金属矿山

赵增山, 张舟, 金爱兵 , 毕坤

2021, 50(08): 1-9.

摘要 ( 247 )

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随着绿色矿山理念的发展，崩落法矿山逐渐向充填法转型，隔离矿柱厚度和矿房参数对崩落转充填后采场整体稳定性具有重要影响。针对张家洼铁矿无底柱分段崩落法转充填法问题，通过理论计算对隔离矿柱位移进行求解获得保证下部充填采场稳定的隔离矿柱安全厚度。同时，利用 FLAC3D软件对不同矿房跨度和充填工艺回采过程中的采场稳定性进行分析评价，确定最优采矿工艺和结构参数。研究表明：①12.5 m 厚隔离矿柱能够满足过渡阶段采场稳定性；②15 m 矿房跨度顶板拉应力集中较大，且顶板位移显著增大，为了确保回采安全，优先采用 10 m 矿房跨度，在顶板条件好的区域可以考虑采用 12 m 跨度；③采用 3 MPa、4 MPa 和 5 MPa 强度的人工假顶均可保证下中段开采过程中采场稳定，因此可将 3 MPa 作为人工假顶的充填体强度标准；④阶段矿房内人工假顶上部采用 1 MPa 充填体整体充填满足二步采充填体单侧揭露稳定要求，可降低原设计多次不同强度分层充填带来的施工组织难度。

冒落胶结充填体对崩落法矿石回收效果影响作用研究

谭宝会 , 陶发玉, 朱强, 钟立鹏 , 张志贵 , 陈星明

2021, 50(08): 10-17.

摘要 ( 118 )

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龙首矿西二采区在下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法过程中，人工诱导强度较低的胶结充填体自然冒落形成覆盖层，而覆盖层废石块度对崩落法的矿石回收效果有着显著的影响作用。本文系统研究了冒落胶结充填体及扇形中深孔崩落矿石的块度分布规律，及其在放矿散体移动场中的二次破碎机理及特性。研究结果表明，尽管胶结充填体强度较低，但其在空场条件下冒落的散体尺寸以中等块度（>0.3 m）以上为主，即便是在放矿散体移动场中受外力作用而发生二次破碎，其小块（＜0.1 m）比例增加的程度也十分有限，更不会被全部破碎成粉，而且扇形炮孔崩落的矿石平均块度要小于冒落胶结充填体的平均块度，这一结论是确保西二采区无底柱分段崩落法取得良好应用效果的关键所在。为进一步防止冒落胶结充填体过早破碎和提前混入矿石造成贫化，提出了减小崩落矿石块度与组合放矿相结合的技术方案。最后，在矿山开展了工程实践，验证了前期研究结论，为矿山无底柱分段崩落法取得全面成功奠定了良好基础。

矿用新型充填胶凝材料配比实验及其水化机理研究

何建元, 尹升华 , 陈卓 , 李楠, 高谦

2021, 50(08): 18-23.

摘要 ( 181 )

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以某充填矿山为背景，利用脱硫灰渣、水泥熟料、早强剂和矿渣进行矿用新型充填胶凝材料配比实验。采用正交实验确定胶凝材料最优配比，借助 X 射线衍射和扫描电镜研究新型充填胶凝材料的水化机理，最后进行验证实验和工业应用研究。结果表明：新型充填胶凝材料最优配方为水泥熟料∶脱硫灰渣 ∶早强剂∶矿渣=4∶17 ∶0.5∶78.5，最优配方下充填体 7 d、28 d 单轴抗压强度分别为 1.355 MPa、3.870 MPa；新型充填胶凝材料水化产物主要为团絮状 C-S-H 凝胶和短棒状钙矾石，随龄期增加生成更多 C-S-H 凝胶和钙矾石，是充填体强度随龄期增加的原因；验证实验的充填体强度相对误差小于 1%，强度可靠可进行工业应用；与 32.5 水泥相比，新型胶凝材料充填体 7 d、28 d 体积沉缩率分别低 31.26%、33.50%，每吨节约成本 73 元，对提高充填体接顶率与节约矿山生产成本具有重要意义。

基于剪切应力变化量的全尾砂浆触变特性分析

甘德清 , 常英杰 , 张友志 , 闫泽鹏 , 杜双成

2021, 50(08): 24-29.

摘要 ( 205 )

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为探究不同因素对全尾砂浆触变特性的影响规律，以某铁矿全尾砂为研究对象，展开全尾砂浆在不同条件下的恒定剪切试验，利用剪切应力变化量 Δτ 对触变特性进行定量描述，分析其变化规律。结果表明：质量浓度、温度、灰砂比、剪切速率等因素对全尾砂浆触变性均有一定影响，且其存在一定函数关系；质量浓度、剪切速率对触变性有促进作用，而温度、灰砂比的升高则降低其触变性；质量浓度低于 62% 时对触变性影响较小，高于 62% 时影响较大；高温环境会促进料浆内分子布朗运动，使絮网结构向液网结构转化，降低触变性；灰砂比降低，细颗粒增多，触变性增强，但存在一定极限，灰砂比小于 1∶8 后影响微弱；强剪切作用对料浆絮网结构破坏更加彻底，可有效增强料浆流动性。对全尾砂浆触变特性进行了一定解释，为矿山生产提供了一定参考意义。

缓倾斜薄矿体开采空区群精确数字化及稳定性分析

代碧波、孙丽军、赵兴东

2021, 50(08): 30-34.

