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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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    岩巷综掘面抽尘参数影响粉尘污染扩散规律研究

    聂文刘强华贇彭慧天...
    110-117页
    查看更多>>摘要：抽尘系统是岩巷综掘面长压短抽通风方式中控除粉尘污染的重要组成部分,而确定适宜的抽尘参数是实现有效除尘的关键.利用Solidworks软件对某矿 632 岩巷综掘面进行了物理建模,并进行了ICEM-CFD网格划分,通过网格无关性检验确认了后续所用的网格模型,运用FLUENT计算流体力学软件对不同抽尘位置Dn(n分别为 0、1/4、1/2、3/4、1)与抽风量(300～350 m3/min)影响粉尘污染扩散状况进行了数值模拟,并通过仿真试验验证了数值模拟结果的准确性.结果表明:抽尘位置为D0、D1/4、D1/2、D3/4 时,巷道内风流整体均处于较为紊乱的状态,粉尘污染经风流运载最终均扩散至整个巷道;抽尘位置为D1 时,在抽风与压风协同作用下,距迎头 4.6～6 m范围内形成了风向指向迎头、流动均匀且覆盖巷道全断面的有效控尘风幕,粉尘污染被风幕控制在掘进机司机与迎头之间的封闭空间内.抽风量在 330 m3/min及以上时,在司机处均形成了有效控尘风幕.为了在有效控尘的前提下尽可能降低能耗,最优抽风量选取最小值 330 m3/min.

    岩巷综掘面粉尘污染抽尘位置抽风量

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    斜巷转载点粉尘污染规律及多断面雾幕控尘技术研究

    荆德吉鲍春花刘鸿威阚琦笙...
    118-125页
    查看更多>>摘要：针对斜巷转载点粉尘污染严重的问题,运用COMSOL软件对棋盘井煤矿 3 号转载点进行了几何建模,并基于计算流体力学(CFD)粒子追踪模型、有限元法和k-ε湍流模型,计算了 3 号转载点风流流线分布、速度多切面分布以及粉尘粒子运动轨迹,研究了生产工作时 3 号转载点处风流变化及粉尘运移规律,并针对性地提出了一种多断面雾幕控尘技术.该技术基于螺旋雾幕控尘、超音速隔尘原理,可形成距离长、覆盖范围广的雾幕以最大限度包裹粉尘颗粒,实现粉尘高效净化.最后通过控尘试验及在棋盘井煤矿 3 号转载点现场应用,验证了该技术的高效降尘特性以及可靠性.研究结果表明:风流分布主要受皮带速度、牵引力和诱导气流的综合作用影响,沿水平和垂直方向分层分布,形成密集且平均速度为 0.5 m/s的涡流;粉尘易受涡流影响向四周扩散,主要分布在下风侧,粒径为 5～15 μm更容易受风流牵引扩散,聚集于工人呼吸带高度,污染严重.将该技术进行控尘试验和现场应用后,全尘和呼尘降尘效率分别高达 93.65%、85.59%以上.

    转载点数值模拟多断面雾幕粉尘运移降尘效率

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    综掘工作面半封闭式区域联合控尘技术研究

    司俊鸿王昊宇霍小泉岳东...
    126-133页
    查看更多>>摘要：为有效提高综掘工作面降尘效率,克服单一降尘方式的局限性,建立了综掘工作面仿真模型,结合现场实测结果验证了模拟结果的可靠性,对综掘巷道风流场和粉尘扩散运移规律进行了研究,得到了高浓度粉尘积聚特征及分布范围.研究结果表明:综掘工作面迎头处为主要产尘源,粉尘在向巷道出口扩散过程中浓度逐渐降低;尘粒运移迹线与风速矢量基本一致;受掘进机影响,粉尘流在机身上方形成涡流,大量堆积于司机位置;在掘进机后方形成较大范围的回流沉降区域,易引发二次扬尘,污染巷道回风区域.基于此,提出了区域划分原则,确定迎头、掘进机头、司机位置、皮带上方粉尘回流区及距迎头15 m以外范围为重点除尘区,开发了单区域针对性除尘和多区域联合除尘相结合的半封闭式区域联合控尘技术,设计了由环状喷雾、气幕隔尘装置、除尘风机、散射型雾幕及全断面喷雾构成的综合控尘成套设备.玉华煤矿柴家沟井 42221 工作面现场应用结果表明,巷道平均降尘率达 88%,司机位置全尘、呼尘降尘率均达到 86%.

