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基于RSM-FLAC的石墨矿采空区失稳概率定量评价 被引量:2
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作者 叶海旺 邓毕军 陈东方 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第1期112-119,共8页
在石墨矿开采过程中,由于石墨围岩的稳固性差,给矿山的安全生产带来了极大的威胁。针对现有响应面法计算石墨矿失稳概率未考虑岩体力学参数空间变异性的现状。首先,基于变异函数和协方差函数相结合的数理逻辑,解析各变量之间的关联关系... 在石墨矿开采过程中,由于石墨围岩的稳固性差,给矿山的安全生产带来了极大的威胁。针对现有响应面法计算石墨矿失稳概率未考虑岩体力学参数空间变异性的现状。首先,基于变异函数和协方差函数相结合的数理逻辑,解析各变量之间的关联关系,构建能够反映岩体参数空间变异性的区域化互相关随机场。然后,与破坏接近度指标相结合,构建裂隙岩体失稳的极限状态方程。最后,采用响应面法对采空区进行失效概率分析,实现考虑参数空间变异结构和响应面法的石墨矿采空区失稳风险定量评价。结果表明:蒙特卡洛法所计算的两帮失稳概率为17.67%,顶板失稳概率为30.19%;响应面法所计算的两帮失稳概率为17.71%,顶板失稳概率为29.57%。响应面法仅用蒙特卡洛法计算时间的1/4就得到较为精确的可靠度计算结果,简化了计算过程,提高了计算效率。 展开更多
关键词 石墨矿 失稳概率 定量评价 蒙特卡洛法 响应面法
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三维巷道模型空间交汇自动分割与连接
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作者 陈应显 李星华 +2 位作者 徐梦飞 王璞 周涛 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第4期900-910,共11页
在矿山智能化建设中,三维巷道模型的快速、精确和自动生成是迫切需要解决的难题之一,由于巷道空间复杂交错,如何实现三维巷道模型空间交汇自动分割与连接是解决这一难题的关键。在分析巷道模型空间交汇方式的基础上,提出了一种空间交汇... 在矿山智能化建设中,三维巷道模型的快速、精确和自动生成是迫切需要解决的难题之一,由于巷道空间复杂交错,如何实现三维巷道模型空间交汇自动分割与连接是解决这一难题的关键。在分析巷道模型空间交汇方式的基础上,提出了一种空间交汇巷道自动分割连接方法。该方法基于分层处理框架,通过粗筛阶段、精修阶段与容错阶段的协同优化,实现了“粗筛—精修—容错”一体化处理,显著提升了三维巷道模型空间交汇处处理的稳定性与效率。首先通过AABB相交检测快速筛选潜在相交的巷道三角面,并对包围盒相交的三角面进行精确求交运算;然后将闭合交线分别加入到巷道三角面网中,基于约束Delaunay剖分对相交区域进行局部拓扑重建,利用相交多边形将巷道三角面网分割为多个子区域;完成分割之后,确定在原始三角面网内部的子三角面网,并将其删除;最终将剩余的三角面网组合形成新的巷道网格结构,实现巷道空间交汇处的完全贯通。以某矿的巷道为例,运用该方法成功实现了巷道空间交汇处的自动分割与连接,交线闭合度达100%,拓扑错误率低于2%,验证了该方法在复杂三维巷道自动建模中的有效性。 展开更多
关键词 三维巷道 空间交汇 自动分割连接 协同优化 Delaunay准则 相交多边形
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不同节理开度及连通率下非贯通节理岩体剪切力学特性研究
3
