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矿山三维巷道参数化建模方法研究与应用

金属矿山 2024年

作者：赵琳张元生刘冠洲矿冶科技集团有限公司金属矿山智能开采技术北京重点实验室北京北矿智能科技有限公司

矿山巷道三维可视化作为数字矿山的一个重要组成部分，是开展相关应用研究的基础。针对当前巷道三维建模人工干预高、过度依赖建模软件等问题，提出了矿山三维巷道的参数化建模方法。对于部分巷道转折处、分岔口处缺少导线点的情况，通... 详细信息

矿山巷道三维可视化作为数字矿山的一个重要组成部分，是开展相关应用研究的基础。针对当前巷道三维建模人工干预高、过度依赖建模软件等问题，提出了矿山三维巷道的参数化建模方法。对于部分巷道转折处、分岔口处缺少导线点的情况，通过巷道数据处理，基于搜索算法进行虚拟导线点的补充插值，构建了巷道空间拓扑网络模型。针对巷道空间拓扑网络模型，根据任意两条相交巷道沿角平分线对称的特点，采用基于角平分线的对称建模法，解决了巷道相交处、分岔口处的连通性问题和平滑拼接问题；通过集成方法实现了不同形态断面巷道的集成建模，从而实现矿山三维巷道网络模型的自动化构建。并以典型矿井的实测数据为例开展应用研究。结果表明：巷道空间拓扑网络模型各个导线点处拓扑连接关系正确，矿山三维巷道模型巷道相交处、分岔口处连通性和平滑拼接良好，该模型能够直观的展示巷道的真实形态和巷道之间的空间关系，为管理者和生产者提供重要的数据信息，方便进行辅助决策，其对于矿山的安全生产及智慧化管理具有十分重要的实用价值。

关键词：数字化矿山巷道空间拓扑网络模型基于角平分线的对称建模法参数化建模三维巷道模型

引入风流热流耦合特性的智能通风系统状态重构参数修正

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安全与环境学报 2024年

作者：贾瞳马恒高科辽宁工程技术大学安全科学与工程学院矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室

为精准定量重构时间序列下实际矿井通风系统状态，以实时反映风网运行特征，基于实际矿井中风流的空气动力耦合热力流动特征，提出了时空特征下风流状态属性变化式，以井下网络和通风动力参数作为修正指标，以动态风流状态属性为修正变... 详细信息

为精准定量重构时间序列下实际矿井通风系统状态，以实时反映风网运行特征，基于实际矿井中风流的空气动力耦合热力流动特征，提出了时空特征下风流状态属性变化式，以井下网络和通风动力参数作为修正指标，以动态风流状态属性为修正变量，提出了通风系统状态重构参数点修正模型。为表述通风系统的动态连续运行状态，在点修正基础上引入连续时间特征，构建状态重构参数区间映射修正模型，以求解出时间序列下的系统状态重构参数波动区间来完成精准状态重构。为验证修正模型可靠性，以常村煤矿为工程对象进行状态重构，结果验证了井下风流的动态热流耦合特征及提出的风流状态属性变化式的可靠性，得出了状态重构参数波动区间，达到了实时准确构建风网运行状态的目的，有效提高了后续风网实时解算和控风决策的本质精度。

关键词：安全工程智能通风非稳态传热状态重构动态工况热流耦合

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某铜矿全尾砂膏体充填配比优化初步研究

现代矿业 2024年第2期40卷 236-238,242页

作者：赵雄文熊国雄毕成刘鹏鹏王贻明大冶有色金属有限责任公司铜绿山铜铁矿湖北省大冶市435100 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京科技大学土木与资源工程学院

湖北某铜矿为达到高质量膏体充填的目标,针对料浆浓度低、井下排水量大、充填成本高等问题,进行了全尾砂膏体充填配比优化研究。试验结果表明:用胶固粉作为膏体充填胶结材料,满足该矿山生产要求的充填体灰砂比为1∶7,料浆浓度大于68%;用... 详细信息

湖北某铜矿为达到高质量膏体充填的目标,针对料浆浓度低、井下排水量大、充填成本高等问题,进行了全尾砂膏体充填配比优化研究。试验结果表明:用胶固粉作为膏体充填胶结材料,满足该矿山生产要求的充填体灰砂比为1∶7,料浆浓度大于68%;用P.O42.5普通硅酸盐水泥作为膏体充填胶结材料,满足该矿山生产要求的充填体灰砂比为1∶3,料浆浓度大于71%;相较于P.O42.5普通硅酸盐水泥,使用胶固粉可节约充填材料成本1 368.7万元/a,经济效益显著;该研究结果可为后期膏体充填工艺中胶结剂的选择提供理论依据。

