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基于骨料运移的高浓度充填管道磨损机制

中国有色金属学报 2024年第6期34卷 2099-2111页

作者：王小林郭进平吴爱祥王洪江李泽峰西安建筑科技大学资源工程学院西安710055 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

高浓度充填管道磨损威胁矿山安全,但磨损机制尚不明析。采用CFD-DEM模拟高浓度充填管道磨蚀、骨料运移、骨料与管壁接触,结合理论分析和现场实测揭示管道磨损机制。结果表明:料浆承载力充足时,固液两相在管内呈柱塞流,骨料向管道中心运... 详细信息

高浓度充填管道磨损威胁矿山安全,但磨损机制尚不明析。采用CFD-DEM模拟高浓度充填管道磨蚀、骨料运移、骨料与管壁接触,结合理论分析和现场实测揭示管道磨损机制。结果表明:料浆承载力充足时,固液两相在管内呈柱塞流,骨料向管道中心运移,管壁处形成减磨滑移层,管道四周磨损较均匀;反之,骨料在管底呈滑动床,管底磨损最严重。滑动床对管壁的作用力是柱塞流时的2.46~2.76倍,管底磨损是柱塞流时的1.48倍。骨料在管壁附近的运动轨迹类似波形线,以小角度接触管壁并滑滚,对管壁的切向力是法向力的27.44~30.84倍,管壁磨损受骨料切向刮擦主导。非稳态输送、粗糙管壁和过高浓度会劣化滑移层的减磨效果。根据模拟结果提出六条磨损防控措施,可供相关矿山借鉴。

关键词：高浓度充填管道磨蚀骨料运移磨损机制 CFD-DEM模拟磨损防控

基于CSSA-BPNN模型的胶结充填体动态抗压强度预测

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有色金属工程 2024年第2期14卷 92-101页

作者：王小林梅佳伟郭进平卢才武王颂李泽峰西安建筑科技大学资源工程学院西安710055 西安智慧工业感知计算与决策重点实验室西安710055

充填采矿法二步骤回采时胶结充填体稳定性受爆破扰动而降低。为快速准确地获得充填体动态抗压强度,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了40组不同应变率的单轴冲击实验,以灰砂比、充填体密度、养护龄期和平均应变率作为输入参数,充填体... 详细信息

充填采矿法二步骤回采时胶结充填体稳定性受爆破扰动而降低。为快速准确地获得充填体动态抗压强度,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了40组不同应变率的单轴冲击实验,以灰砂比、充填体密度、养护龄期和平均应变率作为输入参数,充填体动态抗压强度作为输出参数,建立了一种基于Logistic混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化BP神经网络(BPNN)的预测模型,并与传统BPNN和麻雀搜索算法优化的BPNN进行了对比分析。结果表明:CSSA-BPNN模型的平均相对误差为4.11%,预测值与实测值之间拟合的相关系数均在0.96以上,模型预测精度高。CSSA-BPNN模型的均方根误差为0.395 0 MPa,平均绝对误差为0.359 2 MPa,决定系数为0.995 2,均优于另外两种预测模型。实现了对充填体动态抗压强度的准确预测,可大幅减小物理实验量,为矿山胶结充填体的强度设计提供了一种新方法。

关键词：混沌麻雀搜索算法(CSSA) BP神经网络(BPNN) 胶结充填体分离式霍普金森压杆(SHPB) 动态抗压强度

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金属矿山高浓度充填管道磨损规律与防控技术

金属矿山 2024年第6期 181-190页

作者：王小林张润邱征郭进平吴爱祥王洪江乔思凯顾清华卢才武西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

金属矿高浓度充填能有效消除尾矿库和采空区危害,但充填管道磨损问题也成为制约充填效率的因素之一。基于对管道磨损类型的划分,从颗粒性质、料浆性质、料浆—管壁接触条件、管材性质和管道所处外部环境5个方面综述了充填管道磨损的影... 详细信息

金属矿高浓度充填能有效消除尾矿库和采空区危害,但充填管道磨损问题也成为制约充填效率的因素之一。基于对管道磨损类型的划分,从颗粒性质、料浆性质、料浆—管壁接触条件、管材性质和管道所处外部环境5个方面综述了充填管道磨损的影响因素;基于理论分析和现场实测归纳了5种不同形式充填管道的磨损规律,以此总结了充填管道磨损的防控技术。现有研究结果表明,不满管流时,充填管道最主要的磨损形式是冲蚀磨损,料浆流速的影响最显著;满管流时,磨蚀和腐蚀对管道磨损起重要作用,料浆浓度的影响最显著。垂直管道中,料浆—空气交界面处磨损最严重,提高满管率并采用等倍线设计可有效控制其磨损。水平直管和倾斜直管底部磨损最严重,水平弯管的底部和垂直弯管外侧为易磨部位。使用新型管道结构和耐磨管材,提高料浆均质性,优化充填骨料级配,改进充填作业制度,全面监测管网压力,革新管道磨损数据获取手段,采用数值模拟技术深入揭示管道磨损规律等措施,可直接或间接对充填管道磨损防控起到积极作用。研究结果可为矿山充填管道磨损控制提供指导。

