通过上述研究方法对整车进行开发与加工制造。该研究可为我国自主研发新型矿车提供理论参考与依据。关键词 三维照相扫描仪 Geomagic Studio 矿车 CATIA 逆向工程基于逆向工程的新型矿车开发设计与关键技术研究 王建军1 武秋俊1 马文斌2,3 李寒雄41 (1. 河北机电职业技术学院机械工程系,河北 邢台 054000;2. 青海交通职业技术学院汽车工程学院,青海 西宁 810003;3. 重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆 400074;4. 金属矿山设备制造与先进技术辽宁省重点实验室,辽宁 沈阳 110004) 摘 要 为提高新型矿车的开发水平,降低其研发的人力物力,研究设计了一种基于三维照相扫描仪的新型矿车开发方法。通过Focus 350三维扫描仪等硬件获得新型矿车驾驶室上部的点云数据,并采用Geomagic Studio软件对不同位置、不同摄像头的点云数据开展了连接、滤波、精简以及插补操作,由CATIA软件完成了新型矿车驾驶室上部的曲面重构,建立了曲面重建光顺性的评价方法,得知所重建新型矿车驾驶室上部曲面模型曲率变化的最大值为0.012 mm-1,最小值为-0.838 mm-1。最终,通过上述研究方法对整车进行开发与加工制造。该研究可为我国自主研发新型矿车提供理论参考与依据。
    多金属露天矿多目标生产计划优化问题建模及求解算法
    顾清华, 吕艳红, 卢才武, 阮顺领
    2020, 49(04):  147-153. 
    摘要 ( 247 )   PDF(mobile) (2637KB) ( 2 )  
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    针对多金属露天矿山生产计划优化问题难以建模、求解复杂等问题,从多种金属元素、采掘运输成本以及矿石品位三个角度出发,综合考虑矿石产量、品位波动、矿石资源利用率、开采和处理能力以及回采率等多种影响因素,构建了一个多金属露天矿多目标生产计划模型。受粒子群算法启发,提出一种改进狼群算法(IGWO)对模型进行求解,并引入反向学习策略和非线性收敛策略来提高算法的求解效率。以国内某露天矿的实际生产为例,分别利用粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)和IGWO算法对模型进行求解对比。结果表明:该生产计划模型更加符合露天矿多种矿产资源综合开采利用的实际需求,IGWO算法较PSO算法运行速度上提高了71%,在求解精度上提高16%。该生产计划方案对多金属露天矿山矿产资源综合利用及精细化排产具有重要的指导意义,可促进企业可持续发展。
    液压凿岩机回转特性分析及试验研究
    吕 闯
    2020, 49(04):  154-158. 
    摘要 ( 233 )   PDF(mobile) (1815KB) ( 4 )  
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    液压凿岩机的回转机构一般采用独立外回转机构,较之于冲击机构,很少有人进行过这方面的研究。本研究在对液压凿岩机主要回转性能参数包括回转扭矩、回转转速、回转功率等进行理论分析的基础上,依据国家标准的要求,特制了一套液压凿岩机回转性能测试系统,并以某小型号液压凿岩机为试验样机,对其回转性能进行了试验测试,试验分别测试了小流量和大流量2种状态下的回转性能参数。通过数据分析及曲线拟合表明:回转扭矩和回转进油压力具有很好的线性关系,在一定的回转扭矩范围内,其扭矩—转速曲线保持很好硬特性(转速稳定),负载超出此扭矩,回转转速急速下降。
    副井信号操车设备远程控制设计与应用
    张 卫, 李 建
    2020, 49(04):  159-164. 
