金属矿山

徐帅, 韩明飞, 李家后, 田猛, 杨敏

2021, 50(02): 1-8.

摘要 ( 240 )

PDF (2000KB) ( 581 )

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地应力变化使工程结构发生失稳、变形甚至破坏，是大多数工程灾害的直接原因。相对地应力监测是探究开采过程地应力时空演化规律的重要手段，因此，相对地应力监测在隧道施工、资源开采、水利交通工程建设中是重点内容。本文对当前采用的相对应力监测设备的组成结构、工作原理、使用步骤、注意事项、应用现状、适用条件和优缺点进行了详细阐述和分析，为相对地应力监测的设备选型和工程应用提供了借鉴。最后，基于当前5G通讯技术和智能物联网快速发展现状，提出基于5G+物联网的相对应力智能监测的发展方向，设计了相对地应力智能实时监测的研究思路和系统框架，为相对应力的监测进一步发展提供展望。

高山河谷地形下采空区顶板变形及其影响因素分析

孙丽军, 叶义成, 胡南燕, 姚囝, 李鹏程, 邓兴敏

2021, 50(02): 9-15.

摘要 ( 238 )

PDF (2548KB) ( 449 )

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研究高山河谷地形下采空区顶板的变形特征是采空区地压管理和安全生产的重要基础。基于薄板小挠度弯曲理论，在满足边界条件及连续条件下，采用Levy单三角级数解法推导出高山河谷地形采空区顶板变形的挠度解析解。以宜昌某磷矿为工程背景，根据求解的采空区顶板挠度方程，分析了地表谷坡倾角θ、采空区走向与倾向长度比a/b、均布荷载分量q0等因素对顶板最大挠度w及最大挠度点位置的影响规律。分析结果表明：高山河谷地形下采空区顶板最大挠度w随谷坡倾角θ先缓慢再急剧递增，随a/b值呈“S”形递增，随q0值呈线性递增；此外高山河谷地形下采空区顶板最大挠度点位置均向高山侧偏移，其偏移距离受地表谷坡倾角θ及均布荷载分量q0 影响较小，受采空区尺寸a/b值影响较大；最后根据现场调研结果分析得到顶板最大挠度点位置，验证了计算的理论结果与实际基本相符。研究可为高山河谷地形下采空区支护和采场地压管理提供理论依据。

基于SBAS-InSAR的大采深条带开采地表沉降监测与特征分析

何荣, 刘畅远, 徐可心

2021, 50(02): 16-22.

摘要 ( 200 )

PDF (3839KB) ( 459 )

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矿区地下开采造成地表不同程度的沉降，引发安全隐患，InSAR技术是地表变形监测的重要手段之一。项目利用31景Sentinel-1A影像，基于SBAS-InSAR技术，通过去除地形误差、轨道误差及大气延迟误差等，获得下沉盆地年平均沉降速率达到61 mm/a，最大沉降127 mm，整体呈现下沉趋势，不均匀沉降较为明显，局部区域沉降量持续增大。统计下沉盆地沉降面积发现，沉降量大于100 mm的沉降面积达到0.32 km2，累计沉降面积达到4.33 km2，沉降面积呈现逐渐增加的趋势；将SBAS-InSAR结果与水准数据对比分析，均误差为2.9 mm，两者结果基本吻合。从SBAS 结果提取研究区下沉盆地的剖面时序沉降信息并做高斯曲线拟合，曲线形态与开采沉陷概率积分法特征一致。研究表明：基于SBAS-InSAR在大采深条带开采矿区地表变形监测中是可行的，受条带工作面开采的影响，引发相邻老采空区持续发生沉降，地表变形较小，地表移动范围大， SBAS-InSAR可以有效得到全盆地、全要素地表变形信息，为类似矿区开采沉陷高精度监测提供参考。

露天转地下开采覆盖层合理厚度优化研究

鲁宇, 金长宇, 王湟, 刘冬

2021, 50(02): 23-28.

摘要 ( 246 )

PDF (4460KB) ( 436 )

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眼前山铁矿已经进入到露天开采转向地下开采的过渡阶段，地下开采采用无底柱分段崩落法，该工艺要求露天坑底部应具有一定厚度的覆盖层，以起到挤压爆破和端部放矿的作用。为了既能满足开采要求，同时又能节省工程成本，矿山需要对覆盖层厚度进行优化设计。根据工程地质条件与开采工艺，分别利用室内相似材料试验和PFC2D数值分析方法对不同厚度条件下的覆盖层运动变化规律进行研究。根据实验规律，提出了覆盖层起伏角概念，利用该角度对眼前山铁矿覆盖层的合理厚度进行优化设计。研究表明：随着覆盖层厚度增加，覆盖层起伏角逐渐减小，当覆盖层厚度达到35 m后，覆盖层起伏角逐渐趋于稳定的10°左右，因此在考虑滞水与汇水等因素条件下，确定了覆盖层厚度35 m作为最优方案。根据目前矿山开采运营情况，该厚度覆盖层完全满足矿山安全生产需要。

巷道底鼓过程中能量转移规律及其控制研究

魏军强, 徐营, 徐自强, 李德贤, 崔继强, 王贤来

2021, 50(02): 29-35.