摘要 ( 108 )

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为分析缓倾斜薄矿体回采形成的大量空区的稳定性，根据空区位置和开采现状，采用激光 3D 扫描进行空区数字化，建立精确的空区群三维形态模型和数值计算模型。对建立的空区群数值模型进行计算，按照下行式和前进式的回采顺序逐步模拟形成空区群，得到了次生应力平衡之后的最大主应力云图、最小主应力云图、位移云图。数值模拟结果表明矿柱尺寸对采空区群的稳定性影响很大，矿柱靠近顶板的位置为应力集中部位，给空区群模型留设合理尺寸的矿柱时，顶板和矿柱内的位移趋于定值，处于稳定状态。按照现有空区群内留设 10 m×6 m 间柱的情况下，经过数值模拟分析，空区群表现为稳定状态。

井工转露天采区顶板厚度不足诱发滑坡问题研究

孙世国 , 宋腾飞 , 刘维东 , 肖剑

2021, 50(08): 35-40.

摘要 ( 125 )

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井工转露天开采是安全生产遇到的新问题。以紫金山金铜矿为背景，利用数值模拟法系统研究了井工转露天开采工况下顶板厚度从 68 m 逐渐减小至 44 m 时顶板的安全性，界定出顶板最小安全厚度为 45 m。同时系统研究了顶板厚度变化对上部边坡应力场的影响特点，得出随着顶板变薄坡脚处塑性破坏区增大，导致边坡稳定性变小的规律，并通过边坡稳定性分析计算验证其正确性。因此在井工转露天开采过程中，为了确保安全生产需要确保顶板有足够的厚度，避免作业设备和工作人员坠入老井采区及滑坡灾害发生。

复杂破碎矿体试验采场稳定性分析及结构参数优化

李胜辉 , 王立杰 , 刘志义 , 王庆刚 , 卢宏建 , 耿帅

2021, 50(08): 41-45.

摘要 ( 119 )

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采场稳定性是复杂破碎金属矿床安全开采的关键，针对某铁矿复杂破碎地质条件，进行采场稳定性分析和结构参数优化研究。首先依据矿房矿柱承载机理和矿柱力学模型，结合现场岩石力学参数测试结果及试验矿房设计的拟回采工艺，计算得出矿柱潜在滑移面上部高度范围；其次基于 Mathew 法对试验矿房顶板稳定性和侧帮稳定性进行理论分析，得到矿房极限暴露长度和宽度，并建立二维平面应变模型按原设计回采工序进行数值模拟验证；最后结合分析结果提出改进后的回采方案。经现场试验效果较好，可为下一步采矿工艺的确定奠定基础。

基于三维重构技术的爆破活动对邻近巷道围岩损伤影响分析

俞祥杰 , 袁海平, 熊礼军 , 陈晨, 张羽

2021, 50(08): 46-51.

摘要 ( 126 )

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巷道在频繁爆破开采活动影响下，岩体的微裂隙渐渐出现、扩展与贯通，直至发生失稳破坏的事故常常发生。运用 FLAC3D软件模拟计算爆破开采活动对邻近巷道的影响，再对数值计算结果进行三维重构并分析，最后同现场振速实测值展开对比研究。研究表明：基于三维重构技术得到的三维图像能够很好地对岩体的应力、位移等方面进行直观展示，有着较好的实用价值；爆破对于邻近巷道的稳定性存在着较为明显的影响，既有巷道围岩的应力、位移等方面均有不同程度的增长，其中迎爆侧直墙部位围岩所受影响最大；现场实测与数值计算分别所得的 2 条振动曲线具有良好的吻合度，说明本次数值计算能够较为真实地模拟现场实际情况，得到的结论也有着较高的可信度。在爆破频繁区域，需加强邻近巷道迎爆侧直墙部位的监测，并对危险区域及时进行素喷混凝土等有效支护手段，防止围岩失稳破坏事故的发生。

某地下金属矿直眼掏槽爆破试验及控制措施

汪平

2021, 50(08): 52-56.

