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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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    综采坚硬顶板分段水力压裂卸压护巷技术研究

    葛帅帅孙亮贺丽峰李长峰...
    165-173页
    查看更多>>摘要：针对富家凹煤业11205工作面顺槽受相邻工作面采动效应引起的围岩变形问题,分析了矿压显现原因及水力切顶卸压机制,提出利用水力压裂作为预处理措施来缓解煤矿开采引起的采动应力,并开展了现场工业试验,验证切顶卸压效果.研究结果表明:采用水力切顶卸压可有效削弱坚硬顶板的强度、降低矿压显现,顶板窥视发现压裂后孔内壁裂缝明显增多,说明水力压裂效果良好.在11205综采工作面运输顺槽布置监测点,现场监测数据显示,水力压裂后,巷道顶板与两帮变形分别减少了 54.8％和50％.数值模拟结果显示,压裂后回采顶板及时垮落,应力得到释放,煤柱上方应力明显减小,由30 MPa减少到17 MPa,证明了压裂弱化作用的有效性.定向分段水力压裂技术降低了采动应力对护巷煤柱的冲击.

    综采坚硬顶板水力压裂数值模拟卸压护巷

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    倾斜煤层回采巷道围岩变形特征及控制技术优化研究

    王成帅姚辉苗
    174-181页
    查看更多>>摘要：针对倾斜煤层回采巷道产生非对称大变形问题,以昌兴煤矿1183工作面回采巷道为例,对巷道超前工作面20 m处围岩破碎情况进行窥视成像,确定其松动圈,并建立数值模型分析工作面回采扰动对回采巷道的影响范围,研究了巷道围岩应力演化规律和巷道围岩变形特征,结果表明:在距离回采工作面30 m范围内,回采巷道变形量较大,为回采扰动剧烈影响区,随着距回采工作面的距离增加,回采巷道受到回采扰动的影响减小;为了更好地控制巷道变形,提出锚杆-锚索-锚网联合支护为主,辅以注浆加固、"以顶拉帮、以底控帮"的围岩联合控制方案,注浆加固围岩可以提高其完整性,在巷帮以一定角度向顶板或底板打入锚杆可以提高巷道围岩整体性.实践表明,联合支护方案可以有效解决倾斜煤层回采巷道受回采强扰动而产生大变形的问题.

    倾斜煤层围岩变形控制松动圈数值模拟

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    基于参数修正模型的JM矿岩石流变特性模拟

    郭燕忠
    182-190页
    查看更多>>摘要：自然崩落法矿山岩石的流变特性对矿岩崩落规律有着重要影响.为明确JM矿的矿岩流变特性,以现场矿岩试样的流变试验结果为基础,通过分析比较选取合适的本构模型,模拟研究不同参数对矿岩流变特性的影响.结果表明,在Maxwell、广义Kelvin、Burgers-Mohr三种本构模型中,Burgers-Mohr本构模型对JM矿岩石流变试验数据的拟合效果最佳,其拟合相关系数达到了 0.986;Burgers-Mohr本构模型中Kelvin剪切模量主要影响岩石等速蠕变的起始量以及进入等速蠕变所需要的时间,Kelvin黏滞系数主要影响岩石初始蠕变速率,Maxwell剪切模量主要影响岩石流变的瞬时变形量,Maxwell黏滞系数主要影响岩石等速蠕变阶段的起始量以及等速蠕变阶段曲线的斜率.在不考虑削帮工程的影响以及基建期崩落量的情况下,模拟得到了上覆矿岩平均年崩落量为17.6×106 t,与设计年产能18×106 t接近,验证了修正后的Burgers-Mohr流变模型参数的正确性.研究成果可为相似地质条件下的自然崩落法矿山矿岩崩落规律研究提供有益参考.