摘要 ( 236 )

PDF (3834KB) ( 387 )

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在深井煤矿巷道中，底鼓量往往占巷道顶底板移进量的一半以上。李村煤矿由于埋深较大受高地应力和回采工作面采动的影响，回采巷道底板出现严重底鼓现象，严重影响工作面正常生产。针对李村煤矿回采巷道严重底鼓现象，采用FLAC3D 数值模拟软件对巷道围岩变形破坏特征及能量分布规律进行分析，并对巷道开挖后围岩能量转移特征展开了研究，分析了巷道在不同支护条件下围岩应力场以及能量场分布的规律。基于研究发现巷道支护是围岩释放能量、支护体吸收能量的能量再分配问题，并采用了“卸压槽+底角锚杆”的耦合支护方案控制巷道底板围岩变形，相对于巷道底板未支护时底鼓量降低30%，在一定程度上控制了巷道的底鼓现象。现场监测结果表明支护效果较好，满足了工作面正常生产的需要。

高地应力条件下爆破漏斗实验及数值模拟研究

曾庆田, 胡正祥, 刘科伟

2021, 50(02): 36-40.

摘要 ( 222 )

PDF (3157KB) ( 421 )

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爆破漏斗最佳埋深是矿山爆破设计时的重要参数之一，随着开采深度不断向下延伸，开展高地应力条件下爆破漏斗相关研究对爆破设计及参数选取具有重要意义。以狮子山铜矿16中段的凿岩巷道为试验地点，在水平应力为25.5 MPa和垂直应力为21.1 MPa的岩体中开展了10个爆破漏斗试验，获得该区域爆破漏斗试验数据。同时，基于试验获得的最佳埋深，采用LS-DYNA软件建立三维爆破漏斗数值模型，获得了爆破后的漏斗形态及振动衰减规律。研究结果表明：爆破漏斗体积、半径等参数受地应力影响较大，爆破设计不能忽略地应力的影响；对现场爆破漏斗试验数据回归分析，得出爆破漏斗试验临界埋深为1.9 m、炸药最佳埋深为1.30 m、最佳埋深比为 0.658；数值模拟结果与现场试验表现出了很好的一致性，可结合高地应力条件下的爆破漏斗数值模拟，为矿山的爆破设计提供基础参数。

深部巷道开挖应力演化特征分析

蒲春艳, 刘滨, 李中楠, 李宁

2021, 50(02): 41-52.

摘要 ( 206 )

PDF (3157KB) ( 401 )

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深部高地应力赋存条件下，巷道开挖使围岩的应力受到扰动而重新分布，围岩应力的变化会导致岩体破坏和损伤，甚至造成巷道的整体失稳。为研究全断面法、台阶法2 种不同开挖方法下，围岩掌子面轴心、顶底板、边墙、拱肩等关键点位的应力演化规律，依托某煤矿巷道，运用FLAC3D软件进行数值模拟，定量分析了2种不同开挖方法下关键点位应力大小及应力方向的演化特征。研究表明：对于2种开挖方法，开挖后各主应力大小趋于稳定时差别较小；对于参考面轴心监测点，全断面法开挖时最小主应力旋转成平行巷道轴线方向，受下台阶的影响，台阶法开挖最小主应力最终旋转成竖直方向；对于边墙、拱肩、拱顶、底板、底角等其他关键监测点，最终的应力状态相差不大，但应力演化路径相差显著，破坏机理也不同；与全断面法开挖相比台阶法开挖下巷道底板位置处塑性区体积明显偏小，下台阶对底板围岩具有一定的保护作用。深入研究应力变化对围岩稳定的影响对理论和工程研究具有重要意义，为开展室内实验以及现场工业实验提供依据。

裂缝渗流条件下页岩相似材料的电化学试验研究

胡江春, 鲁家濠, 孙光林, 王红芳, 孙路革

2021, 50(02): 53-57.

摘要 ( 183 )

PDF (1752KB) ( 395 )

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为了研究裂缝发育和水体渗流作用对页岩的电化学规律，基于制作的A~D 4组页岩相似材料，分别采用1~4倍单位炸药对其进行爆破致裂，并对4组页岩相似材料进行电化学测试。分析试验结果发现：①渗流试验开始前，A、C和D 3组页岩相似材料的Nyquist图和Bode图性态一致性较强、B组的一致性较弱；②渗流试验开始后，随着渗流作用时间的延长，A~D 4组页岩模拟材料的Nyquist图和Bode图均产生了变化；③相同渗流时间条件下，4试验组阻抗模值的大小关系为A ＞B＞C＞D。研究表明：渗流和裂缝能够改善页岩相似材料的Nyquist图和Bode图的性态，渗流时间越长、裂缝越是发育，页岩相似材料阻抗的降低程度越大。

高磷铁矿石直接还原—磁选研究进展

吴世超 , 孙体昌 , 李正要, 徐承焱, 李小辉

2021, 50(02): 58-64.