摘要 ( 160 )

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掏槽爆破是地下金属矿山掘进过程中一个极为重要的工序，其直接影响到整体掘进效率和爆破质量。合理的掏槽方式和爆破参数对地下掘进爆破至关重要。以某地下矿山斜坡道掘进爆破为例，阐述了直眼掏槽爆破的原理和主要影响因素。开展了单空孔直眼掏槽爆破、三空孔直眼掏槽爆破和三空孔直眼掏槽爆破改进共 3 种方案的现场爆破效果对比试验。试验结果表明：3 个方案的炮孔利用率分别为 60.33%、 77.67% 和 89.00%；适当提高空孔的数量，增大掏槽爆破的补偿空间，有助于提高爆破掘进效率。现场采用第 3 种方案后，掏槽爆破成腔质量提升明显，掘进爆破炮孔利用率为 88.55%~91.53%，平均炮孔利用率达到 90.12%，可以满足掘进爆破循环进尺要求。最后提出了掏槽爆破质量控制措施，对于类似条件矿山具有一定借鉴作用。

放矿扰动和矿体倾角对散体侧压力分布的影响研究

刘洋 , 何荣兴 , 任凤玉 , 张东杰

2021, 50(08): 57-60.

摘要 ( 124 )

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针对放矿扰动和矿体倾角对散体侧压力分布的影响进行了深入研究，提出了测试散体侧压力的实验方案，设计了散体侧压力测试系统和实验设备。通过对比不同通道散体侧压力变化曲线，分析了放矿过程和矿体倾角对不同高度散体侧压力的影响。结果表明：位于松动体范围内的散体，受到放矿扰动的影响，散体发生移动和松散，导致散体侧压力减小；位于松动体范围以外的散体基本不受放矿扰动的影响，而是受到摩擦系数的影响，导致散体侧压力呈现出增大的趋势；随着矿体倾角的减小，矿体上盘散体侧压力的降低率逐渐增大，矿体下盘则与之相反，随着矿体倾角的减小而逐渐减小；不同矿体倾角条件下散体侧压力的变化趋势基本相近，矿体倾角对散体侧压力的减小速率有较大影响。

冲击载荷下灰岩的动力学特性及能量耗散规律

李兵磊, 远彦威 , 曹洋兵 , 张遂 , 王武功

2021, 50(08): 61-66.

摘要 ( 120 )

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应用分离式霍普金森压杆实验装置，开展不同冲击速度与冲击次数作用下灰岩动力学特性研究，并结合核磁共振试验结果综合分析能量耗散规律及其原因。结果表明：不同冲击速度下灰岩轴向应力随轴向应变增加呈现出陡增—线性增加—非线性增加—快速跌落的变化趋势，不同冲击次数下的变化规律与之类似，仅缺少陡增阶段；随冲击速度增加，灰岩中峰值应力与变形模量基本上都随之线性增加；随冲击次数增加，灰岩中峰值应力先增加后减小，变形模量随之减小；灰岩发生劈裂破坏的条件是冲击次数为 3、冲击速度大于 12.34 m/s 或者冲击速度为 3.8 m/s、冲击次数大于 15；灰岩变形破坏典型阶段依次为端部裂缝生成阶段、裂缝扩展并伴有微小块体崩落阶段、裂缝快速延伸并劈裂破坏阶段；冲击载荷下灰岩变形破坏过程的本质是累计损伤诱致灾变的过程；冲击载荷作用下灰岩耗散能随冲击速度和冲击次数的增加而增加。研究成果可为金属矿山灾害防治与安全高效开采提供借鉴。

考虑高程与能量的爆破振动持时分析

包松 , 郭连军 , 莫宏毅 , 徐振洋

2021, 50(08): 67-70.

摘要 ( 107 )

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研究爆破振动持续时间的影响因素及预测精度极为必要。基于量纲分析理论，引入爆破振动监测点与爆心的高程差、爆心距及爆破地震波所携能量影响因子，推导出爆破振动持时预测公式，线性相关性达到 95.8%。根据台阶爆破现场试验实测振动数据，采用多元线性回归进行爆破振动持时预测，与现有振动持时预测公式的预测结果进行对比。结果表明：随着高程差的增加，爆破振动持时与爆破地震波能量均存在放大效应；修正后的爆破振动持时预测公式平均相对误差最小为 4.90%，现有公式平均相对误差依次是 8.36% 和 8.30%，优化后预测公式的预测精度较现有公式分别高出 3.46 和 3.40 个百分点。

基于 PFC的矿石块度对溜井放矿效果的影响研究

李贲 , 李志国 , 李国书, 宋金凤, 黄诗杰

2021, 50(08): 71-75.

摘要 ( 113 )

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目前针对矿石块度对溜井放矿效果的影响评价多局限于计算单一评价指标，不能综合反映放矿效果的优劣。提出以单位时间内放出的矿石质量和撞击总能量为表征，衡量放矿效率及井壁的撞击程度，构建溜井放矿效果综合评价模型。并以大冶某矿山特定矿石溜井为研究对象，基于 PFC2D软件开展数值模拟实验，验证了溜井放矿效果综合评价模型的有效性。数值模拟结果表明，随着矿石块度的增大，放矿效率会得到提高，但同时对于井壁所造成的损伤也会增大，且当矿石块度增大到一定程度，会发生卡矿的现象。通过对综合评价模型进行计算、分析，给出大冶某矿山放矿的最优矿石半径分布为 r～（0.40，0.102）。

银离子对细菌浸出含砷铜矿中铜的影响

刘金艳 , 高磊 , 刘志远 , 辛靖靖 , 伍赠玲

2021, 50(08): 76-81.