    矿井粉尘防控区域划分联合治理半封闭式综掘工作面降尘装置

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    露天矿全流程智能开采架构与关键技术研究

    曲福明王怀远柳小波岳星彤...
    134-143页
    查看更多>>摘要：针对目前大型金属露天矿智能建设过程中存在的系统规划难、系统智能难和系统协同难三大难题,开展了大型金属露天矿全流程智能开采架构与关键技术研究及应用.基于大型金属露天矿智能安全开采的全工艺流程,构建了包括"三大平台、四大层次和四大板块"在内的大型金属露天矿智能矿山的总体架构,设计了穿孔、爆破、采装、运输和排卸五大生产工序全流程智能安全开采框架,提出了涵盖设备状态及运行环境智能感知、智能导航与设备行为规划和智能装备核心控制等在内的多环节、系列化的智能开采关键技术.研究成果成功应用于齐大山露天铁矿,分别以齐大山矿智能生产中的三维模拟仿真系统、智能指挥调度系统和钻机远程遥控系统为例进行了相关技术的阐述与应用效果分析.最终在齐大山矿实现了多场景、多环节、多工序的智能安全应用,形成了"全流程规划—多工序智能—多场景联动"的大型金属露天矿智能开采模式,解决了露天矿智能开采关键共性理论和技术难题,对我国露天矿智能化建设具有一定的参考意义.

    金属露天矿智能开采全流程多工序总体架构智慧生产

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    单线激光雷达与测距仪耦合的移动式仓储存量盘点装备研发与应用

    许志华彭远航林佳轩逯行政...
    144-151页
    查看更多>>摘要：提升矿山信息化测绘水平是建设智能矿山的重要基础.选厂是矿产管理的主要场所,及时、精准掌握选厂的仓储存量对于矿山生产规划具有重要意义.然而,受限于作业环境和人员不可达等问题,传统地面测量方法难以有效采集仓储矿堆的完备点位信息,导致盘点结果精度差、效率低.为此,将垂向扫描的单线激光雷达与水平测距仪进行耦合,自主研发了一套单线激光雷达与测距仪耦合的移动式仓储存量盘点装备.该装备具备三维点云采集、数字表面模型构建、矿堆方量核算一体化在线处理功能,并可根据实际需求灵活拓展硬件集成方式,同时支持开发可视化等功能.以紫金山金铜矿选厂为研究区,进行了铜、硫精矿存量盘点试验,结果表明:所研发的装备可以实现选厂矿堆方量在线盘点,其重复盘点结果的一致性优于 99%,与地磅称重盘点结果的比对精度优于 99%,扫描点云质量和数据处理效率优于GEO-SLAM等进口移动式三维扫描设备.研发成果可拓展应用到露天采场剥离量验收、露天采场爆破程度分析、矿车载运量无人值守在线盘点等矿山信息化测绘方面,对于实现"减人增效"目标,助力智能矿山建设具有重要意义.

    单线激光雷达激光测距仪传感器集成智能矿山仓储存量盘点点云处理

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    基于太阳能吸附制冷的载/蓄冷充填降温系统性能分析

    王美文国铭刘浪倪婉颖...
    152-160页
    查看更多>>摘要：含冰粒的载/蓄冷充填降温是解决深井热害问题的有效方式,但其制冰能耗大、系统运行费用较高.为此,研发了基于太阳能吸附制冷的矿井载/蓄冷充填降温系统(Mine Cold Load/Storage Backfill Cooling System Based on Solar Adsorption Refrigeration),该系统由地面太阳能集热子系统、吸附制冷子系统和地下输冰子系统组成.通过建立子系统的数学模型和地面系统的TRNSYS模型,分别分析甲醇解吸量、吸附制冷量和吸附制冰量在不同太阳能辐射强度、不同季节和不同地区影响下的变化规律,进而得出太阳辐射强度和太阳辐射连续性是造成制冰量差异的主要原因.选取太阳辐射强度和太阳连续性较优的淮南、南宁两区域进行系统制冰能效分析,与传统蒸汽压缩式制冷系统相比,该系统的吸附制冷子系统平均节能效率达到 64.71%.研究结果反映出,太阳能吸附制冷与载/蓄冷充填降温相结合的新型矿井降温系统的研发,对于高效解决矿井热害问题有所裨益.

    矿井降温载/蓄冷充填太阳能吸附制冷能效分析TRNSYS模拟

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    降雨作用下露天矿山岩质边坡稳定性与声—力学特征研究

    陈结孟历德仁蒲源源崔义...
    161-168页
    查看更多>>摘要：降雨是加剧露天矿山岩质边坡灾害的重要因素,准确剖析降雨作用下的岩石声—力学特征是实现矿山安全监测的前提条件.为研究降雨作用对露天矿山岩质边坡稳定性与声—力学特性的影响,以室内声学测试与力学测试为主要手段,研究了不同探头布置方式下砂岩在水饱和过程中的声发射信号特征,并定量分析了干燥与饱水 2 种状态下岩样破坏的声发射信号特征及其破坏形式.结果表明:① 降雨作用对声发射信号衰减显著,各探头位置波形最大幅值下降约 43.3%,波形频率降低约 33.3%,呈现出明显的"频移"现象;② 声发射事件在干燥岩样破坏过程中呈现较为随机的、缓和的方式,而在饱水岩样中具有一定的连续性和集中性;③ 干燥和饱水岩样的破坏形式均以剪切破坏为主,并伴随一定的张拉破坏,但饱水岩样的张拉破坏更加明显.研究结果可为露天矿山岩质边坡岩体声—力学特性分析提供参考,促进微震监测技术在露天矿山边坡稳定性监测中的应用.

