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菱铁矿含量对铁矿石浮选指标的影响研究

金属矿山 2024年第1期 207-212页

作者：智慧施建军杜艳清余莹董振海刘剑军鞍钢集团北京研究院有限公司北京102200 鞍钢集团矿业有限公司辽宁鞍山114001 鞍钢集团矿业弓长岭有限公司选矿分公司辽宁辽阳111000

眼前山铁矿中菱铁矿含量高,难以直接分选利用。为了实现眼前山铁矿石合理利用,采用化学分析、XRD等手段查明眼前山铁矿石与配矿用齐大山低菱铁矿石的矿物组成及铁物相。通过磨矿—磁选、浮选试验研究了眼前山铁矿石与齐大山铁矿石在不... 详细信息

眼前山铁矿中菱铁矿含量高,难以直接分选利用。为了实现眼前山铁矿石合理利用,采用化学分析、XRD等手段查明眼前山铁矿石与配矿用齐大山低菱铁矿石的矿物组成及铁物相。通过磨矿—磁选、浮选试验研究了眼前山铁矿石与齐大山铁矿石在不同配矿比例下精矿指标的变化规律。结果表明,眼前山配矿量低于45%、磨矿细度为-74μm占90%、混磁精矿中菱铁矿含量低于5.41%时,浮选过程基本不会受到影响,仍可以获得TFe品位大于65%、TFe回收率高于60%的精矿;当眼前山配矿量在45%~50%、混磁精矿中菱铁矿含量在5.41%~6.05%时,浮选环境已被菱铁矿严重恶化,精矿TFe品位若达到65%,TFe回收率则大幅下降;当眼前山配矿量高于50%、混磁精矿中菱铁矿含量高于6.05%时,出现精尾不分的现象,难以通过浮选进行选别。激光粒度测试分析结果表明,菱铁矿在磨矿过程中易泥化,产生的大量细泥容易罩盖在大颗粒矿物表面,阻碍浮选药剂的吸附,使得脉石矿物与铁矿物的疏水性差异变小,恶化浮选效果。

关键词：菱铁矿浮选配矿细泥罩盖疏水性差异

长期水浸作用下煤样渐进破坏特征及损伤本构模型

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 918-933页

作者：韩鹏华赵毅鑫高森高艺瑞张村胡勇中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 华能煤业有限公司北京100070

水岩作用是煤岩体弱化的一个重要因素,长期水浸作为水岩作用的一种类型,在采矿工程和井巷工程中广泛存在。通过单轴压缩试验获取长期水浸过程中煤样的渐进破坏特征,建立力学参数与饱和度和浸水时间之间的关系,并分析煤样宏观裂隙扩展特... 详细信息

水岩作用是煤岩体弱化的一个重要因素,长期水浸作为水岩作用的一种类型,在采矿工程和井巷工程中广泛存在。通过单轴压缩试验获取长期水浸过程中煤样的渐进破坏特征,建立力学参数与饱和度和浸水时间之间的关系,并分析煤样宏观裂隙扩展特征。结果表明,煤样的浸泡过程可分为非饱和浸泡和长期(饱和)浸泡2个阶段。在非饱和浸泡阶段和长期浸泡阶段,煤样的峰值应力分别降低46.3%和34.5%,且符合指数下降的趋势。在长期水浸的过程中,煤样加载后产生宏观裂缝的数量由干燥状态的6~8条逐渐减少至浸泡360 d的2~3条,且破坏形式由拉伸和剪切复合破坏向单一剪切破坏转变。根据煤样初始压密特征以及临界破坏强度特征,采用连续损伤力学和统计损伤理论提出一种描述煤样在长期水浸作用下整个变形过程的损伤本构模型。基于此模型可以发现随着浸水时间的增加,初始损伤量由干燥煤样的0逐渐增加至浸泡360 d煤样的0.773。此外,通过引入均方根误差RMSE和决定系数R^(2)来评估模型曲线与试验数据之间误差和拟合度,发现改进后模型的理论曲线与试验数据吻合度最高。改进后模型的RMSE最大值和R^(2)最小值分别为1.81和0.76,均优于已有文献提出的模型。