摘要 ( 229 )

PDF (1391KB) ( 410 )

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针对高磷铁矿石性质复杂，铁回收困难的问题，研究人员提出的直接还原—磁选工艺处理高磷铁矿石具有良好的提铁效果。归纳了各类高磷铁矿石性质，从高磷铁矿石直接还原—脱磷工艺和直接还原—富磷工艺两种路线总结了近年来的成果，并阐明了两种工艺的机理。根据高磷铁矿石是否为鲕状构造，将高磷铁矿石分为高磷鲕状铁矿石和其它高磷铁矿石。采用直接还原 —脱磷工艺处理各类高磷铁矿石能获得炼钢要求的直接还原铁，寻找低成本脱磷剂、研究反应进程的控制以及查明脱磷剂用量大的原因是未来的重要方向。采用直接还原—富磷工艺可获得磷含量大于1.5%，磷回收率在60%~70%的高磷直接还原铁，调整焙烧条件进一步提高磷回收率以及查明磷在铁相中存在形式是今后的研究重点。采用直接还原—脱磷工艺处理高磷铁矿石已成功进行了工业试验，为实现该类矿石的开发利用，要从研发新的还原装备、研究还原气氛的精准控制技术、气体成分在线监测仪器以及降低生产能耗等方面进行深入研究。

高降解性月桂酰基丙基氧化胺的合成及浮选性能研究

刘文刚, 王鑫阳, 刘文宝, 周晓彤

2021, 50(02): 65-70.

摘要 ( 247 )

PDF (1985KB) ( 374 )

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常见的胺类阳离子捕收剂具有较高的毒性，而且降解性能差，不仅对人们生产生活带来了严重的影响，而且污染环境，阻碍了胺类捕收剂在工业上的安全应用。采用常见的胺类表面活性剂——月桂酰基丙基叔胺为原料，合成一种新型的低毒高降解性胺类表面活性剂——月桂酰基丙基氧化胺（LAO），并将其首次作为捕收剂用于赤铁矿与石英的浮选分离试验。分别采用石英、赤铁矿单矿物浮选和人工混合矿浮选试验，考察LAO的浮选特性。单矿物浮选试验结果表明， LAO作为捕收剂对石英具有良好的捕收能力，在pH=6.0～8.0之间石英的回收率可达95.0%以上，且赤铁矿回收率低于10.0%。人工混合矿浮选试验表明，LAO对石英和赤铁矿具有良好的选择性，LAO 用量15.0 mg/L，淀粉用量6.0 mg/L，矿浆pH值为5.98的条件下，LAO对赤铁矿和石英的分离效率可达88.86%，远高于常见阳离子捕收剂十二胺。生物降解和毒理试验结果表明，相比于高毒性难降解的胺类捕收剂十二胺，LAO毒性低，属于低毒有机化合物，其生物降解性能也优于DDA。在此基础上，探讨LAO生物降解机理，为低毒高降解性胺类阳离子捕收剂的设计及其在工业上的应用提供指导。

鞍山某难选混合铁矿石预富集精矿磁化焙烧过程物相转变研究

杨晓峰, 李天舒, 孙昊延, 董振海

2021, 50(02): 71-76.

摘要 ( 237 )

PDF (2078KB) ( 405 )

相关文章 | 计量指标

基于流态化焙烧手段，对鞍山某含菱铁矿难选混合铁矿预富集精矿的磁化焙烧过程物相转变行为进行了研究。参照工业还原气条件的直接磁化焙烧结果显示，预富集精矿中的菱铁矿会产出弱磁FeO，降低磁化率。采用氧化—还原的工艺，可以将菱铁矿改性为弱磁赤铁矿α-Fe₂O₃和磁赤铁矿γ-Fe₂O₃，避免分解产物FeO存在。但后续500~550 ℃长时间还原仍会出现弱磁FeO，只有在还原温度450 ℃磁赤铁矿γ-Fe₂O₃的还原产物Fe₃O₄能够稳定存在。据此提出了“低温预氧化—超低温还原”磁化焙烧工艺，能够实现含菱铁矿混合难选铁矿的稳定磁性转化，且满足生产适应性需求。经该流态化工艺磁化焙烧后，预富集精矿焙烧矿经弱磁选可达到铁精矿产品铁品位65.15%、铁回收率92.02%的良好指标。实验结果为含菱铁矿混合难选铁矿的磁化焙烧生产工艺开发提供了参考依据。

新疆某铁矿降锌脱硫工艺研究

卜显忠 , 陈彤 , 薛季玮, 宛鹤, 张崇辉

2021, 50(02): 77-84.

