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中国矿业
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月刊

1004-4051

magazine@chinamining.org

010-68332570

100044

北京市西直门北大街45号时代之光名苑2号楼901

中国矿业/Journal China Mining Magazine北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性期刊。宣传党和国家有关矿业开发的法规及法律，反映我国矿产勘察与矿业生产建设的科研成果。读者对象矿产勘查与矿山建设方面的专家和工程技术人员、各级领导和管理干部。
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    神东矿区构建综采工作面三维透视采场技术研究

    张传玖李鑫任建慧马盟盟...
    92-99页
    查看更多>>摘要：为实现工作面回采期间矿压与生产管理、保障智慧矿山建设,需要构建三维透视采场.首先,基于实用矿山压力控制理论,建立采场空间结构力学模型,训练一套采场覆岩运动参数推导、支承压力分布规律计算、矿山压力实时监测数据分析与三维采场静态应力与动态应力模拟的算法体系.其次,通过采用二维三维一体化建模的方式构建三维透明地质模型、使用三维建模工具对液压支架等设备进行精细化建模、对采场上覆岩层的运动状态进行专业化建模,体现三维透视采场基本要素的全面性.通过采用三维曲面积分法解析综采液压支架相关数据、采用多目标多因素分级方法分析钻孔应力数据、采用时序序列数据分析其他数据三种方法进行采场实时监测数据分析.最后,以布尔台煤矿 42204工作面为工程背景,构建了三维透视采场基本模型.所建立的三维模型能够根据地质信息、钻孔数据、矿压显现等实际情况反映应力场变化,实现采场空间采动应力随工作面推进的展示,为采煤工作面回采期间矿压与生产管理提供技术支撑.

    三维透视采场技术框架动态应力分布实时监测综采工作面

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    BRFS计量泵自动加药系统开发及应用

    严凡涛李传伟高嵩尹丰丰...
    100-106页
    查看更多>>摘要：随着选矿规模的不断扩大,选矿厂对浮选药剂的添加量也在不断增加.传统的电磁阀加药机由于加药量小、精度不足已经不能完全满足生产需求,而脉动式加药机由于维护量太大饱受诟病,选矿厂迫切需要一种能够实现大流量药剂添加、精度高且维护量小的自动加药系统.基于此,矿冶科技集团有限公司根据集成计量泵的优点,充分利用先进的控制算法、简单易懂的操作界面,设计了BRFS计量泵自动加药系统.经过在选矿厂连续半年的工业应用,验证了该系统不仅加药量大、精度高、维护量小,而且操作简单、监控画面通俗易懂、能够实现闭环远程连锁控制,解决了药剂自动添加困难的问题,为选矿厂带来了可观的经济效益.本文主要介绍该自动加药系统的工作原理、组成结构、特点和现场工业应用效果,为该系统的大规模推广奠定了基础.

    BRFS计量泵撬装装配体PLC控制系统变频驱动系统过滤排渣

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    大倾角大采高工作面煤壁失稳机理分析

    张浩伍永平解盘石
    107-114页
    查看更多>>摘要：大倾角大采高工作面煤壁灾变易诱使支架-围岩系统失衡,导致围岩稳定性控制复杂化,故煤壁灾变防控对保障工作面安全生产十分关键,而科学化防控技术的前提是明晰煤壁失稳孕育机制,为此采用数值计算及理论分析法展开研究.研究结果表明:大倾角大采高工作面煤壁承压倾向分区异化,下部区域应力集中程度较中部、上部高,集中区范围由下至上减小,垂向中部应力值较低,应力极值及走向位置与回采距具有正相关性,煤壁揭露前后邻域承压环境会突变,且承压态随煤体破坏演变异化,煤体承压结构会由非连续态经压实过渡为类连续状,而后整体移动至阈值后发生破断结构离散化.煤壁前方塑性区随采动作用不同幅度扩展,其稳定性受制于回采距及速度,低速回采、回采距离增加时煤壁稳定性逐步降低,塑性破裂发育区煤体为支承压力等动载、静载主承体,煤壁失稳是支承压力与扰动区内煤体自身抗压性能动态失衡,由运移、变形等承压行为量变诱发煤体结构质变而破断失稳,承压非对称性及多向耦合造成煤壁失稳分区及范围倾向扩展.

