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深部矿山无底柱分段崩落法回采进路方位角优化研究

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矿业研究与开发 2024年第5期44卷 9-18页

作者：杜键刘秀敏邵勇陈从新武钢资源集团金山店矿业有限公司湖北黄石市435116 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

合理布置采场进路能有效控制地压和减少进路的变形破坏,提高矿山安全生产水平和经济效益。在对金山店铁矿张福山矿区-400 m阶段进路破坏详细调查的基础上,选取即将开采的-500 m阶段代表性矿段,考虑构造应力及陡倾优势结构面影响,采用数... 详细信息

合理布置采场进路能有效控制地压和减少进路的变形破坏,提高矿山安全生产水平和经济效益。在对金山店铁矿张福山矿区-400 m阶段进路破坏详细调查的基础上,选取即将开采的-500 m阶段代表性矿段,考虑构造应力及陡倾优势结构面影响,采用数值模拟手段研究了方位角变化时的进路稳定性规律。研究结果表明:进路方位角与最大主应力间的夹角越小,岩石剪切破坏区体积越小,岩石剪切破坏主要发生在进路顶部;进路方位角与陡倾优势结构面走向夹角越小,节理剪切破坏体积越大,节理剪切破坏主要出现在进路的斜上方或侧边且破坏区域一般垂直于节理面;陡倾优势结构面加剧进路变形,引起进路较大的拱顶和边帮位移,且边帮位移大于拱顶位移,从而引起进路断面的大偏转变形。研究结果能为同类型矿山的进路布置提供优化思路。

关键词：深部矿山无底柱分段崩落法进路方位角遍布节理模型 FLAC3D

深部矿山相变蓄热功能充填采热构想及技术体系

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采矿与安全工程学报 2023年第5期40卷 933-944页

作者：张吉雄刘恒凤周楠闫浩李百宜中国矿业大学矿业工程学院深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

深部矿山地热能作为地热资源的重要组成部分一直是世界各国关注的热点,但受地热开发技术和成本的限制,深部矿山地热能还未被广泛开发利用。随着我国逐渐向深部煤炭资源开采的转变,矿山地热能的高效开发迎来了机遇和挑战。为此,本文创新... 详细信息

深部矿山地热能作为地热资源的重要组成部分一直是世界各国关注的热点,但受地热开发技术和成本的限制,深部矿山地热能还未被广泛开发利用。随着我国逐渐向深部煤炭资源开采的转变,矿山地热能的高效开发迎来了机遇和挑战。为此,本文创新性地提出了矿山相变蓄热功能充填采热方法,研发了适合深部矿山地热能开发的相变蓄热功能充填材料,揭示了矿山功能充填采热结构的相变蓄热机理,探究了矿山相变蓄热功能充填采热的热量补给机制,研究了功能充填采热性能的调控特征,形成了深部矿山相变蓄热功能充填采热的系统优化分析与设计流程。研究成果为实现深部矿山地热能高效开发、拓展煤基固废资源化利用途径和实现能源结构低碳转型奠定了基础。

关键词：深部矿山地热能充填材料相变蓄热功能充填

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深部矿山非规则矿岩点载荷强度指标分布特性

工程科学学报 2023年第3期45卷 349-358页

作者：李地元蔡荣厅余一松王勇兵李华华中南大学资源与安全工程学院长沙410083 长沙有色冶金设计研究院有限公司长沙410019 云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司会泽654200

针对深部矿岩在高地应力下钻孔岩芯饼化现象频发、现场取完整芯样困难等问题,选取采场爆破后的岩石与矿块进行现场点载荷试验,通过测试获得不规则尺寸试样的点载荷强度指标.采用指数型和线性型两种修正系数(f_(1),f_(2))对点载荷强度指... 详细信息

