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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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    程潮铁矿深部矿体分区开采方案优选研究

    王平骆正杰兰建强李鑫鹏...
    1-9页
    查看更多>>摘要：程潮铁矿-500 m中段矿体回采进入尾声,即将进入-570 m中段回采,针对-570 m中段矿体开采无法保证生产需求等问题,以程潮铁矿-570 m中段、-675 m中段矿体与围岩为研究对象,研究以不同开采方案开采矿体后对地表稳定性的影响,借助MIDAS软件建立三维数值模型,并采用三维有限差分软件对不同开采方案下地表岩层移动进行仿真模拟分析与研究,基于数值模拟结果对采场应力分布进行分析,并提出稳定性建议.结果表明:程潮铁矿深部矿体开采对地表的影响主要在矿体正上方,地表沉降大小与距离塌陷坑的距离成反比,-570 m中段与-675 m中段的矿体以49线为分界设隔离矿柱,矿柱西侧充填东侧崩落开采时能达到地表稳定性与经济效益的动态平衡.

    深部矿体分区开采地表沉降稳定性分析数值模拟

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    基于修正Mathews稳定图法与FLAC3D的采场结构参数优化研究

    黄世顶刘尧邓红卫余汝海...
    10-18页
    查看更多>>摘要：矿山开采深度的增加使矿山在生产过程中面临更多的不确定因素,合理的采场结构参数将有效降低采场冒顶事故率.为了确定出合理、统一的采场结构参数范围,采用Mathews稳定图法和数值模拟对高峰矿深部采场结构参数进行研究,分析不同采场结构参数下的采场极限暴露面积、应力云图、位移云图和塑性区分布云图.结果表明,当采场宽度取8 m时,极限暴露面积为400 m2;当回采方式为同时回采,分层高度为4 m和12 m时,均建议采场宽度≤8 m;采用超前回采时,采场最大主应力的最大值均超过了安全警戒线.因此,为了保证回采过程的安全性,建议采场结构参数为:采场宽度范围为7～8 m,采场长度为矿体厚度,约为40 m,分层高度为4～12 m,回采方式为同时回采.

    采场结构参数修正Mathews稳定图法深部矿山数值模拟

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    酸刺沟煤矿综放工作面放煤工艺优化研究

    刘俊余杜永威于斌王亮...
    19-24页
    查看更多>>摘要：为优化酸刺沟煤矿特厚煤层综放工作面放煤工艺,提高工作面放顶煤采出率,降低混矸率,以酸刺沟煤矿6上108工作面为研究背景,运用PFC2D颗粒流软件建立工作面放煤的数值模型,对5种不同的放煤工艺进行了模拟分析,并进行了现场试验.研究结果表明,当煤层厚度大于20m时,群组多轮放煤工艺的放煤效果最好;当煤层厚度小于20 m时,采用双轮间隔放煤工艺最为合理.

    特厚煤层放煤工艺采出率

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    首采工作面过浅埋深薄煤区安全回采技术研究

    鲁德丰阚磊
    25-32页
    查看更多>>摘要：为解决浅埋深、薄煤层等特殊地质条件易造成工作面溃水、溃砂、压架、冒顶等安全事故的问题.以麻地梁煤矿特殊地质条件及生产方式为背景,提出了以"破底割煤""只采不放"为核心的首采工作面过浅埋深、薄煤区安全回采技术,并在工作面矿压显现及两巷超前支承压力分布等方面进行了应用效果分析.结果表明,工作面区域周期来压呈现出显著的"空间阶段性",强烈来压主要出现在工作面的中部区域;相较于浅埋深区域,薄煤区及重叠区周期来压步距及持续距离增加,"局部来压"明显,但来压强度均处于较低水平;工作面过浅埋深、薄煤层区域时,巷道围岩收敛速度慢、变形量小,煤层顶板无显著离层,0～3 m浅基点及3～7 m深基点处相对离层量均不超过4 mm,超前支承压力不明显,工作面对两巷超前支撑压力影响范围为40 m,平均峰值强度为17.3 MPa.研究结果有效验证了该安全回采技术的合理性和可靠性.

