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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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    自然崩落法拉底参数对矿岩初始与持续崩落的影响机制

    王伟澄黄明清刘青灵高忠...
    1-9页
    查看更多>>摘要：矿岩自然崩落过程中初始崩落与持续崩落的作用机制影响崩落时空演化规律.为了研究拉底方向与拉底高度对自然崩落法矿山初始与持续崩落过程的影响,采用FLAC3D 数值模拟,开展斑岩型厚大铜矿拉底推进方向垂直或平行于最大主应力方向、拉底高度 8～12 m条件下的初始崩落条件、持续崩落条件、崩落体形态、崩落矿量的规律研究.结果表明,累积拉底面积与崩落高度呈二次函数关系;在发生初始崩落后,累积拉底面积与累积崩落矿量呈指数函数关系.当拉底方向一定时,崩落高度随着拉底高度的增大而增大,且拉底高度大时有利于提早诱发初始崩落与持续崩落,累积崩落矿量整体呈增长趋势.拉底方向垂直最大主应力时比平行于最大主应力时更易诱发初始崩落、持续崩落.研究结果揭示了拉底参数对矿岩初始与持续崩落的影响机制,可为硬岩矿山自然崩落法的基础研究提供依据.

    拉底高度拉底方向崩落规律初始崩落持续崩落

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    赋存于软弱围岩下残矿回采方案优选

    原绅师聂兴信远洋孙锋刚...
    10-18页
    查看更多>>摘要：通过对不同位置的残留锶矿矿体特点的深入分析,针对顶柱采用房柱空场嗣后充填法、间柱采用阶段空场嗣后充填法的方案进行了研究,以确保对稀有金属锶矿的安全高效回采.同时,结合数值计算,进一步优化了残矿回采方案.研究结果表明:采用预留 0.5 m厚护顶矿层柱、1 m厚保安矿柱的回采方案,能够有效实现锶矿的安全高效回采;-150～-70 m中段除去护顶矿层后顶柱总可采储量 10957 t,除去预留保安矿柱剩余间柱可采储量 27930 t;房柱空场嗣后充填法对顶柱进行回采,其回收率约 85%,利润约 3000 万元;阶段空场嗣后充填法对间柱进行回采,其回收率约 80%,利润可达 7000 万元.通过合理配置顶柱和间柱的厚度既确保了矿体的稳定性又提高了回采的效率,极大地提高了经济效益.这一方案在解决软弱围岩下金属矿回采难题方面具有显著的借鉴意义.

    残矿回采保安矿柱数值模拟空区处理

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    矩形节理界面对花岗岩—混凝土组合体轴压细观力学行为影响

    李庆文钟宇奇潘创创聂帆帆...
    19-28页
    查看更多>>摘要：岩体表面施工时会形成可观的随机不规则节理界面,而界面又是影响岩石—混凝土组合体稳定的关键.基于水平光滑界面的花岗岩—混凝土组合体材料单轴压缩试验,采用颗粒离散元程序PFC2D 进行建模与参数标定,考虑不同节理倾角与高宽比的矩形节理界面,利用正交设计方法,开展不规则矩形节理对花岗岩—混凝土组合体轴压力学行为的细观模拟研究.结果表明:随着节理倾角的增加,组合体峰值应力与弹性模量呈现出"V"字的变化趋势,节理倾角的增加对应力—应变曲线有着显著的影响,而角度一定时高宽比的增加会改变同角度时的峰值应力与应变;节理倾角的增加会改变裂隙的数量与分布区域,组合体的最终破坏模式也随着倾角的改变从压缩破坏逐渐转变为剪切滑移破坏,且贯通主裂隙集中在矩形节理的角点处,沿角点处向外扩展导致模型的最终破坏;建立了考虑高宽比、节理倾角的本构方程.