作者 王刚 李洪奇 刘廷方 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期607-617,共11页
结合室内直剪试验和数值模拟手段,研究不同节理开度、节理连通率和法向应力下的非贯通节理岩体宏细观剪切力学行为,系统分析剪切应力-剪切位移曲线和峰值剪切强度、法向位移-剪切位移曲线、应力演化等特征。结果表明:①非贯通节理岩体... 结合室内直剪试验和数值模拟手段,研究不同节理开度、节理连通率和法向应力下的非贯通节理岩体宏细观剪切力学行为,系统分析剪切应力-剪切位移曲线和峰值剪切强度、法向位移-剪切位移曲线、应力演化等特征。结果表明:①非贯通节理岩体剪切应力-剪切位移曲线均存在明显峰值,且基本会经历压密阶段、裂纹扩展阶段、峰后破坏阶段和残余摩擦阶段,各工况下剪切曲线形态可划分为峰前上升峰后爬升型(Ⅰ型)、峰前上升峰后阶梯型(Ⅱ型)和峰前台阶峰后爬升型(Ⅲ型);②峰值剪切强度与节理开度、节理连通率呈负相关关系,与法向应力呈正相关关系,峰值法向位移与节理开度、最终法向位移与节理连通率均呈负相关关系,峰值法向位移、最终法向位移均随法向应力的增加而减少;③岩桥未贯通破坏前,节理端部及裂纹延伸处会产生应力集中现象,随着节理连通率、节理开度的增加,应力集中程度增加,岩桥贯通破坏形成剪切断面后,应力集中于断面处。 展开更多
关键词 非贯通节理 节理开度 节理连通率 直剪试验 数值模拟
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煤层吸附气密度模型及气体吸附行为再认识 被引量:1
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作者 武守亚 梁卫国 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1115-1126,共12页
明确煤层吸附气密度是研究煤层气吸附特征及煤层气真实含气量的基础,而现有吸附气密度计算方法未体现温度、压力的影响。鉴于此,采用气体分子间、气固分子间相互作用势能理论,构建了近壁面处气体密度非均匀分布模型,进而获得了吸附厚度... 明确煤层吸附气密度是研究煤层气吸附特征及煤层气真实含气量的基础,而现有吸附气密度计算方法未体现温度、压力的影响。鉴于此,采用气体分子间、气固分子间相互作用势能理论,构建了近壁面处气体密度非均匀分布模型,进而获得了吸附厚度与吸附层数计算方程,推导了吸附气密度计算模型,从而建立了吸附量计算模型。所建模型的可靠性通过了分子动力学模拟结果以及吸附物理实验结果的验证。通过模型分析可知,吸附气密度受气固相互作用强度、温度、压力的影响:煤体对气体吸附能力越强,气固相互作用强度越大,近壁面处气体密度越大,吸附气密度越大,吸附层数越大;距壁面1个分子层区域内为强吸附区域,强吸附区域内吸附行为主控因素是气固相互作用;距离孔隙壁面大于1个分子层吸附区域为弱吸附区域,强吸附区域内吸附行为主控因素是外压作用。随着压力升高,近壁面处气体密度增加,且气体吸附过程为优先填充强吸附区域,后填充弱吸附区域。吸附气密度与游离气密度均随压力升高而增大,但吸附层数减小。过剩吸附量在吸附气密度与吸附层厚度的综合作用下随压力升高呈现下降或稳定趋势。吸附气密度与游离气密度、吸附层数、吸附量均随温度升高而呈现降低趋势。降压和增温能够有效解吸距壁面大于0.2 nm范围内的吸附气,然而距壁面小于0.2 nm范围内气体吸附行为唯一控制因素是气固相互作用,通过减弱气固相互作用强度能够进一步增加气体解吸量。此外,温度升高和压力增大引起气体吸附层数下降是深部煤层吸附气占比下降的原因。 展开更多
关键词 煤层气 吸附气密度 吸附模型 气固相互作用 吸附特征
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非煤矿山地下开采碳排放核算系统研究 被引量:1
5