摘要 ( 174 )

PDF (3110KB) ( 470 )

相关文章 | 计量指标

新疆某铁矿铁品位为35.65%，其中铁主要以磁铁矿形式存在。矿石中锌、硫含量分别为1.12%、1.56%，主要以嵌布粒度较细的闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿等形式存在。原矿中的锌、硫含量较高，易造成铁精矿产品锌硫含量超标，影响后续冶炼过程，故对该铁矿进行降锌脱硫工艺研究。原矿采用“1粗3精3扫”的浮选工艺，浮选尾矿采用多级低场强预磁选的方法，可获得铁品位和铁回收率分别为65.15%、56.81%，锌、硫含量分别为0.08%、0.29%的铁精矿1产品；低场强预磁选尾矿采用高梯度磁选和磁粗选精矿再磨的方法，可获得铁品位和铁回收率分别为67.40%、29.97%，锌、硫含量分别为0.10%、0.30%的铁精矿2产品。综合铁精矿铁品位和铁回收率分别为65.93%、86.78%，锌、硫含量分别为0.09%、0.29%，产品指标满足后续冶炼要求，实现了铁精矿降锌脱硫的目标。

贵州丹寨铅锌多金属硫化矿资源的高效回收试验

王晓慧, 梁友伟, 惠博, 龚大兴

2021, 50(02): 85-89.

摘要 ( 253 )

PDF (2189KB) ( 478 )

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贵州丹寨铅锌矿中铅、锌品位分别为0.69%、11.04%，并伴生镉、锗及镓等有益组分。为了实现资源的高效开发利用，进行了铅锌及其伴生有益组成回收试验，并对铅锌尾矿中大量的石英进行了回收试验。结果表明，以硫酸锌+亚硫酸钠为锌矿物组合抑制剂、25号黑药+乙硫氮为铅组合捕收剂，采用“抑锌浮铅”流程，实现了方铅矿与闪锌矿的有效分离，获得了高品位铅精矿；铅尾矿采用活化浮锌流程，实现了锌的高效回收，镉、锗、镓等元素高效富集在锌精矿中；在强酸性环境下，采用无氟反浮选工艺流程从铅锌尾矿中获得了平板玻璃原料级石英精矿。试验高效回收了矿石中的铅锌等金属元素及石英，实现了资源的高效化利用和尾矿的减量化。

青藏某难选铜钼混合精矿高效分离试验研究

史巾, 卜显忠 , 王鹏程, 朱贤文, 张慧婷, 罗仙平

2021, 50(02): 90-95.

摘要 ( 211 )

PDF (2175KB) ( 404 )

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针对青藏高原某选厂生产的含Cu 28.93%、含Mo 0.78%、含SiO2 8.05%、含MgO 1.02%的铜钼混合精矿铜钼分选效率不高、钼精矿品质差等问题开展选矿工艺研究。结果表明：铜钼混合精矿经1粗4精2扫开路铜钼分离浮选试验后可获得含铜1.05%、含钼30.56%的钼精矿，钼精矿品位偏低。通过对钼精矿进行X射线衍射及工艺矿物学分析可知，钼精矿品位不佳的主要原因是滑石类脉石矿物含量高。降镁小型试验结果表明，对铜钼混合精矿进行预处理，添加酸化水玻璃+CMC作为滑石抑制剂，可有效降低铜钼精矿中的硅、镁含量，且对铜、钼指标影响较小。降镁预处理后的铜钼精矿磨细后，采用1粗5精2扫的抑铜浮钼浮选工艺流程进行闭路试验，可获得含铜0.65%、铜回收率0.04%，含钼47.63%、钼回收率92.43%的钼精矿及含铜31.88%、铜回收率99.96%，含钼0.08%、钼回收率7.57%的铜精矿，试验指标良好，实现了铜钼高效分离，得到合格的铜钼精矿产品。为现场铜钼分离改造提供了技术支持。

聚丙烯酸在细粒菱镁矿反浮选中的选择性抑制作用

钟文兴, 印万忠, 姚金, 马英强

2021, 50(02): 96-102.

摘要 ( 298 )

PDF (2406KB) ( 404 )

相关文章 | 计量指标

细粒菱镁矿具有既难以被浮选也难以被抑制的特点，提高其反浮选脱硅技术对于镁矿资源的高效综合利用具有重要意义。通过纯矿物浮选试验、泡沫夹带行为试验、动电位试验和基于概念密度泛函理论的吸附能计算等手段，对聚丙烯酸在细粒菱镁矿反浮选中的抑制作用进行了系统研究。结果表明，聚丙烯酸能有效地减少细粒菱镁矿的夹带行为，对细粒菱镁矿的抑制效果比水玻璃更好。通过基于概念密度泛函理论的计算可知，相较于聚丙烯酸与石英发生吸附，聚丙烯酸与菱镁矿发生吸附其体系的能量降低得更多，因此当聚丙烯酸与菱镁矿、石英三者共存时，会优先与菱镁矿发生吸附，选择性地抑制菱镁矿。

某铜镍多金属矿石工艺矿物学研究

蒋英, 李波, 洪秋阳, 梁冬云, 刘超

2021, 50(02): 103-109.

