期刊,采矿与安全工程学报 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

采矿与安全工程学报

中国矿业大学中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

主办单位：中国矿业大学中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

主　　编：缪协兴

出版周期：双月刊

国际刊号：1673-3363

电子邮箱：gpsc@cumt.edu.cn

电　　话：0516-83885490、83885761

邮政编码：221116

地　　址：江苏徐州市中国矿业大学矿压中心站

采矿与安全工程学报/Journal Journal of Mining and Safety EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>本刊于1984年创刊，原刊名《矿山压力》，半年刊，系煤炭学院内部发行。1990年更名为《矿山压力与顶板管理》，季刊，经国家科委批准，取得正式刊号，在国内外公开发行。2006年再次更名为《采矿与安全工程学报》，本刊适宜煤炭生产企业、高等院校、科研院所的工程技术人员阅读。

正式出版

收录年代

煤系共伴生矿产协同开发

黄炳香赵兴龙韩晓克吴占伟...

1-14页

查看更多>>摘要：煤系共伴生矿产的矿种多,量大面广,与煤层叠置;煤系矿产协同开发是国家的重大战略需求.采动岩层活动叠加与流体迁移规律是煤系共伴生矿产协调开采的核心共性科学问题.采动应力、岩层变形、断裂与运动等叠加是影响煤系共伴生矿产协调开采的关键因素,层间岩层稳定性、层间岩层裂隙贯通度、层间岩层渗流失稳和矿层(体)破断台阶错动量是评价能否协调开采的关键指标.煤系共伴生矿产通过分区错时开采方法、污染物源头阻隔等协调开采技术,实现环境影响的协同控制效应.由于煤系共伴生矿产赋存位置与赋存状态的差异性,其协同开发产业链中所涉及的核心产业环节也有所不同,考虑不同矿种开采工艺与设备的兼容性,相应形成了不同的协同开发模式.目前初步形成了煤-铝-铁-镓综合开发(兴县模式)、煤-铀协调开采(伊犁盆地)、水-煤-气协调开发(鄂尔多斯)等模式或场景,提出了煤矿井下钻井采铀、油气等共采工艺技术.协同开发技术可行,安全与环境有保障.叠置矿产分矿权开发,易导致相互影响,彼此不能正常开采,安全风险及环境影响增大.煤系共伴生矿产的矿权配置是产业发展核心问题,亟需产业政策支持,促进行业高质量发展.提出了矿权改革、综合勘探、协同开发等政策建议,煤系共伴生矿产协同开发企业可有各矿种企业签订互不影响协议、以主矿体为主的联合相关矿种开发企业共同开发、成立叠置资源综合开发公司进行协同开发等3种企业模式.

关键词：

煤系共伴生矿产共采安全环境

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煤系共伴生矿产地质成因与成矿过程

韩晓克黄炳香王长申赵兴龙...

15-28页

查看更多>>摘要：目前,关于煤系共伴生矿产地质成因与成矿过程的研究多分散针对单一矿产,系统化研究仍较为缺乏.文章系统性地总结论述煤系共伴生矿产的成矿有利条件、地质成因及成矿过程等.按照主控成矿作用,煤系共伴生矿产地质成因可以分为变质作用成矿、沉积作用成矿和后生作用成矿三大类.以聚煤盆地形成演化为主线,煤系形成前期,铝、铁率先在盆地基底沉积成矿.随后煤系油页岩、高岭土等沉积型矿床多因成煤环境改变而与煤层交替沉积成矿,镓、锗等金属元素多由含矿流体携带富集于成煤沼泽之内,煤成气、富油煤及煤系石墨则是煤系有机质在各种条件下的变质分化产物.在煤系演化后期,砂岩型铀矿和各种稀有金属元素则会后生成矿于煤系内.煤系共伴生矿产成矿的主控因素主要包括适当的地质构造活动、充足的物质来源、湿热的古地理气候以及煤系内丰富的有机质等,受这些因素影响,各大聚煤期内煤系矿产资源的成矿特征存在明显差异.

关键词：

煤系共伴生矿产地质成因成矿作用成矿过程

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我国煤系共伴生矿产赋存特征及分布规律

吴占伟黄炳香赵兴龙韩晓克...