    大倾角大采高煤壁塑性区失稳机理

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    地下金属矿采动作用下断层带滑移失稳机制及影响规律

    曾斌鹏张家华安龙李元辉...
    115-126页
    查看更多>>摘要：以山东省某矿山为工程背景,针对采动作用下断层带易产生滑移失稳问题,采用三维离散-连续耦合数值方法和理论分析的方法开展研究.计算了岩体质量RMR、原岩应力、开采条件及断层产状对断层及其近区围岩稳定性的影响规律,基于断层滑移量和剪应力差两个指标,建立了开采卸荷对断层影响程度的量化评估方法.研究结果表明:随着采场跨度、采场埋深的增大,断层的扰动区范围逐渐增大;随着RMR、断层倾角、采场到断层距离的增大,断层的扰动区范围逐渐减小;当断层倾角小于 45°时,断层极易产生滑移;在此基础上,采用扰动响应准则与摩尔-库伦准则,分析获得不同条件影响下开采后作用在断层上的正应力和附加剪应力的变化规律,揭示采动作用对断层滑移失稳的影响机制.进一步采用矩阵散点图方法,得出各影响因素之间的相关性较弱,采场到断层距离与断层滑移量之间的相关性最强;采用核岭回归算法建立断层滑移量的预测模型,验证模型预测误差低于 10%,表明该模型可以实现对采动作用下的断层滑移量的预测,本研究为采动作用下断层滑移及其近区围岩稳定性分析及预测提供理论及思路支撑.

    断层滑移数值模拟力学模型断层扰动区核岭回归算法

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    夏甸金矿深部采动地压分布规律研究

    于明海马高通童玉升纪洪广...
    127-135页
    查看更多>>摘要：随着国内大部分矿区进入深部开采阶段,地压活动的发生率、频次和破坏程度显著提升,在开采过程中,围岩受扰动应力作用极容易发生垮塌,严重的还会有岩爆等动力灾害现象发生,给井下作业人员带来了较大的安全风险.本文以夏甸金矿为工程背景,在分析深部开采技术条件的基础上,将夏甸金矿深部采场采动地压作为研究对象,利用数值模拟方法,建立了整体采场模型和典型采场模型,分别对-620～-1 120 m范围和-850～-1 020 m范围内的采场采动地压分布规律进行研究,揭示了上向水平分层充填开采过程中应力场、位移变化和塑性区分布的特征,为夏甸金矿的安全生产提供了科学依据.

    金属矿山采动地压数值模拟地应力深部开采

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    静载煤巷破裂失稳致冲的侧向应力影响规律研究

    张田录鞠明和卢方舟朱涵...
    136-146页
    查看更多>>摘要：开展集中静载荷型冲击地压研究,对揭示实体煤巷道静载作用下冲击地压事件的发生过程及优化巷道支护设计方案具有重要意义.以甘肃某煤矿 6126-1 工作面回风顺槽水平应力作用下巷道失稳破坏为研究背景,通过自主设计的煤巷结构加载系统研究上覆载荷缓慢迁移叠加过程中侧向应力对煤巷失稳破坏及冲击危险性影响.试验中预设 0 MPa、2.2 MPa、4.5 MPa三个侧向应力水平模拟煤巷近场侧压作用,利用声发射和摄像系统捕捉煤巷结构破裂失稳过程,揭示不同侧向应力下煤帮渐进破坏及冲击致灾机理.研究结果表明:上覆静载作用下煤巷与煤样(柱)的失稳冲击过程不同,弹脆性失效煤样在煤巷结构中呈现明显的峰后应变软化特征,导致煤巷结构的冲击倾向性相较于煤样(柱)有所降低,但高侧向应力会显著提升煤巷的冲击危险性.裂纹演化规律也有明显差异,煤帮失效的峰前阶段裂纹模式由最初的拉伸转变为剪切,并在约 50%应力峰值剪裂纹占比达到最大;另外,侧向应力越大,峰值前后拉剪裂纹模式转变程度越小,剪切裂纹占比越高.根据研究结果对现场巷道防冲卸压及支护方案进行优化,为类似条件下煤巷冲击地压防治提供工程借鉴.

    冲击地压侧向应力煤巷声发射裂纹模式

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    鑫安煤矿构造高应力软岩巷道变形特征及围岩稳定控制

    董军武筠杰司化汝商卫东...
    147-157页
    查看更多>>摘要：鑫安煤矿辅助顺槽受断层构造带影响,地层易破碎、结构稳定性差,巷道围岩变形大,支护结构损毁非常严重,表现出强烈的结构性大变形特征,经过反复扩刷、返修仍不能停止其变形.为了确保巷道围岩稳定性,降低巷道支护成本,减小巷道有害变形和返修工作量,本文研究了山东省泰安市鑫安煤矿-800 m回风大巷工作面在使用传统常规长短锚索+钢带支护、不同顶锚索长度下大变形升阻锚索支护的巷道围岩应力变形情况和支护锚固效果,采用工程现场勘探、巷道岩体室内力学测试和UDEC数值模拟等研究方法,分析了现场结构性大变形巷道的破坏特征、辅助顺槽岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、UDEC应力场分布特征和巷道塑性区的发育特征.在满足巷道安全生产的前提下,降低支护成本,得到最优支护方案,并应用大变形抗剪升阻的控制技术,将大变形抗剪升阻装置应用于工程现场,优化了施工工艺,简化了大变形抗剪升阻装置施工时安装工序.研究成果对深部巷道结构性大变形控制具有较大的应用价值,并为类似地质条件矿井支护提供一定的参考.

