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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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    岩溶区排泥库泥浆泄漏应急处置管理经验探讨

    陈哲骆巍
    73-79页
    查看更多>>摘要：岩溶区排泥库具有尾矿粒度细和地质条件复杂两大特点,致使近年来泥浆泄漏事故频发.泥浆通过岩溶通道外泄至周边水系,污染下游河道、水塘、泉眼等,对库区周边生态环境及居民生产、生活造成极坏的负面影响和极大的经济损失.如何有效应对甚至避免该类事故,成为工程技术人员、厂矿企业及地方政府密切关心的问题,也给排泥库设计、建设及管理人员提出极大的挑战.针对排泥库的泄漏特点和应急处置难点,系统分析排泥库从选址、设计、施工至运行全寿命周期过程中所应关注的重点,包括地质勘察、岩溶治理、应急管理体系、泄漏点处置及应急池建设等.结合近年来排泥库建设、管理过程中总结、积累的相关经验,同时借鉴行业专家针对尾矿库突发事件的应急处置经验,提出了排泥库泄漏应急处置管理应具备的全新理念.并通过工程案例,明确排泥库泥浆泄漏应急处置管理的重点、难点,以及具体实践过程中可参考的思路和方法,对提高排泥库应急处置管理水平和化解泥浆泄漏风险具有较大的现实意义.

    岩溶区排泥库泥浆泄漏应急处置管理全寿命周期应急池

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    采空区对地表影响的多维角度分析研究

    覃敏白继坤宋阳吕冠颖...
    80-87页
    查看更多>>摘要：为了研究确定大浞河铁矿不明采空区对地表的安全影响,消除或控制采空区的危害影响,本文根据矿山前期开采资料、物探结果和钻探结果,基本确定不明采空区的分布形态、规模及赋存关系等相关情况.采用理论计算和数值模拟的方法判断采空区对地表存在一定的安全影响,可能会冒落至地表,且地表已发生过塌陷,需要充填处理采空区.在采空区治理施工过程中发现,充填注浆方量比探测采空区体积小了许多,判断主要原因包括物探干扰、采空区垮塌、破碎带影响等.因此,为了进一步确定采空区对地表的影响程度,采用概率积分法对矿区范围内地表移动、变形进行了计算和分析,最终确定大浞河铁矿采空区地表处于基本稳定～稳定状态,不会对地表建(构)筑物及设施、设备造成不利影响,为矿山安全生产提供技术支撑和科学依据.

    大浞河铁矿采空区地表数值模拟概率积分法多维度

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    基于超前探测技术的煤矿瓦斯异常预警方法

    刘占宇
    88-93页
    查看更多>>摘要：考虑到瓦斯浓度数据为非连续性序列,如果直接将原始的非连续性序列输入模型中进行瓦斯浓度预测,会导致模型对序列内部潜在的周期性、趋势和异常特征的捕捉能力较弱,影响模型的预测准确性和稳定性,为此,提出基于超前探测技术的煤矿瓦斯异常预警方法.通过瑞利波超前探测技术获取煤矿地质结构信息,充分考虑煤层、岩层、断层等地质特征,将可能产生高浓度瓦斯的区域作为重点监测区域,并结合安全距离和通风情况,均匀布置瓦斯传感器.通过瓦斯传感器采集煤矿内瓦斯浓度数据,使用离散小波变换分解获取的瓦斯浓度数据,获取其高频分量、低频分量后,输入至LSTM-注意力机制模型中,利用LSTM充分捕捉瓦斯浓度数据的时序关系,并将注意力机制融入LSTM模型中,使用tanh函数处理LSTM模型输出的特征信息,增强关键信息的提取能力,完成浓度预测,最后通过设置阈值完成异常预警.实验结果表明,所提方法的瓦斯浓度异常预测准确率最大值为 97.0%,明显高于现有方法,说明其煤矿瓦斯异常预警效果更好,更适用于实际场景.

    超前探测技术煤矿瓦斯异常LSTM注意力机制离散小波变换

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    基于高分二号和面向对象方法的多分类器露天矿产越界开采面识别研究

    刘少宇刘丽宋永飞黄川...
    94-100页
    查看更多>>摘要：矿产资源开发与利用对内陆经济欠发达省份具有十分重要的经济支撑作用,合理开发利用矿产资源是坚持可持续发展的关键之道.宁夏回族自治区矿产资源分布广泛,但以越界开采为代表的违法开采行为制约着当地经济的发展.传统的巡查上报和群众举报方式使得大范围越界开采信息获取困难,而遥感数据因其广泛性和实时性被认为是监测越界开采行为的有效监管方式.本文以相关数据和高分二号影像为基础,采用面向对象方法对影像进行分割,提取地块的成像光谱和空间纹理统计特征,利用分类与回归树、随机森林和支持向量机等机器学习的分类算法,对露天矿产的越界开采面进行识别.统计结果显示,三类分类器的识别总精度均在 60%以上,其中,随机森林分类器的识别效果最优,可达 75%;验证结果显示,越界开采识别均存在超量分类的情况,在实际应用中应结合矿业权数据对目标区域进行进一步筛选.本文利用遥感卫星影像对越界开采面进行识别研究,极大提高了矿山执法的工作效率,推动矿产资源可持续开发利用和矿山环境保护工作的开展.