29-46页

查看更多>>摘要：我国煤系共伴生矿产有85种,种类多、分布广、储量大,具有很高的经济价值和战略价值,按工业属性和用途可分为煤系能源矿产、煤系金属矿产和煤系非金属矿产.系统性分析煤系能源矿产(煤系气、富油煤、油页岩、铀矿)、煤系金属矿产(铝土矿、铁矿、镓、锗、锂、稀土元素)及煤系非金属矿产(硫铁矿、高岭土、耐火黏土、膨润土、隐晶质石墨)的赋存特征和分布规律,总结论述我国14大煤炭基地煤系共伴生矿产赋存分布及开发利用状况.结果表明:煤系共伴生矿产主要赋存于煤层、顶底板中或在煤层附近岩层中单独成矿,分布规律与我国煤炭分布具有一定的相似性,呈现明显的时期性与区域性.我国煤系共伴生矿产形成时期主要集中在石炭-二叠纪、早中侏罗世和晚侏罗世-早白垩世3个成煤期,分布区域主要集中于华北的鄂尔多斯盆地、沁水盆地、华北南部盆地,西北的准噶尔盆地、伊犁盆地、吐哈盆地,东北的松辽盆地、二连盆地,西南的川南黔北地区,以及四川盆地等各大含煤盆地.我国神东基地、晋北基地、晋中基地、晋东基地、云贵基地和新疆基地煤系共伴生矿产种类储量丰富,具有广阔的综合开发利用前景.

关键词：

煤系共生矿产伴生矿产赋存特征矿产分布煤炭基地

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微生物浸铀应力场-渗流场-化学场-生物场耦合模型及工程应用探讨

崔光磊杨道松罗嘉明陈天宇...

47-57页

查看更多>>摘要：为了研究微生物浸铀工艺过程中的微生物行为特征和工艺参数对铀地浸效果的影响,建立了同时考虑微生物生长的储层变形、物质运移传递和化学反应的微生物浸铀耦合模型,以新疆伊犁盆地某砂岩型铀矿为工程背景,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件针对微生物浸铀过程进行了数值模拟.结果表明:微生物浸铀过程中浸出液铀浓度整体趋势为浸出开始后逐渐上升,400 d左右达到峰值,最后再缓慢下降;抽注单元尺度分析浸铀过程存在溶浸死角;抽注液流量越高,浸出液铀浓度所能达到的峰值也就越高;微生物数量与可逆解吸附速率和最大比生长速率呈正相关,与可逆吸附速率和比衰亡速率呈负相关;抽注液井附近由于流体压力的不同,渗透率的演化规律也不同.研究结果对于微生物浸铀工艺有一定的指导意义.

关键词：

微生物地浸采铀数值模拟多场耦合

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煤铝共采岩层运动与裂隙发育规律的颗粒离散元研究

杨玉贵尚润芃黄炳香赵兴龙...

58-66页

查看更多>>摘要：通过建立"上煤下铝"资源共采颗粒离散元力学模型,研究了煤层长壁式与铝土矿房柱式共采下覆岩应力叠加规律,揭示了煤层顶板压力拱、煤铝层间压力拱及底板压力拱的成拱机制及叠加传递特征,提出了铝土矿柱稳定、部分矿柱失稳及整体性失稳下对应的覆岩运动模式,得到了煤铝共采叠加扰动下岩层运移破坏规律.结果表明:采空区两端铝土矿柱受组合应力拱叠加影响易承压过大而发生失效破坏,继而引发邻近矿柱的联动效应,导致铝土矿上覆岩层大范围切落滑移,覆岩矿压显现剧烈.通过分形几何方法对煤铝共采下覆岩裂隙发育规律进行定量表征,发现当铝土矿柱尺寸较小时,铝土矿房覆岩在采空区两端分形盒维数明显大于岩层未受扰动区,表明铝土矿房覆岩裂隙具有向煤层采空区发育贯通演化的特征.

关键词：

煤铝共采上覆岩层离散元压力拱裂隙发育

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真三轴应力下铝土矿力学特性及变形破坏特征

杜凯陈天宇杨成祥徐允哲...

67-73页

查看更多>>摘要：铝土矿地下工程开采过程中岩体处于复杂的三向不等应力状态,中主应力对岩体力学强度特性、变形破坏特征具有重要影响.为研究真三轴应力状态下铝土矿岩石的力学特性及变形破坏特征,基于真三轴试验机对铝土矿岩石开展了不同应力条件下的真三轴压缩试验,分析了不同应力条件对岩石裂纹萌生扩展和破裂模式的影响.研究表明:随着中主应力的提高,岩石峰值强度得到显著强化,脆性特征更加明显,破坏模式随中主应力的提高发生转变,剪切破坏裂隙从沉积层理面扩展至中主应力面,同时岩石原生裂隙对破坏模式存在诱导作用,裂隙多沿着原生裂隙扩展贯通.研究成果增强了对铝土矿岩石力学特性的认识,为煤-铝共采工程中岩石的稳定性控制提供理论依据.

关键词：

煤-铝共采真三轴试验力学特性变形破坏层理结构

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煤系共伴生矿产分区错时协调开采原理

赵兴龙黄炳香吴占伟魏志鹏...

