中国矿山工程

摘要:为实现矿用磨球强韧性的进一步提升，本文采用Box-Behnken设计-响应面法（BBD-RSM），选择奥氏体化温度、奥氏体化保温时间、回火温度、回火保温时间为自变量影响因子，磨球的洛氏硬度和冲击韧性作为响应目标值，构建了多项式回归方程模型，同时利用OM、SEM、XRD等分析手段，研究了不同热处理条件下磨球的显微组织形貌及物相特征。结果表明，热处理参数对磨球洛氏硬度的显著性影响排序为回火温度＞奥氏体化温度＞奥氏体化保温时间＞回火保温时间，对磨球冲击韧性的显著性影响排序为回火温度＞回火保温时间＞奥氏体化温度＞奥氏体化保温时间。通过优化获得最佳热处理参数为奥氏体化温度885℃，奥氏体化保温时间4.8h，回火温度400℃，回火保温时间3.5h，其洛氏硬度为59.84HRC，冲击韧性为6.16J，验证实验相对误差＜5%，证实了响应面法优化磨球热处理参数的精确性和科学性。奥氏体中的合金元素含量，碳化物尺寸、形态和分布情况，残余奥氏体的转变行为及占比的共同作用，是磨球的洛氏硬度和冲击功呈现规律性变化的主要原因。

摘要:某铁矿为大型深凹露天矿，露天开采结束后将转入地下开采。为阻断露天坑与地下的水力通道，同时保持高陡边坡稳定，计划采用尾砂胶结固化回填露天坑。本文采用数值模拟的方法，对露天坑固化回填与地下开采的相互影响进行了模拟研究。结果表明，露天坑固化回填与地下开采之间基本上不存在相互影响。研究结果可为类似开采条件下的矿山提供参考。

摘要:露天坑回填治理是实现露天开采矿区生态治理和解决尾矿地表堆存问题的有效途径，本文以鞍钢集团大孤山铁矿为工程背景，通过前期试验探索初步确定了料浆配比的浓度、灰砂比等参数的范围，在此范围的基础上进行全面试验，测定胶结体试件的单轴抗压强度、抗剪强度参数。基于全面试验的试验结果分析得出了灰砂比、料浆浓度、养护龄期等因素对胶结体单轴抗压强度和抗剪强度参数的影响规律，为后续路天坑回填治理提供了可靠的参考依据。

摘要:开采爆破的动力扰动对巷道稳定性影响的研究是矿山安全生产的重要方面。为了研究不同扰动下充填体内预留巷道的动力响应规律，通过3DEC软件建立了巷道动力稳定性分析的三维数值模型并进行了数值模拟分析，分析了爆破动载荷下巷道周围的变形特征以及应力场分布特征。研究结果表明：爆破在一定程度上改变巷道周围的压应力、拉应力区的范围。采用钢筋网+钢丝绳的预留巷道开采方式，可以很大程度上的削弱巷道外爆破动力扰动，提高巷道稳定性。

摘要:为充分揭示采动影响下地面井抽采瓦斯运移的主要影响因素，实现地面井瓦斯的高效抽采，在建立含瓦斯煤体的多物理场的耦合数学模型的基础上，推导出煤体应力及渗流方程，进而得出孔隙率及渗透率与应变、瓦斯压力等参数之间相互关系。以山西某矿为工程背景，利用COMSOL Multiphysics软件对地面井瓦斯抽采实践进行模拟，并确立了数值模拟的初始和边界条件，分析不同地应力条件、不同的初始渗透率及不同初始瓦斯压力对钻井抽采产量及效率的影响。结果显示：地面钻井瓦斯抽采速率及抽采量受地应力、瓦斯压力、渗透率影响明显，其中渗透率是其决定性参数，但渗透率主要受到了地应力的影响。在一定地应力条件下，孔隙率及渗透率随着抽采时间的增加先行减小，而后增大，存在着一个临界残余瓦斯压力点；而初始渗透率对地面井瓦斯抽采影响明显，初始值越大，瓦斯压力下降越显著，抽采速率和抽采量同时变大。因而在地面井进行抽采时，提高煤层初始渗透率不失为实现钻井高效抽采的一种方法。通过采动地面井现场实际试验表明，受到采动充分卸压以及渗透率的提高影响，抽采浓度及纯量皆有阶跃式地增长，极大地提升了地面井抽采效率。

摘要:在深部环境中岩石长时间处于三维应力作用下会发生损伤与蠕变变形。为合理表征岩石蠕变变形过程，采用分数阶导数建模方式，将牛顿黏壶改进为分数阶黏壶，同时考虑到长时效过程中岩石的损伤演化状态，在物理参数中引入指数形式的损伤变量，建立了分数阶蠕变本构模型，并扩展为三维形式，最终利用砂岩实验数据进行了有效性验证。结果表明：砂岩蠕变实验具有明显的三阶段蠕变变形特征，建立的考虑损伤过程的分数阶蠕变模型具有较少的物理参数，能很好地描述处于深部三维应力环境中的岩石蠕变变形过程，验证了模型的有效性。

摘要:为解决煤矿井下产尘量剧增导致的粉尘治理问题，针对东欢坨矿井矿井综合防尘系统现状及存在问题基础上，梳理了矿井综合防尘理念，利用现场实测、数值模拟、实验研究等技术手段，对比除尘风机、除尘器及附壁风筒对工作面粉尘浓度的影响，进一步对现有综采工作面粉尘治理现状分析，测试不同地点、不同工序粉尘分布，分析综掘工作面粉尘运动规律及防尘体系建设、综采工作面粉尘运移规律及防尘体系建设、矿井综合防尘体系安全文化建设等方面展开。