    自然崩落法流变特性参数修正模型矿岩崩落规律数值模拟

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    含水纵向裂隙煤岩破裂特征与演化规律研究

    李小辉邢楷彭群
    191-196页
    查看更多>>摘要：煤岩中的纵向裂隙与含水率对煤岩的力学性质和破裂特征具有显著影响.对含水纵向裂隙煤岩进行了单轴压缩试验并监测声发射事件.分析了含水状态下纵向裂隙对煤岩峰值应力、峰值应变、弹性模量以及破坏模式的影响,并探讨了含水率与煤岩力学特性之间的关系.研究揭示了完整煤岩与纵向裂隙煤岩在破坏模式上的显著差异:完整煤岩倾向于发生自持性破坏,而纵向裂隙煤岩的破坏表现为非自持性破坏,并且峰值强度较完整煤岩下降约20％.此外,纵向裂隙煤岩在加载过程中,当加载时间达到48.5％～62.6％时,声发射事件会在煤岩的破坏中心区域发生聚团现象.研究还发现,含水率与浸水时间之间的关系为ωa=0.821nt+0.31,峰值强度与含水率之间的关系为σ=19.77-3.11ωa.这些试验结果不仅对煤岩破坏模式、破坏范围和破坏强度的定性描述提供了依据,还对探究煤岩的变形破坏机制和地下工程的稳定性分析具有重要的参考价值.

    浸水煤岩纵向裂隙单轴压缩声发射

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    缓速酸对无烟煤中瓦斯放散初速度的影响研究

    秦丽杉袁梅李照平何季民...
    197-203页
    查看更多>>摘要：缓速酸对降低煤岩反应速率、提高煤层气采收率意义重大.以贵州某矿的无烟煤为研究对象,开展静态溶蚀、瓦斯放散初速度、低温CO2吸附及红外光谱试验,分别从物理、化学角度分析试验煤样的孔隙结构和含氧官能团数量对煤中瓦斯放散初速度的影响机制.研究结果表明:乙酸质量浓度为5％时,酸化缓速效果最佳,缓速率为41.03％;与原煤样相比,氢氟酸酸化煤的瓦斯放散初速度增大,一方面氢氟酸改善了试验煤样的孔隙连通性,增加了过渡孔和大孔数量,减小了煤样的比表面积,另一方面,氢氟酸处理后试验煤样的含氧官能团数量增加,抑制了煤对瓦斯的吸附;对比原煤样,缓速酸酸化煤的瓦斯放散初速度减小,这是因为缓速酸作用增加了试验煤样的微孔数量,增大了煤样的比表面积,减小了煤样的含氧官能团数量,使其表面结构更加复杂,促进了煤对瓦斯的吸附.研究成果为贵州某矿区煤层气酸化增产技术奠定了理论基础.

    缓速酸无烟煤瓦斯放散初速度孔隙结构含氧官能团

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    抽采钻孔蠕变规律数值模拟研究

    韩颖闫志佳牛琛
    204-212页
    查看更多>>摘要：为了探讨抽采钻孔蠕变对成孔质量的影响,采用数值模拟软件COMSOL,建立了考虑蠕变的含瓦斯煤流固耦合模型,研究了孔周煤体应力-应变变化规律,同时,以某煤矿为例,模拟计算了泊松比为0.2～0.34,杨氏模量为2E8～4E8条件下瓦斯压力和位移变化,得到了泊松比和杨氏模量对孔周瓦斯压力及钻孔蠕变的影响规律.研究表明:随着泊松比和杨氏模量的增大,瓦斯压力梯度的变化减小,这对于煤层内瓦斯的抽采更有利;随着距钻孔的水平距离的增大,位移先降低再升高,但整体呈降低趋势;孔壁的位移随泊松比的增大而增大,随杨氏模量的增大而减小,随时间的推移逐渐趋于稳定;泊松比和杨氏模量越小,即煤岩越软,钻孔等效蠕变应变越明显;杨氏模量对钻孔蠕变的影响较泊松比更大.

    钻孔蠕变瓦斯抽采流固耦合泊松比杨氏模量

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    基于运输扬尘逸散规律的车载喷雾效果探析

    田冬梅马欣悦姚建贾畅畅...
    213-220页
    查看更多>>摘要：为改善露天铁矿运输环节产生的高浓度扬尘问题,采用理论分析与数值模拟等方法相结合,通过模拟不同车速下扬尘逸散规律并设计车载喷雾降尘系统,探析其雾化效果.研究结果表明:车速为10 km/h时,扬尘会以低风流强度、低运行速度向卡车后上方运动,轮胎与地面摩擦处为运输环节中最大粉尘浓度产尘点,粉尘质量浓度为985 mg/m3;车速增大至30 km/h,扬尘在卡车周身由内向外大范围逸散,逸散范围可达5 m,粉尘质量浓度增加至1400 mg/m3,呼吸带粉尘质量浓度最高达224 mg/m3,车尾扬尘高度为1.5 m,相较于低车速,车速越高,扬尘逸散的越快;基于运输扬尘逸散规律,对不同喷雾参数的雾化效果进行模拟分析,证实了中压喷嘴在喷雾压力为3 MPa、雾化角为60°、喷嘴直径为1.0 mm时,雾化效果最佳,雾滴粒径为7.42 μm,可同时保证全尘和呼吸带粉尘的捕捉.