关键词：采矿工程煤长期水浸特征应力应变差损伤本构模型

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毛坪铅锌矿采场热环境影响因素研究

矿业科学学报 2024年第2期9卷 270-277页

作者：康建宏田佳阔吴云韬崔数文李晴宋小林中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 彝良驰宏矿业有限公司云南昭通657000

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL... 详细信息

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL软件分析了较低地温条件下风流温度、人体热源、机电设备以及充填体四种热源对采场及围岩温度的影响,并通过现场温度测量数据对数值计算结果进行验证。结果表明:毛坪铅锌矿目前开采水平地温为21.60℃,地温梯度为1.66℃/hm;灰砂比是影响充填体放热的重要因素,充填体产生的热量不仅会借助风流直接传至采场,还能通过围岩传导至巷道壁面,造成采场温度升高;地温对采场温度影响较大,采场温度随着地温的增大呈线性增加;毛坪铅锌矿中各个热源对采场环境的影响程度不同,其中风流能显著提高采场温度,充填体和机电设备次之,人体热源对采场温度的影响最小。

关键词：采场热环境低地温充填体风流温度数值模拟

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深部硐室群开挖次序优化方法研究

河南理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：臧金诚李东浩张鲁孙凌锋黄玉兵兖煤万福能源有限公司中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

目的为了降低深部硐室群开挖引起的相互扰动影响。方法本文以巨厚冲积层在建矿井—万福煤矿为工程背景，建立了围岩表征变形量和硐室开挖互扰度等定量评价指标。基于“硐室群整体表征变形量最小为主，巷道间开挖互扰度最小为次”的总... 详细信息

目的为了降低深部硐室群开挖引起的相互扰动影响。方法本文以巨厚冲积层在建矿井—万福煤矿为工程背景，建立了围岩表征变形量和硐室开挖互扰度等定量评价指标。基于“硐室群整体表征变形量最小为主，巷道间开挖互扰度最小为次”的总体优选原则，提出了深部硐室群开挖次序评判优选方法，开展了深部硐室单独开挖和硐室群不同开挖次序的数值试验研究。结果胶带机头围岩表征变形量达416.2 mm，主井联络巷围岩表征变形量仅58.6 mm。开挖互扰度总量最低为方案三286.38，最高为方案五456.20，方案三相比方案五降低了37.22%。利用该评判优选方法计算确定方案三硐室群的整体围岩表征变形量和开挖扰动程度最小，为最优开挖方案。该方案加权总分为11，各硐室表征变形增量之和为178 mm，开挖互扰度相比最大的开挖方案降低了30.26%，该评判优选方法的科学有效性得到了验证。结论发现了硐室的变形具有非均匀性的特点，明确了硐室断面尺寸越大，围岩卸荷越明显，应力释放程度越大的影响规律，通过评判优选方法确定了万福煤矿深部硐室群最优开挖方案。

关键词：深部硐室群开挖次序优化表征变形量开挖互扰度评判优选方法

基于振动信号的岩石单轴抗压强度钻进预测实验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1406-1424页

作者：郝建刘河清刘建康吕家庆郑义宁刘建荣山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东能源集团鲁西矿业有限公司郭屯煤矿山东菏泽274700 内蒙古上海庙矿业有限责任公司院士专家工作站内蒙古鄂尔多斯016299

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换... 详细信息

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换和振动信号降噪方法构建GA-BP神经网络模型,并对比分析降噪前后以及不同降噪方法模型的预测性能。结果表明:钻进振动信号与岩石单轴抗压强度之间有响应关系,应用钻进振动信号可预测岩石单轴抗压强度;采用Adobe Audition软件对振动信号进行降噪处理的GA-BP神经网络预测模型决定系数R2为0.838,均方根误差为7.063 MPa,平均绝对误差为5.347 MPa,其结果优于原始预测模型和一般降噪方法预测模型;与原始预测模型相比,最优降噪模型在预测精度上提升了6.3%,均方根误差减小1.954 MPa,平均绝对误差减小1.621 MPa;同一预测模型中不同岩性的预测效果存在一定差异。降噪信号GA-BP神经网络预测模型对单轴抗压强度有较优秀的预测能力,所用方法可为在岩体地质力学参数随钻测量方面提供基础。

