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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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    我国非煤矿山职业健康防控技术研究现状、挑战及展望

    王运敏李刚刘建国金龙哲...
    1-12页
    查看更多>>摘要：矿业是现代工业的粮食,在国民经济发展中发挥着不可替代的作用,但采矿过程伴随众多职业危害因素,给工人职业健康与安全造成极大影响.采用文献查阅、现场调研、访谈交流等方法,并基于团队已有研究积累,对新中国成立以来我国非煤矿山职业健康防控技术研究现状进行了综述,并分析了当前面临的主要挑战.结果表明:我国非煤矿山职业危害主要涉及粉尘、噪声、高温等7类因素,存在"点多、面广、源强"的显著特点,防治难度大;在7类职业危害因素中,粉尘危害最为突出,且爆破粉尘、强疏水性微细粉尘、井下喷浆粉尘与高寒、低气压、超大规模开采粉尘防治是目前面临的主要挑战.在上述分析的基础上,指出我国非煤矿山职业健康防护技术未来发展方向为健全非煤矿山职业危害监管体系、强化职业危害控制科技创新与实践、推行职业危害防控专业化社会服务、坚持职业危害个性化与综合防治、探索职业危害智能化防治技术,逐步形成以监管落实为驱动、科技创新为抓手、社会服务为目标的科学发展模式,切实提高非煤矿山职业危害因素防治效果,保障工人职业健康与安全.

    非煤矿山职业健康尘肺病粉尘防治研究现状

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    基于损伤理论的深井巷道围岩枳动圈计算方法

    吴锋李明宋新涛王少勇...
    13-18页
    查看更多>>摘要：在岩体开挖过程中,岩体内部的许多微小裂隙会发生扩张或者闭合等变化,因此在计算巷道围岩应力场时,有必要考虑岩石材料的损伤特性.损伤理论考虑了岩石材料峰值后的软化特性,结合实际深井工程,验证了在深部巷道围岩松动圈计算中应用损伤理论的可行性和准确性.在围岩弹塑性理论基础上,着重推导了基于Sidoroff损伤模型的围岩应力状态的损伤理论解析解.利用基于Mohr-Coulomb准则的塑性理论以及分别基于Sidoroff损伤模型和双直线损伤模型的损伤理论,对巷道围岩松动圈厚度进行了计算.对比理论计算结果与现场测试数据,发现基于Mohr-Coulomb塑性理论的计算值误差约为19.77％,利用损伤理论得出的松动圈厚度误差仅为6.43％.验证了利用损伤理论对深部巷道软化岩石围岩松动圈厚度进行预测的可行性,且得到的松动圈厚度更接近现场实测值,具有重要的推广意义.

    围岩松动圈损伤理论深部巷道理论计算现场测试

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    基于岩体质量分级的某金矿深部采场支护技术研究

    王玺刘兴全李正灿梁伟章...
    19-25页
    查看更多>>摘要：深部矿岩支护参数选择的科学性、合理性是保障其长期稳定的关键.以山东黄金某金矿为研究背景,采用三维数字摄影测量系统对矿区深部-620 m中段17线穿脉岩体进行结构面测量,获取岩体结构面产状、节理间距、密度等参数,运用Q系统和RMR对岩体质量进行分级,得出-620 m中段17线穿脉岩体为Ⅳ级,岩体质量较差.在此基础上,采用理论分析方法提出采场围岩支护方案,并运用FLAC3D软件对支护方案进行模拟,分析支护前后采场围岩位移、应力的变化和塑性区分布情况.结果表明:对于稳定性为Ⅳ级的围岩,采用"锚索+锚杆联合混凝土喷浆"的支护方式,可有效控制顶板和两帮的变形,并降低应力集中,保障采场围岩的稳定性.本研究确定了合理的支护方案,为矿山安全生产和支护设计提供了科学依据.