关键词：膏体充填料浆配比充填体强度充填成本

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赤泥/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及性能

复合材料学报 2024年第7期41卷 3557-3567页

作者：陆奔李安敏黄卓昉广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室南宁530004 广西大学广西高校高性能结构材料及热表加工重点实验室南宁530004

采用机械搅拌、真空磁力搅拌消泡和加热固化的方法,在柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)中填充赤泥制备了赤泥/PDMS复合材料,并对复合材料的结构与形貌、力学性能和热性能进行了表征和分析。结果表明:赤泥作为交联节点和自润滑颗粒提高了复合... 详细信息

采用机械搅拌、真空磁力搅拌消泡和加热固化的方法,在柔性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)中填充赤泥制备了赤泥/PDMS复合材料,并对复合材料的结构与形貌、力学性能和热性能进行了表征和分析。结果表明:赤泥作为交联节点和自润滑颗粒提高了复合材料的弹性模量、抗拉强度、邵氏硬度、冲击强度和摩擦磨损性能,其中,冲击强度的提高较显著,从41.13 kJ·m^(-2)增大至273.33 kJ·m^(-2),增加了565%。此外,赤泥作为不可燃物也提高了复合材料的阻燃性能,极限氧指数从25.7%增大至34.7%,增加了35%,进入难燃材料的范围(>27%)。这有望扩宽这种硅酮材料的应用领域,同时为赤泥的资源化利用和新型赤泥/聚合物复合材料的研究提供参考。

关键词：赤泥赤泥资源化填料复合材料硅酮聚二甲基硅氧烷

基于ICP-MS研究转炉钢渣微粉吸附镍和铅的动力学机理

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 594-600页

作者：徐修平徐维成于先坤陈煜杨刚张浩金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 中钢集团马鞍山矿山研究院股份有限公司安徽马鞍山243000 南京农业大学草业学院江苏南京210095 中冶宝钢技术服务有限公司上海201999 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

随着工业化的发展,水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中,重金属镍是一种常见的致敏性金属,会引起人体过敏发炎,甚至会引发癌症;血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统,造成终身性的危害。因此,治理镍和铅重... 详细信息

随着工业化的发展,水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中,重金属镍是一种常见的致敏性金属,会引起人体过敏发炎,甚至会引发癌症;血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统,造成终身性的危害。因此,治理镍和铅重金属污染具有十分重要的意义。钢渣是炼钢过程中产生的一种副产物,其存在难以利用与附加值低的问题。同时加之管理制度的不健全,导致大量钢渣露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。钢渣微粉具有比表面积大、多孔、化学活性高等特性,被广泛利用,可以成为吸附材料。本文以转炉钢渣微粉为研究对象,利用激光粒度仪、电感耦合等离子体质谱仪、比表面积与孔隙度吸附仪、X射线荧光光谱仪等测试转炉钢渣微粉的基本性质,重点研究转炉钢渣微粉添加量、重金属初始浓度、溶液pH和吸附时间对转炉钢渣微粉吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)的效果,结合吸附动力学与吸附等温线理论揭示转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附作用机理,为处理镍、铅重金属污染和工业废水处理提供技术支持与理论依据。结果表明:当转炉钢渣微粉添加量大于12.5 g·L^(-1)、重金属初始浓度小于100 mg·L^(-1)、溶液pH大于3和吸附时间大于120 min时,转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附效果良好,即基本达到90%。转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附符合准二级动力学模型,吸附速率由边界扩散和颗粒内扩散共同控制,吸附过程以化学吸附为主。转炉钢渣微粉的结构具有多孔性为物理吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)提供吸附空间,转炉钢渣微粉的化学成分不仅具有碱性与Ni^(2+)、Pb^(2+)形成络合产物,而且水化过程中CaO与SiO_(2)生成C—S—H凝胶,对Ni^(2+)、Pb^(2+)形成络合吸附与硅酸盐体系包裹。转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)吸附可能存在多层吸附。吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)的过程为优惠吸附,吸附容易进行,其理论最大吸附量分别为18.785和17.002 mg·g^(-1)。

关键词： ICP-MS 转炉钢渣微粉 Ni2+ Pb2+ 吸附动力学

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磁性镓基液态金属复合材料的研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 166-180页

作者：陆奔李安敏杨树靖袁子豪惠佳琪广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室南宁530004 广西大学广西高校高性能结构材料及热表加工重点实验室南宁530004

镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解... 详细信息

镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解决柔性电子、热调控和生物医学等各个领域的挑战性问题提供了新的思路并表现出重大潜力。磁性粒子的引入可以使镓基液态金属具有良好的磁性能。作为一种新兴的磁性功能材料或磁性智能材料,磁性镓基液态金属复合材料在柔性电子、微电机、靶向给药、热调控、屏蔽与吸波等领域已展现出初步的研究和应用价值。本文系统地总结和评述了磁性镓基液态金属复合材料的研究进展。从基础研究、磁力控制、磁热控温、屏蔽与吸波四个方面综述了磁性镓基液态金属复合材料的性能和应用,说明了这种复合策略的有效性。这可为磁性镓基液态金属复合材料的进一步研究与开发提供思路。

关键词：液态金属镓基合金磁性材料复合材料软材料柔性电子智能材料

碳纤维增强复合材料多孔阵列薄壁圆管的抗冲击与吸能性能分析

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兵工学报 2024年

作者：金跃缪馥星乌镇实验室超材料研究中心宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites，CFRP)相比传统金属，密度小、比强度和比模量高。设计一种多孔阵列薄壁CFRP管，研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites，CFRP)相比传统金属，密度小、比强度和比模量高。设计一种多孔阵列薄壁CFRP管，研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用下的有限元模型，并分析不同铺层角度对此结构的抗冲击与吸能性能的影响。数值分析结果表明：相比普通薄壁CFRP圆管和方管，在轴向和横向冲击载荷作用下，CFRP多孔阵列薄壁圆管有更高的比吸能和峰值载荷，而过高的峰值载荷对被保护的结构不利，但可通过改变CFRP的铺层角度而改变冲击峰值载荷和比吸能值；在轴向冲击载荷下，多孔阵列薄壁圆管铺层角度由[90°/45°/90°/0°]2S变为[90°/0°/90°/0°]2S时，有效压缩位移内的最大压缩载荷降低约10.1%，比吸能值提高约15.1%。初步研究结果将对CFRP薄壁管的轻量化和抗冲击性能提升的工程应用具有一定的指导意义。

关键词：碳纤维增强复合材料多孔阵列薄壁圆管抗冲击性能能量吸收有限元分析

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低场核磁共振技术在充填体材料的应用优势

当代化工研究 2024年第2期 73-75页

作者：臧春龙王坤付建新巴州敦德矿业有限责任公司新疆841599 北京科技大学土木与资源学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

低场核磁共振技术近年来应用发展迅速,具有精准高效低价无损的特点,通过检测多孔结构中氢质子的核磁共振弛豫信号,来反映孔隙及其内部流体信息。研究矿山充填体材料的孔隙结构、水化进程和水分迁移,对于维护矿山与工程稳定具有重大意义... 详细信息

低场核磁共振技术近年来应用发展迅速,具有精准高效低价无损的特点,通过检测多孔结构中氢质子的核磁共振弛豫信号,来反映孔隙及其内部流体信息。研究矿山充填体材料的孔隙结构、水化进程和水分迁移,对于维护矿山与工程稳定具有重大意义。本文主要介绍了近年来低场核磁共振技术在矿山充填材料中的应用,如孔隙度、孔径分布、水化进程、水分迁移等;阐述了低场核磁相应设备的发展,对其前景的展望。

关键词：低场核磁共振孔隙结构水化过程水分迁移充填体

自膨胀填塞体在梅山铁矿上向中深孔爆破中的试验研究

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现代矿业 2024年第5期40卷 199-203页

作者：钟裔禄李润然南京宝地梅山产城发展有限公司矿业分公司深部金属矿山安全开采教育部重点实验室

针对上向中深孔爆破缺乏合适的填塞材料,导致炸药能量利用率低、爆破效果差的问题,研发了一种兼具高强度和强膨胀压的自膨胀填塞体。自膨胀填塞体具有在钻孔内膨胀和硬化的特性,理论上能延长爆生气体作用时间,提高爆破能量利用率。试验... 详细信息

针对上向中深孔爆破缺乏合适的填塞材料,导致炸药能量利用率低、爆破效果差的问题,研发了一种兼具高强度和强膨胀压的自膨胀填塞体。自膨胀填塞体具有在钻孔内膨胀和硬化的特性,理论上能延长爆生气体作用时间,提高爆破能量利用率。试验结果表明,相比于炮泥填塞,自膨胀填塞体填塞炮孔的爆破振动速度更高,大块率和块度峰值降低,表明其作用于岩体的炸药能量更高。此外,自膨胀填塞体能有效抑制孔口爆破能量集中对眉线的破坏作用,有利于保护眉线。自膨胀填塞体体积小,填塞性能好,具有良好的推广应用前景。

关键词：上向中深孔爆破自膨胀填塞体爆破振动眉线