摘要 ( 169 )

PDF (4815KB) ( 386 )

相关文章 | 计量指标

某铜镍多金属矿床赋存于蚀变超基性岩镍矿床中，伴生铜、钴及贵金属铂、钯、金、银。通过显微镜观察，采用X射线衍射仪、扫描电镜能谱仪及矿物自动检测仪等分析技术，对该矿床的物质组成、目的矿物嵌布特征、有价元素平衡分配等工艺矿物学参数进行了系统的研究。结果表明，矿石中目的矿物主要为镍黄铁矿和黄铜矿，并含砷铂矿、锑铂矿、自然金、银金矿、自然银等多种贵金属矿物，具有重要的综合回收价值。矿石中的主要金属硫化物磁黄铁矿以粗中粒嵌布为主，镍黄铁矿与黄铜矿以细粒嵌布为主，三种硫化物主要呈集合体紧密连生，不易磨矿解离。在-0.075 mm占有率大于90%的磨矿细度下，目的矿物黄铜矿和镍黄铁矿的解离度均不及80%。采用浮选分别回收矿石中的黄铜矿和镍黄铁矿，预计铜和镍的理论回收率分别为86%和69%左右。为综合回收钴金属，可采取同时浮选镍黄铁矿和磁黄铁矿等硫化物的工艺，预计钴的理论回收率为69%左右，镍的理论回收率可提高至87%左右。此外，矿石中铂、钯、金、银等贵金属综合回收利用意义重大，应重视相关贵金属矿物的回收。

赞比亚某难浸氧化铜矿石工艺矿物学研究

于保强 , 孙春宝 , 寇珏

2021, 50(02): 110-114.

摘要 ( 184 )

PDF (3581KB) ( 381 )

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赞比亚某铜矿属于复杂难浸氧化铜矿，为充分了解该类矿石的性质，并为制定合理的选冶工艺提供基础资料，通过化学分析、X射线衍射分析、扫描电镜-能谱分析、工艺矿物学分析仪（BPMA）分析等多种测试方法对该氧化铜矿进行了系统的工艺矿物学研究。结果表明，原矿中的铜主要分布在云母矿物中，分布率为68.63%。此外，还有少量铜分布在孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿以及硫化矿如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿和铜蓝中。该矿属于高氧化率、高结合率难浸氧化铜矿，原矿中的含铜云母是现场需采取加温浸出工艺且造成能耗增加的主要因素，可以考虑采用有机阳离子插层或者超声波剥离等技术，以实现对当地氧化铜矿资源经济高效地利用。

广西某铅锌银硫化矿尾矿中黄药浸出特性研究

林达红, 覃朝科, 谭聪, 孙伟, 农泽喜

2021, 50(02): 115-119.

摘要 ( 192 )

PDF (1680KB) ( 390 )

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以广西某铅锌银尾矿为研究对象，采用静态浸出的试验方法，考察了浸取时间、振荡频率、液固比、初始pH值等因素对尾矿中黄药浸出量的影响。结果表明，在试验条件下，随着浸出时间的延长，静置体系黄药浸出量先增加后持续下降，而扰动体系（振荡频率为50、120、200 r/min）浸出量不断增加后趋于平稳，当浸出时间为4.5 h时，浸出量为静置时的1.62~3.36倍，浸出动力学曲线符合准二级动力学方程；初始pH值越低，液固比越大，提高振荡频率，黄药的浸出量越大，且液固比和初始pH值显著影响黄药的浸出；初始环境为中性，液固比从6 mL/g增加到40 mL/g，浸出量呈线性增加，从2.833 mg/kg增加至16.508 mg/kg；初始环境为酸性时促进黄药的浸出，碱性时抑制黄药的浸出，液固比6、10、20、40 mL/g，初始pH值由4增加至9时，黄药的浸出量分别下降了87.9%、92.7%、91.6%、85.2%。研究结果可为了解矿山尾矿残留浮选药剂的释放与迁移规律提供数据支持。

铌矿资源概述及选矿技术研究进展

黎洁, 谢贤, 吕晋芳, 康博文, 李博琦, 朱辉

2021, 50(02): 120-126.

摘要 ( 257 )

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分析了铌的性质、用途、资源现状、分布特征以及矿床类型，归纳总结了国内外铌矿的选矿工艺，并对铌矿浮选药剂及其作用机理进行了阐述。铌资源主要分布在巴西和加拿大，其中巴西铌储量占总储量80%。铌矿床成因复杂、类型种类较多，可开采和具有开采潜力的铌矿多与碳酸岩有关。国外铌矿主要是烧绿石，品位较高，选别工艺简单；国内铌矿成分复杂、嵌布粒度细，分选难度大，多采用联合工艺流程综合回收铌矿和伴生矿物，实现资源最大化利用。目前，大多数浮选研究是采用常规药剂改变铌矿物与脉石矿物之间的可浮性差异，效果不理想，应加强药剂改性、组合用药以及药剂与铌矿的作用机理方面的研究。

桐柏—大别造山带老湾金矿造山型成因及找矿前景

陈建立, 陈英男, 陈金铎, 郭鹏

2021, 50(02): 127-138.