关键词：金属矿山高浓度充填管道磨损磨损规律磨损防控

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大西沟铁矿露采境界内空区顶板安全厚度研究

现代矿业 2024年第4期40卷 79-83页

作者：李有仓王亚强赵彦锋郭进平李泽琛王小林汪朝陕西大西沟矿业有限公司西安建筑科技大学资源工程学院

大西沟铁矿露天开采安全受原地下开采残留空区的影响。为确保境界内台阶开采的安全,采用4种理论计算方法和数值模拟,确定不同跨度采空区的顶板安全厚度,建立顶板安全厚度与采空区跨度的函数关系,对境界内采空区进行分类,并结合采空区顶... 详细信息

大西沟铁矿露天开采安全受原地下开采残留空区的影响。为确保境界内台阶开采的安全,采用4种理论计算方法和数值模拟,确定不同跨度采空区的顶板安全厚度,建立顶板安全厚度与采空区跨度的函数关系,对境界内采空区进行分类,并结合采空区顶板安全厚度确定其处置时机。研究结果表明,采空区顶板安全厚度随跨度增加呈二次函数增长,露采境界内已探知的5个空区均为简单易处理的Ⅰ类空区。当前阶段应在1343.9 m标高对2个采空区进行处理,未来应在1368 m标高对2个采空区进行处理,在1356 m标高对1个采空区进行处理,处理手段均为爆破崩落。研究结果为大西沟铁矿境界内采空区的安全处置奠定基础。

关键词：地下采空区顶板安全厚度理论计算数值模拟采空区治理

基于Bayes算法与数值模拟的缓倾斜破碎薄矿体采矿方法优选

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矿产保护与利用 2024年第2期44卷 58-66页

作者：王小林李泽琛郭进平刘亚雄芦永利卢皎旭卢才武顾清华西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 河南发恩得矿业有限公司河南洛阳471000 陕西省应急管理厅陕西西安710021

为实现某锰矿顶板破碎低品位缓倾斜薄矿体安全高效经济开采,首先根据开采条件设计出5种技术可行的采矿方法,然后基于贝叶斯(Bayes)和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法建立涵盖技术和经济共17项评价指标的采矿方法优选体系进行采矿方法优选。... 详细信息

为实现某锰矿顶板破碎低品位缓倾斜薄矿体安全高效经济开采,首先根据开采条件设计出5种技术可行的采矿方法,然后基于贝叶斯(Bayes)和蒙特卡洛(Monte Carlo)方法建立涵盖技术和经济共17项评价指标的采矿方法优选体系进行采矿方法优选。研究结果表明,浅孔进路V型掏槽后退/前进采矿法、中深孔进路V型掏槽/平行抛掷采矿法和浅孔接钎头斜向掏槽采矿法的综合得分依次为0.524、0.193、0.214、0.228和0.221,浅孔进路V型掏槽后退采矿法最优。最后采用MIDAS数值模拟对优选出的采矿方法的4种不同跨度采场的稳定性进行分析,其采场跨度12 m时可在采场稳定性和矿石回收率之间取得较好平衡。综合考虑技术、经济和安全指标的采矿方法及采场结构参数优化思路,可为该矿山选出安全高效采矿方案,并可供类似矿山参考借鉴。

关键词：缓倾斜薄矿体顶板破碎采矿方法设计与优选数值模拟采场跨度

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高风险企业组织安全行为重要度评价

中国安全科学学报 2022年第11期32卷 23-30页

作者：郭进平周国悦聂兴信晏承园西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055

为全面客观地探究高风险企业组织安全行为的组成结构,首先,通过文献回顾及企业调查,将企业组织安全行为详细划分为5个一级指标和18个二级指标;其次,从企业外部和内部环境深入分析影响企业组织安全行为的因素,建立企业组织安全行为综合... 详细信息

为全面客观地探究高风险企业组织安全行为的组成结构,首先,通过文献回顾及企业调查,将企业组织安全行为详细划分为5个一级指标和18个二级指标;其次,从企业外部和内部环境深入分析影响企业组织安全行为的因素,建立企业组织安全行为综合作用树模型;最后,采用区间Pythagorean模糊集,并结合逼近理想解排序(TOPSIS)交叉熵及多准则妥协解排序(VIKOR)方法,构建多属性安全决策模型,评价多因素条件下的高风险企业组织安全行为决策指标的重要度。结果表明:企业的内、外部环境因素具有综合“光合”作用效应,影响企业组织安全行为的决策水平;企业安全绩效占据企业组织安全行为的首要地位,定期开展职业安全卫生管理为企业安全绩效的首要任务;企业安全文化为次要地位,巩固加强企业精神安全文化建设为其重要目标。