    运输扬尘逸散规律粉尘浓度雾滴粒径车载喷雾降尘系统

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    基于表面肌电信号的单轨吊驾驶员肌肉疲劳分析

    辛运胜金泓懿宁振兵白伟...
    221-229页
    查看更多>>摘要：单轨吊车作为一种煤矿井下运输机车,其工作环境会引发井下操作人员工作的舒适性等问题.为分析单轨吊驾驶员主要肌肉的疲劳状况,对易疲劳的16块肌肉进行肌电测试研究,并提取信号的积分肌电值(iEMG)和均方根值(RMS),结合时域分析和多元非线性回归分析方法,以iEMG和RMS为自变量,疲劳度为因变量分析肌肉疲劳特性.结果表明:驾驶员在上车和下车过程中的肌肉疲劳度远大于机车行走时的肌肉疲劳度;在机车操作过程中,由于驾驶员需要一直用右脚踩踏加速踏板来控制机车行走,使驾驶员右侧下肢肌肉中的股直肌、股二头肌、腓肠肌和比目鱼肌产生疲劳,且腓肠肌的疲劳度最大;为避免驾驶员出现一侧肌肉过度疲劳的情况,应该将驾驶室操作元件布置在两侧,减少一侧肌肉的使用率,降低驾驶员操作疲劳度,提高驾驶舒适度.

    单轨吊车表面肌电信号积分肌电值均方根值肌肉疲劳

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    尾矿库坝面安全隐患智能巡检机器人研发及应用

    孟庆胤王浩宇聂明哲余小军...
    230-238页
    查看更多>>摘要：拉沟、冲沟等病害的及时检测是确保尾矿坝安全性的关键.以尾矿坝为工程背景,基于履带式底盘系统、自动化控制等技术研制了一款用于坝面拉沟与冲沟检测的智能巡检机器人.针对坝面病害检测目标,提出 了 一种在YOLOv5m主干网络和颈部网络插入卷积块注意力模块的改进网络模型YOLOv5m-ECA,并在尾矿库坝面无人巡检作业中开展了应用研究.结果表明,改进YOLOv5m-ECA算法使模型的准确率、平均精度均值、F,分数相较于改进前分别提高12个百分点,6.1％和3.6个百分点,与目前4种主流目标检测算法的性能相比,YOLOv5m-ECA的综合性能更强,且易于部署在移动检测装备,更适用于坝面拉沟病害的检测.现场应用表明,该方法能够代替人工实现尾矿库坝面的无人化作业,能够为坝面病害的快速检测提供智能化方案,所检测病害位置与实际坝面位置相符,具有很好的现实意义和应用价值.

    尾矿库坝面安全智能巡检机器人研发拉沟识别注意力机制

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    动态环境下无人矿车速度规划与避障方法

    郭爱军杨腾潘子宇
    239-245页
    查看更多>>摘要：针对无人矿车自主避障只在静态环境下安全行驶的问题,提出了基于动态障碍环境下的速度规划与避障方法.首先将动态障碍物未来一段时间扫过的范围映射到二维栅格地图中的s-t(距离-时间)图;然后研究了基于s-t图的安全速度范围确定算法,确保无人矿车运行的安全性,且为了实现平滑的速度变化,构造了基于最优控制原理的二次规化(QP)速度优化模型;最后设计了混合A*算法,将s-t图中的搜索结果作为其初解,以辅助优化问题求解.仿真与实车测试表明:提出的方法求解成功率在98％以上,具有较好的实时性;s-t速度规划算法有效的时候,算法整体平均耗时基本符合实时要求,最差的求解时间也在可控范围之内.

    动态环境无人矿车路径规划速度规划避障s-t图

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