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期刊信息/Journal information
金属矿山
金属矿山

刘效良

月刊

1001-1250

jsks@vip.163.com

0555-2404796 2404666 2309833

243000

安徽省马鞍山市经济开发区西塘路666号

金属矿山/Journal Metal Mine北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由中国金属学会主办国内外公开发行的矿业工程类专业技术刊物，主要报道国家矿业方针政策、冶金、有色、黄金、煤炭、化工、核工业、非金属、建材等矿山采选工艺、理论、研究成果与技术实践，介绍国内外先进技术与发展动态。《金属矿山》是美国Ei数据库Page One收录期刊，列全国中文核心期刊，矿业工程类首位，国家及省部优秀期刊。
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    孤岛工作面回采巷道围岩破坏机理及差异化控制技术

    王鹏王虎伟王帅王鹏程...
    96-105页
    查看更多>>摘要：针对孤岛工作面回采巷道围岩稳定性控制难题,以常村煤矿S5-18 孤岛工作面轨道运输巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测的研究方法,获得采空区侧向轨道运输巷道围岩应力场分布规律,以及孤岛工作面开采前后巷道围岩塑性区形态和演化规律,以阐明巷道围岩破坏特征,揭示塑性区非对称扩展机理,并基于巷道围岩塑性区扩展特征提出分区差异化控制方案.结果表明:轨道运输巷受邻近采空区侧向支承压力扰动影响,围岩偏应力集中,塑性区非对称分布明显.采动影响下,轨道运输巷塑性区剧烈扩展范围约为工作面超前 25 m,顶板、底板及煤柱帮塑性区扩展范围明显大于煤壁帮.偏应力大小使塑性区范围扩展,主应力角度偏转使塑性区扩展角度发生变化,偏应力大小及主应力角度共同作用致使塑性区扩展范围呈现明显的非对称扩展.根据巷道围岩塑性区分布特征,提出孤岛工作面回采巷道差异化控制方案及具体参数,并进行支护效果分析及工业验证.支护效果数值模拟分析显示,补强支护后巷道围岩承压能力增强,塑性区范围减小;工程现场巷道围岩变形量均小于 250 mm,围岩控制效果良好,保证了孤岛工作面安全高效回采.

    孤岛工作面回采巷道围岩破坏差异化控制

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    多重采动下巷道变形时空规律及协同控制研究

    杨伟昆张向阳卜庆为都航...
    106-115页
    查看更多>>摘要：为研究多重采动影响下底板巷道围岩变形时空演化特征,采用理论分析、数值模拟和工程实践相结合方法,以顾北矿某采区矸石胶带机底板巷道为工程背景,对其应力分布特征进行研究,分析围岩弹塑性区时空演化规律,提出协同控制方案.研究结果表明:多重采动和巷道与工作面相对位置关系是底板巷道产生剧烈破坏的主要因素,也是分析巷道围岩时空演化规律和选择协同控制方案的切入点;邻近煤层回采过程中,巷道底板及两帮应力呈现"缓增—快增—稳定"变化趋势,顶底板及两帮承受较大的不平衡挤压力导致围岩失稳;上覆煤层回采后,巷道顶板向上部采空区挤压,减轻了应力集中,一定程度上延缓了围岩变形破坏;围岩塑性区扩展形态与应力演化特征具有一致性,塑性区破坏以剪切破坏为主,最终显现为蝶形塑性区.针对该底板巷道的特点设计"锚杆+锚索+U型棚+喷浆"协同控制方案.实践结果表明:邻近煤层工作面回采距离巷道80 m处时,巷道围岩应力进入高速发展阶段,此时进行协同补强支护,相比未补强支护段顶底板与两帮移近量分别降低了 40.28%及 36.64%,效果符合预期.研究成果对相似条件下巷道围岩控制提供了一定指导.

    多重采动底板巷道围岩变形时空演化协同控制

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    基于密度泛函理论的烧绿石晶体结构及(111)晶面特性研究

    曹钊卢文达张艳清王介良...
    116-124页
    查看更多>>摘要：基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了烧绿石晶体及晶面结构、电子结构的特性,以及其表面活性位点和吸附行为,以优化浮选过程,提高矿物分离效率.能带和态密度分析结果表明:烧绿石属于半导体,其表面荷正电的活性位点为Nb原子和Ca原子,反应活性强,其次为O原子,活性最低的原子为F;F—Ca和O—Ca键主要呈离子键特性,在破碎和磨矿过程中,这些键易断裂,从而使烧绿石表面暴露更多的Ca原子活性位点.表面断键密度和表面能计算结果表明:烧绿石常见的解理面包括(111)面、(311)面和(400)面,其中(111)面最容易出现且最稳定.表面差分电荷密度分析表明:Nb和Ca原子具有较强的金属性,在浮选时需优先考虑能与Ca和Nb活性位点结合的捕收剂.吸附能计算结果表明:OHA-能与烧绿石表面的Nb和Ca位点发生化学吸附,OHA-与Nb形成的五元环螯合构型最稳定,但Ca位点数量更多,在捕收剂吸附过程中也具有重要作用.