摘要 ( 541 )

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老湾金矿床位于桐柏—大别造山带北麓，是河南省最大的单体金矿床。为揭示老湾金矿成因，对老湾金矿床结构构造、岩石矿物组合、金矿物组成和赋存形式、成矿期次和成矿流体特征进行了讨论。研究表明：老湾金矿的矿石结构构造和围岩蚀变特征与小秦岭金矿和胶东金矿具有相似性，矿物组合与西秦岭造山型金矿和胶东金矿类似。老湾金矿普遍有明金的存在，此为造山带金矿的重要特征。老湾金矿可划分为4个成矿阶段，分别为石英-粗粒自形黄铁矿阶段、石英-中细粒黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段、石英-碳酸盐阶段。老湾金成矿过程中有幔源物质的加入，成矿流体富含CO2且以深源为主混合有大气水，与造山型金矿典型特征吻合。矿石硫由深源岩浆与龟山岩组地层共同提供，并且随着成矿作用进行，地层所提供的硫源逐渐增加。成矿初始阶段成矿流体为岩浆热液与大气降水的混合热液，后期大气降水含量逐渐增加。老湾金矿形成的锆石U-Pb年龄为加里东—印支期，结合矿床所处的东秦岭—桐柏—大别碰撞造山带的构造环境，认为老湾金矿为南秦岭由南向北俯冲碰撞造山带型金矿。老湾造山型金矿与胶东金矿相似，成矿深度可达3 000 m，经钻探验证在垂深1 534.64 m钻遇金矿体，揭示了老湾金矿深部良好的找矿前景。上述分析对于该区进一步研究成矿规律以及发现深部第二找矿空间有一定的参考价值。

研山铁矿薄层状岩体露头裂隙几何参数空间变异特征研究

邓文学, 杨天鸿, 刘飞跃, 李华, 杨意德, 刘洋

2021, 50(02): 139-145.

摘要 ( 175 )

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露天矿薄层状岩体中原生的“隐性”闭合层面为“显性”层状裂隙发育提供了基础，形成了不利于顺层边坡稳定性的岩体结构。提出了一套完整的方法流程用于大窗口范围内层状露头裂隙的非接触测量建模、几何特征参数提取及地质统计分析。以研山铁矿东帮顺层边坡为例，基于无人机倾斜摄像测量及EPS三维测图进行了大窗口范围的裂隙面和迹线测量建模，并投影至层状边坡各向异性面上，提取了裂隙迹长、倾角、间距及坐标，并进行了地质统计分析。结果表明：① 研山铁矿露头层状裂隙迹长及间距服从对数正态分布，倾角服从正态分布，均值分别为2.29 m、0.99 m和48.55°；② 3种几何特征参数均具有各向异性半变异函数，变程椭圆主方向接近平均倾角，根据迹长与间距的变程比值推测裂隙方向平均断距为0.62 m，故浅层结构面贯通率约0.78；③ 裂隙迹长受爆破开挖和原生结构共同控制，二者叠加导致其空间变异程度和变程均最大，主变程与爆破孔深有关。裂隙间距及倾角主要受原生结构控制，三者受控因素的差异导致无显著相关性。所提出的方法流程为层状岩体露头裂隙大窗口测量和地质统计分析提供了参考，研究结果对加深研山铁矿薄层状岩体结构特征认识和揭示滑坡机制具有重要意义。

内蒙古扎木敖包矿床土壤气体纳米微粒特征研究

彭忠泽, 曹建劲, 何雨璇, 刘翔, 胡乖, 陆美曲

2021, 50(02): 146-154.

摘要 ( 191 )

PDF (5484KB) ( 411 )

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以内蒙古戈壁地区扎木敖包矿床为研究对象，采用透射电镜研究该矿床土壤气体纳米微粒的形貌、化学成分、大小、结构、聚合等特征，旨在克服该地区厚砂砾层的屏蔽作用探查深部隐伏矿体。结果表明：微粒兼具有聚合体和单一颗粒形态，多以聚合体形态出现，粒度为30~550 nm，形态各异，多数为多晶。微粒的主要金属成分为Fe、Pb、Zn、Cu、Sn、Mo等，多见Fe-Zn、Pb-Fe-Zn的组合方式，这些特征与矿体金属矿物元素种类和组合特征对应性良好。含Fe微粒对金属元素具有良好的吸附能力，Zn元素多见被吸附而携带迁移。对比背景区微粒成分同地层成分相似的情况，矿区微粒的成矿元素异常指示其与深部矿体具有密切联系。微粒的成分包括氧化物、氢氧化物、硫酸盐等，含氧量普遍偏高，金属元素及S元素多以高价态形式存在，结合地貌和断层发育特点，推测扎木敖包纳米微粒的成因为氧化作用或断层加后期氧化作用。

基于GA-PSO融合算法的开采沉陷Richards 预计模型参数优化

卢克东 , 徐良骥 , 牛亚超

2021, 50(02): 155-160.

