中国矿山工程

摘要:针对程潮铁矿在引入装药台车后中深孔爆破参数需优化问题,在现爆破方案的基础上,并利用 ANSYS / LS-DYNA 建立流固耦合模型,对比分析 4 种孔底距与 4 种交错不装药结构 17 组方案破坏区质量、炸药单耗与有效应力。 结果表明:孔底距为 2 m、不装药长度为 2 m 和 6 m 为最优爆破参数。 在该参数下破碎区质量达 820 t,较原方案(592 t)提升 38. 5% ,并且在保证矿岩有效应力大于屈服强度情况下,有最小的炸药单耗。 该优化方案在不降低爆破效果条件下,降低了钻孔工程量和炸药单耗,为类似矿山中深孔爆破参数优化提供了可靠技术参考。

摘要:针对某铁矿陡倾斜中厚矿体采用无底柱分段崩落法开采时的进路位置合理确定问题,结合相似模拟与数值模拟 (PFC3D)方法,开展矿体沿走向布置进路的位置优化研究。 以矿体倾角 85°、平均厚度 20 m 为研究对象,常规正对布置进路存在脊部矿石残留回收难题,为此对比分析上下分段正对布置(错开距离 0 m)与交错布置(错开距离 3 m、6 m)的回采指标及散体运移规律。 研究结果表明,上下分段进路水平错开距离 6 m 时回采效果更优,数值模拟中矿石回收率达 86. 34% 、矿石贫化率降至 17. 07% ,相似试验中矿石回收率为 84. 79% 、矿石贫化率为 15. 55% ,两者结果趋势一致。 该研究有效解决了上分段进路出矿脊部残留矿石难以在下分段回收的问题。

摘要:针对大结构单进路放矿过程中传统椭球体模型难以精确描述放出体上粗下细复杂形态的问题,本研究基于某矿山实际矿岩样品的崩落块度预测分布,构建了大型物理放矿模型进行单进路放矿实验。 通过分层布设标志颗粒并记录放出过程, 创新性地采用双半旋转椭球体对接模型表征放出体形态,并应用 Levenberg-Marquardt 最小二乘算法进行高精度拟合(相关系数普遍 ＞ 95% )。 实验结果表明:① 放出体体积(V) 与放矿高度( h) 及进路口宽度(w) 之间满足幂函数关系 V = 30. 42 × (h / w)^2. 626(R ² = 0. 999 2),且在相对高度 h / w ＜ 4 时稳定性较差;② 放矿高度(h)与放出体长半轴(a)、短半轴( b)分别呈现强线性关系 a = 0. 513 6h-5. 043(R ² = 0. 999 3)、b = 0. 090 8h + 3. 627 3(R ² = 0. 999 2);③ 贫化率( p)随放出体积(V)线性增长,关系式为 p = 8. 941 × 10-5 V-32. 38(R ² = 0. 913 3)。

摘要:近距离煤层范围内进行岩巷掘进,由于近距离煤层回采完毕后形成采空区,引发邻近巷道变形严重。 土城矿近距离 15 采区边界石门大巷掘进为典型近距离煤层群范围巷道掘进,下层 12 煤回采完毕后形成采空区,顶板整体垮落,引发 15 采区边界石门大巷变形严重。 针对干问题,通过数值模拟分析可知目前支措施容易引起巷道底鼓,最大底鼓量 93. 9 mm;制定切顶技术工艺,通过综合测算,切顶位置点为 151212 采面运输巷,切顶高度为 15 m;切顶实施后巷道进行后期观测,巷道锚索最大受力 160 kN,最大位移量 155 mm,整体稳定。 研究成果和研究方法对于其他矿井切顶具有一定指导意义。

摘要:针对云南南温河钨矿河边矿区深部开采形成的复杂采空区稳定性问题,本研究基于 FLAC^3D构建精细化三维地质力学模型,系统分析了采空区围岩应力重分布、位移演化及塑性区扩展特征。 研究结果表明:采空区垂直应力集中于矿柱中部(最大 40 MPa),顶板应力水平较低(5 MPa),矿柱及围岩未发生显著塑性破坏;顶板最大位移为 18. 06 mm,底板最大隆起位移为 0. 64 mm,整体变形量较小且趋于稳定;塑性区显示顶板局部存在拉伸破坏,但矿柱密集区域稳定性良好。 通过对顶板 10 处监测点的持续模拟监测,进一步证实顶板应力(稳定值均小于 1. 2 MPa)与位移在计算后期均趋于平稳状态。 数值模拟揭示采空区在现有充填条件下具备较高稳定性,可为水文敏感矿区灾害防控与绿色开采提供理论支撑。

