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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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    冻融循环作用下单裂隙红砂岩损伤及压剪断裂研究

    李庆
    157-165页
    查看更多>>摘要：针对西部寒区工程中冻融循环对裂隙岩石的作用,采用TDS-300型冻融试验机,对单裂隙红砂岩开展冻融循环试验,裂隙倾角分别为0°、45°和90°,循环次数设为0,20,40,60次.利用伺服万能试验机对冻融损伤后的红砂岩进行单轴压缩试验,并借助核磁共振技术(NMR)检测红砂岩冻融损伤特征.试验结果表明:随着冻融循环次数增加,红砂岩的弹性模量、质量、峰值强度以及孔隙度损伤变量呈现不同程度的增大.通过核磁共振技术,发现T2谱图面积随着冻融循环次数的升高而增大,同时小孔发育缓慢,中孔前期较后期发育迅速,而大孔数量增加最多.此外,冻融循环次数越大,NMR图中白色斑点由边缘越向中心扩散,损伤面积逐渐增大,向内部深入.基于断裂力学,建立冻融-荷载耦合作用下单裂隙红砂岩压剪断裂判据,明确压剪系数与冻融循环次数、裂隙倾角的关系式.该研究可为探索寒区工程裂隙岩体力学行为以及机制提供一定的防灾减灾理论支持.

    冻融损伤冻融循环单裂隙红砂岩NMR压剪断裂

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    湖山铀矿重型卡车回头曲线道路破坏原因及应对措施

    王文韬闫国斌黄磊刘玉龙...
    166-173页
    查看更多>>摘要：露天矿山回头曲线道路是影响矿岩运输的关键路段.为提高道路回头曲线路况水平,解决该处道路凹凸不平、车辙深坑等破坏问题,以纳米比亚湖山铀矿为工程背景,分别计算、验证各个回头曲线处道路的路基强度、路面强度、超高设置,并结合生产情况提出相应管理措施.研究结果表明:地表钙结砾岩路基承载能力为1026.754 kPa大于其实际承受载荷825.0506 kPa,因此钙结砾岩路基无需换填;由路面厚度来表征道路强度大小,以各路段的车辆类型、交通量、道路设计为基本输入参数,Z1S3坑口、Z2S3坑口、6号排土场出入口回头曲线路面的最小厚度分别修正为231.91 cm、182.22 cm、185.53 cm,Z2S2坑口回头曲线路面厚度不需调整;超高、车速、拐弯半径应满足tanα=v2/(Rg),且车速应控制在10 km/h,Z1S3坑口重车道与轻车道、Z2S2坑口重车道、Z2S3坑口重车道、6号排土场出入口重车道与轻车道的回头曲线超高分别修正为2.4∶100,1.6∶100,2.7∶100,3.3∶100,1.6∶100,2.5∶100;管理措施包含加强养护、规范驾驶、规范铲装三方面内容.研究结果在矿山道路安全性、使用寿命、运输效率、综合成本等方面有明显改善,可为国内外露天矿山回头曲线道路设计优化提供借鉴.

    露天矿山回头曲线路基强度回弹弯沉值超高

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    国内外废弃矿井资源化利用现状与关键技术研究

    张佳启赵国贞刘少炜张普纲...
    174-184页
    查看更多>>摘要：废弃矿井的处置是能源环境领域面临的一大关键问题,严重影响着全球资源开发与环境保护协调发展.为了更好地利用矿井废弃后遗留的大量资源,介绍了国内外废弃矿井现状以及废弃矿井资源化利用现状与特点,简述了废弃矿井的潜在危害,阐述了废弃矿井综合利用的内涵与关键科学问题,探讨了废弃矿井地热能开发利用、地下水资源精准利用、建设地下储气库等关键技术,指明了废弃矿井地热能资源勘察评估、地下水库煤柱坝体稳定性以及储水能力计算、地下储气库选址的技术难点,提出了废弃矿井资源化利用思路.研究表明,废弃矿井资源化综合利用在废弃矿井转型与可持续发展等方面具有广阔应用前景,可促进我国资源枯竭型城市转型发展.