    越界开采遥感识别机器学习分类算法矿产研究

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    综合物探技术在隐蔽采空区精细探测中的应用

    陈兴隆
    101-109页
    查看更多>>摘要：为准确探测煤矿开采后留下的隐蔽采空区,避免后续开采过程中对邻近的房屋、道路、桥梁、铁路等造成严重危害,以元宝山露天煤矿为例研究,利用无人机航测技术准确获取矿井地表地貌和边坡三维模型等信息,采用瞬变电磁法(TEM)和可控源音频大地电磁法(CSAMT)相结合的综合物探方法,对露天煤矿隐蔽采空区分布及积水情况进行详细探测;利用钻孔探测法对综合物探成果得到的采空区范围进行验证,钻孔位置采空区底板高程为+284 m,煤层最大开采高度为 6 m,煤层顶板高程约为+290 m,其结果具有高度一致性,据此方法计算勘探区A采空区瞬时水位高程约为+371 m,采空区上方导水裂隙带发育高度约为 44 m,另外,勘探区B采空区瞬时水位高程约为+371 m,采空区上方导水裂隙带发育高度约为 65 m,冒落带高度约为 26 m,研究结果表明,通过采用瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法,结合钻孔窥视探测方法,详细掌握采空区积水范围、冒落带高度、导水裂隙带发育高度等基本参数,结合物探与钻探的探查结果相互进行验证,可以达到准确探测煤矿隐蔽采空区的目的.为露天煤矿工作面开采布局提供安全探查经验,值得推广应用.

    隐蔽采空区综合物探TEMCSAMT精细探查

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    考虑流固耦合的露天坑积水下边坡与巷道协同稳定性研究

    张雷王兵黄铂然王培涛...
    110-118页
    查看更多>>摘要：露天矿边坡与巷道协同稳定性是影响矿山安全开采的关键因素.开展矿区边坡与巷道协同稳定性研究是保证矿山能进行安全施工的重要工作之一.针对矿区Ⅵ号矿组露天坑目前存汇水问题,分析论证后续井巷开采、工程力学、汇水等因素对Ⅳ号矿组、Ⅶ号矿组深部井巷工程是否有影响;采用 3Dmine建立了露天矿三维地质模型,截取风险边坡剖面并建立数值模型,结合COMSOL Multiphysics多场耦合分析软件,对建立的剖面模型的渗流场与应力场进行耦合,通过精细化划分网格对其进行稳态求解,得到剖面模型的损伤区、应力场及位移变化云图,其中,边坡 5号剖面区域基坑存在积水问题,在求解过程中考虑渗水条件.分析结果表明:Ⅵ号露天边坡、Ⅶ号露天边坡岩体损伤对地下工程均未造成影响,Ⅵ号矿坑积水的渗透速度分布在 10-7～10-6 m/s,由于渗透速度较低,Ⅵ号矿坑汇水并未对附近地采工程稳定性造成显著影响;建议对Ⅵ号矿坑汇水进行及时抽排,并加强Ⅶ号露天边坡位移监测.该研究结果为论证边坡与巷道协同稳定提供了新思路和参考.

    节理岩体边坡稳定性地下开采流固耦合有限元分析

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    近距离下伏煤层采动影响巷道围岩稳定性分析

    杨德群张向阳段云刚都航...
    119-129页
    查看更多>>摘要：针对近距离下伏煤层采动影响上部轨道大巷变形失稳、围岩稳定性较差的问题,本文以张集煤矿北区 14148工作面上方 12 m左右南翼轨道"Y"型大巷为工程背景,运用"竖三带"经验公式分析得出巷道与工作面之间的层位关系,采用数值模拟与现场实践相结合的方法,研究了近距离下伏煤层回采过程中上覆巷道应力分布特征及位移演化规律,确定了巷道重点支护部位.研究结果表明:上覆巷道位于覆岩裂隙带影响范围,围岩应力受工作面超前支承压力集中影响,呈先增大后急剧减小的趋势;围岩呈非对称性变形,变形速率随工作面推进呈三段式规律;顶板深部离层呈逐渐增大后平稳趋势,浅部离层呈先增大后减小的趋势.在此基础上提出了采前锚杆索预加固+采后U型棚"补强"巷道支护技术,数值模拟对比结果显示,补强支护后巷道两帮应力增大了 9 MPa,顶板下沉减少了 103 mm,巷道薄弱点位移量大幅减小,补强支护控制效果显著.实测结果表明,该支护方案能有效地控制巷道围岩变形,保证了矿井安全生产.