    烧绿石密度泛函理论(111)面活性位点

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    2-乙基己基磷酸酯对萤石和方解石浮选行为的影响及机理

    汤家焰赵芳何嘉宁王介良...
    125-131页
    查看更多>>摘要：萤石常与方解石等脉石矿物伴生,二者表面都有Ca活性位点,使得脂肪酸类捕收剂难以选择性吸附于萤石表面.前期试验发现磷酸酯类药剂对萤石具有选择性捕收能力,且捕收能力较强,有利于分离萤石和方解石.通过浮选试验研究了 2-乙基己基磷酸酯(2ZHP)对萤石和方解石浮选行为的影响,并采用Zeta电位、红外光谱、X射线光电子能谱等分析手段,探究药剂的作用机理.结果表明:在pH值为4～7 时,添加0.75×10-5 mol/L的2ZHP,萤石有较好的可浮性,与方解石的可浮性差异较大,有利于实现萤石与方解石的浮选分离;2ZHP 能在萤石与方解石表面发生不同程度的化学吸附,萤石表面钙活性位点多,导致萤石对药剂的吸附量比方解石大是萤石的浮选效果优于方解石的主要原因.

    2-乙基己基磷酸酯萤石方解石浮选

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    白云鄂博霓石型含铌矿分质磁选试验及工艺矿物学研究

    朱文强吴旭史晓明张艳清...
    132-139页
    查看更多>>摘要：为充分开发利用白云鄂博铌矿资源,采用中磁选—中强磁选—强磁选工艺流程,对霓石型含铌矿物进行了分质磁选及工艺矿物学研究,探究不同磁分选产物的矿物组成、解离度、连生及赋存状态等工艺矿物特性差异,揭示铌矿物在磁选流程中的走向.结果表明:在 238.85 kA/m磁场强度条件下,中磁选流程脱铁率达 62.57%,可降低磁/赤铁矿对后续铌浮选的不利影响;在 0.5 T磁感应强度条件下,中强磁选精矿中萤石、磷灰石、方解石及重晶石等含钙钡脉石矿物大幅降低,简化了含铌矿的矿物组成,利于铌矿物进一步分离富集;在 1.4 T磁感应强度条件下,强磁选精矿铌品位由原矿的 0.17%提高至 0.219%,强磁选尾矿中主要含铌矿物为烧绿石,铌矿物组成简单.研究结果可为改进铌矿物磁选分离工艺、提高后续铌矿物浮选效果提供理论指导.

    白云鄂博矿含铌矿物分质分选工艺矿物学分析

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    一种矿石颗粒冲击断裂能测定的新装置——以萤石和石英为例

    柳随年周龙旭王嘉伟张艳清...
    140-147页
    查看更多>>摘要：球磨机理模型可从微观层面描述磨矿过程,其中颗粒断裂能的准确测定至关重要.研究团队以压电式冲击力传感器为核心,设计了一种新的矿石颗粒断裂能测试装置,使用该装置对石英和萤石进行了单颗粒冲击试验,研究了冲击头形状、矿物种类、加载速率和颗粒尺寸等因素对断裂能的影响规律.结果表明:冲击力-时间关系曲线可用于判断主断裂的发生;平头、圆头和圆头曲率对断裂能影响不大;不同矿物断裂能差异与其力学性质相关;加载速率对断裂能有一定影响;断裂能具有尺寸效应,随颗粒尺寸减小而减小,但比断裂能则增大.进一步采用样条插值和Tavares粒度公式对断裂能的粒度分布进行了回归分析,拟合优度R2 为 0.9.球磨仿真模型中颗粒断裂能测试装置的研发,有助于深入理解磨矿过程的基础理论.

    球磨颗粒断裂能单颗粒冲击Tavares模型

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    基于双曲线模型的锚杆受力分析与临界锚固长度计算

    朱彦鹏娄国庆黄安平吴林平...
    148-156页
    查看更多>>摘要：对于锚杆锚固技术,主要是针对岩土体等密闭空间进行施工,对锚杆锚固段的受力情况并不完全清楚,施工质量难以保证.现有的锚杆锚固段应力分布解析解相对繁琐,且现行的锚固长度设计规范和经验法做出的设计长度相对保守.为明确拉力型锚杆锚固段的受力机理并得到拉力型锚杆临界锚固长度计算方法,基于锚杆轴力和锚头位移关系的双曲线模型,通过对锚杆微元体进行受力分析,对锚杆锚固界面非线性剪切—滑移模型进行推导.依据锚杆荷载传递基本方程求解锚固段荷载传递解析解,并通过具体算例探究在锚固范围内轴力和剪应力的变化趋势及分布形式.在荷载作用下锚杆锚固界面表现出明显的弹性黏结阶段、弹塑性变形阶段和加速软化阶段 3 个过程.剪应力的变化趋势及分布形式与轴力有所不同,随荷载的逐步增大表现为从单调、非线性递减曲线转变为存在峰值且峰值点逐渐向锚固深度方向传递的单峰曲线.假设锚杆锚固界面处于弹性阶段时剪应力沿锚固深度方向呈倒三角形分布的简化模型,得出拉力型锚杆的临界锚固长度计算公式并对计算结果进行验证.通过相关假设求解的荷载传递方程计算简洁、形式简单,能够进一步了解拉力型锚杆锚固界面的分布形式和传递规律,通过相应简化得到的临界锚固长度计算公式为锚固长度设计提供一定的参考价值.