    废弃矿井地下可再生资源开发利用地下空间资源利用可持续发展

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    基于改进A*算法的地下自动驾驶铲运机路径规划

    崔冰赵辉军段景文魏威...
    185-193页
    查看更多>>摘要：为解决自动驾驶铲运机路径规划的安全和效率问题,提出一种基于改进A*算法的地下 自动驾驶铲运机路径规划方法.该方法通过将A*节点扩展限制在巷道骨架范围内,使得规划路径分布于巷道中央区域,并采用矿山的真实地图数据进行了对比试验和路径跟踪应用.结果表明,使用曼哈顿距离作为算法的启发函数表现最优,且相较于传统A*算法,改进A*算法的规划路径更接近巷道中央、平均耗时减少约76.0％,在安全性和规划速度方面具有优越性.现场应用中,自动驾驶铲运机的平均跟踪偏差为0.26 m,能够根据规划路径安全抵达终点.研究结果可为地下矿无人驾驶系统的建设提供参考.

    自动驾驶路径规划铲运机改进A*算法启发函数

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    基于改进灰狼算法的无人矿车路径规划

    张朋超刘翔刘家槟陆海林...
    194-200页
    查看更多>>摘要：针对露天矿山复杂地形环境下常规的运输路径规划方法易陷入局部最优、路径收敛速度慢、耗时长等问题,提出了一种改进的灰狼算法,对无人矿车进行路径规划.考虑矿区地形坡度起伏变化的特点,通过建立坡度-速度模型,将矿区栅格环境中矿车的速度引入到上下坡行驶状态转移规则中;构造一种结合正余弦变换的收敛因子,以更好地平衡全局和局部的搜索能力;将最优灰狼个体进行随机交叉扰动,加强狼群跳出局部最优的能力.仿真试验结果表明,在20 km×20 km复杂的矿区栅格环境下,改进的灰狼算法在规划平均路径和平均运行时耗上较遗传算法、正余弦算法和传统灰狼算法分别缩短了 2.53％～4.77％和3.97％～12.32％.在寻优能力、收敛速度以及稳定性等方面均优于传统算法,研究可为智慧矿山建设中露天矿山无人矿车的运输作业工作提供借鉴.

    智慧矿山无人矿车露天矿山路径规划改进灰狼算法

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    结泥条件下TBM滚刀破岩能量演化机制及掘进参数优化研究

    张鹏赵腾跃李元龙刘勃龙...
    201-210页
    查看更多>>摘要：岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)在泥岩地层掘进过程中,渣土易形成泥浆黏附在滚刀和刀盘表面,出现刀盘结"泥饼"现象,严重降低掘进效率.为了揭示结泥对TBM滚刀破岩效率的影响,防止滚刀结泥,使用离散元程序PFC3D模拟TBM滚刀回转切割泥岩过程,计算了系统总能量E、弹性应变能Ee、摩擦能Eμ、阻尼能Eβ、动能Ek和黏结能Ea,从能量演化角度研究结泥条件下TBM滚刀破岩机制.随后分析了不同刀盘推力、滚刀刀刃角和刀刃宽度下的TBM滚刀破岩过程中的能量特征,根据"累积热量和累积黏结能最低,且滚刀表面黏附的泥化物质量最小"的原则,对上述掘进参数进行优化.研究结果表明,PFC3D中的黏聚滚动阻力线性模型可实现滚刀结泥过程;在结泥情况下,泥化物的形成将显著提高机械做功,消耗大量能量,降低滚刀破岩效率;提高刀盘推力可以促进泥化物的形成,导致刀盘升温,诱发泥化物黏附在滚刀表面.选用刀刃角为40°的V形滚刀,设最优刀刃宽度为13 mm,可减小滚刀结泥情况.研究结果可为相关工程中预防刀盘结"泥饼"提供理论参考.