针对深部矿岩在高地应力下钻孔岩芯饼化现象频发、现场取完整芯样困难等问题,选取采场爆破后的岩石与矿块进行现场点载荷试验,通过测试获得不规则尺寸试样的点载荷强度指标.采用指数型和线性型两种修正系数(f_(1),f_(2))对点载荷强度指标进行修正,得到修正后的点载荷强度指标为I_(s50-1)和I_(s50-2),获得修正前后的点载荷强度指标的分布特性及规律:修正前后的点载荷强度指标的分布频率基本满足正态分布,修正前的点载荷强度指标呈偏态型分布,修正后的点载荷强度指标基本呈标准正态分布.采用线性型修正后点载荷强度指标的正态分布更加明显,其点载荷强度值整体上大于指数型修正后的点载荷强度值,且在等效直径为50 mm左右时点载荷强度基本相等.指数型修正方式所得结果受尺寸效应影响较大,强度值偏差较大;而线性型修正方式所得结果更具准确性.在95%的置信度下,岩样标准点载荷强度指标的置信区间为1.09~1.57 MPa,均值为1.33 MPa;矿样的置信区间为0.37~0.45 MPa,均值为0.39 MPa.由于试样受爆破损伤的影响,岩样与矿样基于单轴抗压强度的点载荷强度指标计算值约为本试验结果的1.62和3.67倍.

关键词：深部矿山点荷载强度指标非规则岩样修正系数分布特征

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深部硬岩矿山岩爆风险防控技术研究进展

岩土力学 2022年第S2期43卷 454-468页

作者：梁伟章赵国彦中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了解深部硬岩矿山岩爆风险防控技术研究进展,对国内外相关文献进行了归纳总结。首先,从事前避免岩爆产生、事中降低岩爆危害及事后规避岩爆伤害等3个角度提出了岩爆风险防控的总体思路。然后,根据该思路归纳了岩爆防控的技术类型,并... 详细信息

为了解深部硬岩矿山岩爆风险防控技术研究进展,对国内外相关文献进行了归纳总结。首先,从事前避免岩爆产生、事中降低岩爆危害及事后规避岩爆伤害等3个角度提出了岩爆风险防控的总体思路。然后,根据该思路归纳了岩爆防控的技术类型,并详细分析了各技术的内涵及其防控岩爆的机制。最后,对岩爆风险防控技术的未来发展方向进行了展望。结果表明:现有深部硬岩矿山岩爆风险防控技术可归纳为采矿设计、卸压技术、岩层改性、岩体支护及人员暴露等5个方面。其中,采矿设计包括采矿方法、采场参数、矿柱留设、回采顺序、回采速率及空区处理;卸压技术包括卸压爆破、卸压槽、卸压巷、卸压孔及卸压缝;岩层改性包括水压致裂、约束爆破及注水软化;岩体支护包括表面支护、内部支护及组合支护;人员暴露包括再进入协议、远程设备及人员防护。未来可从不同类型及不同风险等级岩爆防控体系构建、新技术研发、防控时机及效果评估等方面建立深部硬岩矿山岩爆风险防控指南。

关键词：硬岩深部矿山岩爆风险防控技术

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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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深部矿山巷道岩爆应急管理能力评估

安全与环境学报 2023年第5期23卷 1407-1414页

作者：祁云汪伟陈淼齐庆杰山西大同大学煤炭工程学院山西大同037000 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 中国职业健康协会中国安全科学学报编辑部北京100011 辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000 中国煤炭科工集团应急科学研究院北京100013

为了降低深部矿山巷道岩爆事故中的人员伤亡与财产损失,提高岩爆事故中的应急管理能力,提出改进组合赋权云模型相结合的深部矿山巷道岩爆应急管理能力评估方法。首先,根据PPRR(Prevention,Preparation,Response,Recovery)应急管理理论,... 详细信息