摘要 ( 114 )

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为了改善细菌对含砷铜矿的浸出效果，考察了添加 Ag⁺对细菌浸矿过程的影响。监测不同 Ag⁺浓度条件下，细菌浸矿过程中的 pH 值、Eh 值的变化和铜、砷浸出率，并对浸出渣进行 X 射线光电子能谱（XPS）分析。研究结果表明：在 pH 值为 1.8，Fe²⁺浓度为 0.5 g/L，Ag⁺浓度为 5 mg/L 的条件下，含砷铜矿浸出 15 d 后，铜和砷的浸出率最高，分别为 43.83% 和 6.01%；在 Ag⁺浓度为 0~7 mg/L 范围内，随着 Ag⁺浓度的增大，浸出渣表面 Fe（Ⅲ）-（硫酸盐）、S⁰ 和 S _n ^2-的含量逐渐减小，砷酸盐含量变化不大；Ag⁺的加入可以有效抑制黄钾铁矾、S⁰和 S_n^2-等钝化膜的生成，对非晶态砷酸铁的生成影响不显著。

菱铁矿微波磁化焙烧试验研究

周廷波 , 严倩倩 , 陈睿哲 , 魏晓彤 , 张淑敏 , 孙永升

2021, 50(08): 82-87.

摘要 ( 82 )

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以菱铁矿为研究对象，分别在 N₂和 CO₂氛围下，考察微波焙烧温度以及微波焙烧时间对焙烧产品磁选分选指标的影响。结果表明，在 N₂氛围下，焙烧温度为 650 ℃，焙烧时间为 15 min，磁选磁场强度为 85.12 kA/m 的条件下，可以获得最佳磁选指标，铁精矿品位为 63.93%，回收率为 74.33%。在 CO₂氛围下，焙烧温度为 650 ℃，焙烧时间为 10 min，磁选磁场强度为 85.12 kA/m 的条件下，最佳的磁选指标为铁精矿品位 61.53%、回收率 80.05%。菱铁矿热分解产物磁性分析表明，菱铁矿在 CO₂气氛下的焙烧产品的饱和单位质量磁矩和比磁化率最大值均大于 N2 气氛下的焙烧产品，表明 CO₂气氛下的焙烧产物磁性强于 N2气氛下的焙烧产物。微波磁化焙烧为菱铁矿石的高效利用提供了一种新思路。

东鞍山铁矿石高效分选新技术研究

杨光, 马自飞 , 杨会利 , 袁立宾, 孙永升

2021, 50(08): 88-94.

摘要 ( 104 )

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针对东鞍山烧结厂赤贫铁矿选矿过程中存在的流程复杂和铁精矿回收率低等问题，在矿石工艺矿物学研究基础上，提出采用“磨矿—弱磁—强磁—混磁精矿再磨—反浮选”短流程高效分选新技术开展试验研究。结果表明，在磨矿细度-0.074 mm 占 80%、弱磁选磁场强度 80 kA/m、强磁粗选磁场强度 480 kA/m、强磁扫选磁场强度 640 kA/m 的条件下得到混磁精矿；混磁精矿再磨细度为-0.038 mm 占 90%，然后在粗选矿浆 pH=11.5、淀粉用量 1 100 g/t、CaO 用量 750 g/t、ksIII 用量 1 300 g/t，精选 ksIII 用量为 650 g/t 条件下进行反浮选，全流程扩大连续试验获得了精矿铁品位 66.28%、回收率 76.67% 的技术指标。

聚（4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸）钠盐在磷灰石浮选脱镁中的机理研究

关智文 , 杨丙桥 , 曾梦媛 , 罗惠华, 邓冰

2021, 50(08): 95-101.

摘要 ( 165 )

PDF (2110KB) ( 425 )

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磷矿是我国重要的战略资源，由于大多数磷矿与白云石共生，且品位低，需要经过分离富集后才能有效利用。因此，拟开发出一种新型高效的白云石正浮选抑制剂——PSSMA，以取代传统的磷矿反浮选抑制剂的使用，通过单矿物浮选试验和人工混合矿试验考察其对磷灰石与白云石的浮选分离效果的影响，并通过 FTIR、Zeta 电位和 XPS 等表征手段研究其作用机理。试验结果表明，PSSMA 可以有效地抑制白云石，而几乎不影响磷灰石的浮选；在 PSSMA 浓度为 10 mg/L 的条件下，人工混合矿取得了较好的分选效果，磷灰石的回收率高达 94.29%，而白云石的回收率低至 28.19%；FTIR、Zeta 电位和 XPS 等测试结果表明 PSSMA 以化学吸附的形式作用在白云石表面，而在磷灰石表面以氢键形式进行吸附。NaOL 能够取代磷灰石表面的 PSSMA 而不能取代白云石表面的 PSSMA，从而实现磷灰石和白云石的浮选分离。因此，PSSMA 作为一种用量少、选择性好、成本低、无毒环保的新型高效的白云石抑制剂，对解决磷矿正浮选脱镁的难题具有重要的意义。

矿物浮选矿浆相流变学研究进展

邹玉超, 王磊, 李国胜

2021, 50(08): 102-108.