    岩石隧道掘进机结泥能量破岩机制掘进参数

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    基于信号检测和算法分析的煤岩识别方法研究

    杨德传彭志伟刘浩
    211-219页
    查看更多>>摘要：针对不同硬度煤岩识别精度低的问题,基于煤岩截割试验并结合卡尔曼滤波算法和随机森林算法,提出了 一种煤岩识别方法,利用截割装置对相似模拟试验中的1种煤层和5种不同硬度的煤岩组合体进行截割,采集6种截割工况的三相电机的三相电流特征信号和模拟截割滚筒与煤岩体接触面的红外热成像温度特征信号.结果表明:随着煤岩体硬度的增大,三相电流和红外热成像温度的峰值增大;截割同一种煤岩体时,三相电流和红外热成像温度会随着模拟截割滚筒与岩层接触面积的增大而增大.采用卡尔曼滤波算法对原始样本处理,再通过随机森林算法对原始样本和经过卡尔曼滤波算法处理后的样本进行分类对比.经过两种算法处理后正确预测的样本数量从1238个增加到1430个,煤岩识别精度从84.17％提高到99.38％.研究成果可为采煤机智能化精准割煤提供参考.

    煤岩识别截割试验卡尔曼滤波算法随机森林算法分类对比

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    基于轻量化PAM-M-YOLO模型的煤矸石图像检测

    郭栋梁张延军
    220-227页
    查看更多>>摘要：针对传统煤矸石检测算法中人为提取煤矸石图像特征过程复杂、检测精度低等问题,提出了 一种轻量化的PAM-M-YOLO 煤矸石检测模型.首先,使用MobileNetv3特征提取网络替换原模型主干网络,采用深度可分离卷积替换传统卷积进行煤矸石图像的特征提取;其次,设计PAM并联注意力模块提升目标检测网络层拼接后特征图通道和空间信息关注度;最后,基于CAM激活限制分支给模型添加先验信息,以降低模型在非关键特征上的局部坍塌.试验结果表明,轻量化PAM-M-YOLO煤矸石检测模型准确率、召回率、mAP 值分别为 98.7％、97.5％、98.8％,较原 M-YOLO模型分别提升了 3.6,2.3,2.0个百分点;参数量为3.8 MB,比YOLOv5模型降低了近1/2.热力图可视化效果表明,轻量化PAM-M-YOLO模型在检测过程中所关注的信息更集中于煤矸石区域,有效解决了模型在煤矸石区域的局部坍塌问题.

    煤矸石图像检测YOLOv5模型轻量化PAM-M-YOLO模型深度学习注意力机制损失函数

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    矿山高井深燃油管道垂直输送系统流动特性分析

    胡林翠张登云徐明儒张连军...
    228-233页
    查看更多>>摘要：以金川集团股份有限公司龙首矿井下燃油管道垂直输送系统为研究对象,结合矿山实际情况,搭建燃油管道垂直输送系统仿真模型,计算了不同流速下输油管道内各节点的压力分布,分析了阀门关闭过程中不同质量流量以及不同阀门关闭时间下阀前阀后压力分布,提出了矿山高井深燃油管道垂直输送系统抑制水锤效应的方法.仿真表明,加装减压阀和止回阀,降低质量流量和增加阀门关闭时间可以有效减小或消除关阀过程产生的水锤效应.

    高井深矿山燃油管道垂直输送系统流动特征水锤效应

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    矿山全员安全风险管控数字化平台的研究与应用

    张水平熊思超陈乐
    234-242页
    查看更多>>摘要：针对传统矿山安全信息化建设过程中存在的安全生产数据共享和流转不畅、系统单一、安全管理模式落后等问题,基于"风险分级管控、清单管理"的理论思想,引入人工智能、大数据等技术,分析研究了矿山全员安全风险管控平台的整体框架,针对某矿的风险和隐患管理、作业过程动态监控、矿山全员安全治理等关键问题进行了分析和研究,风险管控数字化平台可实现全员安全业务全流程覆盖,建立安全业务管理、生产全过程风险管控和监控、员工安全行为习惯养成等功能的综合安全信息平台,促进了矿山安全管理水平的总体提升.

    智能矿山风险管控动态化管控全员安全治理

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