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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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    金属矿山采动诱发断层滑移规律及失稳风险敏感性研究

    孙晓刚师宏旭景泮印陈怀东...
    74-84页
    查看更多>>摘要：金属矿山断层在采动作用下极易发生滑移破坏,严重威胁矿山安全生产.基于FLAC3D数值模拟,针对金属矿采动诱发断层滑移破坏的影响因素开展研究.结果表明:断层面上剪切位移及剪切应力具有明显的空间性;基于断层滑移危险指标可以定量评估断层滑移的不同风险范围;爆破扰动的次数、强度的增加以及频率的减少使断层滑移中风险范围不断增加,造成危险可能性也越大;采动因素对断层滑移高风险范围的显著性由低到高依次为:倾角、扰动次数、扰动强度、内摩擦角、扰动频率、矿体厚度.其中,矿体厚度和爆破扰动频率是影响采动过程中断层失稳活跃程度的主要因素.研究结果可为金属矿采动作用下的断层安全防控提供理论和技术支撑.

    金属矿山采动作用断层滑移数值模拟影响因素

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    坚硬顶板工作面支架前方切顶卸压技术研究

    李奥立王沉苟仁涛李子臣...
    85-91页
    查看更多>>摘要：针对青龙煤矿21606工作面上部坚硬顶板难以垮落造成工作面支架支撑压力过大的问题,运用理论计算、数值模拟、现场实测的手段,分析了工作面切顶前后的覆岩运移特征及切顶后的工作面支架来压情况,开展现场工业试验,验证了支架前方切顶技术卸压效果.结果表明:采用切顶技术能够切断坚硬顶板之间的联系,根据强制放顶断裂力学模型计算出了切顶后的第1层基本顶的初次断裂步距为27.3 m,第2层基本顶的初次断裂步距为50.3 m,相较于未切顶条件下,分别减小了 4.3 m、8.3 m;采用数值模拟分析了上覆岩层的运移规律,得出最佳切顶高度为15 m;切顶后工作面支架平均支撑压力由36 MPa减小为26.5 MPa;切顶后工作面基本顶在开采50 m后完全破断;根据来压规律,得出切顶技术实施间距为50 m.支架前方切顶卸压技术对减少工作面的煤壁片帮、增加采空区侧顶板垮落量、降低工作面支架压力等方面都有较好的效果.

    坚硬顶板支架前方切顶卸压初次断裂步距切顶高度

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    地面钻井抽采对采空区自燃危险区域影响研究

    杨凯刘健
    92-97页
    查看更多>>摘要：为研究地面钻井抽采对采空区煤自燃危险区域的影响,以某矿综采工作面为研究背景,现场利用束管监测系统和SF6示踪气体,测定了采空区遗煤自燃危险区域和采空区漏风情况,并通过数值模拟研究了有无地面钻井情况下采空区 自燃危险区域分布和地面钻井不同抽采量对采空区氧气浓度分布的影响.研究结果表明,采空区氧化带最大宽度为72.2 m,计算得出每日最小推进度为1.08 m;通过示踪气体测定风巷测点与地面钻井测点SF6最大浓度之比为8∶1.数值模拟结果显示,地面钻井抽采使得采空区 自燃危险区域范围增加,并且随着抽采量的增加,自燃危险区域随之扩大.

    地面钻井瓦斯抽采自燃危险区域数值模拟

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    基于改进极限学习机的煤与瓦斯突出预测研究

    乔威豪安葳鹏赵雪菡吕常周...
    98-105页
    查看更多>>摘要：为提高煤与瓦斯突出预测的准确率和效率,提出了一种基于数据预处理的多策略改进烟花算法(IFWA)优化极限学习机(ELM)的煤与瓦斯突出预测模型.首先,针对于非线性多维特征数据,使用灰色关联度分析(GRA)进行特征选取,利用主成分分析(PCA)进行特征约简,将数据预处理后的数据指标作为模型的输入;其次,引入引力搜索算子和混合变异策略改进烟花算法(FWA)易陷入局部最优的问题;最后,利用IFWA对ELM的输入层到隐含层的权重和偏差进行优化,构建最优的煤与瓦斯突出风险预测模型.结果表明,IFWA-ELM 模型的RMSE和R2可达0.074,0.968,与 ELM、GA-ELM、PSO-ELM 和 FWA-ELM 模型相比均有所提升,IFWA-ELM模型对煤与瓦斯突出危险等级预测的准确率可达100％,具有更好的收敛速度和预测精度.研究成果可为煤矿瓦斯突出多数据融合预测提供可靠的理论依据.