    双曲线模型非线性剪切—滑移模型荷载传递特性倒三角分布简化模型临界锚固长度

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    穿软弱膨胀岩层深竖井掘砌工艺优化

    朱笑颜曾宪涛马运亮彭新华...
    157-164页
    查看更多>>摘要：针对深竖井在穿越软破膨胀岩层时遇到的掘砌难题,进行了深入研究和工艺优化.随着矿产资源开采深度的不断增加,深竖井的开挖日益广泛,而深竖井掘砌工艺是深竖井建设的重要环节,其复杂性主要体现在围岩控制和支护工艺上.本研究针对某矿进风井面临的软弱膨胀围岩遇水膨胀、高地应力和掘进速度慢等工程难题,提出了3 个优化方案.利用FLAC3D 有限元软件对4 个掘砌方案进行了数值模拟分析,探讨了掘砌过程中围岩和衬砌塑性区及位移场的变化规律,并最终提出了适用于现场的掘砌方案.并通过现场工程试验进一步验证了数值模拟结果,证明了优化方案的可行性和有效性.研究结果为深竖井穿越软弱膨胀岩层的相关研究和工程实践提供了技术支撑,确保了深竖井工程的安全和高效施工.

    深竖井软破岩层掘砌工艺数值模拟

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    复采工作面空巷充填力学响应规律与控制效果研究

    牛海萍潘瑞凯于伟东沈玉旭...
    165-172页
    查看更多>>摘要：针对复采巷道布置过空巷围岩应力问题,以某矿复采工作面巷道布置为工程背景,根据实验室充填体、围岩力学性能测试结果建立有限元模型,模拟研究空巷不充填和用不同材料充填时复采工作面回采过程中空巷围岩、煤柱中最大应力和应力影响区域的分布演化规律.结果表明:距离工作面较近时,跟不充填空巷相比充填空巷煤柱中最大应力从26.5 MPa下降到14.8 MPa,最大应力区域从6 773 mm2 下降到2 619 mm2,说明充填空巷给煤柱提供了侧向约束,可以大大减小煤柱破坏范围.当模拟充填材料弹性模量为 27、115、208 MPa时,空巷围岩的最大垂向应力为 14.80、14.23、13.43 MPa,表明力学性能较好的充填材料有助于改善围岩应力分布.在数值模拟基础上,对弹性模量 208 MPa材料充填巷道矿压显现进行了现场监测,较未充填开采前,支架工作阻力由 1 708.1～1 859.67 kN降低至 776.18～815.13 kN,降幅较为明显,上覆顶板稳定性得以保证.

    空巷应力分布充填材料复采工作面数值模拟矿压监测

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    中关铁矿高阶段采场充填料浆流动沉降规律及施工参数优化

    路燕泽甘德清向伟华连欢超...
    173-180页
    查看更多>>摘要：为探究中关铁矿高阶段采场充填料浆的流动沉降规律,提升充填质量,阐述了高阶段采场充填料浆流动沉降理论、非限定界限及润滑层效应的料浆沉降模型,利用数值模拟软件研究了充填料浆在采场内的颗粒运移特征及沉降行为,对不同采场长度下充填料浆入口数量及位置选取进行了优化,揭示了充填料浆在采场内的流动沉降特性.结果表明:充填料浆在采场流动沉积后形成锥形分布,且当料浆内粗骨料含量达到一定阈值时分为粗颗粒区、细颗粒区及灰砂区;料浆固相颗粒沉降速度分布差异性显著,料浆入口处沉降速度最大,沿x轴延伸时沉降速度减小,沿z轴延伸时沉降速度增大;当采场长度由 30 m分别增至 40～60、70～80 m时,充填料浆入口数量分别设置为一个、两个及三个可提升充填质量;当采场长度达到90 m时,同样设置三个料浆入口,但需将四分之一与四分之三处料浆入口分别沿采场长度方向向两侧移动 2.5 m,提升料浆固相颗粒流动分布均匀性.研究结果可为提升充填开采质量提供理论依据.

    充填料浆流动沉降颗粒运移数值模拟放料口优化

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