摘要 ( 147 )

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贫杂难选矿石中有用矿物单体解离是实现其有效分选的先决条件，但解离产生的大量细粒脉石矿物在调浆与浮选过程中会带来复杂的流变问题，致使贫杂难选矿的分选更加困难。因此，针对贫杂难选矿的浮选特性，综述了影响矿浆相流变性质的主要因素、矿浆相流变学测量技术、矿浆相流变性对浮选指标的影响、矿浆黏度控制方法等方面的研究进展。矿浆浓度、矿粒特性和矿粒间相互作用是影响矿浆相流变性质的主要因素；旋转流变仪由于可以在特定的剪切速率下完成矿浆流变性质测量和数据分析而更具优势；高黏度矿浆会恶化目的矿物的回收率和品位，采用稀浆浮选、脱泥浮选、分级浮选或加入调整剂等方式均可有效降低矿浆黏度，提高浮选指标。总结了矿物浮选矿浆相流变学研究存在的局限并提出了未来研究方向，旨在为解决国内外贫杂难选矿的浮选恶化问题提供参考。

敦煌平台山石煤钒矿工艺矿物学研究

白哲 , 韩跃新 , 靳建平 , 李艳军 , 孙永升

2021, 50(08): 109-115.

摘要 ( 145 )

PDF (6632KB) ( 440 )

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为了对敦煌平台山石煤钒矿提钒研究提供原矿性质参考，对矿石化学组成、矿物组成、矿石结构构造、煤质特性及矿物嵌布特征等进行了详细研究。结果表明：矿石 V2O5品位为 0.93%，含钒矿物主要为云母、电气石和褐铁矿，其钒的分布率分别为 68.58%、16.19% 和 13.33%。其中大量钒分布在细粒绢云母中（54.29%），且品位较低（0.78%）。其它矿物主要为石英、碳质和白云石等；煤质分析表明，矿石属于一种超高灰分、特低固定碳的低热值无烟煤，不适宜作为燃料；另外，矿样中 V（III）含量为 82.88%，主要以类质同象存在于含钒白云母-绢云母晶格中。云母、电气石、石英和碳质等紧密共生，嵌布关系复杂。且含钒矿物主要以细粒嵌布为主，各粒级钒品位相差不大。基于此，建议该矿全粒级进入分选作业，先脱碳焙烧产生疏松孔道，再高温焙烧破坏含钒云母晶格结构，进而达到改善提钒作业回收率、提高浸出效率的目的。

锡石选别工艺和药剂研究进展

张文杰, 华中宝 , 谢贤 , 陈禹蒙 , 曹阳 , 童雄, 封东霞

2021, 50(08): 116-121.

摘要 ( 112 )

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锡作为现代工业不可或缺的金属，应用前景广阔。随着开采的锡矿越来越表现出贫、细、杂，以及多金属共生的特性，增加了选别技术的难度。概述了锡石选别工艺的现状，从传统重选到不同浮选工艺研究，同时介绍了浮选中捕收剂、抑制剂和活化剂的应用情况。在此基础上，展望了未来锡矿选别工艺和药剂研发的方向，为开发绿色高效选别工艺和经济实用药剂提供借鉴。

甘肃北山大旗山首例陆相火山—次火山热液型铅锌矿的发现：勘查地球化学找矿成功案例

丁书宏 , 叶红刚 , 魏万鸿

2021, 50(08): 122-130.

摘要 ( 251 )

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大旗山中型铅锌矿是甘肃省利用勘查地球化学找矿方法发现的首例陆相火山—次火山热液型铅锌矿床。该矿床是在筛选 1∶20 万区域化探异常的基础上，通过开展 1∶5 万水系沉积物测量圈定异常，利用 1∶1 万岩石测量等手段进行异常查证，进一步缩小找矿靶区，获得的大旗山铅锌矿重要找矿发现。通过深部钻探工程控制，矿床达到中型规模，实现了大旗山一带的找矿突破，找矿前景可观。大旗山铅锌矿的发现表明，通过区域化探异常筛选，逐步聚焦异常查证，选择合理的查证方法，能有效提高找矿效率，缩短找矿周期。大旗山铅锌矿找矿成功，也证实了甘肃北山大面积出露的中二叠统方山口组火山岩地层具有良好的铅锌找矿前景，对区域找矿具有重要的示范意义。

赣南青塘地区土壤沉积物地球化学特征及找矿方向

薛盈杉 , 袁慧香 , 贺根文

2021, 50(08): 131-141.