摘要:为探究大采高工作面局部煤壁片帮特征并提出有效的煤壁稳定性控制措施，通过对工作面煤壁片帮形态的统计，结合3DEC数值模拟研究了大采高工作面推进过程中煤壁片帮特征，并提出大采高工作面煤壁稳定性控制措施。结果表明：大采高工作面煤壁片帮形态主要为煤剪切滑移诱发煤壁破坏、剪切滑移破坏、拉裂破坏、压裂破坏以及板裂破坏，且各片帮形态出现的频率依次较小。采动影响下煤壁较大水平位移分布和片帮范围以工作面中上部为主，大约占据采高的3/4，由上部不断蔓延至中下部，最终贯穿整个煤壁，且不断向煤壁深处延伸，最终大采高煤壁片帮呈现程度大、范围广、深度大的特点。总结并分析了大采高工作面煤壁片帮的12个主要影响因素，并分别从直接可控因素和间接可控因素角度提出大采高工作面煤壁稳定性控制措施。

摘要:为准确掌握靖远矿区特厚煤层采动覆岩裂隙演化分布规律，为回采过程中瓦斯抽采系统的布置提供依据，以魏家地矿北1103工作面为试验原型，采用物理相似模拟和UDEC数值模拟相结合的方式开展工作面回采试验，统计特厚煤层采动覆岩周期来压规律，分析回采过程中围岩应力的变化规律，研究特厚煤层采动裂隙的演化分布规律。结果表明：最后一次周期来压时，裂隙带和垮落带停止向上发育，高度分别为39.1m和127.9m;围岩应力集中区应力呈轴对称分布，大小为8.94~19.8MPa，卸压区的应力呈抛物线分布，分大小为0.22 ~1.46MPa。卸压区的高度及位移最大区高度随煤层采高的增大逐渐增大，其中卸压区高度的增高趋势趋缓，变化范围为70.4~81.2m；位移最大区的高度变化范围为52.4~74.8m, 其宽度随采高的增大而减小，变化范围为102.3~71.6m；采高从6m增加到12m时，主关键层出现显著的下沉变形，上方无明显裂隙，下方裂隙激增，采空区压实区宽度减小、高度增加。

摘要:矿山开采过程中巷道和采场的变形破坏是地应力、地质构造和岩体强度等多因素综合作用的结果，地应力是其中重要影响因素之一，研究原岩应力测量结果有助于全面地认识和了解整个工程区地应力分布情况，为工程设计和矿山开采提供依据。本文采用套芯解除法对某矿埋深600m以深的2个中段进行了地应力测量，结果表明：应力场主要以水平应力为主导，最大水平主应力值为14.25~20.17MPa；中间主应力值为8.34~11.35MPa；最小主应力值为5.67~8.68MPa，为竖直应力。测区最大主应力方向NNE~NEE，各测段最大主应力与最小主应力的相差较大，其比值平均在2.54左右，造成剪应力值相对较大。通过R_c/σ_max评价岩体稳定性，-258m中段，英安斑岩、闪长岩、石英斑岩围岩属于低应力，无岩爆；绢云母千枚岩围岩大变形等级轻微。-378m中段，英安斑岩、石英斑岩围岩为高应力，有岩爆倾向；闪长岩围岩属于低应力，无岩爆；绢云母千枚岩围岩大变形等级轻微。

摘要:本文以金属非金属矿山可视化安全监测专项为依托，利用三维激光扫描技术对米易万年沟尾矿库进行安全监测，对2021年1月到2022年12月的库区进行了扫描监测。结果表明：现状干滩长度524.555m，万年沟尾矿库万年沟库区面积增加14.5万m²，堆积坝高由1579.249m增加至1589.09m共增加9.841m，筑坝速率为4.9205m/a；新增堆排尾砂约1265.7万m³，堆排速率为660.365万m³/a；尾矿库总库容较大，筑坝速率、堆排速率较快，为防止溃坝带来的严重后果，运用了三种极限平衡法，其计算结果表明尾矿库目前处于稳定状态。

摘要:某铁尾矿钴含量约为0.012%，钴资源未得到有效回收。为考察该钴资源回收的可行性，本文进行了相关试验，重点研究了浮选浓度和矿泥对钴矿物浮选回收的影响，研究发现脱泥及适当的浮选浓度有利于钴矿物的浮选回收。最终确定采用旋流器脱泥，在浮选浓度为25%的条件下，以丁基黄药为捕收剂，采用一粗两精一扫的工艺流程，可获得品位为4.65911%，钴回收率为54.41%的钴精矿。

摘要:电动矿卡在下坡过程中再生制动是实现能量回收的一种重要手段。本研究针对矿卡在不同行驶工况的能耗特性进行研究，分别开展电动矿卡与燃油矿卡的行驶工况采集，对矿卡的行驶工况进行聚类，通过数据分析研究矿卡在不同工况下的能耗特性差异，并评估了电动矿卡与传统燃油矿卡的能源成本差异。研究结果表明：电动矿卡在空载上-重载下工况下能获得最多的制动能量回收；相比燃油矿卡，电动矿卡在相同行驶工况下燃料成本能有效降低约83%。

摘要:绿色高质量发展是现代矿业发展的底色，要贯彻建设绿色、安全、高效、智能新矿山理念。依托某矿山挖填方工业场地条件，针对有限用地条件下的高填方边坡，且坡腰修建通过重载卡车道路的复杂条件，开展了支挡结构设计方案论述。选定了能够适应填方边坡不均匀沉降的柔性加筋挡墙设计方案，针对两种不同坡率组合方案，开展了详细稳定性分析计算。确定的设计方案能够满足工程条件，满足绿色、安全、环保的要求，可为类似的工程提供借鉴意义。