    煤与瓦斯突出烟花算法极限学习机数据预处理风险预测模型

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    基于相关系数法的煤孔隙结构与自燃着火温度关联研究

    田坤赵炬吕兆海
    106-113页
    查看更多>>摘要：为了探究煤中孔隙结构参数与煤自燃着火温度之间的相关性,利用液氮吸附试验测试了 4种不同变质程度煤样的孔隙结构与孔径分布,利用热重试验得到了煤的自燃着火温度和着火能力,利用Pearson相关系数法计算了煤的着火温度与孔隙结构关键参数之间的关联性.结果表明,随着煤变质程度的增加,煤孔隙的吸附能力、比表面积和孔体积均先降后增,介孔占比逐渐减小,大孔占比逐渐增加;随着煤变质程度的增加,煤的质量曲线和失重速率曲线向高温区移动,着火温度逐渐增长,自燃能力减弱.Pearson相关系数法的计算结果表明,比表面积、2～10 nm、10～20 nm和＞50 nm孔径占比与着火温度的相关系数分别为-0.853、-0.895、-0.910和0.921.煤中的大孔含量越低、介孔含量越高,煤的比表面积越大,与氧气接触更加便捷,着火温度越低,煤自燃能力越强.基于相关系数法的结果,建立了煤孔隙结构与着火温度的多元线性回归模型,得到预测值与真实值的相关系数R2为0.853,拟合度较高,该模型可用于预测煤的着火温度.

    煤自燃孔隙结构着火温度自燃能力Pearson相关系数法多元线性回归模型

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    表面活性剂水解离子协同特殊基团润湿煤尘机理研究

    甘建王海川王德明鲍庆国...
    114-123页
    查看更多>>摘要：为提高煤尘防治效率,通过表面张力、Walker沉降、扫描电镜、红外光谱等方法测试了十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵(ALES)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(SLES)和十二烷基硫酸钠(SDS)3种表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能及其在煤尘表面的吸附能力.构建了 ALES、SLES、SDS分子模型和LRC模型,采用分子动力学模拟软件对分子结构进行几何优化和退火优化后,计算了不同表面活性剂在煤表面的静电势(EP)、氢键、密度分布,探究了水解离子、特殊基团对润湿煤尘的影响.结果表明:ALES溶液比SDS、SLES溶液具有更强的润湿和吸附煤尘的能力,这主要得益于ALES的水解阴、阳离子可渗入至低阶煤表面27 Å、35 Å处,渗透能力较强;SDS的水解阴、阳离子具有较大的EP值,分别为-0.177 59 a.u.、0.326 26 a.u.,使其周 围水分 子受到 约束而难以在煤尘表面扩散;NH4+和EO基团使氢键缔合的数量增加,增强了 ALES的吸附能力,改善了其对煤尘的润湿效果.研究结果可为煤尘灾害的防治提供依据.

    表面活性剂润湿吸附分子动力学模拟低阶煤煤尘防治

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    一种新型锚杆托盘及其动力学响应模拟研究

    刘学生李国庆李学斌谭云亮...
    124-134页
    查看更多>>摘要：针对动载荷作用下围岩与托盘间作用力瞬间增加造成的托盘弯折、撕裂,支护失效等问题,设计了一种新型抗冲大变形托盘.根据黏性阻尼系统理论,建立了动载荷作用下新型抗冲大变形托盘的振动力学方程,并使用Abaqus有限元数值模拟手段对比分析了不同冲击能量(2.5 kJ、5.0 kJ、7.5 kJ、10.0 kJ)下3种不同类型托盘的动力学响应特征.理论分析结果表明:新型抗冲大变形托盘具有较好的抗动载能力,且随着阻尼比增加,抗动载能力逐渐增大.模拟结果表明:在相同的动载荷作用下,与平托盘和拱形调心托盘相比,新型抗冲大变形托盘冲击力作用时间分别减少了 39.29％和53.21％,残余应变量分别减少了 72.35％和76.60％,能量吸收率分别增加了 69.00％和3.45％,托盘最大变形量分别增加了 514.5％和139.5％,抵抗动载能力大幅度提升.在不同动载荷作用下新型抗冲大变形托盘应变均较小,表明托盘主要依靠内部元件相互作用吸收冲击能量,而不是结构的不可逆变形,可以保证托盘的在动载荷作用下的结构完整性.