    矩形节理界面花岗岩—混凝土组合体轴压力学行为颗粒离散元

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    水软化作用下页岩微观结构和力学性质演化特性

    罗攀登赵兵冯禹菲张妹珠...
    29-34页
    查看更多>>摘要：在雨水或者地下水的浸泡下,页岩力学性质会大幅度降低,容易导致泥石流、隧洞塌陷、滑坡等灾害.以页岩为研究对象,通过微观岩石力学试验研究了水软化作用下页岩的微观结构和力学特性演变规律.研究结果表明:在浸水 10 d后,页岩表面粗糙度平均值和最大值分别增至 259.1 nm和 561.9 nm.页岩主要由石英、绿泥石、伊利石和钠长石组成,其中绿泥石为层状硅酸盐.在水软化作用下绿泥石发生崩解并且释放晶层间膨胀力,导致页岩样品粗糙度增加.随着浸水时间的增加,高、中、低 3 类强度矿物的弹性模量逐渐减小;低强度矿物的黏聚力呈现下降趋势,从 16.7 MPa降低到 6.0 MPa,而内摩擦角随浸泡时间轻微波动,其平均值为 42.5°.

    页岩水软化微观岩石力学试验纳米压痕试验

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    锚固界面剪切力学特征及参数优化试验研究

    田欣路燕泽陈彦亭于庆磊...
    35-44页
    查看更多>>摘要：为加强软岩巷道支护性能,改善锚杆支护设计及其参数,针对锚固系统中界面力学特征以及失效破坏模式进行试验探究,并利用FLAC3D 数值模拟方法,以锚固剂、锚固长度为研究参数,对围岩变形、锚杆受力以及塑性区分布规律进行分析、探究,确定科学合理的软岩巷道支护参数.试验研究表明:钢筋—锚固剂界面剪切力学性能,随锚固剂由M20 砂浆材料换为高纤维含量ECC-2%材料,其界面峰值剪切应力上涨了 122%;当锚固剂—岩石界面黏结强度足够高时,影响其稳定性的主要因素即为岩石自身抗拉强度和内聚力;当采用锚固剂类型为ECC-2%且锚固长度为 2.2 m的支护参数时,巷道顶板位移变形量、两帮位移、塑性区范围较优化前的方案分别降低了 12.9%、29.15%、20.0%,锚杆最大轴力提高了 95.5%.研究结果为软弱围岩支护参数的优化提供了科学依据,并且对于类似工程的支护设计和优化具有参考价值.

    锚杆支护界面力学性能强化数值模拟

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    不同裂隙几何特征岩石强度智能预测研究

    王娟吴禄源袁超
    45-52页
    查看更多>>摘要：基于不同裂隙几何特征岩石力学特性试验结果,综合考虑裂隙特征、围压、物理及力学参数之间的相互关系,构建了影响岩石强度特征参量数据库,利用随机森林算法建立了多特征参量影响下岩石强度预测模型,确立了岩石强度与参量的映射关系.结果表明:预测模型测试集和训练集准确率分别为 76%和 85%,岩石强度处于 30～45 MPa的Ⅲ类、46～60 MPa的Ⅳ类预测效果最佳,样本预测准确率为100%;处于16～30 MPa的Ⅱ类预测效果较好,预测准确率为80%;处于0～15 MPa的Ⅰ类预测效果次之,预测准确率为71%.通过联合分布函数得出所选特征参量均具有一定关联性,可由简单物理试验和无损检测获取,且与岩石强度表现出较强的线性关系;模型分类训练计算表明围压和裂隙长度权重值分别为 0.294 和 0.263,是影响岩石强度较为关键的因素,其余参量重要度排序为纵波波速>泊松比>饱和质量>裂隙倾角>干燥质量>裂隙贯穿度>裂隙数量.