    摘要 ( 249 )   PDF(mobile) (1815KB) ( 4 )  
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    副井信号操车设备远程控制系统是数字化矿山建设的重要组成部分,此系统应用计算机网络技术、可编程控制器技术、无线通信技术、传感器检测技术和视频监控技术,以总线冗余、Profibus-DP现场总线控制和工业以太网为基础组成的数字化网络控制系统。通过将原系统分段独立的控制方式改造成集中遥控和远程操作的方式来减少副井提升机各中段水平的岗位操作人员数量、提高设备的安全性和生产效率,适用于地下矿山企业的长期生产工况作业,是智慧化矿山建设的必然趋势。
    筛孔型溢流管旋流器分离性能研究
    刘培坤, 郑雪飞, 杨兴华, 张悦刊, 姜兰越
    2020, 49(04):  165-170. 
    摘要 ( 227 )   PDF(mobile) (2508KB) ( 3 )  
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     旋流器在分离过程中由于短路流的存在造成溢流跑粗现象,针对此问题提出一种筛孔型溢流管旋流器,并进行数值模拟和试验研究。结果表明:与圆柱型溢流管相比,筛孔型溢流管结构可延长颗粒在旋流器内的分离时间,使短路流重新进入外旋流进行充分分离,减少溢流跑粗现象。对比试验结果表明,与圆柱型溢流管旋流器相比较,采用筛孔型溢流管分离效率显著提高,-25 μm分级质效率由47.59%提高到58.00%,分级量效率由48.74%提高到60.08%,溢流产物更细,粗颗粒减少,溢流跑粗现象得到有效改善;随着溢流管开孔率增大,溢流产率提高,溢流和底流产品粒度均有变粗的趋势。
    基于Hausdorff距离的光纤陀螺阈值滤波算法
    曹 健, 杨志强, 刘晨晨
    2020, 49(04):  171-177. 
    摘要 ( 1460 )  
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     要实现采矿机组的智能化,必须对采矿机械的位姿进行实时准确地控制。由于开采工作面环境复杂,可选用捷联惯性导航技术来实现对采矿机械的监测。光纤陀螺作为捷联惯导系统的核心元件,其随机噪声制约着惯性导航系统的精度。传统的建模滤波及小波消噪方法由于其自身的局限性,不能保证准确性和去噪效果。所以结合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD),提出了Hausdorff距离(Hausdorff Distance,HD)筛选准则与阈值滤波相结合的去噪算法。该算法以本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)与原始信号概率密度函数(Probability Density Function,PDF)的Hausdorff距离为判别依据,对所有IMF进行筛选,之后引入阈值对筛选出的IMF进行滤波处理,最后将其与余项重构。通过试验比较了软硬阈值的滤波效果,确定了该算法采用硬阈值。为验证算法的有效性,将该算法与其他3种方法进行比较,仿真信号与实测陀螺静态漂移数据的试验结果表明了该方法的优越性,能够有效降低陀螺的各项随机误差。
    安全与环保
    金属硫化矿尘爆炸研究进展
    田长顺, 饶运章, 许 威, 肖春瑜
    2020, 49(04):  178-185. 
    摘要 ( 254 )   PDF(mobile) (2320KB) ( 3 )  
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    金属硫化矿在工业上广泛应用的同时,在开采、储运等过程中带来了粉尘爆炸的危险,这是由于其包含的硫元素、铁元素化学性质活泼导致的。综述了近年来金属硫化矿尘爆炸的研究进展;具体分析了硫含量、铁含量、粉尘粒径与形状、粉尘质量浓度等因素对爆炸参数的影响,并与硫尘、煤尘爆炸做了对比;利用系统安全学理论,基于本质安全角度,从人(作业人员)—机(金属硫化矿尘)—环境(作业环境)3个方面阐述了预防与控制金属硫化矿尘爆炸的技术要点,并提出了磁黄铁矿掺杂影响、热力学、动力学模型等潜在的金属硫化矿尘爆炸研究方向。金属硫化矿尘爆炸独特的性质将使其成为新的研究热点,得到更深入的研究和应用。
    高温矿井热湿环境对人体机能的影响
    2020, 49(04):  186-193. 