    三维数字测量岩体分级深部支护数值模拟

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    基于响应面法的采空区充填材料配比优化研究

    张嘉勇邱艳兵崔啸郭立稳...
    26-33页
    查看更多>>摘要：为解决采空区垮落和瓦斯扩散问题,分别选用矿渣、粉煤灰和水泥作为充填材料的骨料、细料和胶结剂,采用响应面法(Response Surface Method,RSM)设计配比试验,以质量浓度、材料比例和矿渣粒径作为单因素影响因子,材料流动性、抗压强度和渗透率为响应目标值,分析料浆质量浓度、材料比例和矿渣粒径对充填材料流动性、抗压强度和渗透性能的影响规律,并建立非线性回归方程,优化多目标条件下的充填材料配比.研究结果表明:①粉煤灰的火山灰效应会影响充填材料的水化反应进程,随着粉煤灰比例增大,各龄期的抗压强度先增大后减小,各龄期的渗透率增大;②矿渣表面粗糙,密度变化较大,在养护后期,随着矿渣粒径增大,材料抗压强度先增大后减小,材料渗透率减小;③充填材料的最佳材料配比为水泥:粉煤灰:矿渣=1∶3∶5,其中料浆质量浓度为80％,矿渣粒径为5～10 mm;④该配比条件下的充填材料浆体流动度为20.5 cm,14 d渗透率为0.021 × 10-14 m2,14 d抗压强度为22.2 MPa.研究成果为采空区减沉与瓦斯封存协同治理提供了基础参数和理论依据.

    充填材料采空区减沉瓦斯封存力学性能渗透特性响应面法

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    基于RHT模型的胶结充填体动力学特性数值模拟研究

    程爱平李鑫鹏尹东王平...
    34-41页
    查看更多>>摘要：胶结充填体作为人工矿柱,在地下爆破开采中经常受到冲击荷载作用,其稳定性受到严重影响.基于RHT(Riedel-Hiermaier-Thoma)损伤本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件开展不同冲击速率(2、3、4、5 m/s)下不同灰砂比(1∶4、1∶6、1∶8)胶结充填体的SHPB动态冲击数值模拟试验研究,探讨胶结充填体动态抗压强度、强度增长因子、吸收能与冲击速率之间的关系,阐明胶结充填体动态破坏模式及破坏过程.研究结果表明:①胶结充填体试件的动态抗压强度、动态强度增长因子均随冲击速率增加而增大,且相同冲击速率下灰砂比越高,胶结充填体的动态抗压强度越大,但动态强度增长因子越小;②胶结充填体吸收能随着冲击速率增加而逐渐递增,呈线性增长趋势,且灰砂比越高吸收能增长越快;胶结充填体破坏过程表现为试件端部首先出现损伤,轴向、横向裂纹依次出现,裂纹扩展直至贯穿并向内部发展,最终完全破坏,失去承载能力;③以上结论同时验证了 RHT模型参数取值的准确性,RHT损伤本构模型的成功应用,为开展胶结充填体动力学特性相关数值研究提供了参考.

    胶结充填体动态强度入射能破坏模式RHT模型

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    黏性细尾砂料浆流变特性初步研究

    朱庚杰侯晨宋泽普朱万成...
    42-50页
    查看更多>>摘要：为探究黏性细尾砂料浆流变特性,以某金矿细尾砂料浆为研究对象,借助流变仪、pH计、ICP-OES、Zeta电位仪多种手段开展料浆保水性、触变性研究,分析了金矿细尾砂料浆流变特性,探讨了料浆从层流到紊流的转变及扩展度与流变参数的关系.结果表明:①细尾砂的黏土矿物成分含量高和比表面积大的特点是影响料浆保水性、触变性、流动性以及层流—紊流转变的重要内因;②黏土矿物溶出碱阳离子使电动电位下降引起吸附水膜厚度降低,但共用吸附水膜的细尾砂颗粒间吸引力也因此增强,促进絮网结构形成和发展,使絮网结构强度提高,絮网内包裹水量因此增加,再加上较大比表面积使水膜面积增加,导致料浆吸附水量增加;③细尾砂黏土矿物成分越多,比表面积越大,被破坏的絮网结构恢复重建越困难,触变性越明显,通过增加剪切速度和降低料浆浓度可弱化触变性;④细尾砂料浆属于宾汉塑性体,黏土矿物和较大比表面积有助于使料浆维持层流,使料浆屈服应力、刚度系数增加和扩展度降低,扩展度同时受屈服应力和刚度系数控制且遵循负幂函数关系.

    细尾砂料浆保水性触变性流变性

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    复杂破碎巷道支护难度分级方法研究与应用

    李德贤王文杰黄永祥张鹏强...
    51-57页
    查看更多>>摘要：为解决复杂破碎巷道支护方式选取缺乏定量化方法和标准、支护效果不稳定等难题,以金川三矿区为例,基于灾变耦合原理得到巷道变形破坏耦合路径,选取岩石强度应力比、矿岩破碎系数及岩体结构等级作为巷道支护难度评价指标,利用改进的LEC分级评价方法提出了巷道支护难度分级方法,将支护难度划分为I～Ⅳ级.根据所提支护难度分级方法对该矿1 438 m分段进行了快速分级,并依据不同分级结果采取了对应的支护策略,支护效果良好.研究表明:所提巷道支护难度分级方法能够快速实现复杂破碎巷道支护级别分类,具有较高可靠性,为实现巷道安全、经济支护目标提供了技术支撑.