摘要 ( 106 )

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江西省宁都青塘地区是赣南成矿地质条件较为特殊的区域，大地构造位置处于南岭成矿带北部和武夷山成矿带西侧的交汇复合部位，是银、金、铅、锌、铜等多金属矿重要的富集区，具备良好的成矿潜力。为明确该区域找矿方向，实现找矿突破，收集了江西宁都青塘地区区域地质特征、矿产分布等信息，并对高陂水库西侧研究区的 Cu、Zn、Mo、Sn、W、Pb、As、F、Ag、Au 10 种元素开展了 1∶1 万土壤地球化学测量。根据元素含量的测量结果，选择算术平均值、变异系数、富集系数等相关参数进行统计分析，利用相关分析法与因子分析法对元素的共生组合关系进行了分析，最终结合单元素异常分布特征对江西宁都青塘地区进行了成矿预测与找矿前景的综合性分析。结果表明：研究区 Au、Mo、Pb、Ag、As 元素呈现强富集、强分异特征，具有较大的成矿潜力，是区内主要成矿元素；研究区内元素可划分为 3 组共生组合：Pb-Zn-Cu、Mo-Sn-W-F、Au-Ag-As。根据元素异常分析结果，结合地质特征与航磁异常信息，在研究区内共圈定出 5 个综合异常区，其中 HT4甲 2、HT3乙 2以及 HT1乙 2 最具找矿前景。分析结果表明：研究区具有较好的找矿潜力，对指导区域找矿勘探工作以及相关成矿预测研究有一定的参考价值。

基于 DS-InSAR的张双楼煤矿长时序地表形变监测方法

赵立峰 , 范洪冬 , 渠俊峰 , 李腾腾

2021, 50(08): 142-149.

摘要 ( 142 )

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针对合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术在矿区受失相干影响严重，导致测点密度低、下沉盆地信息不全等问题，以沛北矿区张双楼煤矿为研究对象，提出了一种基于分布式目标 InSAR（DS- InSAR）的矿区长时序地表形变监测方法，通过处理 2007 年 2 月—2011 年 3 月的 13 景 ALOS 影像获取了该矿地表高密度的时序形变。基于置信区间估计的参数假设检验方法选取像元的同质点，充分考虑了研究区域内多种散射机制的分布式散射模型相位的特征，采用特征值分解方法提取主导散射体对应的相位值，分离出去相干噪声来优化相位。结果表明：研究时段内，该矿存在 3 处下沉盆地，其地表下沉时空分布与地下煤炭开采活动高度相关，视线向最大累计沉降超过 700 mm。与传统 SBAS 监测结果对比发现，该方法选点密度是后者的 3.5 倍，两者相同点位形变量的相关系数为 0.97，验证了方法的可靠性。所提方法有助于实现对矿区非接触、大范围、长时序的动态监测。

井下电机车轨道障碍物图像处理方法的智能识别技术

于骞翔, 张元生

2021, 50(08): 150-157.

摘要 ( 218 )

PDF (3598KB) ( 470 )

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“绿色、安全、和谐、智能、高效”成为矿业可持续发展的时代要求，智能矿山的建设有助于提高产业的自动化和智能化水平。井下电机车无人驾驶是井下运输智能化无人技术应用的重要一环，轨道障碍物检测作为无人驾驶的关键技术，能够保障井下有轨运输的效率和安全。为了达到不同距离、不同位置轨道中间和两侧的人、设备、碎石的识别和预警的目的，分析电机车的运行条件，梳理轨道障碍物的类型，根据运输环境和计算机视觉技术，对电机车在井下运输过程中影响运行的轨道障碍物进行智能识别。结合传统图像处理方法的轨道定位技术，描述电机车轨道区域划分的方法。采用最新的深度学习目标检测算法 YOLOv5，对影响电机车运行的诸多因素分析和判断，是图像处理在矿山智能化的创新应用。

非煤智慧矿山建设中 5G技术应用前景

胡乃民

2021, 50(08): 158-163.

摘要 ( 164 )

PDF (2359KB) ( 472 )

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现阶段，我国非煤智慧矿山建设处于初级阶段，存在数据利用率低、展示能力弱、传输不可靠、远程控制实时性差等一系列不足。为了建设以生产机械化、设备智能化、作业无人化、管理一体化为目标的智慧矿山，剖析了非煤智慧矿山的发展现状和建设过程中面临的安全、监管、信息交互等问题，阐述了 5G 网络低时延、高速度、高安全性的技术特点，并对 5G 技术在打造网络化监管、无人化操作、一体化管控的非煤智慧矿山建设中的应用前景进行了展望。分析结果对于进一步推进我国非煤智慧矿山建设进程有一定的参考价值。

基于机器学习的露天矿排土场边坡稳定性预测

秦驰越 , 张文兴

2021, 50(08): 164-169.