    摘要 ( 260 )   PDF(mobile) (2761KB) ( 6 )  
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    矿井高温热害及其治理已成为国内外采矿界公认的科技难题,矿井降温技术已成为高温矿井正常安全生产、企业发展的瓶颈技术和关键技术。随着矿井开采深度逐渐增加,作业人员的安全及职业健康问题愈加突出,尤其是高温高湿环境下矿工的健康问题。研究热湿环境对人体机能的影响尺度,可为更好地调节高温矿井热湿环境提供依据和借鉴。针对3个高温金属矿井,选取不同中段的5个作业点(其环境温度范围分别为23~26 ℃、27~30 ℃、31~34 ℃、35~38 ℃、39~42 ℃,湿度范围介于60%~70%、70%~80%、80%~90%三个区间,风速调控为0.5 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s),对50名矿工(10个作业小组)进行生理、心理及行为测量。通过测量及数据分析得到热湿环境下人体各机能参数的变化趋势,结论为温度27 ℃以下、湿度60%~70%、风速0.5 m/s为矿工作业环境的舒适范围。温度超过27℃,湿度超过70%时,需采取降温除湿措施改善井下作业条件。
    铁矿采场多组份水炮泥抑制爆破烟尘试验研究
    王天暘, 金龙哲, 郭敬中, 刘建国, 巩 琦
    2020, 49(04):  194-199. 
    摘要 ( 225 )  
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    金属矿山采场爆破烟尘产生量大,不仅严重危害井下工人的职业健康,而且经回风井排放到地面也会造成大气污染。基于此研制了新型多组份水炮泥配方,以梅山铁矿巷道型采场作为试验地点,利用在线监测的手段测定了采场爆破后4种水炮泥装填类型的粉尘变化情况以及炮烟中CO、NO的浓度变化规律,分析对比了不同装填类型的水炮泥对采场爆破烟尘的抑制效果。研究结果表明:采场爆破后CO和NO浓度变化均遵循“双峰曲线”的规律,基本具有普遍性;在抑制粉尘方面,多组份水炮泥的效果优于普通水炮泥,且其呼尘相对降尘率远大于全尘相对降尘率,即多组份水炮泥具有更为良好的呼尘抑制效果;在抑制有毒有害气体方面,与普通水炮泥相比,多组份水炮泥对CO的抑制效率提高了51.9%,但对NO的抑制效果没有明显提升,即多组份水炮泥中的添加剂对CO的抑制效果明显,而清水在NO的抑制过程中起到了关键作用。
    应用纳米气泡气浮应急修复重金属污染土壤
    傅开彬, 秦天邦, 龙美樵, 候普尧, 钟秋红, 杜明霞
    2020, 49(04):  200-205. 
    摘要 ( 224 )  
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    为了确定纳米气泡气浮快速修复重金属污染土壤的选别工艺,采用自制纳米气泡气浮装置为试验仪器,模拟含Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+和Cr3+等重金属离子溶液泄漏导致土壤重金属污染事件,考察了磨矿细度、pH值等参数对重金属脱除效率的影响。结果表明,当硫酸铵用量为30 kg/t、硫化钠用量为36 kg/t、丁基黄药用量为2 500 g/t、2#油用量为1 500 g/t、溶液pH值为8.0和浮选时间为60 min时,经过“1粗3扫”后,污染土壤中Cu2+、Cd2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+和Cr3+的脱除率分别为90.08%、87.92%、85.95%、84.77%、78.85%和75.58%;获得泡沫产品中Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+和Cr3+含量分别为12.01×104 mg/kg、11.72×104 mg/kg、11.46×104 mg/kg、11.30×104 mg/kg、10.51×104 mg/kg、10.08×104 mg/kg,达到了硫化矿精矿质量要求,具有综合回收价值。研究获得的工艺流程对重金属污染土壤的应急修复具有指导意义。
    铅离子印迹聚氨酯树脂的吸附性能
    蔡 辉, 李小平, 周进康, 龙攀峰, 刘九辉, 赵 君
    2020, 49(04):  206-211. 
