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崩矿步距对回采进路围岩稳定性的影响

矿业研究与开发 2024年第2期44卷 20-27页

作者：王小兵曹朋路增祥中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山市243000 辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山市114051

为揭示无底柱分段崩落法开采时,崩矿步距对回采进路围岩稳定性的影响,以辽宁某铁矿为例,在该矿现有的采场结构参数下,设定5种不同的崩矿步距,采用数值模拟的方法,研究了崩矿后的进路围岩位移和塑性区分布。不同崩矿步距下崩落矿石后,进... 详细信息

为揭示无底柱分段崩落法开采时,崩矿步距对回采进路围岩稳定性的影响,以辽宁某铁矿为例,在该矿现有的采场结构参数下,设定5种不同的崩矿步距,采用数值模拟的方法,研究了崩矿后的进路围岩位移和塑性区分布。不同崩矿步距下崩落矿石后,进路围岩均处于压应力状态,且随距端壁面距离的增加,最大主应力与最小主应力均呈现出先增大后减小的态势,最大主应力在距端壁面2 m处达到最大值,而最小主应力在距端壁面4~5 m的范围内达到最大值。增大崩矿步距有利于改善进路的围岩应力状态。以不同崩矿步距崩落矿石后,在进路的两侧帮及拱肩处形成了“蝴蝶状”的位移区域,在进路顶部形成了“下沉”位移区域。增大崩矿步距,围岩位移量均略有增长,但改善了位移的分布特征,缩小了位移范围。崩落矿体后,围岩内部的塑性区以剪切塑性区为主,张拉塑性区分布范围很小。崩矿步距增大后,剪切塑性区体积及其增幅远比张拉塑性区的大,围岩易发生剪切破坏。

关键词：无底柱分段落法崩矿步距回采进路应力分布位移塑性区分布

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矿岩冲击斜溜井底板位置及其影响因素分析

矿业研究与开发 2024年第7期 36-41页

作者：马强英陈锡勇路增祥王薪荣马驰辽宁科技大学矿业工程学院海南矿业股份有限公司北京科技大学土木与资源工程学院

为揭示斜溜井内矿岩运动对溜井底板的冲击损伤规律，基于运动学原理，研究了矿岩块在斜溜井中的运动规律及其影响因素，建立了矿岩块的运动轨迹方程，明确了矿岩块与斜溜井底板发生碰撞的条件，得到了矿岩块首次碰撞溜井底板的位置计算... 详细信息

为揭示斜溜井内矿岩运动对溜井底板的冲击损伤规律，基于运动学原理，研究了矿岩块在斜溜井中的运动规律及其影响因素，建立了矿岩块的运动轨迹方程，明确了矿岩块与斜溜井底板发生碰撞的条件，得到了矿岩块首次碰撞溜井底板的位置计算公式。研究结果表明：矿岩块进入主斜溜井时的初始速度v0及其方向角α、主斜溜井倾角β及其顶底板距离D是影响矿岩块与斜溜井底板碰撞的主要因素；v0越小，α、D与β越大，碰撞位置距矿岩块进入斜溜井时的垂直距离h1越大，反之h1越小；当v0和α一定时，D与β越大，h1越大，且D较β对碰撞位置的影响更大。提出斜溜井设计与管理思路，即降低矿岩块进入斜溜井时的初始速度，选择合理的主斜溜井的倾角及其顶底板距离，降低主斜溜井空井高度，能有效降低发生碰撞的概率，减小斜溜井底板受冲击破坏的程度。

关键词：矿岩冲击斜溜井底板运动轨迹碰撞位置

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进路间距对采场围岩力学行为和变形的影响

矿业研究与开发 2024年第3期44卷 41-48页

作者：王浩东路增祥曹朋马强英辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山市114051

增加无底柱分段崩落法进路间距,有利于增加一次崩矿量和改善放矿效果。基于某矿山无底柱分段崩落法的结构参数优化方案,采用数值模拟方法,研究了该矿5种进路间距下的进路围岩应力分布特征、位移变化和塑性区分布规律,分析了进路间距变... 详细信息