    动载荷抗冲大变形托盘动力响应数值模拟

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    单向应力下类岩石试件预制浅裂隙发育规律及破坏特征分析

    陈龙李利孔德中崔道品...
    135-141页
    查看更多>>摘要：我国西南煤矿在开采过程中覆岩裂隙发育显著,开采扰动较强,围岩控制难度较大.为研究含裂隙岩石破坏机理,改善西南矿区围岩控制效果,采用单轴压缩试验结合DIC技术研究了裂隙倾角、裂隙数量等对类岩石试件力学特性、表面变形场、裂隙扩展路径的影响.结果表明:裂隙倾角由0°和90°变化至45°的过程中,岩石单轴抗压强度降低程度分别由12.47％和16.66％增至28.83％,单裂隙试件、双裂隙试件、三裂隙试件的平均峰值强度分别为完整试件的80.24％、69.07％、56.94％,单裂隙类岩石试件在单向应力下,常沿裂隙端翼出现裂纹扩展,多裂隙类岩石试件则出现与加载方向平行的裂隙.当单裂隙试件裂隙倾角为45°和60°时,试件最大主应变超过完整试件;在多裂隙试件中,仅双横向裂隙试件有此现象.此研究结果可为控制我国西南煤矿围岩稳定性提供理论依据.

    单向应力裂隙演化预制裂隙破坏特征最大主应变

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    基于正交试验的砂岩相似材料力学性能研究

    夏婷代张音蒙文富陈有成...
    142-148页
    查看更多>>摘要：砂岩相似模拟试验在矿业、土木等领域中应用广泛,为确定砂岩相似材料的配比方案,应用正交设计方法,以河砂/重晶石粉、石膏/水泥、胶结材料/骨料的质量比设置3因子3水平正交试验,对不同配比的试样开展单轴抗压试验、环剪试验,测得每组配比的抗压强度、黏聚力、内摩擦角,研究各参数与正交设计3因子之间的变化规律.基于测试数据,得出以下结论:(1)砂岩相似材料的应力-应变曲线与一般岩石的规律基本相同;(2)对单轴抗压强度起主导作用的是胶结材料与骨料比,试样破坏形态以拉伸-剪切复合失效为主;(3)对黏聚力和内摩擦角起主导作用的是胶结材料与骨料比,环剪试样破坏后发生脆性断裂,且伴有碎石脱落.研究提供了 9种相似材料设计配比,可根据需要选择合适的相似材料.

    砂岩相似材料力学性能正交试验环剪试验

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    冻融循环作用下黄砂岩的动态抗压特性与能量特征试验研究

    杨国梁陈熙凌邹泽华董智文...
    149-156页
    查看更多>>摘要：为了探究冻融循环条件下黄砂岩的动态抗压特性与能量特征,采用分离式霍普金森(SHPB)系统对冻融循环0次、10次、20次、40次的黄砂岩试件进行动态压缩试验,得到黄砂岩在冲击荷载下的动态压缩强度、能量耗散及破坏形态的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数的增加,受冲击后的黄砂岩破碎程度提高;相同冻融循环次数的黄砂岩试件,动态抗压强度随应变率的增大而增大,拟合系数接近1,二者近似成线性正相关关系;相同冲击气压的黄砂岩试件,随着冻融循环次数的增加,其动态抗压强度先增大后减小,具有较为明显的冻融循环效应;试件的耗散能量随着应变率的增大而增大,同时耗能提升的速度也加快,两者近似成幂函数关系;随着黄砂岩所经受冻融循环次数的增多,耗散能量出现了先增后减的趋势,整体上呈减少的趋势,两者表现出负相关性.

    冻融循环黄砂岩SHPB应变率效应冻融循环效应

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