    摘要 ( 205 )   PDF(mobile) (1875KB) ( 3 )  
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    为了制备一种高效的Pb2+吸附树脂,探究其对Pb2+的吸附规律。以二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI),三羟甲基丙烷(TMP)及聚丙二醇(PPG-600)为原料合成聚氨酯预聚体(PU),然后,在PU端基异氰酸根上接枝螯合剂二乙烯三胺(DETA),同时加入Pb2+模板、交联剂制备了铅离子印迹/螯合聚氨酯树脂(PU-DETA-IIP)。利用红外光谱(FT-IR)、比表面积分析(BET)进行表征。考察了DETA、Pb2+模板用量对吸附性能的影响,并以硝酸铅溶液模拟Pb2+废水进行吸附试验,优化了吸附工艺参数,测定了PU-DETA-IIP的吸附性能。结果表明:螯合剂DETA和模板Pb2+用量分别为1.4 g和1.2 g,在最佳吸附条件Pb2+初始浓度为200 mg/L、吸附温度为303 K、时间为120 min、pH=5时,PU-DETA-IIP的吸附量和去除率分别达到39.92 mg/g和99.80%,印迹因子QPU-DETA-IIP/QPU-DETA-NIIP为1.47,选择性系数QPb/QFe达到21.73,具有较好印迹效果。
    综合利用
    江西某金矿尾矿再选试验研究
    王明莉, 徐宝金, 朱加乾, 陈 波
    2020, 49(04):  212-216. 
    摘要 ( 270 )  
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     江西某金矿浮选尾矿属于低品位难处理含金硫化矿,由于尾矿长期堆存,部分硫化矿石表面氧化程度高,为确定该尾矿资源开发再利用工艺,进行了选矿试验。工艺矿物学研究结果表明,矿石中Au品位为0.70 g/t,为主要的回收元素,主要以单体金和硫化物包裹金的形式存在,其次以氧化物包裹金的形式存在;根据该矿石性质特点,采用以多硫化钠为硫化剂的浮选工艺流程处理该矿石。粗选条件试验表明,粗选多硫化钠最佳用量为80 g/t,粗选的最佳矿浆pH值为8;在条件试验的基础上进行硫酸铜、丁铵黑药、丁基黄药和多硫化钠用量正交试验,并对试验结果进行验证试验,最终确定优水平组合为硫酸铜50 g/t、丁基黄药150 g/t、丁铵黑药50 g/t,多硫化钠80 g/t;在矿石粗选磨矿细度为-0.074 mm占90%、矿浆pH为8、煤油用量100 g/t、多硫化钠用量80 g/t、丁基黄药+丁铵黑药用量(150+50) g/t,硫酸铜用量50 g/t,水玻璃用量200 g/t,2#油用量40 g/t的条件下,经“1粗2精2扫”的闭路试验,可获得Au品位13.25 g/t、Au回收率57.16%的浮选金精矿,相较于未添加多硫化钠的浮选流程,精矿指标良好,研究结果为该矿山和类似矿山的尾矿资源回收利用提供一定的参考。
    铜熔炼烟灰中Cu、Zn元素浸出试验研究
    李 雨, 王 鑫, 郑 睿, 陈 雯, 雷 鹰
    2020, 49(04):  217-220. 
    摘要 ( 251 )   PDF(mobile) (1804KB) ( 3 )  
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    在原材料化学成分和物相组成分析的基础上,对微波辅助浸出某铜含量为12.67%、锌含量为9.85%的铜熔炼烟灰中Cu、Zn元素的可行性进行了研究。考察了硫酸浓度、液固比、浸出温度和浸出时间对Cu、Zn浸出率的影响,结果显示,在硫酸浓度为5 mol/L、液固比为10 mL/g、浸出温度80 ℃、浸出时间2 h条件下,铜、锌浸出率分别为95.11%、95.92%。对浸渣分析表明,浸渣主要为残余的碳及铁硅酸盐,铁酸铜、铁酸锌经硫酸浸出后生成磁铁矿,浸渣中部分大颗粒碎裂成较小颗粒,且颗粒表面有裂缝和孔产生,浸渣疏松多孔。