中国矿山工程

摘要:本文以塞尔维亚某铜矿大型破碎硐室开挖为工程背景，结合地质特征和作业条件确定了硐室开挖工艺与支护方法，基于加固拱等理论计算了锚杆、预应力长锚索等支护参数。结果表明，单侧导硐正台阶分层施工可实现不良岩层大型硐室开挖过程稳定性，其中上分层拱部“导硐+扩刷”三步开挖比一次开挖成形时顶板竖向位移和侧帮水平位移分别减少了27.9%和35.7%；锚-网-喷-锚索临时支护和钢筋混凝土永久支护的联合支护条件下，破碎硐室的顶板应力拱与侧帮受拉应力大幅减小，围岩位移量及塑性区最大深度减小明显，保障了硐室开挖与服役期间的安全。

摘要:合理的采场结构参数对于矿山的安全经济回采具有重要意义。某铜铁矿采用分段空场嗣后充填采矿法开采，本文采用数值模拟方法，对不同分段高度（12m和17.5m）进行了对比研究，揭示了不同分段高度时采场的应力、位移和塑性区分布的演化规律，研究结果可为类似开采条件下的矿山提供参考。

摘要:深部高应力开采环境下，岩体内部节理、裂隙发育，碎裂化程度加剧，导致巷道围岩承载能力降低、变形破坏问题突出。本文采用离散断裂网络（DFN）构建含有一定碎裂结构的巷道模型，模拟埋深分别为500m、1000m、1500m、2000m和2500m的巷道开挖过程，并结合圆形巷道围岩应力力学理论计算模型，研究高应力环境下巷道围岩承载结构特征。根据不同埋深巷道围岩应力分布规律，进行围岩承载结构分区，得到了巷道埋深与塑性区扩展关系，并揭示了高应力下碎裂岩体的破裂特征。研究结果可为类似开采条件下巷道围岩支护设计提供参考。

摘要:本文以西南地区试验矿井1811采煤工作面为工程背景，通过理论分析、数值模拟以及现场工业性试验等手段，建立了缓倾斜煤层沿空留巷围岩结构力学模型，研究了不同因素下缓倾斜煤层沿空留巷围岩变形破坏规律，并相应提出了柔性支护技术，进行了现场应用。研究表明：提高煤岩层交界面强度参数或提高支护强度是缩小极限平衡区的最有效方式。随着切顶角度、煤层倾角、巷道高宽差以及煤层埋深的增加，巷道围岩变形破坏越显著，巷道收缩率进一步加大，基本顶断裂程度明显增加。而随着基本顶厚度的增加，巷道围岩变形破坏程度越低。划分了巷道煤壁侧垂直应力及巷道覆岩演变的三阶段，可通过监测煤壁的应力变化进行巷道来压判别，实现巷道围岩灾害预控。研究结果可为西南地区缓倾斜煤层沿空留巷围岩控制提供参考。

摘要:本文以内蒙古某煤矿近距离煤层开采条件为研究背景，对受上部煤柱传递应力影响下的大巷煤柱岩体受力和状态特性进行了研究，对不同煤柱留设宽度条件下煤柱受力规律进行了分析，并利用神经网络模型实现了对煤柱特性的评估。研究结果表明在近距离煤层开采条件下，上层煤柱的集中应力会向下部煤柱传递，进而造成下部煤柱应力叠加，同时带来煤体中破碎区和塑性区范围的明显增加，随着煤柱宽度的减小，煤柱应力集中程度也进一步增加。通过构建的神经网络模型可以实现对近距离煤层开采大巷煤柱应力和状态的有效评估。

摘要:本文以某金矿缓倾斜矿体为研究对象，开展了富水环境下机械化采矿方法研究；采用巷道出水预测法和C14追踪法分析了涌水来源；基于矿围岩体Q值和无支护跨度分析，初选了预切顶中深孔房柱嗣后充填法、机械化上向水平分层充填法和机械化上向进路充填法三种采矿方法方案，通过FLAC3D数值模拟分析了各采矿方法的扰动范围，最后通过方案的技术性、经济性、安全性综合比较推荐了采矿方法。结果表明：矿床涌水主要来自于底板岩溶承压含水层，矿坑最大涌水量达到35000m3/d；机械化上向进路充填法方案扰动范围为3~4m，该方案扰动范围最小；基于现有注浆加固范围15m、水体环境安全隔离层厚度要求和方案的技术经济指标，优选推荐机械化上向进路充填法。现场工业试验表明，采用多序次超前注浆加固回采区域，试验区域采场涌水量明显减少；采场综合能力为110t/d，损失率6%，贫化率4%。该研究为富水环境缓倾斜矿体安全、高效开采提供了技术支撑。

摘要:本文旨在优化高瓦斯矿井的瓦斯治理，以余吾煤业S1205工作面为研究对象，采用数值模拟方法研究了U型、W型、U+高抽型和Y型四种通风方式下的瓦斯浓度分布规律。研究方法包括建立数值模型，确定采动裂隙煤岩的碎胀系数、渗透率和瓦斯质量源相等关键参数，运用FLUENT软件进行模拟分析。模拟结果表明，在U型和W型通风方式下，上隅角瓦斯浓度分别超过了1%和9.3%，无法满足安全要求。相比之下，U+高抽型通风方式在高抽巷负压为8kPa时，有效降低了瓦斯浓度，其中回风巷瓦斯浓度保持在0.5%以下，上隅角瓦斯浓度降至0.8%以下。进一步分析高抽巷层位对瓦斯治理效果的影响，发现高抽巷层位在15~20m之间时，能较好的控制回风巷瓦斯浓度。Y型通风方式虽然在理论上优于U+高抽型，但经济性较差。

