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期刊信息/Journal information
矿业研究与开发
矿业研究与开发

周爱民

双月刊

1005-2763

kyyk81@263.net

0731-88670962 88631209

410012

湖南省长沙市麓山南路343号

矿业研究与开发/Journal Mining Research and Development北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是经国家科技部和新闻总署批准国内外公开发行的矿业技术类期刊，由中国有色金属学会和长沙矿山研究院主办。主要刊载采矿、地压选矿、爆破、矿山机电与自动化、矿山计算机应用、矿山环保、资源综合利用、特殊采矿及经营管理等方向的内容。主要面向矿山企业、科研设计、高等院校、矿业经营管理等部门的工程技术人员、管理干部和师生。
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收录年代

    深井复杂条件下煤巷快速掘进支护参数调整可行性研究与应用

    刘乐枝刘华举陈登红华心祝...
    82-89页
    查看更多>>摘要：为实现煤巷快速掘进,探究支护参数调整可行性问题,以顾桥矿1211工作面运输顺槽为研究对象,采用FLAC3D数值模拟和现场验证等方法,分析了煤巷开掘后各种支护密度条件下巷道围岩的受力与变形破坏特征.结果表明:煤巷在原有支护方案(方案5)条件下支护效果最好,巷道支护密度最为适宜;通过数值模拟得出支护优化后方案(方案3),顶底板垂直应力峰值为4.1 MPa,最大顶底板位移量平均值为36.25 mm,塑性区发育高度为2.2 m,支护效果与原支护方案相近,验证了该方案的理论可行性;现场采用方案3支护后支护效果较好,巷道整体稳定,巷道变形量较小,且取得了良好的经济效益.

    深井复杂条件快速掘进可行性研究支护密度

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    水厂铁矿河西排土场堆散体力学特性及稳定性研究

    马毓廷陈心颖王连松岳立炜...
    90-100页
    查看更多>>摘要：为探究不同含水率堆散体的力学特性,研究排土场堆散体边坡在堆排、降雨和地震工况下的稳定性,对水厂铁矿河西排土场开展了现场及室内试验,并运用FLAC3D研究了排土场边坡在堆排过程中及极限工况下的稳定性,明确了不同降雨时长边坡孔隙水压力与地震工况下边坡竖向位移的变化规律.结果表明:随着堆散体含水率的增加,其内摩擦角和黏聚力先增大后减小;随着堆排高度的逐步增加,排土场安全系数逐渐降低,下降幅度先增大后减小;在50年一遇的降水条件下,排土场安全系数随降雨时长的增加先快速下降,5 d后转为缓慢下降;7级地震波作用下,排土场边坡基本保持稳定,但仍应适当增加锚索、锚网等支护.

    边坡稳定性堆散体降雨工况地震工况数值模拟

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    基于数据预处理的岩爆等级预测模型及精度优化

    王宇航周宗红李国才刘剑...
    101-109页
    查看更多>>摘要：岩爆预测精度对岩体工程灾害预测具有重要的现实意义,精确有效的数据预处理是后续预测工作的基础.通过收集国内外471组岩爆案例建立岩爆数据库,选取围岩最大切向应力、抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为特征指标,并结合10种机器学习算法构建预测模型.为消除样本中离群值对预测模型的干扰,将离群值清洗范围缩小至单一等级内,根据岩爆烈度等级逐级检测并处理离群值.提出自适应过采样(ADASYN)改善数据分布,在保留少数类样本数据特征的情况下对原始少数类数据进行样本合成,解决各岩爆等级样本不平衡问题.引入遗传算法(GA)对高稳定性模型参数寻优,并结合混淆矩阵和多个评价指标对模型深度评估.研究表明:ADASYN方法将模型综合准确率提升11.58％,并选出最优性能GA-XGBoost模型,预测准确率和加权平均F1值均达到93％;将模型应用于锦屏二级水电站、三山岛金矿和马路坪矿,预测结果与现场情况有较好的一致性,可为今后岩爆预测提供新方法.