增加无底柱分段崩落法进路间距,有利于增加一次崩矿量和改善放矿效果。基于某矿山无底柱分段崩落法的结构参数优化方案,采用数值模拟方法,研究了该矿5种进路间距下的进路围岩应力分布特征、位移变化和塑性区分布规律,分析了进路间距变化对围岩稳定性的影响。结果表明:(1)不同进路间距下,进路顶板与两侧帮围岩的最大主应力表现出进路间距越大主应力值越小的特征,但随围岩深度的变化,最大主应力表现出不同的变化态势;(2)顶板和侧帮围岩的最小主应力呈现出先增加后趋于平稳的变化趋势,主应力的最大值主要分布于进路侧帮4~10m范围内,进路间距越小,相邻进路的相互影响引起了应力叠加,易发生张拉破坏,间距越大,最小主应力的值越小;(3)顶板和侧帮围岩的位移量呈现出“中间大、两端小”的变化规律,增加进路间距对顶板围岩的位移区域及范围影响较大,但有利于降低相邻进路间的相互影响程度和保持进路围岩的整体稳定性;(4)进路围岩塑性区以剪切塑性区为主,主要分布在进路四周2m范围内,进路间距变化对塑性区扩展影响不大。

关键词：无底柱分段崩落法进路间距应力分布位移塑性区分布

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倾斜溜井内的矿岩运动特征及其影响因素研究

矿业研究与开发 2024年第4期44卷 62-68页

作者：马强英梁凯歌马驰路增祥秦然辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山市114051 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 海南矿业股份有限公司海南昌江黎族自治县572700

溜井是矿岩运输的重要工程,因卸矿冲击造成的井壁损伤是制约溜井使用年限的主要问题。为分析倾斜溜井内矿岩的运动过程,通过PFC2D数值模拟试验,结合物理相似试验验证,模拟倾斜溜井卸矿过程,分析倾斜溜井内矿岩运动形式及速度变化特征,... 详细信息

溜井是矿岩运输的重要工程,因卸矿冲击造成的井壁损伤是制约溜井使用年限的主要问题。为分析倾斜溜井内矿岩的运动过程,通过PFC2D数值模拟试验,结合物理相似试验验证,模拟倾斜溜井卸矿过程,分析倾斜溜井内矿岩运动形式及速度变化特征,研究溜井倾斜角度对矿岩运动规律及撞击井壁位置的影响,讨论垂直溜井与倾斜溜井中矿岩运动方式的差异性。研究发现,(1)当溜井倾斜角度为60°时,两次撞击位置高度分别距离卸矿口1.36 m、3.30 m,撞击速度分别为9.53 m/s、5.47 m/s,矿岩到达溜井底板时速度达到峰值16.17 m/s;矿岩运动过程可简化为5个阶段,在分支溜槽内做匀加速的滑动或滚动,脱离溜槽以一定初速度作斜抛运动,与井壁发生两次撞击,沿着井壁做匀加速的滑动或滚动运动,最后到达溜井底板。(2)溜井倾斜角度对矿岩运动过程的影响非常显著,随着溜井倾斜角度的增加,矿岩两次撞击井壁位置距离卸矿口高度呈增加趋势;倾斜角度超过60°后,第2次撞击位置距离卸矿口高度和撞击速度急剧增大。(3)与垂直溜井相比,倾斜溜井中矿岩运动过程受井壁边界限制作用更显著,落体运动时长较短,矿岩与井壁存在较长距离的相对接触、滑动过程,对井壁造成摩擦损伤。

关键词：倾斜溜井矿岩运动特征溜井倾斜角度数值模拟

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矿柱偏心承载特性与失稳破坏机制

有色金属工程 2024年第1期14卷 100-107页

作者：马强英王薪荣杨宇江夏治国路增祥辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051

荷载重心与矿柱截面形心不重合的偏心承载普遍存在于地下开采工程之中。为揭示矿柱偏心压缩承载特性与失稳破坏力学机制,采用一种模拟偏心压缩的试验装置,开展了五组不同偏心距条件下矿柱轴向压缩试验,得到了偏心压缩时矿柱抗压强度及... 详细信息