关键词：高风险组织安全行为重要度评价安全决策区间Pythagorean模糊集逼近理想解排序(TOPSIS)交叉熵多准则妥协解排序(VIKOR)方法

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基于FRAM的煤矿生产系统应用

中国安全科学学报 2023年第6期33卷 73-79页

作者：郭进平马卓远孙寅峰韩欣亚西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055

针对煤矿生产系统中因人、组织和技术交互影响所造成的系统复杂性增加,导致传统线性分析方法难以解决复杂系统问题,提出一种定量化的功能共振分析方法(FRAM)。首先改进FRAM方法,通过事故调查报告数据统计结果确定功能可变性概率,采用Apr... 详细信息

针对煤矿生产系统中因人、组织和技术交互影响所造成的系统复杂性增加,导致传统线性分析方法难以解决复杂系统问题,提出一种定量化的功能共振分析方法(FRAM)。首先改进FRAM方法,通过事故调查报告数据统计结果确定功能可变性概率,采用Apriori算法挖掘数据间的潜在关系,以此达到量化系统可变性的目的;然后以煤矿生产系统为研究背景,通过分析96起重、特大煤矿事故的调查报告和煤矿生产特点,建立具有14个功能的煤矿生产FRAM模型;最后采用改进的FRAM方法,找出煤矿生产系统功能模块间的非线性耦合共振链条及其事故演化路径。研究结果表明:企业生产前的安全检查落实不到位对系统造成恶劣影响;场景性能条件越差,越易造成更多的关键耦合,导致共振现象产生。

关键词：煤矿生产系统功能共振分析方法(FRAM) 安全管理复杂社会技术系统关联规则

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深部矿山锚杆腐蚀失效风险评估研究

中国安全科学学报 2023年第S1期33卷 180-184页

作者：吴赛赛张曾瑞金韬张鑫郭进平西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710054 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室陕西西安710054

为解决地下矿山锚杆腐蚀失效问题,提出一种基于预测锚杆腐蚀失效速率的数学模型。收集矿山腐蚀失效锚杆相关数据,采用主成分分析法和梯度提升树方法,从原始数据中提取有用信息,并结合支持向量机(SVM)模型,预测复杂矿山环境中锚杆的腐蚀... 详细信息

为解决地下矿山锚杆腐蚀失效问题,提出一种基于预测锚杆腐蚀失效速率的数学模型。收集矿山腐蚀失效锚杆相关数据,采用主成分分析法和梯度提升树方法,从原始数据中提取有用信息,并结合支持向量机(SVM)模型,预测复杂矿山环境中锚杆的腐蚀失效概率,利用具有连续特征和空间数据的数据集测试该模型,分析各环境因素对腐蚀失效影响权重,并与SVM、GTB-SVM这2种模型进行对比分析。研究结果表明:基于主成分分析的特征变换是可靠的风险预测方法,PCA-SVM模型在预测精度和结果的稳健性方面表现优越,训练集AUC值达到0.84、测试集达到0.83。该模型作为一个有用的在线工具,能够支持过程系统的安全和数字化。文中提出的主成分分析SVM模型,能够准确预测锚杆腐蚀失效的腐蚀概率。

关键词：深部矿山锚杆应力腐蚀开裂支持向量机(SVM) 特征学习

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基于骨料运移的高浓度充填管道磨损机制

中国有色金属学报 2023年

作者：王小林郭进平吴爱祥王洪江李泽峰北京科技大学土木与资源工程学院西安建筑科技大学资源工程学院

高浓度充填管道磨损威胁矿山安全，但磨损机制尚不明析。采用CFD-DEM模拟高浓度充填管道磨蚀、骨料运移、骨料与管壁接触，结合理论分析和现场实测揭示管道磨损机制。结果表明，料浆承载力充足时固液两相在管内呈柱塞流，骨料向管道中... 详细信息

高浓度充填管道磨损威胁矿山安全，但磨损机制尚不明析。采用CFD-DEM模拟高浓度充填管道磨蚀、骨料运移、骨料与管壁接触，结合理论分析和现场实测揭示管道磨损机制。结果表明，料浆承载力充足时固液两相在管内呈柱塞流，骨料向管道中心运移，管壁处形成减磨滑移层，管道四周磨损较均匀；反之骨料在管底呈滑动床，管底磨损最严重。滑动床对管壁的作用力是柱塞流时的2.46～2.76倍，管底磨损是柱塞流时的1.48倍。骨料在管壁附近的运动轨迹类似波形线，以小角度接触管壁并滑滚，对管壁的切向力是法向力的27.44～30.84倍，管壁磨损受骨料切向刮擦主导。非稳态输送、粗糙管壁和过高浓度会劣化滑移层的减磨效果。根据模拟结果提出6条磨损防控措施，可供相关矿山借鉴。

关键词：高浓度充填管道磨蚀骨料运移磨损机制 CFD-DEM模拟磨损防控