    岩石裂隙特征力学特性随机森林算法强度预测

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    基于量化GSI系统对地下岩体力学参数的估算

    王社光于庆磊尹爱民贾淯斐...
    53-58页
    查看更多>>摘要：地下岩体力学参数的准确获取可以为破碎岩体支护设计、采矿方法优化提供一定数据支撑,对保护井下作业人员安全起着重要作用.为准确、便捷获得地下岩体力学参数,采用岩体结构等级SR、岩体结构面等级SCR以及岩体完整性系数Kv 3 个指标,通过多指标交集定量化获取GSI值,并结合地质强度指标GSI与扰动参数D之间存在的数理关系,量化扰动参数D,并应用Hoek-Brown强度准则确定岩体力学参数.将实际地质调查结果与室内岩石力学试验相结合,估算某地下铁矿岩体力学性能指标,发现矿体力学性能明显弱于围岩约 60%,表明需加强进路巷道以及矿岩边界处的支护强度,该估算方法对地下岩体稳定性优化设计具有重要的指导意义.

    Hoek-Brown强度准则地质强度指标扰动参数岩体完整性系数

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    基于FLAC3D的开采扰动下巷道稳定性研究

    张武赵兴东于文龙秦绍龙...
    59-63页
    查看更多>>摘要：近矿体巷道围岩稳定性与开采扰动密切相关,本文以大柴旦矿业有限公司青龙沟北矿段深部西矿体及3280 北风井回风巷道为主要研究对象,基于现场地质调查和室内岩石力学试验,对岩体质量进行分级和岩体力学参数进行估算;依据矿山生产计划,建立数值计算模型,分析位移规律及采动应力演化过程.结果表明:随着深部西矿体开采工作的进行,巷道变形整体较小,并向采场方向倾斜移动;随着开采深度增加巷道右帮、拱肩应力集中区域与顶板应力较低区域呈顺时针转动,在开采完 5 个中段后后续矿体的开采对巷道周围应力分布影响较小;3280 北风井回风巷道及左侧斜坡道、二者间联络道出现了应力集中现象,针对千枚岩岩体质量较差应在全面了解该区域岩体质量后进行支护优化设计.

    稳定性分析数值模拟巷道变形采动应力

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    围岩松动圈理论在某矿巷道支护优化中的应用

    帅平陈俊智任春芳熊朝林...
    64-69页
    查看更多>>摘要：云南某铁矿山深部巷道变形严重,巷道经多次反复支护后未达到理想支护效果,给矿山安全生产带来隐患.为优化巷道支护效果,确定合理的支护参数,基于围岩松动圈理论计算分析巷道支护现状,选取对支护影响较大的 3 个因素设计正交试验,运用FLAC3D 软件进行数值模拟.结果表明:巷道变形破坏的原因为形成的围岩松动圈等级同支护参数间的不匹配所致;在锚杆长度、锚杆间排距、喷层厚度 3 个因素中,喷层厚度对支护效果影响最大;在一定科学取值范围内,混凝土喷层厚度越大、锚杆长度越小、锚杆间排距越大,巷道顶板、两帮位移量越小,支护效果越好;最后,提出选用长 1.8 m的锚杆、锚杆间排距 1.0 m×1.0 m、喷射混凝土厚度 100 mm的最优参数对巷道进行锚网喷支护.

    巷道支护围岩松动圈理论数值模拟正交试验

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    垮落带邻位矸石注浆渗流模型

    熊咸玉欧阳一博戴俊陈新年...
    70-78页
    查看更多>>摘要：为了提高垮落带邻位矸石注浆扩散范围的预测精度,基于渗流力学理论,考虑浆体性质、垮落带空隙结构及渗滤效应影响,构建垮落带邻位注浆渗流模型,分析浆体渗流三维非稳态扩散规律.引入浆体屈服应力随渗流距离变化的函数,推导出浆体扩散范围、堆积高度和注浆量计算公式,并进行数值模拟验证.研究结果表明:注浆渗流呈现低压扩散—纵向贯通—横向扩展的演化规律,其形态由椭圆体、圆柱体向截锥体变化.揭示了邻位注浆扩散机制,垮落带注浆扩散启停受屈服应力控制,当浆体屈服应力小于剪切应力时,浆体开始扩散.垮落带空隙率减小,渗流路径迂曲度增高,渗流阻力增大,浆体扩散距离减小.研究结果可为垮落带邻位矸石高效注浆提供理论参考.

    邻位矸石注浆渗流扩散矿山固废理论模型

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