    近距离煤层下伏煤层采动影响预加固围岩稳定性

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    近距离煤层采空区下厚煤层开采强矿压机理及控制研究

    孟凡林王震孙治豪陈崇...
    130-138页
    查看更多>>摘要：针对近距离煤层采空区下W1701厚煤层工作面开采顶板强矿压现象,利用物理相似模拟实验、理论分析及数值模拟实验,研究了一次采全厚条件下W1701工作面顶板强矿压诱发机理及控制对策.研究结果表明:W1701工作面顶板受其上方"高位关键层(硬岩)-巨厚软弱岩组-低位关键层(硬岩)"覆岩结构破断运动影响,顶板呈现大周期、小周期来压变化,其中,低位关键层"砌体梁"结构性失稳形成小周期来压,巨厚软弱岩组纵向裂隙周期性贯通并发生台阶下沉,形成大周期来压,大周期来压造成工作面顶板支承压力跳跃式突增,支架载荷高达 67 248 kN,是支架额定工作阻力的 3.7倍,极易将整个工作面支架压死,并引发重大生产安全事故.对于准南煤矿此类近距离多煤层采空区下厚煤层不宜采用一次采全厚开采,宜采用分层开采,分层开采使得高位关键层、低位关键层之间的巨厚软弱岩组产生了分次破坏,工作面来压相对于一次采全厚有效缓和,能够有效避免工作面强矿压事故.

    近距离煤层采空区强矿压机理厚煤层巨厚软弱岩组矿压控制

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    变宽度孤岛工作面回采期间冲击危险性数值评估研究

    王俊虎史庆稳赵昀王翔宇...
    139-146页
    查看更多>>摘要：对采掘工作面进行冲击危险性评价是开展冲击地压防治的首要步骤.针对综合指数法对大量特殊地质和开采条件工作面难以适用的困境,本文以山西省杜儿坪煤矿变宽度孤岛工作面为对象,开展了基于有限差分数值计算方法的特殊开采条件工作面回采期间的冲击危险性评价研究.研究根据矿井实际煤岩赋存条件建立了工作面大尺度三维模型,先后计算了工作面准备阶段、两侧采空阶段、孤岛工作面回采阶段等三个阶段工作面围岩冲击危险区分布范围和危险程度,进而确定了变宽度孤岛工作面回采期间的冲击危险区段.研究结果表明,杜儿坪煤矿变宽度孤岛工作面回采过程中主要冲击危险性影响因素为冲击地压为工作面几何尺寸的突变和孤岛工作面临空条件的突变,该因素导致了回采过程中的两个主要冲击危险区段,分别为工作面变宽度区段和末采区段,对工作面在该区段的回采作业发出了冲击危险性预测和防冲措施建议,最终保证了工作面的安全回采.研究证明了有限差分数值计算方法对于特殊开采条件工作面冲击危险性评价的可行性,可作为综合指数法的互补方法.

    冲击地压冲击危险性评价数值计算变宽度工作面孤岛工作面

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    基于深部煤体应力监测的采动应力集中区域范围分析研究

    李士栋夏方迁袁腾飞吴震...
    147-157页
    查看更多>>摘要：现阶段煤体应力监测位置单一且固定,导致煤体应力监测数据缺少多样性,为获得采动过程中煤体深部应力数据,得到采动影响下的深部煤体应力集中区域范围,以赵楼煤矿7303工作面为工程实验现场,通过在工作面两顺槽布置深部应力监测测点的方式获得采动影响下深部应力数据,同时通过深部应力监测钻孔应力计实验室安装性能试验、FLAC3D数值模拟及现场被动CT反演对比分析,对煤体深部应力采动影响过程中的应力集中范围进行分析研究,得出以下结论:深部应力监测补偿系数K的取值规律为:20 m监测时K取 1.02,30 m监测时K取 1.03,50 m监测时K取 1.05,70 m监测时K取 1.07;通过数值模拟分析得出,以赵楼煤矿工作面岩石力学参数为基础,采动影响下深部煤体应力监测峰值位置在 20～30 m之间,且在 25 m左右达到峰值位置,且峰值应力约为 23.6 MPa,随着监测布置深度增大,垂直应力逐渐降低;通过被动CT反演数据,对比现场实测的深部应力监测数据分析,得出布置在20 m深部应力监测范围内的测点,能更好地反映采动影响下煤体应力变化的结论.

    深部应力监测数值模拟CT反演监测灵敏度超前支承压力

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