作者 冯俊 党帅珂 +5 位作者 任高峰 葛永翔 张露伟 张聪瑞 李吉民 曹泽伟 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第2期226-234,共9页
我国矿山开采普遍存在着碳排放强度大、能源粗放式消耗的问题,且目前对于矿山开采仍处于碳排放理论层面的核算,缺少对矿山生产过程中碳排放整体统一的管理分析。针对地下开采碳核算现状,梳理总结现有核算方法,采用全生命周期评价法与碳... 我国矿山开采普遍存在着碳排放强度大、能源粗放式消耗的问题,且目前对于矿山开采仍处于碳排放理论层面的核算,缺少对矿山生产过程中碳排放整体统一的管理分析。针对地下开采碳核算现状,梳理总结现有核算方法,采用全生命周期评价法与碳排放系数法,并结合矿山生产管理数据和工艺设备等参数构建了碳排放预测与实测模型。基于此,采用MVC软件架构模式搭建地下矿山开采碳排放核算系统平台,并按照生产数据录入、预测模型计算、实测模型计算、数据对比核算、碳视角分析、基础数据管理等6个主模块进行功能分解与界面设计。通过对程潮铁矿进行实例应用得出,除提升、通风等大功率高耗能工艺设备外,运输、支护以及风动钻孔设备等均为重点排碳点,且预测数据与实测值的误差小于10%,符合精度要求,表明所构建的系统可有效实现地下矿山开采碳排放的预测与数据分析。研究结果对矿山后续减碳工作具有指导意义。 展开更多
关键词 地下开采 碳排放核算模型 碳核算平台 生命周期评价法 碳排放系数法
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固废基相变蓄热充填体性能试验研究
6
作者 芮鸿儒 刘音 +3 位作者 刘伟韬 闵令冉 房昊 张贺 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第11期97-104,共8页
为解决深部矿山地热灾害与建筑垃圾堆积造成的环境问题,采用废旧发泡混凝土作为一种新型多孔支撑材料,与固体石蜡结合制备相变蓄热材料,并以不同比例替代部分煤矸石(简称相变蓄热材料替代比)作为骨料,与水泥、粉煤灰共同制备相变蓄热充... 为解决深部矿山地热灾害与建筑垃圾堆积造成的环境问题,采用废旧发泡混凝土作为一种新型多孔支撑材料,与固体石蜡结合制备相变蓄热材料,并以不同比例替代部分煤矸石(简称相变蓄热材料替代比)作为骨料,与水泥、粉煤灰共同制备相变蓄热充填体。通过扫描电子显微镜研究相变蓄热材料和相变蓄热充填体的微观性能,并探究不同相变蓄热材料下充填体的力学和热学性能。结果表明:所制备的相变蓄热充填体微观结构均匀致密,且定型效果优异,在较高温度下仍能保持稳定形状;综合考量充填体的力学性能、热学特性及材料经济性,发现当替代比为10%时,抗压强度、蓄热系数和导热系数虽存在一定波动,但比热容已趋于饱和。因此,将替代比控制在10%左右为最优选择。综上,试验制备的相变蓄热充填体在满足抗压强度要求的同时,具备良好的导热与蓄热能力,为深部矿山地热调控与固废资源化利用提供了可行的材料解决方案。 展开更多
关键词 高温地热灾害 相变蓄热材料 相变蓄热充填体 力学性能 热学性能
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磷石膏复合凝胶充填体配比优化及可行性分析
7
作者 王培鑫 杨春 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第10期1854-1862,共9页