摘要 ( 121 )

PDF (2128KB) ( 430 )

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针对露天矿排土场剖面初期设计中的边坡稳定性评估问题，提出了 2 种用于预测排土场边坡安全系数的机器学习模型。首先，采用有限元方法对 209 个排土场边坡模型进行了模拟，获得了模型训练和验证所需的数据集。其次，选取煤墙高度、排土场坡高和排土场坡角 3 个几何参数为输入，安全系数为输出构建了人工神经网络模型和多元回归分析模型。最后，为了比较 2 种模型的有效性，计算了方差比、决定系数、均方根误差和残差等各项性能指标。研究结果表明：与排土场边坡模型的数值模拟结果相比，人工神经网络模型和多元回归分析模型的确定系数分别为 0.999 6 和 0.976 9；在 3 个输入几何参数中，排土场坡角参数的重要性最高；上述 4 项性能指标分析表明，人工神经网络模型表现出比多元回归分析模型更高的预测精度，具有较高推广应用价值。

铁尾矿植被混凝土配制及其植物适宜性研究

宋建伟 , 刘硕, 袁运许 , 夏冬 , 鲁明星

2021, 50(08): 170-177.

摘要 ( 116 )

PDF (2156KB) ( 417 )

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为实现铁尾矿与农业固废的综合利用，达到“利废恢复”的目的，以铁尾矿为基础材料，辅以植物纤维、保水剂、有机填充料、有机肥、矿区表土等配制植被混凝土，并对其理化性质和植物适宜性进行研究。结果表明：在矿区表土、有机肥定量的前提下，水泥、植物纤维、有机填充料、保水剂的含量对基质的理化性质与植物适宜性均具有显著影响，植物纤维、有机填充料可增强基质的耐崩解性与保水性；30 d 内 pH 值、速效养分含量有较大幅度的降低，30 d 后，pH 值与速效养分含量的降低幅度逐渐减小并趋于稳定；配制初期速效养分含量与植物纤维和有机填充料的综合含量正相关，植物纤维和有机填充料腐烂后，各基质中速效养分的含量差距减小；弱碱性、土壤有机质综合含量较高的配比更有利于植物出苗、光合作用的进行、植物的正常生长与生物量的积累；较适宜于高羊茅生长的基质配比为水泥 9%、植物纤维 2.5%、保水剂 0.06%、有机填充料 10%，适宜于紫花苜蓿的对应配比为水泥 7%、植物纤维 1.5%、保水剂 0.12%、有机填充料 10%。

新疆某露天矿排土场土壤质量分级评价

孙雪亮 , 赵建港 , 余勤飞 , 李晓楠 , 李欣颖 , 张凯

2021, 50(08): 178-185.

摘要 ( 113 )

PDF (2175KB) ( 414 )

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以新疆某露天矿排土场为研究区域，对其 0~60 cm 处土壤含水率、pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾进行采样分析，利用全国第二次土壤普查分级标准和昌吉市一般农用耕地土壤质量标准作为参考，评价当前土壤养分现状；采用土壤肥力指数法，对不同深度下土壤质量进行分层评价。结果表明，根据第二次土壤普查分级标准和昌吉市一般农用耕地土壤质量标准，土壤有机质含量较低，碱解氮含量极低，有效磷含量较高，速效钾随选用参考标准不同而不同。此外，研究表明，不同深度的土壤质量综合评价值略有不同，分层评价土壤质量更客观准确。

TiO₂@芽孢杆菌光催化性能研究

李官超 , 祝瑄, 滕青, 刘生玉, 杨志超

2021, 50(08): 186-195.

摘要 ( 137 )

PDF (3126KB) ( 415 )

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选矿废水中存在的黄药严重危害矿山周围生态环境，对其处理迫在眉睫。以钛酸丁酯为基底，利用芽孢杆菌合成 TiO₂@芽孢杆菌，将其应用于黄药废水处理，以黄药降解率为指标，考察了 TiO₂@芽孢杆菌菌液浓度、钛酸丁酯用量、黄药初始浓度、废水初始 pH 值对黄药降解影响及动力学规律，并通过紫外分光光度计与离子色谱探究黄药的降解机理。结果表明：TiO₂@芽孢杆菌矿化合成 TiO₂为无定型；TiO₂@芽孢杆菌光降解黄药不同菌液浓度、钛酸丁酯用量、黄药初始浓度的动力学模型均符合伪一级动力学模型；TiO₂@芽孢杆菌在废水初始 pH=4~9 范围内适应性较好，在TiO₂@芽孢杆菌菌液浓度为90 mL/L、钛酸丁酯为150 μL/L、废水黄药初始浓度为10 mg/L、初始 pH= 8、光照强度为 250 W 的最佳试验条件下光照 72 h，黄药降解率达到 96.3%；TiO₂@芽孢杆菌光降解黄药过程中各种作用大小为：同化作用＞TiO₂光催化作用＞吸附作用；黄药中硫元素能被 TiO2@芽孢杆菌转化为 SO₄^2-，最终被降解为 CO₂、H₂O、SO₄^2-等小分子物质。合成的 TiO₂@芽孢杆菌对黄药废水处理具有实际应用价值。

固化剂对钒、铬复合污染土壤修复效果研究

董颖博 , 陈丹妮 , 林海

2021, 50(08): 196-202.