荷载重心与矿柱截面形心不重合的偏心承载普遍存在于地下开采工程之中。为揭示矿柱偏心压缩承载特性与失稳破坏力学机制,采用一种模拟偏心压缩的试验装置,开展了五组不同偏心距条件下矿柱轴向压缩试验,得到了偏心压缩时矿柱抗压强度及失稳破坏特征。利用MV-XG280相机监测了加载过程中矿柱表面的散斑图像,结合数字图像相关方法分析了偏心距为1/6矿柱宽度时其表面位移场与应变场演化过程。结果表明:1)矿柱的抗压强度和弹性模量随偏心距增加呈降低趋势,偏心距越大矿柱越容易达到强度极限而破坏,与均匀压缩相比,偏心荷载作用大大降低了其承载能力;2)偏心荷载下矿柱的破坏特征为小偏心受压破坏和大偏心受拉破坏。偏心压缩使矿柱受力和力矩的共同作用,表现出偏心距越大整体弯曲变形程度越严重;3)偏心距为矿柱宽度的1/6时,位移场及应变场反映了试件变形破裂的演化过程,随着荷载的增加,位移场最大位移区域进一步集中,应变场出现明显的局部化带,形成最终导致矿柱破坏的宏观裂隙。

关键词：矿柱偏心压缩偏心距承载特性破坏模式

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基于路权优先的井下无轨运输车辆调度研究

金属矿山 2024年第3期 53-59页

作者：朱俊阁于宏宇王浩东马强英路增祥辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051

制定有效的井下无轨运输车辆调度策略,是提高地下矿山生产效率和保障生产安全的重要手段。针对地下矿山无轨运输路况复杂、车辆避让困难等特点,分析了井下巷道结构对运输能力产生的影响。在获取井下车辆实时位置与载重信息的基础上,确... 详细信息

制定有效的井下无轨运输车辆调度策略,是提高地下矿山生产效率和保障生产安全的重要手段。针对地下矿山无轨运输路况复杂、车辆避让困难等特点,分析了井下巷道结构对运输能力产生的影响。在获取井下车辆实时位置与载重信息的基础上,确定了井下无轨运输车辆在不同线路结构下的路权优先原则;以总运输功最小和车辆等待时间最短为目标,构建了基于GA算法和逻辑关系的井下无轨运输车辆调度目标优化模型。采用某矿山井下无轨车辆的实际运行数据,对建立的目标优化模型进行了求解。结果表明:①建立的路权优先原则能够有效降低车辆在非错车段相遇和由此引发安全事故发生的概率,提高了车辆运行效率;②以案例矿山实际运行数据为基本参数,采用GA算法对所建立的总运输功目标函数进行求解,获得了总运输量为4730 t/d时,最小总运输功为2399.21 t·km的最佳路径方案;③在当日运输功最小的基础上,通过逻辑关系对不同出矿方案的车辆等待时间进行求解,得到了不同方案下的车辆具体运输路线及运行时刻,为矿山生产调度提供了最佳车辆调度方案,有利于降低运输成本和提高车辆运行效率。

关键词：无轨运输调度策略地下矿山路权优先目标优化

斜面冲击下砂岩试件的孔隙度变化特征及力学机制

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第11期53卷 4514-4522页

作者：吴晓旭路增祥邹旭邓哲曹朋辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051 辽宁省金属矿产资源绿色开采工程研究中心辽宁鞍山114051

为研究斜冲击下岩石的孔隙度变化特征及其力学机制,采用一种模拟斜冲击的实验装置,对5组不同斜面角的砂岩试件进行落锤斜冲击试验。利用核磁共振仪器对冲击前后的岩石试件进行孔隙度测量及成像分析,得到试件受斜冲击前后的孔隙度、T_(2... 详细信息