“十四五”发展规划推进下,原材料工业固废综合利用迎来新机遇,磷石膏作为矿山低成本充填胶凝材料的工业化应用获极大推进。针对某地下磷矿磷石膏充填项目,开展了改性磷石膏充填材料配比优化研究,旨在提升材料性能、降低应用成本。结合... “十四五”发展规划推进下,原材料工业固废综合利用迎来新机遇,磷石膏作为矿山低成本充填胶凝材料的工业化应用获极大推进。针对某地下磷矿磷石膏充填项目,开展了改性磷石膏充填材料配比优化研究,旨在提升材料性能、降低应用成本。结合矿山实际,经抗压强度测试和成本效益分析,筛选出最优配比方案。为确保可行性,进一步采用流变性试验探究料浆在充填管道中的流动特性,确保其能够满足高效、连续的充填作业要求;并通过精密测量分析浸出液中有害离子浓度,评估改性磷石膏充填材料环境安全性。研究结果显示,优化后的充填体抗压强度满足试验采场充填体强度设计要求,充填料浆流变性良好,浸出液有害离子浓度符合标准,且大幅节约了充填成本。 展开更多
关键词 磷石膏 配比优化 抗压强度 流变性 可行性分析
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缓倾斜近距离双层磷矿房柱法开采矿柱稳定性研究
8
作者 罗斌玉 李大忠 +3 位作者 刘晓云 苏辕 李鹏程 杨世荣 《金属矿山》 北大核心 2025年第10期20-29,共10页
缓倾斜近距离双层磷矿房柱法开采中,受二次采动影响,矿柱失稳风险增大,威胁矿山安全生产。以鄂西某缓倾斜双层磷矿为背景,探究矿层倾角、夹层厚度、矿柱对齐方式三因素共同影响下矿柱的稳定性。设计三因素四水平正交试验方案,开展16种... 缓倾斜近距离双层磷矿房柱法开采中,受二次采动影响,矿柱失稳风险增大,威胁矿山安全生产。以鄂西某缓倾斜双层磷矿为背景,探究矿层倾角、夹层厚度、矿柱对齐方式三因素共同影响下矿柱的稳定性。设计三因素四水平正交试验方案,开展16种工况的数值模拟;采用考虑倾角因素的矿柱强度经验公式,通过fish语言编写安全系数公式,计算得到每种工况下采场中各矿柱的安全系数;然后对上下层矿柱稳定性因素进行方差分析,分析夹层厚度和上下层矿柱偏移率对矿柱稳定性的影响。结果显示,采场中矿柱安全系数均呈现“非对称式盆状”,下层采场矿柱安全系数较上层低,受倾角影响,矿柱出现明显的剪切破坏;夹层厚度变大后,矿柱间相互扰动变小,矿柱稳定性主要受矿层埋深影响;矿柱偏移率增大,矿柱安全系数呈现先减小后增大再减小的趋势。研究为双层矿房柱法开采矿柱设计与稳定性分析提供参考。 展开更多
关键词 双层磷矿 矿层倾角 夹层厚度 矿柱 稳定性
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基于不同浓度氯盐作用下充填膏体时效性特征研究
9
作者 温卓越 杜兆文 李帅乾 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期114-126,共13页
为研究矿井水作用下充填膏体时效性,配制了质量分数为0%、5%、10%、15%氯盐溶液,开展了侵蚀周期为4次、8次、12次、16次的氯盐干湿循环试验,分析了充填膏体宏观和微观特征,基于构建的压实-弹塑性本构模型获得了充填膏体损伤曲线,探讨了... 为研究矿井水作用下充填膏体时效性,配制了质量分数为0%、5%、10%、15%氯盐溶液,开展了侵蚀周期为4次、8次、12次、16次的氯盐干湿循环试验,分析了充填膏体宏观和微观特征,基于构建的压实-弹塑性本构模型获得了充填膏体损伤曲线,探讨了氯盐作用下充填膏体应力演化机制。结果表明:充填膏体质量随氯盐侵蚀周期增加呈急剧增长、缓慢增长和缓慢下降趋势,高浓度氯盐溶液会加速充填膏体质量变化;随氯盐侵蚀周期增加,充填膏体依次呈现出高应力-低应变、低应力-高应变和低应力-低应变宏观力学特征;压实度呈先急剧减小后小幅度增降发展动态,塑性因子呈先稳定后急剧增降变化趋势。氯盐会促使充填膏体损伤进程的平稳发展,抑制塑性后期的损伤激增;质量分数为5%和10%氯盐溶液中经历16次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小,质量分数为15%氯盐溶液中经历12次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小。化学腐蚀是引起充填膏体胶结性能弱化的重要原因,化学腐蚀的盐蚀产物一部分来源于氯盐与未参与水化反应铝酸三钙(C_(3)A)化学结合,另一部分来源于氯盐与水化产物钙矾石(AFt)化学结合。盐蚀产物与内部结构协调变形是造成充填膏体性能异化的关键因素,盐蚀产物充实抵抗内部应力致使压密性能和裂隙扩展能力降低。可为矿井水中充填膏体时效稳定性分析提供理论依据,对维护充填膏体长期稳定具有重要意义。 展开更多