摘要 ( 103 )

PDF (1871KB) ( 399 )

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土壤中重金属的迁移转化严重危害周边环境，采取有效手段阻断重金属迁移扩散可降低其环境风险。采用固化剂对重金属复合污染土壤进行修复，从不同类型固化剂中优选出对钒(V)、铬 (Cr)具有较好固化效果的钙基固化剂氧化钙和生物质材料玉米芯，分别研究二者添加量、固化时间、复配比例对 V、 Cr 复合污染土壤修复效果及对土壤理化性质的影响。结果表明，氧化钙对 V 固化效果较好，最高固化率可达 97.44%，玉米芯对 Cr 的固化效果较好，最高固化率达到了 87.82%；当两种固化剂用量为 6%、复配比例为 3∶3 时，对 V 和 Cr 同步固化率达到了 87.81% 和 60.72%，添加氧化钙后土壤 pH 值上升，比表面积下降，土壤通透性增加，而添加玉米芯基本不改变土壤 pH 值，但使土壤通透性降低。因此氧化钙和玉米芯组配为修复 V、Cr复合污染土壤提供了一种有效策略。

巷道边壁支护方式下风流场流速分布特征的PIV实验研究

宋莹 , 朱萌 , 邓立军 , 王东

2021, 50(08): 203-207.

摘要 ( 81 )

PDF (3789KB) ( 431 )

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为了分析边壁支护方式对巷道风流场流速分布的影响，采用粒子图像测速仪（PIV）瞬态流场测试技术，得到了不同风速、不同间距边壁支护的矩形巷道流场时均风速分布。实验表明，风流经过支护位置后形成一定长度的湍流回流区域，2 种布置间距下入口风速变化未对形成的回流区长度及涡心位置产生影响；间距加大后形成的涡流再附着点长度与 Re 无关；整个涡流区域风速值较小且流向不稳定，但未对主流风速流向产生较大影响，井下实际布置测风点位时可有条件地忽略局部构件产生的湍流涡流区。研究表明，PIV 作为一种非接触式速度测量技术，可为研究复杂矿井通风巷道中的风流场湍流特性提供有效的实验解决方案。

利用焙烧铁尾矿制备透水砖的水化特征研究

南晓杰 , 王帅 , 刘立伟 , 赵礼兵

2021, 50(08): 208-213.

摘要 ( 110 )

PDF (3472KB) ( 429 )

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利用铁尾矿制备透水砖是尾矿资源二次利用的重要途径之一，与普通铁尾矿相比，经焙烧后的铁尾矿可有效提高透水砖的强度。为查明焙烧铁尾矿提高透水砖性能指标的原因，在透水砖抗折强度和抗压强度分析的基础上，借助 X射线衍射分析和扫描电子显微镜分析技术，系统研究了铁尾矿用量和养护时间对水化产物物相组成和微观结构的影响。结果表明：增加尾矿用量使透水砖强度降低，延长养护时间则使透水砖强度增加，焙烧铁尾矿用量 60%、养护 28 d时，透水砖的抗折强度和抗压强度分别为 3.34 MPa和 15.44 MPa。过量添加焙烧铁尾矿不利于水化反应的进行，导致水化产物的生成量减少，焙烧铁尾矿用量超过 60% 时尤为明显，而延长养护时间可促进水化反应的发生。水化产物呈现出 3种微观形貌，即簇状结构、网状结构和针状结构，此 3种形貌水化产物的形成使砖体结构变得密实，从而提高了透水砖的强度。研究结果对采用焙烧铁尾矿制备高性能透水砖有一定的指导意义。

黄金尾砂和煤矸石协同制备发泡陶瓷及其性能研究

孙晓刚, 马征宇, 赵家琪, 闫雨辰 , 王玉斌 , 潘建达, 邱景平

2021, 50(08): 214-220.

摘要 ( 127 )

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为推动大宗矿山固体废弃物的综合利用，开发多种矿山固体废弃物协同制备发泡陶瓷技术，以黄金尾砂和煤矸石为主要原料，微硅粉、方解石、钠长石和滑石为辅助原料，碳化硅为发泡剂，通过高温熔融法制备发泡陶瓷。基于发泡陶瓷气孔统计数据研究了微硅粉、发泡剂掺量对发泡陶瓷气孔结构的影响，研究表明，在一定范围内随着微硅粉掺量的增加发泡陶瓷气孔均匀度变差，气孔孔径范围由 1.3～1.7mm 扩大至 0.7 ～2.0 mm，发泡剂掺量的增加使发泡陶瓷气孔均匀度变差的同时使发泡陶瓷气孔的平均孔径由 1.2 mm 增加至 3 mm 。同时以抗压强度和体积密度为表征来探究微硅粉与发泡剂掺量对发泡陶瓷物理性能的影响规律。结果表明，发泡陶瓷体积密度和抗压强度随着微硅粉掺量的增加均先减小后增大，随着发泡剂掺量的增加均明显降低。研究成果为综合利用黄金尾砂、煤矸石制备发泡陶瓷提供了新的参考方向。

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