为研究斜冲击下岩石的孔隙度变化特征及其力学机制,采用一种模拟斜冲击的实验装置,对5组不同斜面角的砂岩试件进行落锤斜冲击试验。利用核磁共振仪器对冲击前后的岩石试件进行孔隙度测量及成像分析,得到试件受斜冲击前后的孔隙度、T_(2)谱图及孔隙成像。研究结果表明:1)斜面角弱化了作用在试件上的冲击力,相同冲击力条件下,标准试件内部孔隙度较大,而斜冲击后试件内部孔隙均有不同程度减少,孔隙被压密;2)斜冲击后,斜面角越大,试件内部孔隙度的变化也越大,经斜面弱化后的落锤冲击力造成了试件内部孔隙尺寸减小或发生闭合;3)不同斜面角下,试件内部的破坏特征表现为孔隙压密、原生裂纹扩展和新裂纹产生3个阶段;4)试件在斜冲击前后T_(2)谱图的弛豫时间范围变化不大,试件孔隙分布曲线的两个峰值呈下降趋势,而核磁共振成像则反映出试件内部孔隙数量和孔隙尺寸减少,孔隙度下降。

关键词：斜冲击核磁共振孔隙度 T_(2)谱图落锤冲击试验

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基于CAPM模型改进的采矿权评估方法

有色金属科学与工程 2022年第5期13卷 108-113页

作者：许译心王小茜路增祥辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051 首都经济贸易大学工商管理学院北京100071

收益法评估采矿权价值时,采用传统的资本资产定价模型(CAPM)确定折现率,不能很好地反映矿山企业围绕矿产资源开发所进行的非主营业务投资与收益对折现率的影响。引入系统风险修正系数α,调整矿山企业非主营业务利润变化率与主营业务收... 详细信息

收益法评估采矿权价值时,采用传统的资本资产定价模型(CAPM)确定折现率,不能很好地反映矿山企业围绕矿产资源开发所进行的非主营业务投资与收益对折现率的影响。引入系统风险修正系数α,调整矿山企业非主营业务利润变化率与主营业务收入变化率的比值对系统风险的影响,建立了CAPM的改进模型。以某金矿采矿权评估为背景,基于综合杠杆系数衡量该企业系统风险和非系统风险,采用改进后的CAPM模型,对该矿的采矿权价值进行了评估。结果表明,所建立的CAPM改进模型对于采用收益法评估采矿权价值具有适用性。

关键词：矿业权评估 CAPM模型折现率系统风险修正系数

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垂直溜井中物料的冲击夯实过程及其作用特征

金属矿山 2023年

作者：马强英曹朋马驰路增祥王少阳北京科技大学土木与资源工程学院辽宁科技大学矿业工程学院

垂直溜井卸矿过程中的冲击夯实作用影响着储料矿岩的流动性和井壁的稳定性，也是引起溜井堵塞、井壁失稳的重要因素。针对溜井上部卸矿的冲击夯实的作用机理，通过离散元数值模型模拟垂直溜井卸矿过程，分析了冲击夯实作用效果，研究了... 详细信息

垂直溜井卸矿过程中的冲击夯实作用影响着储料矿岩的流动性和井壁的稳定性，也是引起溜井堵塞、井壁失稳的重要因素。针对溜井上部卸矿的冲击夯实的作用机理，通过离散元数值模型模拟垂直溜井卸矿过程，分析了冲击夯实作用效果，研究了冲击夯实作用对贮矿段储料内力链结构分布、空隙率和贮矿段井壁侧压力的影响特征。在当前溜井结构参数下，贮矿高度40 m时，研究发现：① 冲击夯实作用过程包括下落、碰撞、挤压、反弹、覆盖5个阶段，冲击力依次经过点冲击、面冲击向空间扩展；② 应力传递过程中，储料面以下4 m范围内的力链会发生断裂和重组，其余范围的力链被加强或延长，储料整体的力链结构分布变化甚微；③ 冲击夯实作用对储料面以下5 m范围内的空隙率影响较大，其余范围内的储料空隙率的变化率不到1%；④ 卸矿过程中，溜井储料面附近井壁会承受较大的冲击作用并造成井壁冲击损伤；同时冲击夯实作用提高了溜井贮矿段中下部的井壁静态侧压力，进而加速井壁磨损和增大悬拱发生率。

关键词：垂直溜井溜井储料冲击夯实空隙率井壁应力