    安全回采技术浅埋煤层薄煤层矿压显现规律

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    近距离煤层相向采掘合理时空关系研究

    蒋邦友刘建群刘时麟邵光雷...
    33-39页
    查看更多>>摘要：为确定近距离煤层相向采掘的合理时空关系,以1503工作面和11002运输顺槽为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法,分析相向采掘过程中工作面的超前支承压力分布规律与背向采掘过程中底板采空区的应力演化规律.理论计算结果表明,1503工作面与11002运输顺槽相向采掘时二者超前支承压力影响范围之和为131.01 m,1503工作面滞后影响距离为59.55 m.数值模拟结果显示,相向采掘过程中1503工作面与11002运输顺槽的最小超前支承压力影响距离为140 m,背向采掘过程中1503工作面的最小滞后影响距离为60 m.理论计算与数值模拟结果基本吻合,根据研究结果提出1503工作面与11002运输顺槽的合理时空关系设计方案,该方案可用于指导工作面安全生产.

    近距离煤层相向采掘超前支承压力时空关系数值模拟

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    自然崩落法放矿中覆盖层冰碛物穿流特征与控制试验研究

    王少勇冯兴隆吴爱祥陈冲...
    40-45页
    查看更多>>摘要：为解决自然崩落法放矿中覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入带来的高贫化损失难题,采用室内放矿相似模拟试验,选取自然堆积与固结改性两种覆盖层冰碛物状态进行试验,对放矿过程中细颗粒的混入率进行统计分析.研究结果表明:自然堆积覆盖层冰碛物状态下,混入率随放矿高度增加呈幂指数增加,混入率与覆盖层细颗粒含量成正比,冰碛物覆盖层下放矿可划分为纯矿石放出、少量细颗粒快速穿流、细颗粒与矿石混合和细颗粒大量穿流放出4个阶段;固结改性覆盖层冰碛物状态下,细颗粒混入率可降低50％以上,放出矿量增加30％,固结改性是控制覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入的有效手段.

    自然崩落法覆盖层冰碛物细颗粒穿流混入率固结改性

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    上盘采空断层下盘开采的煤柱宽度优化研究

    伍永平曹建利孙明明张浩...
    46-54页
    查看更多>>摘要：在断层和采动影响下,下盘工作面断层侧煤柱宽度制约着工作面的安全生产.以黄陵煤矿二盘区203下盘工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法,研究上盘工作面采空后,下盘工作面断层侧煤柱上方载荷与煤柱尺寸之间的关系,揭示煤柱宽度为30,26,22,20,13和6 m时的位移、应力演化及塑性区分布特征,分析煤柱宽度为30 m时的覆岩结构特征,并通过综合分析,优化了工作面合理煤柱宽度.研究表明:上盘工作面采空时,在断层和采动的影响下,随着煤柱宽度的减小,下盘工作面断层侧煤柱上方的载荷分为载荷降低区、载荷过渡区和载荷稳定区;当煤柱宽度为30 m时,下盘工作面断层侧高位岩层出现离层,煤柱上方应力集中程度大于另一侧,承载能力强,稳定性高;当煤柱宽度减小至22 m时,靠近断层侧的顶板最大下沉量和应力集中程度显著增大,煤柱开始发生塑性破坏,承载能力逐渐减弱;当煤柱宽度减小到13 m时,断层侧塑性区向工作面两端及上方发展至贯通煤柱,煤柱稳定性较差;当煤柱宽度减小至6 m时,靠近断层侧顶板最大下沉量和应力集中程度继续增大,塑性区继续发育.通过相似模拟试验研究发现,当煤柱宽度为30 m时,顶板垮落并充填采空区,下盘工作面断层侧煤柱上方无明显变化.经综合分析,确定下盘工作面断层侧煤柱的合理宽度为18～22 m,可提高工作面回采率,同时可保证工作面安全生产.