    分级支护复杂巷道破碎岩体围岩变形高地应力

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    垂直溜井中物料的冲击夯实过程及其作用特征

    马强英曹朋马驰路增祥...
    58-64页
    查看更多>>摘要：垂直溜井卸矿过程中的冲击夯实作用影响着储料矿岩的流动性和井壁的稳定性,也是引起溜井堵塞、井壁失稳的重要因素.针对溜井上部卸矿的冲击夯实作用机理,通过离散元数值模型模拟垂直溜井卸矿过程,分析了冲击夯实作用效果,研究了冲击夯实作用对贮矿段储料内力链结构分布、空隙率和贮矿段井壁侧压力的影响特征.在当前溜井结构参数下,贮矿高度40 m时,研究表明:①冲击夯实作用过程包括下落、碰撞、挤压、反弹、覆盖5个阶段,冲击力依次经过点冲击、面冲击向空间扩展;②应力传递过程中,储料面以下4 m范围内的力链会发生断裂和重组,其余范围的力链被加强或延长,储料整体的力链结构分布变化甚微;③冲击夯实作用对储料面以下5 m范围内的空隙率影响较大,其余范围内的储料空隙率的变化率不到1％;④卸矿过程中,溜井储料面附近井壁会承受较大的冲击作用并造成井壁冲击损伤;同时冲击夯实作用提高了溜井贮矿段中下部的井壁静态侧压力,进而加速井壁磨损和增大悬拱发生率.

    垂直溜井溜井储料冲击夯实空隙率井壁应力

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    不同粗糙度与围及下断层黏滑失稳的数值模拟研究

    崔鹏李地元弓昊方旭刚...
    65-74页
    查看更多>>摘要：断层断面粗糙度与围压大小对断层黏滑过程中的力学特性具有重要影响.以某深部矿山断层周边的白云岩为研究对象,通过建立精细化数值模型,开展围岩试件的双轴压缩数值模拟,分析围压大小与断面粗糙程度对断层矿震失稳的影响规律.研究结果表明:随着断层粗糙程度JRC值与围压增大,围岩试件的弹性模量与弹性极限增大,轴向峰值应力增大且与变量之间保持正相关关系,试件剪胀效果减弱,围岩试件发生黏滑事件的次数减少,平均应力降数值与黏滑周期增大,导致断层活化被抑制,且一旦断层发生失稳,释放的能量大震级高;围岩试件的微观破坏机制以剪切为主、拉伸为辅,宏观表现为拉剪混合破坏;法向力链的热点分布区域平行于加载方向,切向力链的热点分布区域与剪切裂隙的热点分布区域相对应;随着断层粗糙程度JRC值增大,断层黏滑后对周边围岩的影响范围呈现多区域局部集中化分布;由围岩试件颗粒峰值速度分布可知,随着围压增大,断层黏滑后对周边围岩的影响范围更广,且主要集中于上下加载端位置.

    断层矿震黏滑事件断层断面粗糙度围压应力降黏滑周期

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    我国高硫铝土矿脱硫及伴生钴资源综合利用研究进展

    张文谱王晓慧吴威龙赵开乐...
    75-83页
    查看更多>>摘要：铝土矿是战略性紧缺矿产资源,我国高硫铝土矿占比高,其高效开发利用有利于减轻我国铝工业原料的供应压力.针对高硫铝土矿的资源特点,对高硫铝土矿脱硫研究现状进行了总结,综述了预先脱硫和氧化铝生产过程中脱硫的优缺点;并基于浮选脱硫方式,探究了铝土矿中伴生钴资源的综合利用思路.高硫铝土矿脱硫的目标是将硫含量降低到符合氧化铝生产或其他工业应用的要求.焙烧脱硫、浮选脱硫、沉淀法脱硫等是高硫铝土矿脱硫的主要方式.其中,浮选脱硫是脱硫方式中较为成熟的工艺,具有效率高、成本低的优点;浮选脱硫也是伴生钴资源综合利用的关键一步,工业推广前景可观.对高硫铝土矿伴生钴资源进行综合回收,能够提高资源综合利用率,提高国内钴资源的自给率,降低对国外资源的依赖程度.对于高硫铝土矿伴生硫钴资源的回收利用,选冶联合是综合回收硫钴重点攻关方向.

    高硫铝土矿脱硫钴资源综合利用

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