    岩爆预测离群值数据预处理机器学习模型评估

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    某深井矿山开采岩爆倾向性研究

    胡军生熊晓晨金长宇刘建坡...
    110-117页
    查看更多>>摘要：为预测某深井开采过程中岩爆发生的可能性和强度等,在矿区地应力分布特征和岩石力学试验基础上,采用岩爆经验判据准则和数值模拟分析对岩爆进行分析研究.通过经验判据中的Barton判据和冲击能量指标进行初步定性分析,得出一1 300 m以上中段岩爆倾向性极低,如果发生,仅会在局部产生轻微岩爆;一1 300 m以下中段有发生轻微至中等等级岩爆的风险.利用FLAC3D数值模拟软件,通过局部能量释放率指标进行建模分析,得出在该矿山一期(-780～-1 020 m)开采过程中,岩爆风险不高,以轻微岩爆为主;在二期(-1 020～-1 754 m)开采过程中,矿体具有中等岩爆的风险,其中采场顶板、间柱与底板的边角处是发生岩爆的潜在区域.根据所得的岩爆等级预测结果,有针对性地提出了岩爆防治措施,为该矿山下一阶段的施工和开采提供指导.

    深井开采岩爆地应力局部能量释放率数值模拟

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    离散元分层模型单轴压缩试验适用性宏细观分析

    陈龙何志敏温时雨吴顺川...
    118-127页
    查看更多>>摘要：在颗粒离散元法中,采用内外不同尺寸度(分层)建模法可以减少计算量,有效提高计算的精确度,进而对隧道、边坡等大尺度工程问题进行建模计算.虽然分层建模法在模型生成、接触分配等方面可行,但其在加载条件下的力学行为是否与常规模型相同、计算结果与室内试验的匹配程度仍是未知.从宏细观角度分析了岩石分层模型单轴压缩试验的有效性,探究外内层平均粒径比、内层模型尺寸对分层模型抗压强度的影响,并通过室内试验与模型计算结果进行对比.研究结果表明,岩石分层模型的分层结构不会对其在单轴压缩条件下的宏观力学性质产生异常影响,力在层交界面处可以正常传递,但分层结构会使模型吸收、储存、消耗更多的能量.分层模型单轴抗压强度随外内层平均粒径比的增大而增大,随着内层体积的增大,分层模型单轴抗压强度呈先增大后减小的趋势.采用分层模型匹配岩石试样的单轴抗压强度时,首先确定内层、外层平均粒径和内层模型尺寸,可提高参数匹配效率,最终选取内层、外层平均粒径为2 mm、3 mm,外内层体积比为7.00.岩石分层模型可以表现出与室内试验相同的单轴压缩力学特性以及宏观破裂特征,破坏方式均为张拉-剪切混合破坏,分层结构不会对裂纹由细观向宏观发展产生异常影响.

    分层模型离散元单轴压缩试验力学特性破裂特征

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    基于数字钻孔图像的岩体结构面连通性判别方法与试验研究

    韩增强陈晓坤许丹姚照光...
    128-136页
    查看更多>>摘要：结构面是具有一定规模的地质界面,判断结构面在空间上的延展范围是岩体结构研究中的重要内容.通过空间几何与向量分析等数学方法,推导出多个钻孔内结构面连通性的判别方法,快速筛选出可能连通的结构面,并结合相关特征进一步判断结构面连通性,形成一套基于数字钻孔图像的结构面连通性判别方法,并开展室内试验对判别方法进行验证,在试块中预设特定参数结构面,设置多组钻孔并开展钻孔摄像测试,识别提取钻孔图像中的结构面信息,进行结构面连通性分析.试验结果表明:结构面连通性判别方法在平直结构面和有一定起伏角与粗糙度的结构面中都可以适用;钻孔倾斜不影响利用钻孔摄像判断结构面连通性,空间内任意两个钻孔内的结构面均可以此方法判断结构面连通性;该分析方法能够快速完成结构面连通性判别,适合深钻孔海量结构面的连通性判别及筛选.岩体结构面连通性判别方法成功应用于西昌铁矿的边坡勘测工程,得到了矿山边坡内部结构面与破碎带分布及其连贯性信息,为滑坡灾害预警、边坡加固方案提供了参考.

    数字钻孔图像结构面连通性空间几何矿山边坡勘测判别方法

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    矿山节理岩体数字化测量及巷道模型破坏特征

    熊赞民张杰王恒涛王筱添...
    137-143页
    查看更多>>摘要：随着空间信息获取技术的蓬勃发展,三维地质矿产测量与可视化已成为数字化矿山建设的重要内容,对于提高工程设计水平、保证工程安全运行具有重要意义.借助超视距非接触式三维激光扫描测量方法,对某铜铅锌多金属矿井下开展三维激光扫描,精准测量工程岩体表面三维空间坐标,获取三维激光点云数据,根据识别的岩体结构面产状信息,采用3DEC软件中离散断裂网络(DFN)建立三维巷道数值模型,分析了节理裂隙影响的巷道围岩破坏特征.结果表明:矿区巷道内结构面较发育,基本上有3组优势结构面,2个分段水平优势结构面产状较一致;节理裂隙巷道的主要破坏形式为边帮剥落和顶板冒落,巷道两帮和拱肩部位分布较多的张拉-剪切微裂纹,端部主要产生张拉裂纹.研究结果实现了矿产资源开发的三维可视化应用,为矿山的智能开采提供了重要依据.