为了降低深部矿山巷道岩爆事故中的人员伤亡与财产损失,提高岩爆事故中的应急管理能力,提出改进组合赋权云模型相结合的深部矿山巷道岩爆应急管理能力评估方法。首先,根据PPRR(Prevention,Preparation,Response,Recovery)应急管理理论,构建包括应急预防能力、应急准备能力、应急响应能力和应急恢复能力4个一级指标的深部矿山巷道岩爆应急管理能力评估指标体系,该体系共包含18个二级指标;其次,引入指数函数改进层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)法,利用改进的AHP法和熵权法分别确定评估指标的主客观权重,将各权重进行融合以获得最优权重,并结合云理论建立改进组合赋权云模型的应急管理能力综合评估模型;最后,以河南某深部矿山巷道为例,运用综合评估模型对深部矿山岩爆应急管理能力进行评估。结果显示:深部矿山岩爆应急管理能力等级为Ⅱ,且综合评价云的超熵为0.21(小于4.65/3)。评估结果与实际应急管理能力水平相符,综合评估模型可快速准确地确定深部矿山巷道岩爆应急管理水平。

关键词：安全工程深部矿山岩爆应急管理能力组合赋权云模型综合评估

基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

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矿业研究与开发 2024年第4期44卷 10-18页

作者：黄世顶刘尧邓红卫余汝海朱龙辉郁新国广西高峰矿业有限责任公司广西河池市547205 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 湖南安标检验认证有限公司湖南长沙410118 湖南煤矿安全监察局安全技术中心湖南长沙410119

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结... 详细信息

矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率。为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图。结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m2;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线。因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为:采场宽度范围为7~8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4~12 m,回采方式为同时回采。

关键词：采场结构参数修正Mathews稳定图法深部矿山数值模拟

深部矿山承压环分类支护成套技术装备及工程应用

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中国科技成果 2022年第24期23卷 F0002-F0002,I0001页

作者：王军山东建筑大学

我国主要固体资源超过70%分布在地下1000m以深,深部资源开采潜力巨大。随着浅部矿产资源开采枯竭,矿井正逐渐向深部发展,目前已有约50座煤矿和近20座金属矿达到或超过千米深度。进入深部开采后,受地层压力增大和围岩易扰动影响,现有条... 详细信息

我国主要固体资源超过70%分布在地下1000m以深,深部资源开采潜力巨大。随着浅部矿产资源开采枯竭,矿井正逐渐向深部发展,目前已有约50座煤矿和近20座金属矿达到或超过千米深度。进入深部开采后,受地层压力增大和围岩易扰动影响,现有条件下深部支护出现大变形问题,频繁返修导致支护成本激增,变形冒顶导致顶板事故时有发生,解决深部巷道支护难题已成为矿山行业必须攻克的关键技术问题。

关键词：顶板事故矿产资源开采深部支护支护成本深部资源金属矿深部开采深部矿山

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深部矿山尾砂充填供料系统稳定性研究

山东科技大学学报（自然科学版） 2012年第5期31卷 26-30页

作者：周桥董光华金川集团股份有限公司二矿区甘肃金昌737100

尾砂充填法是充填采矿技术发展的主力方向。随着开采深度的加大,井下排水、排泥工作量的增加及管路系统拐弯增多、总输送距离增大,尾砂充填供料系统难以稳定。对金川二矿区深部尾砂供料系统所暴露的问题进行了分析和科学计算,并进行了... 详细信息

尾砂充填法是充填采矿技术发展的主力方向。随着开采深度的加大,井下排水、排泥工作量的增加及管路系统拐弯增多、总输送距离增大,尾砂充填供料系统难以稳定。对金川二矿区深部尾砂供料系统所暴露的问题进行了分析和科学计算,并进行了合理的技术改造和工艺优化,使二矿区的尾砂膏体充填工艺系统的连续作业时间从2h左右延长到24h以上,膏体充填量从2003年的2万m3提高到2010年的17万m3。

关键词：深部矿山尾砂充填尾砂供料系统稳定性