摘要:为识别和评估马家地钨矿采空区的稳定性,针对矿区的两类充填采空区,本文结合现场调研、三维数值模拟与现场监测手段开展系统分析。 研究基于 3DMine 与 FLAC3D 耦合方法建立采空区精细化数值模型,以静水压力公式确定初始地应力,模拟顶底板应力、位移及塑性变形特征,并在顶板关键区域布设 9 个监测点验证。 结果表明,采空区整体稳定性和安全性较好,现场监测顶板最大位移为 24. 11 mm,最大应力峰值为 11. 42 MPa,数值模拟最大顶板位移 25 mm,二者趋势一致且均处于岩体安全范围内;矿柱应力“中部大、两端小”,局部仅出现轻微剪切与拉伸破坏,无连续塑性破坏带,说明充填封闭措施有效降低了风险。 研究成果为采空区稳定性评价与安全管理提供理论支持和参考依据。

摘要:为揭示沿空留巷巷旁充填体性质对覆岩稳定性的影响机制,本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,确定了影响覆岩稳定的关键参数,深入分析了关键参数对覆岩稳定性的作用规律。 结果表明:巷旁充填体的压缩模量与支撑强度是控制沿空留巷过程中覆岩下沉的关键参数;巷旁充填体压缩模量与覆岩下沉量呈负相关,当压缩模量处于 0. 5 ~ 1. 2 GPa 时,压缩模量提升可有效抑制覆岩下沉,超过 1. 2 GPa 后,模量增加对抑制覆岩下沉的效果减弱;巷旁充填体支撑强度与覆岩下沉量也呈负相关,当支撑强度处于 0. 5 ~ 2 GPa 时,随支撑强度提高覆岩下沉量显著减小,超过 2 GPa 后,强度增加对覆岩下沉量的减小效果减弱。 本文揭示了巷旁充填体压缩模量与支撑强度对覆岩下沉变化规律的影响,为维护沿空留巷覆岩稳定性提供理论依据。

摘要:针对矿山双重预防机制落地难、数据孤岛及安全管控效能不足等行业痛点,落实国家强化矿山安全、推进智能化的政策部署,提出基于数字孪生与 AI 融合的矿山安全智能化管控平台。 平台整合露天矿、地下矿及选冶工厂多元安全数据,构建 “安全监测—场景安全—系统应用”三层架构;AR 装备实时采集可视化、AI 安全模型风险分析预警、矿山知识库案例规程支撑,三者协同形成决策中枢;攻克深地高精度定位及矿山场景自适应 AI 识别等关键技术。 平台落地后,行业隐患识别率可提升 30% ~ 40% ,事故率降低 25% ~ 35% ,突水等事故应急响应时间从平均 45 min 缩短至 20 min 内。 该平台为超深井、超大规模矿山提供可行方案,破解人工巡检盲区等难题,助力安全治理向事前预防转型。

摘要:本文以地质构造复杂的川西清平磷矿为工程背景,针对深部非均匀岩体,开展了采动条件下三维地应力场精确反演与时空演化机理的系统研究。 本研究综合运用水压致裂现场实测、理论分析与数值模拟方法,首先基于三个近正交钻孔的实测数据,引入 Tikhonov 正则化算法改进了传统最小二乘法,构建了高精度的三维地应力张量反演模型,有效克服了反演过程的病态问题;进而,以反演获得的真实地应力场为初始条件,通过弹性力学理论解析与数值模拟,揭示了巷道开挖过程中围岩应力场、位移场及塑性区的动态演化规律,并基于切向应力准则对岩爆风险进行了定量评估。 研究结果表明:矿区地应力场以近水平的 NWW-SEE 向(N40°W ~ N50°W)构造应力为主导,最大主应力达 26. 45 ~ 33. 64 MPa,应力比(σ₁ / σ₃ )为 1. 6 ~ 2. 0,具备典型的逆断层型应力结构特征;采动扰动导致巷道围岩出现显著的应力重分布,巷帮中部切向应力集中系数达2. 0 ~ 2. 5,岩爆风险指标 η 为 0. 47 ~ 0. 49,评价两中段均存在轻微岩爆风险,塑性区范围扩展至巷道半径的 1. 8 ~ 2. 2 倍。 本研究构建的“地质原型-现场实测-理论反演-时空预测”系统方法,实现了对深部地应力场从静态表征到动态演化全过程的分析,研究成果可为深部矿山工程的优化设计与灾害防控提供关键的科学依据和理论支撑。

摘要:本文以弓长岭铁矿露天开采工程为研究对象,基于定量 GSI 指标和 Hoek-Brown(H-B)强度准则,计算获得 H-B 强度参数,继而通过数学拟合方法转换为等效 Mohr-Coulomb(M-C)强度参数,为工程设计与施工提供理论依据。 并引入可拓学理论, 结合多种传统分级方法,基于 D-S 证据理论融合各岩体质量分级结果建立岩体质量综合评价模型。 研究结果表明:采用岩体声波测试,其结果表明目标钻孔岩体完整性的分布特征,为矿山工程稳定性评估和开采设计提供了关键的地质力学依据;建立地质强度指标(GSI)定量化方法与 Hoek-Brown(H-B)强度准则相结合的评估体系,精确测定了目标岩体的 H-B 强度特征值。 基于数值拟合,进一步推导出与之等效的 Mohr-Coulomb(M-C)强度参数,为岩体稳定性数值模拟奠定了可靠的数据基础; 采用 RMR、Q、BQ、可拓学理论及 D-S 证据理论综合评价进行多维度分级,最终明确各目标岩体的质量等级。