关键词 时效性 充填膏体 干湿循环 本构模型 损伤进程
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煤基固废功能材料井下利用研究进展与展望
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作者 张吉雄 周楠 +3 位作者 刘恒凤 谢亚辰 孙志辉 欧阳神央 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期1-28,共28页
煤基固废功能材料井下利用是实现煤炭资源绿色开采、推动煤炭行业可持续发展的关键技术路径。论文在总结煤基固废处置与利用现状的基础上,遵循功能导向分类方法,将煤基固废功能材料分为矿山建设型、采热型、净水型、储能型、负碳型和承... 煤基固废功能材料井下利用是实现煤炭资源绿色开采、推动煤炭行业可持续发展的关键技术路径。论文在总结煤基固废处置与利用现状的基础上,遵循功能导向分类方法,将煤基固废功能材料分为矿山建设型、采热型、净水型、储能型、负碳型和承载型六大类功能材料。并系统介绍了煤基固废功能材料的分类及性能,深入探讨了煤基固废功能材料性能调控机理及方法,全面展望了煤基固废功能材料的发展方向。研究表明:通过活化改性、纤维增强及级配优化可显著提升建设型功能材料的力学性能与环境适应性;采热型功能材料的导热系数、比热容和蓄热系数分别是传统材料的1.75、2.12和1.72倍,3者的最主要影响因子是定型相变材料;净水型功能材料通过物理吸附、离子交换、表面配位吸附和化学沉淀等多种反应实现对矿井水中重金属离子的有效去除;储能型功能材料经过电学改性,能够调节其表面电子结构和化学性质,从而提高材料的导电性能、储能密度以及循环稳定性;负碳型功能材料内部矿化和水化产物可强化其空隙结构,并进一步实现CO_(2)的长期固存;承载型功能材料作为岩层与采空区稳定性控制的基础材料,多采用粒径级配、复合优化与机械活化等方式增强其自稳性、力学及输送性能。综上,目前在煤基固废功能材料组成成分、制备方法、性能调控等方面取得了较大进展,基本构建出煤基固废功能材料理论体系,未来将重点围绕材料性能新调控方法、新制备技术和新应用场景等方面开展研究。现有研究现状及发展趋势综合表明,煤基固废功能材料不仅能有效提升煤基固废资源化利用效率,还可实现煤基固废的大规模消纳与增值利用。 展开更多
关键词 煤基固废 功能材料 材料性能 井下利用 绿色开采
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房柱式煤矿采空区注浆充填治理覆岩变形规律
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作者 李磊 勾奇庆 +2 位作者 吴小飞 李文杰 梁斌 《兰州工业学院学报》 2025年第5期87-93,共7页
为有效治理工程建设中采空区覆岩变形问题,针对郑洛高速魏寨大桥区段的房柱式煤矿采空区注浆充填治理工程,通过分析充填体对煤柱作用机理,并利用数值模拟软件建立工程荷载作用下采空区三维模型,分析注浆充填率对覆岩变形的影响机制。结... 为有效治理工程建设中采空区覆岩变形问题,针对郑洛高速魏寨大桥区段的房柱式煤矿采空区注浆充填治理工程,通过分析充填体对煤柱作用机理,并利用数值模拟软件建立工程荷载作用下采空区三维模型,分析注浆充填率对覆岩变形的影响机制。结果表明:注浆充填体可以提高煤柱内部的附加应力,从而增加煤柱的强度,更有效地支撑顶板;充填程度越高,采空区岩体受到工程荷载作用时的沉降控制作用也越强,充填率为100%相较60%时的最大沉降量降低了56.20%;注浆充填降低了临近煤柱对上覆岩层的承载占比,随充填率的提高,采空区竖向应力及塑性应变值逐渐降低。现场以充填率为95%进行注浆处治,通过钻孔取芯得出注浆处治效果良好,且浆液结石体的单轴抗压强度均大于2 MPa,可为后续工程施工提供安全保障。 展开更多