    构造高应力力学特性支护方案优化数值模拟大变形升阻

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    顶板高位定向钻孔瓦斯抽采技术及工程实践

    王学强杨鑫徐景德
    158-168页
    查看更多>>摘要：针对大孔径定向钻孔稳定性较差而影响瓦斯抽采效果的问题,本文以陕西省大佛寺煤矿 40103工作面为工程背景,首先采用FLAC3D模拟研究了不同孔径下钻孔围岩应力、位移及塑性变形情况,并开展了等效应力护孔效果分析;其次对不同直径及内支撑护孔管开展了轴向抗压实验;最后通过高位定向钻孔现场实践,进一步验证选配孔径和层位对钻孔抽采效果的影响.研究结果表明:对于四种不同孔径(100 mm、130 mm、160 mm、200 mm)的顶板钻孔,随着孔径的增大,钻孔稳定性随之降低,周边岩体逐渐失稳发生变形,现场宜选择Φ160 mm钻孔.在模拟施加等效应力护孔后,钻孔围岩应力集中得到缓解,周边岩体位移和塑性破坏区也随之减小;与普通护孔管(无内支撑)相比,内支撑结构护孔管的抗压性能显著提高,一字形和十字形效果较好,十字形护孔管抗压强度是普通护孔管的 4倍;现场施工Φ160 mm顶板高位定向钻孔取得了较好的抽采效果,工作面从切眼推采至 315 m期间,冒落带(13～15 m)第一层位、冒落带(23～25 m)第二层位、裂隙带(33～36 m)第三层位抽采瓦斯流量分别为1.46～4.21 m3/min、1.58～5.32 m3/min、1.53～6.02 m3/min.

    高位定向钻孔钻孔稳定性岩性孔径层位

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    缓倾斜煤层开采底板破坏深度数值分析研究

    查春雷袁二军史立群彭红明...
    169-175页
    查看更多>>摘要：研究煤层开采过程中底板破坏深度对防治矿井底板水害具有重要意义,数值模拟避免了因现场条件复杂而无法进行实测的情况,可以在煤层开采前模拟和预测破坏深度,为开采工作提供参考.以梁北煤矿32021工作面为例,基于统计规律的经验公式进行了理论计算,得到的底板破坏深度分别为 27.05 m、25.63 m、23.56 m,其中,考虑采深和煤层倾角的 27.05 m更接近实际情况.使用FLAC3D进行数值模拟,模拟并分析了工作面推进过程中的应力变化规律和底板破坏深度.在数值模拟的过程中,煤层底板的垂直应力变化结果表明,随着工作面不断推进,顶底板应力增大,采空区两端出现应力集中现象,影响范围不断增大,同时底板破坏深度也会随之增加;煤层底板的塑性破坏结果表明,底板破坏深度随工作面的推进而不断增大,当工作面推进至 100 m时,底板破坏深度达到最大,之后破坏深度保持不变,破坏范围会一直随之增加;工作面推进 100 m时,煤层底板下不同深度的塑性破坏结果表明,随着深度增加,破坏范围不断减小,可判断出煤层底板最大破坏深度约为25.9 m.

    矿井水害底板破坏深度缓倾斜煤层FLAC3D数值模拟

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    崩落法转充填法开采安全隔离层厚度研究

    何环莎王旭刘畅赵亮...
    176-183页
    查看更多>>摘要：地下矿山崩落法转充填法开采是矿山行业维持可持续发展与保护生态环境的重要趋势,为保障某大型地下矿山崩落法转充填法安全开采的有序衔接,本文对该矿安全隔离层厚度及稳定性进行了深入的计算与分析.首先,通过荷载传递线交汇法、结构力学简化梁法、普氏拱理论计算了隔离层厚度,厚度分别为 19.5 m、20.1 m和 22.7 m;其次,建立三维精细化矿体开采模型,设计崩落法转充填法安全隔离层 15 m、20 m、25 m三种厚度方案进行对比,采用有限差分计算软件FLAC3D对矿体崩落法分层开采、充填法首采中段开挖进行了全过程模拟.研究结果表明:安全隔离层厚度 20 m时,最大沉降变形值为 21 cm,最小主应力为压应力0.05 MPa,隔离层岩体未出现受拉破坏,产生的塑性破坏区域零散分布,影响范围有限.综合理论计算和数值模拟结果,最终确定矿山安全隔离层厚度应不小于 20 m.矿体留设安全隔离层可有效降低崩落法开采和充填法开采区域的相互影响,保证深部矿体充填法开采的安全进行,研究方法和结果可为相似条件矿山提供参考.

    崩落法转充填法安全隔离层厚度数值模拟岩层移动稳定性分析

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