74-85页

查看更多>>摘要：我国煤系共伴生矿产种类多、储量丰富、与煤层叠置,赋存状态与开发方式差异大,各矿产开采的岩层活动和流体迁移等影响彼此正常开采.针对煤系共伴生矿产开采存在的问题,提出并阐明了煤系共伴生矿产分区错时协调开采理念及内涵.基于分区协调开采理念,将煤与共伴生矿产开采区域划分为煤矿优先开采区和共伴生矿产优先开采区,根据采动岩层活动及流体迁移规律留设协调开采保护区作为煤与共伴生矿产开采的缓冲区域,使煤与共伴生矿产开采活动在空间上相互避开,互不影响.基于错时协调开采理念,将资源叠置区煤与共伴生矿产的开采时序错开,根据矿产资源的战略需求属性、经济价值等建立共伴生叠置矿产的优先开采度,从而确定共伴生叠置矿产的开采时序.待优先开采的矿产开采结束,并且其开采引起的岩层活动趋于稳定或流体迁移在可控范围内,再开采采空区上方或下方的叠置矿产.通过合理划分共伴生叠置资源的开采时序,实现叠置矿产资源的综合开发.给出了煤与共伴生矿产分区错时协调开采的关键参数和确定原则,并通过煤铝分区错时协调开采相似模拟试验,系统阐述了煤铝分区错时协调开采过程及现象,分析了煤铝分区错时协调开采规律及参数合理性.提出了煤与共伴生矿产同步/异步分区错时相向开采、同步/异步分区错时逆向开采及同步/异步分区错时同向开采等成套分区错时协调开采工艺.

关键词：

煤系共伴生矿产分区错时协调开采

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地下矿山采场充填柔性封闭方法与应用

李宗楠郭利杰彭啸鹏赵越...

86-94页

查看更多>>摘要：地下矿山采用充填法进行开采需要在采空区充填之前构筑封闭挡墙,高质量安全封闭技术是充填采空区的重要环节.研制了装配式柔性脱水充填挡墙,墙体骨架呈弧形网格状曲面结构,采用装配式建构方式,能够适应巷道规格变化,密封层使用透水织物,具有全断面脱水特征.设计了 3.5 m×4.0m规格试验挡墙,并在阶段空场充填采矿法和进路式充填采矿法充填采场开展了工业试验.结果表明:试验挡墙在过墙期间具有较好的脱水效果,高浓度料浆多次充填试验测得的墙体变形量未超过10 mm,膏体料浆一次充全高,最大变形量为34 mm,均在允许变形范围内.扩大试验安装成本分析表明,挡墙的综合换算成本约为435元/m3,验证了装配式柔性脱水充填挡墙的技术经济综合优势.

关键词：

矿山充填技术柔性封闭技术装配式挡墙弧形挡墙低成本挡墙

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煤下铝上行开采工艺控制覆岩均匀沉降研究

黄丹余斌王云昌王振宇...

95-106页

查看更多>>摘要：铝土矿空场开采会导致覆岩的不均匀沉降或塌陷,破坏上覆煤层的完整性.为实现煤铝资源的保护性开采,保障煤下铝开采时上覆煤层的完整性,在提出煤下铝开采方法的基础上,分析崩落散体性质对覆岩均匀沉降的影响规律和控制覆岩均匀沉降的基本原理.首先建立了煤下铝开采覆岩移动的非线性弹性地基梁力学模型,分析不同弹性地基系数条件下的力学模型,然后采用数值模拟方法研究崩落散体性质对覆岩移动的影响规律,最后提出煤下铝开采覆岩均匀沉降控制技术方案,并将其应用于工业试验.研究结果表明:较大的崩落散体弹性模量,能有效控制覆岩沉降量,弹性地基系数是控制覆岩均匀沉降的关键,矿块式采场放顶作业是控制覆岩均匀沉降的有效技术手段,密实的胶结充填更有利于控制覆岩的均匀沉降.

关键词：

煤下铝开采崩落散体非线性弹性地基梁力数值模拟覆岩沉降控制

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环状炮孔径向爆破能量增强效应试验研究

冯盼学汪旭光陈何余斌...

107-113页

查看更多>>摘要：近距离共生矿产开拓延伸采动对周边工程及矿岩具有较强的影响,解决井巷开拓低损减震高效爆破开挖技术难题,可以缩短协调开采动压对井巷工程的影响时间.环状炮孔爆破是一种新型高效的低碳爆破方法,但目前针对环状炮孔径向爆破应力场、能量场等方面的定量研究较少.围绕爆破试验对环状炮孔径向爆破能量的增强效应,采用超动态应变测试系统对混凝土试验模型单层药包爆炸应力场进行测试、分析,相较等效单孔,环状炮孔在爆破中远区应力更大、能量更强、时间更久.研究成果定量揭示了环状炮孔单层药包径向爆破能量的增强效应,验证了环状炮孔高效率、低能耗的技术特征及环保优势,为环状炮孔装药爆破参数的优化设计提供了理论基础和技术支撑.

关键词：

低碳爆破环状炮孔应力测试爆破能量增强效应

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