摘要 ( 241 )

PDF (1760KB) ( 387 )

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在矿区开采地表沉降动态预计模型建立过程中，针对Richards时间函数模型参数在地质采矿条件复杂情况下难以一次性准确求取的问题，采用遗传粒子群（Genetic Algorithm and Particle Swarm Optimization，GA-PSO）融合算法对Richards模型参数进行动态修正，建立了一种基于GA-PSO融合算法的Richards时间函数参数优化模型。通过与传统GA算法和变步长果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization，FOA）进行比较，结果表明：GA-PSO算法对Richards模型参数优化效果良好。通过单点举例和选取部分特征点验证的方法，得出GA-PSO算法模型在各个时期的预计中误差最大为14.43 mm，最小中误差为1.48 mm，最大平均误差为11.16 mm，最小平均误差为1.23 mm，且GA-PSO算法模型精度高于拟合模型和变步长FOA模型。研究表明：经过GA-PSO算法优化参数后的Richards模型能够更加高效，有助于精确构建矿区地表移动动态预计模型。

基于GeoSLAM的矿山生产环境快速虚拟重构研究

马骏, 徐帅, 戴星航, 纪旭波, 王文军

2021, 50(02): 161-166.

摘要 ( 254 )

PDF (2454KB) ( 539 )

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针对现有生产环境重构方法存在工作周期长、现场工作量大、建模精度低、设备便携性差等问题，开展基于GeoSLAM系统的矿山生产环境快速重构研究。分析了GeoSLAM系统软组成和空间点云数据定位与地图重构技术的工作原理，提出井下生产环境三维场景快速重构作业流程和基于GeoSLAM测量数据与工程测量数据组合建模技术。研究成果应用于某金矿井下生产环境重构实践，结果表明本研究提出的重构工作流程和点云建模技术行之有效，生成的模型可直接与三维资源模拟软件及开采设计软件良好衔接，为数字化开采及管理提供技术支持，为智能化、无人开采提供环境数据支撑。

哈尔乌素露天矿无人驾驶方案研究

武讲, 郑群飞

2021, 50(02): 167-172.

摘要 ( 223 )

PDF (2646KB) ( 488 )

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为适应当前露天矿无人驾驶发展趋势，将现代智能控制和通讯技术应用到露天采矿作业过程中，以哈尔乌素露天矿为研究对象，结合现阶段无人驾驶系统的作业组织模型，采用文献研究、定性分析等方法，分析了无人驾驶系统研究的必要性及重要意义，研究了哈尔乌素露天矿无人驾驶建设内容及无人驾驶技术方案。结合现阶段露天矿无人驾驶研究情况及哈尔乌素露天矿生产实际，对改造一台套无人驾驶系统进行投资估算和效果预测。结果表明，按照无人驾驶系统生产效率提高约10%估算，哈尔乌素露天矿无人驾驶技术带来的经济效益将超过百万元。

基于微服务架构的生产管控平台研究

李月晴, 范纯超, 张元生

2021, 50(02): 173-178.

摘要 ( 249 )

PDF (3586KB) ( 472 )

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立足于矿山企业综合生产管控实际需求，为实现矿山生产中对业务数据的分析与监控、对设备和人员的智能化管控与决策以及对现场作业高精度预警，基于微服务架构定制开发了矿山生产管控平台。此平台旨在推动面向采矿、选矿领域的应用服务能力建设。平台搭建基于SpringCloud微服务框架，涵盖用户管理、资源管理、系统管理、权限管理和流程管理等基础功能模块，抽象矿山数据采集及展示需求，创建了工业数据集成展示管理模块，并根据矿山企业数据管理需求，设计了业务数据综合查询管理等模块，同时利用HTML和Vue技术搭建了Web前端，实现用户交互界面。通过搭建生产管控平台环境及开发业务功能模块，可以协助矿山企业全面掌控生产作业情况对进一步强化矿山作业基础能力、提高综合数据集成水平和信息化建设提供了有力的基础支撑。

大孤山露天矿边坡亿级自由度建模与基于RFPA^3D的数值模拟#br#

李斓堃, 朱万成, 代风, 刘溪鸽 , 邓文学

2021, 50(02): 179-185.

摘要 ( 209 )

PDF (3860KB) ( 478 )

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为了提高数值模拟在露天矿岩石工程大规模计算分析中的准确性，精细化建模与大规模计算是其重要的实现途径。以大孤山露天铁矿为例，构建了亿级自由度精细化网格模型，并基于RFPA3D-Parallel数值模拟软件的高效并行求解迭代计算方法，模拟了大孤山露天矿西北帮楔形体滑坡的孕育、形成过程。数值模拟结果表明，大孤山露天矿边坡稳定性的主要威胁为F14断层带与F15断层带之间的楔形岩体，且楔形体的损伤具有自上而下的发展演化特征，这一数值模拟结果对现场滑坡监测预警及防控治理具有重要的指导意义。

基于加权信息法的大孤山露天矿滑坡风险分析

李旭, 于庆磊, 杨天鸿 , 董鑫, 邓文学

2021, 50(02): 186-193.