    岩质边坡降雨声发射声—力学特征

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    不同含水率和应力作用下磷块岩的损伤特性研究

    吝曼卿冯磊孙郡阳彭亚利...
    169-178页
    查看更多>>摘要：地下磷矿长期受地下水侵蚀,水—岩作用是地下采矿工程中的常见问题,在开挖扰动下容易诱发地质灾害.为探究磷块岩在不同水—岩作用下的损伤破坏特性,借助声发射仪监测手段开展不同含水率磷块岩的单轴加载试验,分析了不同含水状态下磷块岩的宏观破坏特征和力学特性,进而构建了声发射振铃计数表征的试件内部损伤变量模型.研究结果表明:① 水对磷块岩中胶结物质具有弱化作用,进而对磷块岩的力学性能造成劣化效应;②水会影响磷块岩的破坏模式,随着含水率增加,磷块岩的破坏模式由脆性破坏向塑形破坏转变,表现为磷块岩试件峰值应变随其含水率增加而增大;③ 随着磷块岩含水率升高,磷块岩在加载至破坏过程中产生声发射时间相对越滞后,声发射振铃计数和能量逐渐减小,不同含水率磷块岩内部损伤变量的演化过程与岩样受力加载全过程属同步关系.研究结果可为地下磷矿安全开采提供理论参考.

    水岩作用含水率磷块岩损伤特性声发射

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    深地页岩储层聚能射流侵彻及损伤致裂机理研究

    罗宁柴亚博牟恭雨王一鸣...
    179-189页
    查看更多>>摘要：为研究地应力对聚能射流侵彻页岩储层的影响,建立了聚能射流侵彻不同围压页岩的准二维模型,采用动态松弛法加载页岩围压分别为 0、10、20、30 MPa,分别从射孔深度、页岩孔裂隙形成规律特征和监测点应力变化等方面系统性分析了射流侵彻下的页岩损伤致裂机理.研究结果表明:聚能射流侵彻页岩后损伤区域可以分为完全破坏区、压剪破坏区、拉伸破坏区,围压增加造成破坏区域减小.围压对于页岩射孔深度和损伤致裂效果具有明显影响,无围压下页岩的侵彻深度为 600.3 mm,10、20、30 MPa围压下页岩的侵彻深度分别减小至 524.3、454.3、446.1 mm,减小幅度分别为 12.66%、24.32%、25.69%,更高的围压对页岩孔周裂隙的发育和损伤具有更明显的抑制作用.页岩射孔过程中的峰值压力随着与孔道中心距离增大而快速减小,且衰减速度逐渐由快减慢;随着与侵彻起点距离增大而逐渐减小,减小趋势近似为线性;相同监测点峰值压力随围压增大呈现明显的增加趋势.

    侵彻损伤页岩储层高地应力本构模型数值模拟

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    不同钢纤维类型混凝土动静态力学特性试验研究及应用

    李地元王蜜蜜王勇兵方旭刚...
    190-198页
    查看更多>>摘要：以云南某深部竖井钢纤维混凝土衬砌支护为背景,利用深部矿山现场使用的水泥、钢纤维及掘进工作面废矸石作为原材料,制作钢纤维混凝土试样,探究了不同钢纤维类型混凝土的动静态力学性能.通过单轴压缩、劈裂拉伸和动态压缩试验获得了钢纤维混凝土动静态力学性能及其破坏特征,结合高速摄像机和数字图像相关技术(DIC),探讨了钢纤维混凝土试样的裂纹演化规律.研究结果表明:双掺、三掺钢纤维混凝土的抗压强度均大于单掺钢纤维混凝土,三掺钢纤维在增强混凝土抗拉强度方面效果最佳,混凝土动态抗压强度随着掺杂钢纤维类型增加而增加;与素混凝土相比,钢纤维混凝土试样表面裂纹出现较晚;掺杂的钢纤维类型越多,试样峰值应变越大;素混凝土表现出脆性破坏特征,钢纤维混凝土则表现出延性破坏特征;将三掺钢纤维混凝土应用于矿山竖井衬砌支护,有效提高了竖井井壁的完整性和稳定性,为深部矿山工程安全高效开采提供了保障.

    钢纤维混凝土力学强度应变演化数字图像相关

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