    上盘采空下盘开采断层侧煤柱煤柱宽度

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    采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱宽度研究

    顾士坦丁宁王国良刘志尧...
    55-61页
    查看更多>>摘要：为了研究特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱尺寸留设的问题,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析煤层上采空区底板卸压规律以及采空区下煤层侧向支承压力力学模型,确定合理的区段煤柱宽度应大于11.9 m或区段煤柱与巷道宽度之和小于11.9 m.根据理论计算,设置5组不同煤柱宽度数值模型,分析采空区下特厚倾斜煤层沿空巷道开挖后不同宽度煤柱所受垂直应力以及水平位移变化规律,确定合理的煤柱宽度为6～8 m.结合理论计算与数值模拟结论,在巷道宽度为5 m的前提下,合理的区段煤柱宽度应小于6.9 m,建议区段煤柱宽度取6 m.

    采空区底板卸压特厚倾斜煤层沿空巷道煤柱宽度

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    倾斜溜井内的矿岩运动特征及其影响因素研究

    马强英梁凯歌马驰路增祥...
    62-68页
    查看更多>>摘要：溜井是矿岩运输的重要工程,因卸矿冲击造成的井壁损伤是制约溜井使用年限的主要问题.为分析倾斜溜井内矿岩的运动过程,通过PFC2D数值模拟试验,结合物理相似试验验证,模拟倾斜溜井卸矿过程,分析倾斜溜井内矿岩运动形式及速度变化特征,研究溜井倾斜角度对矿岩运动规律及撞击井壁位置的影响,讨论垂直溜井与倾斜溜井中矿岩运动方式的差异性.研究发现,(1)当溜井倾斜角度为60°时,两次撞击位置高度分别距离卸矿口 1.36 m、3.30 m,撞击速度分别为9.53 m/s、5.47 m/s,矿岩到达溜井底板时速度达到峰值16.17 m/s;矿岩运动过程可简化为5个阶段,在分支溜槽内做匀加速的滑动或滚动,脱离溜槽以一定初速度作斜抛运动,与井壁发生两次撞击,沿着井壁做匀加速的滑动或滚动运动,最后到达溜井底板.(2)溜井倾斜角度对矿岩运动过程的影响非常显著,随着溜井倾斜角度的增加,矿岩两次撞击井壁位置距离卸矿口高度呈增加趋势;倾斜角度超过60°后,第2次撞击位置距离卸矿口高度和撞击速度急剧增大.(3)与垂直溜井相比,倾斜溜井中矿岩运动过程受井壁边界限制作用更显著,落体运动时长较短,矿岩与井壁存在较长距离的相对接触、滑动过程,对井壁造成摩擦损伤.

    倾斜溜井矿岩运动特征溜井倾斜角度数值模拟

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    裂隙倾角对水中高压电脉冲致裂煤岩体效果的影响

    李铭赵金昌赵建忠牛少卿...
    69-76页
    查看更多>>摘要：为了探究裂隙倾斜角度对水中高压电脉冲致裂煤岩体效果的影响,采用含有预制中心孔和平行预制裂隙的煤岩体相似试样,以预制裂隙倾角为变量进行了真三轴水中高压电脉冲致裂试验,基于试验结果分析了裂纹扩展特征.利用颗粒流程序进行模拟,进一步研究了裂隙倾角对裂纹扩展特征的影响.研究结果表明:围压作用下,平行裂隙之间的区域应力降低,裂隙两端产生了应力集中,在冲击载荷的作用下裂纹更容易在应力降低区域产生并向应力集中区延伸;随着裂隙倾角的增大,裂隙对应力波能量的消耗先增加后减小,裂纹长度和宽度呈现先增加后减小的趋势;在高压电脉冲的作用下,试样在中心孔处、预制裂隙两端和预制裂隙内侧生成微裂纹,随着应力波在裂隙处发生反射和衍射,应力集中区域发生转移,在这个过程中微裂纹发展成宏观裂纹使裂隙与中心孔连通.研究结果为高压电脉冲致裂技术在工程上运用和钻孔位置的合理选取提供了依据.

    高压电脉冲预制裂隙裂隙倾角裂纹扩展数值模拟

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