摘要 ( 208 )

PDF (6689KB) ( 407 )

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大孤山露天矿现已进入深部开采阶段，伴随着露天矿坑的开采，一些不利于边坡稳定的因素大大增加了矿山发生边坡失稳的可能性，严重影响了矿山生产和人员安全。为此项目基于GIS（地理信息系统）独特的地形分析能力和矿山地质报告、开采最终境界等地质资料，对矿山进行坡度、坡向、高程、岩性、坡形、断层6个评价因子提取。利用层次分析法和信息量法进行评价因子统计计算并赋予各评价因子相应权重，再利用GIS软件进行栅格图的绘制。基于GIS软件的栅格地图代数运算功能将上述因子所对应的栅格图进行加权计算，得到边坡安全隐患程度的风险云图。将风险图进行栅格重分级，分为高风险区、次高风险区、中风险区、次中风险区、低风险区，得到最终矿坑滑坡风险分级图。经风险图显示，大孤山露天矿坑高风险区域占比7%，均集中在西北帮边坡。因此有必要结合工程实际对高风险处边坡进行边坡治理，从而达到预防灾害的目的。

矿山边坡地下连续墙止水帷幕力学特性

杨艳青, 吴顺川

2021, 50(02): 194-200.

摘要 ( 185 )

PDF (1991KB) ( 412 )

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在工程地质条件分析、结构力学分析的基础上，以露天矿山边坡强富水卵石地层地下连续墙止水帷幕实际工程为背景，基于经典土压力理论，提出矿山边坡地下连续墙止水帷幕结构计算模型和计算方法，并研究了在正常使用条件下地下连续墙止水帷幕的力学特征，为具体工程的实施提供有利的参考。计算结果表明：①地下连续墙内力计算模型应考虑下方边坡开挖引起的被动土压力削减的影响；②地下水产生的静水压力是地下连续墙的主要荷载；③地层分布及土层物理力学性质对地下连续墙的受力条件具有较大影响，不同的工程地质条件下地下连续墙的内力分布差异较大；④通过实例验证了矿山边坡地下连续墙止水帷幕结构计算模型和计算方法符合实际工程地下连续墙受力条件，能够满足工程计算要求。

基于大风流综合净化技术的深井可控循环通风系统研究

聂兴信, 赵好瑞, 付小艳, 高建, 郭进平, 孙锋刚

2021, 50(02): 201-208.

摘要 ( 184 )

PDF (2450KB) ( 450 )

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针对我国金属非金属矿山深井开采中通风系统普遍存在的通风不足问题，提出了深井环境下应用基于大风流综合净化技术的可控循环通风系统。分析了可控循环通风的技术特性，设计了大风流综合净化方案，将其应用于承德某铜矿，对实际风量进行了测定和分析，并建立了对比加权综合标度指数评价模型，对循环风质进行了安全等级评定，最后进行了节能分析。结果表明:应用可控循环通风系统增加了井下的有效风量，矿井空气质量等级为II级，属于“较安全”的级别。基于大风流综合净化技术的可控循环通风系统可较好地实现净化降尘、增风降温、节能降耗的目标，极大地改善了矿井气候条件和井下作业环境，是一种经济合理地解决通风不足难题的方法。

新型矿井通风降温技术装置的试验研究

程力, 张涛, 汪林红, 陈宜华, 王岩

2021, 50(02): 209-214.

摘要 ( 204 )

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随着地下采场不断向深部延伸，井下温度不断升高，矿井热害问题日益突出，严重影响了井下作业工人的健康和矿山安全生产。本研究通过分析井下热害现状、热害产生因素，以及当前通风降温技术的不足，提出了一种新型移动式通风降温除尘技术，并在山东省招远市某金矿二十九中段斜坡道一分段独头作业面进行测试。测试结果表明：引入该技术后，作业面和穿脉口的温度明显下降，分别为25.61 ℃和27.09 ℃，达到了国家标准要求，实现了能量的循环利用，能量利用率达到97.2%以上。该技术实现了除尘、除湿、降温一体化，对改善井下作业环境，保障金属矿山安全高效的生产有重要意义。

Fe₃O₄/埃洛石复合材料制备及其对铅锌选矿废水中有机物降解性能的研究

余彦岚

2021, 50(02): 215-220.

摘要 ( 190 )

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铅锌有色金属矿选矿废水中残留大量的有机选矿药剂，COD浓度高达165 mg/L，远超废水的国家排放标准，将其直接回用亦会对选矿指标带来不利影响。为降解废水中残留的有机药剂，使其达到排放或回用标准，通过热分解法将四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米颗粒负载于埃洛石天然矿物表面，制备得到Fe₃O₄/埃洛石复合材料，并将其作为类芬顿反应的催化剂，用于选矿废水的催化降解。试验考察了Fe₃O₄/埃洛石复合材料制备过程中的升温速率、所制备材料中Fe₃O₄含量，催化反应中初始pH值、反应温度及H₂O₂投加量对选矿废水中COD去除效果的影响。结果表明：在热分解升温速率为2~5 ℃/min、Fe₃O₄含量为35%的条件下合成的复合材料催化性能最佳；在反应温度为30 ℃、初始pH为3、H₂O₂投加量为10 mmol/L、Fe₃O₄/埃洛石复合材料用量0.5 g/L的条件下，铅锌选矿废水中COD由165 mg/L降为39 mg/L，去除率达到76.35%，实现了选矿废水中COD的高效、低成本降解，净化后选矿废水达到一级排放标准。

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