关键词：岩石力学钻进振动信号单轴抗压强度傅里叶变换信号降噪人工神经网络

大采高工作面回撤通道破碎顶板注浆改性控制技术研究

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中国矿业 2024年第S1期 284-289页

作者：席义苗司建锋常毛毛乔懿麟李昊城陕西小保当矿业有限公司渭南陕煤启辰科技有限公司

为解决强采动大断面回撤通道破碎顶板稳定控制难题，以小保当一号煤矿112203工作面回撤通道为工程背景，综合采用现场调研、数值计算和工业性试验的方法，分析了初始渗透系数、注浆压力、注浆时间对注浆浆液扩散半径的影响规律，确定了1... 详细信息

为解决强采动大断面回撤通道破碎顶板稳定控制难题，以小保当一号煤矿112203工作面回撤通道为工程背景，综合采用现场调研、数值计算和工业性试验的方法，分析了初始渗透系数、注浆压力、注浆时间对注浆浆液扩散半径的影响规律，确定了112203工作面回撤通道注浆改性关键参数：注浆材料选择煤矿加固煤岩体用硅酸盐改性聚氨酯材料、注浆压力15 MPa、注浆时间20～30 min，给出了包括工作面端头、回风顺槽和主回撤通道三部分的分区域注浆改性技术方案。现场监测结果表明：注浆改性后各区域顶板完整性较好、未发生冒顶，112203主回撤通道顶板下沉得到有效控制。

关键词：大采高工作面回撤通道破碎顶板注浆改性围岩控制

布孔参数对导向缝槽-静态膨胀协同致裂效果的影响规律研究

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煤矿安全 2024年

作者：亓佳利李伟清和志永韩金明张建张假妮卢绪涛王怀远李长青山东能源鲁西矿业集团有限公司山东能源集团西北矿业有限公司山东科技大学能源与矿业工程学院

为进一步提升静态膨胀致裂技术顶板弱化能力，探究施工参量对钻孔周围应力分布的影响规律，基于弹性力学、断裂力学揭示了导向缝槽-静态膨胀协同致裂力学机制；采用PFC2D离散元法建立了相应静态膨胀致裂数值模型，通过设置不同施工参量... 详细信息

为进一步提升静态膨胀致裂技术顶板弱化能力，探究施工参量对钻孔周围应力分布的影响规律，基于弹性力学、断裂力学揭示了导向缝槽-静态膨胀协同致裂力学机制；采用PFC2D离散元法建立了相应静态膨胀致裂数值模型，通过设置不同施工参量来进行双向围压与静态膨胀耦合作用下的数值模拟研究。结果表明：相较于常规单孔无围压静态膨胀致裂，导向缝槽可有效提升静态膨胀致裂效果，距离孔心越远的位置提升作用越明显；离散元法可有效模拟静态膨胀致裂过程中应力分布情况，静态膨胀力、孔径以及导向缝槽长度与环向应力呈现正相关关系，导向缝槽角度、应力系数以及埋深与环向应力呈现负相关关系；布孔参量敏感参数排序为：孔径>缝槽角度>缝槽长度，实际应用时应尽量增大孔径与缝槽长度，减小缝槽角度；导向缝槽改变了环向应力分布特征，但缝槽的引导作用存在局限性，缝槽尖端与钻孔周边存在竞争起裂、扩展行为。

关键词：顶板弱化静态膨胀致裂导向槽数值模拟应力分布

冲击地压矿井充填开采工作面采动应力激增与跌落机制

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 22-35页

作者：唐岳松孙文超李增强曹鹏王伟郑晓晨张付强陈明振王兆会中国矿业大学(北京)能源与矿业学院山东东山古城煤矿有限公司兖矿能源集团股份有限公司山东煤炭科技研究院分公司济宁市能源局