摘要:爆破工程中,爆破块度是评价爆破效果,优化爆破参数的关键指标。 爆堆块度识别的关键是充分提取复杂岩块图像的有效特征信息,进而对图像精准分割,矿岩之间堆叠严重是造成无法精准分割的主要原因。 传统的矿岩图像分割算法通常是基于阈值、边缘检测等,这些方法存在准确度差、鲁棒性弱、实用性低等缺陷。 结合矿山爆堆块度识别的实际需求,提出一种改进的 Mask-RCNN 矿岩分割模型,由双边滤波生成保护边缘的降噪图像,将降噪图像作为 Mask-RCNN 的数据集生成学习模型,进行矿岩分割。 该算法与传统的 OTSU、Canny 边缘检测算法相比,准确度高、实用性强,具有更好的鲁棒性;与 Unet 算法相比,在保证分割准确度的前提下,解决了 Unet 的局部分割缺陷问题。 实验结果表明,人工分割与模型分割的像素差异曲线拟合较好,对矿山现场爆破块度识别有一定的工程意义。

摘要:井下突水是井筒施工过程中重点防范的灾害之一。 为了防止突水事故的发生,在超深竖井掘进过程中,应当加强竖井超前探查。 以三山岛超深竖井 1 464. 5 m 处超前探测为例,采用瞬变电磁法及地震反射波法探查掘进工作面含水裂隙带分布。 根据工作面条件设置了瞬变电磁法和地震反射波法的观测系统,现场采集数据并经过数据处理绘制了成果图,结合现场地质及水文资料,在 1 492. 5 ~ 1 507. 5 m 和 1 517. 5 ~ 1 529. 5 m 出现明显的低阻异常区及波阻抗界面,圈定上述异常区,推断该异常区为含水裂隙带。 现场工程揭露与探测结果相吻合,说明瞬变电磁法与地震反射波联合探测法可以实现超深竖井的超前探查。

摘要:本研究旨在探讨 NSR(Net Smelter Return)在多金属矿床露天境界优化中的应用,为矿床的经济评价和管理决策提供更好的依据。 针对多金属矿床矿体形态复杂、品位变化大等特点,研究建立了基于 NSR 的地质模型,对露天矿山的开采境界进行优化分析。 研究表明:(1) NSR 方法通过计算矿块净收益来确定最优的露天开采最终境界,综合考虑了矿石的地质特征与经济因素,使得境界圈定更加科学合理。 (2) NSR 可用于确定不同矿体的开采优先级,为投资决策提供依据,有助于矿山企业在复杂多变的市场环境中做出科学决策,提高整体经济效益。 (3) 相较于当量品位境界优化方法,NSR 境界优化采出的矿石量更低、品位更高、收入更大,从而优化资源利用,减少低品位矿石的开采。 该特别适用于处理复杂矿体或低品位矿床, 能够显著提高资源利用率。 同时,NSR 方法在多金属矿床境界优化中具有较好适应性和灵活性,为露天矿的优化规划提供了新的方法,具有重要的理论价值和实际应用前景。

摘要:为了检验高压辊闭路湿式筛分工艺运用效果,为类似铜选矿厂提供有价值的工业运用数据,本文对某铜选矿厂高压辊闭路湿式工艺应用情况进行系统研究和分析。 高压辊闭路湿式筛分工艺的工业实践证明,与处理同样矿石的三段一闭路工艺相比,显著提高细粒级含量,-3 mm 增加 24. 90% ;降低单位能耗,月单位能耗降低 2. 28 kW·h / t_原矿 ,总功耗下降约 10. 5% ;降低材料消耗,钢球消耗减少 15. 8% ;提高浮选回收率,Cu 回收率提高 0. 5% ;但高压辊辊钉寿命相对较低,约 6 500 h。

摘要:为解决国外某大型斑岩型铜矿铜矿物嵌布粒度细,易泥化脉石矿物含量较高而影响铜回收的问题,开展了选别试验研究。 研究结果表明,采用“三次粗选—粗精矿集中分级再磨再选”的闭路浮选流程,在粗选磨矿细度-0. 074 mm 占 62% 、石灰用量 1 500 g / t、捕收剂乙基黄药用量粗选Ⅰ + 粗选Ⅱ = 20 g / t + 10 g / t、浮选矿浆浓度为 33% 、浮选时间为 3 min、粗精矿再磨细度-0. 038 mm 占 90% 条件下,可获得铜精矿铜品位为 26. 89% ,回收率为 94. 05% ;钼品位 0. 43% ,回收率 72. 97% 较好指标,实现铜、钼的综合回收。