    矿山数字化测量节理岩体三维激光扫描离散断裂网络破坏特征

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    冻融作用下寒区砂岩力学特性劣化规律及数值分析

    郭威温韬贾文君全志...
    144-154页
    查看更多>>摘要：为揭示冻融岩石力学特性劣化规律,开展了寒区砂岩经不同冻融循环次数后的三轴压缩试验及数值模拟试验.结果表明:冻融次数和围压的增加导致岩石的破坏从脆性向延性转变.冻融循环次数从0次增加到40次时,岩石峰值黏聚力降低了 21.9％,内摩擦角降低了 14.7％,弹性模量的降幅都达到了 50％以上.0次冻融时,12 MPa围压时的峰值总能量较0 MPa围压时的峰值总能量增加了 670.8％,弹性能增加了 420.5％,耗散能增加了 2 356.6％;40次冻融时,峰值总能量增加了 1 030.9％,弹性能增加了 603.9％,耗散能增加了 4 153.9％.总裂纹数、拉张裂纹数、剪切裂纹数都随着轴向应变的增加展现出S形增长的特点,加载初期以剪切裂纹为主,加载至塑性阶段开始出现拉伸裂纹.研究结果可为寒区岩石力学特性劣化机理及变形破坏分析提供一定的指导.

    冻融循环寒区砂岩劣化规律能量演化脆性评价

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    瞬态高温热冲击下岩石传热规律试验研究

    李晓科郤保平蔡佳豪解瑾...
    155-162页
    查看更多>>摘要：为探究岩石在瞬态高温热冲击下内部热量的传递规律及热应力分布规律,通过对花岗岩、石灰岩、砂岩进行高温油浴条件下的瞬态高温热冲击试验,测定不同时刻岩石内温度及温度梯度分布.结果表明:瞬态高温热冲击下岩石内温度变化过程分为快速升温、缓慢升温、温度稳定3个阶段,温度梯度变化表现为先快速增大后缓慢减小至0的过程;受流体渗透的影响,热冲击过程中孔隙率较大的砂岩整体导热效率较空气中常温状态下提升26％以上;不同种类岩石的温度场及温度梯度场具有类似分布及演变规律,温度场呈胶囊状分布,温度梯度场呈条带状分布;瞬态高温热冲击下岩石内热应力峰值出现在100 s(快速升温阶段内)左右,此时岩石更易发生热损伤,且损伤区域集中在靠近试样边界的条带状范围内.

    瞬态高温热冲击温度场温度梯度场热应力

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    水灰比和矿渣粉占比对水泥-矿渣粉充填节理抗剪强度及损伤特征的影响

    舒志林叶义成王为琪罗斌玉...
    163-171页
    查看更多>>摘要：充填节理的抗剪性能是控制岩石节理稳定性的关键.从充填节理抗剪强度和经济性角度出发,采用高炉矿渣粉代替部分水泥作为充填材料,开展水泥-矿渣粉充填节理的压剪试验,结合声发射(AE)技术,研究了水灰比和矿渣粉占比对水泥-矿渣粉充填节理的抗剪强度、AE活动特征及经济成本的影响.结果表明:水灰比和矿渣粉占比对水泥-矿渣粉充填节理的剪切力学性质有显著影响,发现其分别存在一个临界值:水灰比为0.8,矿渣粉占比为20％.随着水灰比、矿渣粉占比的增加,充填节理的AE活跃度最初趋于增强(0.7＜水灰比＜0.8,0＜矿渣粉占比＜20％),随后趋于减弱(0.8＜水灰比＜1.0,20％＜矿渣粉占比＜40％),充填节理的声发射特征与水灰比和矿渣粉对剪切力学性质的影响一致.定义了峰值剪切强度提高对应成本降低系数,该系数越大,配比效果越佳.水灰比为0.8,矿渣粉占比为20％时为最佳配比.从经济性出发,高矿渣粉占比和高水灰比下的充填节理成本更低.

    充填节理高炉矿渣粉水灰比抗剪强度经济性

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