高应力、多断层是深部矿井冲击地压灾害频率走高的主要原因，充填开采作为降载减冲的最直接手段，依然无法根除冲击地压灾害的发生。为降低冲击地压对冲击倾向性煤层安全开采的影响，采用现场实测、理论分析和室内试验手段研究深部充填... 详细信息

高应力、多断层是深部矿井冲击地压灾害频率走高的主要原因，充填开采作为降载减冲的最直接手段，依然无法根除冲击地压灾害的发生。为降低冲击地压对冲击倾向性煤层安全开采的影响，采用现场实测、理论分析和室内试验手段研究深部充填开采条件下采动应力激增与跌落机制，探究坚硬顶板预裂爆破与大直径钻孔协同卸压效果。在高应力、多断层、不等宽煤柱和开采扰动多因素叠加影响下，充填开采工作面采动应力存在集中、激增与跌落现象，集中程度小于2.0，非断层影响区超前采动影响范围达到30 m，断层影响下增加至50 m，断层与煤柱叠加影响下增加至70 m；断层活化和围岩破坏引起应变能瞬间释放，转变为破坏煤岩动能，转换率达到17%；揭示了动载应力波产生原理，动载应力波与静态应力场叠加引起采动应力状态骤变；叠加前后若煤岩始终处于破碎状态，则它呈现压实硬化力学行为，发生应力激增现象；若煤岩由完整过渡至破碎状态，则它呈现脆性松脱力学行为，发生应力跌落现象；若煤岩始终处于完整状态，则它呈现弹性回弹力学行为，发生动载冲击现象。微震监测未发现105 J以上的大能量事件，表明充填体支撑下坚硬顶板未发生大范围破断；断层导致微震事件非对称分布，进风巷侧呈现高频低能分布模式，回风巷侧呈现低频高能分布模式，因此，回风巷发生2次冲击地压监测预警，进风巷发生1次冲击地压监测预警；提出了坚硬顶板爆破预裂与大直径钻孔协同卸压技术，顶板岩层形成了大尺度爆破裂隙，有效控制了应力集中程度和应力增长速度，降低了深部开采冲击地压灾害风险。

关键词：冲击地压充填开采采动应力断层构造微震监测

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褶曲构造区围岩采动应力演化规律及控制技术

采矿与安全工程学报 2024年

作者：唐龙屠世浩屠洪盛张雷李文龙苗凯军赵宏斌马杰阳中国矿业大学矿业工程学院徐州矿务集团有限公司

针对褶曲构造区围岩采动应力分布不均造成的应力集中区易诱发强矿压灾害，以张双楼煤矿74104工作面为背景，基于数值模拟和现场监测对褶曲构造区围岩采动应力演化规律和分布特征进行了研究。研究表明：褶曲构造区围岩特征点（脊点、槽... 详细信息

针对褶曲构造区围岩采动应力分布不均造成的应力集中区易诱发强矿压灾害，以张双楼煤矿74104工作面为背景，基于数值模拟和现场监测对褶曲构造区围岩采动应力演化规律和分布特征进行了研究。研究表明：褶曲构造区围岩特征点（脊点、槽点、拐点和转折端）附近区域应力集中程度高于其他区域。工作面回采过程中，特征点应力集中程度最严重位置一开始位于拐点处，其次是脊点、槽点和转折端；随工作面推进，脊点及其附近转折端处应力集中程度逐渐增大最终成为集中程度最大区域，集中系数达2.08，其次是拐点和槽点及其附近转折端处。对于曲率越大的褶曲构造区，工作面回采后，其应力分布越不均匀，褶曲轴部和两翼拐点处的应力集中程度高；反之，曲率越小，回采后其应力分布较为均匀。针对74104工作面褶曲构造区围岩特征点（脊点、拐点）高应力集中区，提出了顶板预裂爆破卸压技术，并采用数值模拟和微震监测对卸压效果进行评价。结果表明：褶曲构造区顶板预裂爆破后，特征点（脊点和拐点）区域应力集中程度分别降低了37.5%和39%，最大微震能量降低了66.7%。降低了该区域强矿压灾害风险，保障了工作面安全开采。

关键词：褶曲构造区采动应力演化顶板爆破卸压数值模拟