摘要:为研究初始瓦斯压力、煤层孔隙率、钻孔直径、抽采负压及初始渗透率五个因素对钻孔瓦斯有效抽采半径的影响，利用COMSOL数值模拟，结合正交试验及极差分析探究各因素影响情况，并运用SPSS软件线性回归分析获得方程。研究结果表明：初始渗透率对瓦斯有效抽采半径影响最大；极差分析影响程度依次为初始渗透率、钻孔直径、抽采负压、孔隙率、初始瓦斯压力，其中有效抽采半径最大时因素水平最优组合为初始瓦斯压力为1.2MPa、孔隙率为0.08、钻孔直径为94mm、抽采负压为20kPa及初始渗透率为1×10^-15m²时；多元线性回归方程中决定系数R²=90.6%，拟合程度良好。

摘要:本文通过构建钻孔数值模型，采用埋深表征钻孔整体受力水平，探究不同埋深条件下钻孔孔周应力分布特征，阐明钻孔孔周位移时变特征及分布情况，揭示埋深对钻孔孔周裂隙发育的影响。结果表明：在钻孔周围煤体的应力场调整后，出现应力集中现象。随着埋深增加，钻孔孔周应力逐渐增大，应力集中区范围不断增大。孔周煤体变形存在一定的方向性，煤体的变形会沿着直线方向发生较大的变形，与此直线的垂直方向会出现较小的变形。随埋深增加，孔周煤体变形增大。裂隙的发育与煤体周围变形存在着一定对应关系。随埋深增加，裂隙发育逐渐明显，并呈中间集中、四周分散的分布特点。

摘要:为了实现电信号反馈的充填料浆质量浓度稳定调控，开展基于搅拌过程电信号的充填质量浓度表征研究。设计并进行不同质量浓度的全尾砂充填料浆搅拌特性试验，采集搅拌过程扭矩、功率、电流等电信号数据，采用卡尔曼滤波方法对原始数据进行降噪预处理。试验结果显示，三种搅拌电信号随全尾砂充填料浆质量浓度的变化而呈较为明显的正相关关系，料浆质量浓度从68%增加到76%时，扭矩、功率、电流信号数值分别增大了22%、29%、20%，浓度每增加1%，三种电信号数值具有显著差异性；基于此，开展了搅拌电信号随料浆质量浓度的演化规律研究，揭示了充填料浆质量浓度与搅拌电信号的内在关系，发现了搅拌电信号在料浆临界浓度附近的突变与连续特性，进而提出了搅拌电信号与料浆质量浓度的相关模型，并进行深入分析与研究，明确了基于搅拌过程电信号的充填料浆浓度表征方法与模型及参数等内容，为实现搅拌过程电信号反馈的充填料浆质量浓度稳定调控技术奠定基础。

摘要:本文以某矿全尾砂为材料进行试验研究，通过对该矿全尾砂物化特性进行分析，得到该矿全尾砂粒径分布特征，确定该矿全尾砂为超细尾砂，级配较好但连续性不稳定。通过絮凝剂选型实验，得到645S型絮凝剂对尾砂沉降的效果最好；通过尾砂絮凝沉降实验，得到尾砂浓度为7.5%、10%、12.5%时的最佳絮凝剂单耗量为40g/t、40g/t、60g/t，而尾砂浓度15%时不满足生产需要；通过多元线性回归分析，得到了具有较好统计学意义的尾砂浆浓度、絮凝剂单耗量与180s内平均沉降速度的回归方程。综合实验结果， 最佳沉降条件下，尾砂浆浓度越高，澄清层高度越低、平均沉降速度越低、压实层治理浓度越低，即尾砂的沉降效果越差。虽然自然沉降时24h后压实层质量浓度较添加絮凝剂时更高，但自然沉降的所需时间更长，无法满足生产需要。因此添加合适量絮凝剂促进尾砂沉降是矿山充填过程中必要的措施。

摘要:本文提出一种基于有限元法的露天采场边坡稳定性综合评价方法。以某露天采场为研究对象，构建了边坡的几何模型，选取了合理的岩土体力学参数，并通过有限元法对边坡的应力、位移及安全系数进行了数值模拟与分析。在多种荷载组合工况下，计算了边坡的安全系数，并识别出不同剖面的失稳模式。研究结果表明，该方法能够准确反映边坡在自重、爆破振动及地震荷载下的力学行为，有助于提高采场的安全性和运营效率。

摘要:为减轻矿产资源开发对生态环境的负面影响，实现资源可持续利用与环境保护的双重目标，构建资源与环境平衡体系成为推动我国矿山企业向高质量绿色发展转型的关键路径，本文通过对矿山用水和取水流程的全面剖析，明确了水资源循环利用平衡的概念，构建了相应的平衡关系模型，并提出了具体的水平衡计算公式。此外，本文还详细阐述了水平衡系统的各个组成部分，并提出了一系列优化建议，旨在帮助矿山企业实现和提升水资源循环利用效率，为推动我国绿色矿山的全面建设提供有力支持，加速矿山企业的转型升级进程。