关键词 房柱式采空区 注浆充填率 充填体 煤柱 覆岩变形
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基于香橙派Orange Pi 5B开发的矿石识别系统
12
作者 付琴 林奇兵 常周林 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第2期254-260,共7页
针对目前矿石检测技术准确性不高、效率低、实时性差以及环境适应性弱等问题,提出了一种基于香橙派的矿石识别系统。该系统利用高清摄像头实时捕获矿石图像,并通过香橙派Orange Pi 5B开发板搭载YOLOv4-tiny-tf2模型处理图像数据,实现矿... 针对目前矿石检测技术准确性不高、效率低、实时性差以及环境适应性弱等问题,提出了一种基于香橙派的矿石识别系统。该系统利用高清摄像头实时捕获矿石图像,并通过香橙派Orange Pi 5B开发板搭载YOLOv4-tiny-tf2模型处理图像数据,实现矿石种类的高效准确识别。结果表明:轻量化的YOLOv4-tiny-tf2模型在不牺牲模型精度的情况下简化了其结构,更适合在配置较低的设备上部署,具备了较高的便携性;相较于传统的人工视觉检测和化学分析方法,基于香橙派Orange Pi 5B的矿石识别系统能够实时识别矿石,识别准确率达到93.75%,具有较高的可靠性和稳定性。 展开更多
关键词 矿石识别系统 香橙派Orange Pi 5B YOLOv4-tiny-tf2 准确率
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高浓度全尾砂浆流变性能测试分析
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作者 龙云刚 李玉 +3 位作者 邓代强 曹国栋 杨云飞 王野 《中国锰业》 2025年第1期61-66,共6页
对于采用冶金矿山选矿全尾砂作为充填骨料的充填系统而言,全尾砂浆管道输送效率对充填工艺常常具有较大的影响,为此展开了不同浓度条件下全尾砂浆的流变性能测试,进而获得充填设计所需的管道输送流变参数指标。研究结果表明,当采用L形... 对于采用冶金矿山选矿全尾砂作为充填骨料的充填系统而言,全尾砂浆管道输送效率对充填工艺常常具有较大的影响,为此展开了不同浓度条件下全尾砂浆的流变性能测试,进而获得充填设计所需的管道输送流变参数指标。研究结果表明,当采用L形管道进行浆体流动性模拟试验,全尾砂浆浓度为78%、76%、74%、72%时,在测试过程中所制备的全尾砂料浆的流动性均匀稳定,料浆沿透明的有机玻璃管道整体滑移,呈现出连续的结构流体状态;当全尾砂浆的浓度降低为70%、68%时,料浆在管道中的流速也逐步加快,整体上呈现出紊流状态,因此在低浓度状态下需要采取特殊措施才能有效测定流变参数。使用小型颗粒物料浆体流动性模拟试验所得的初始剪切应力与料浆黏滞性系数,可为后期充填料浆管网设计中的浆体输送水力学计算提供技术依据。 展开更多
关键词 充填采矿 全尾砂浆 输送阻力 流变特性 测试分析
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地下矿山采矿方法及其与生态系统的协调性研究 被引量:1
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作者 常海洋 《凿岩机械气动工具》 2025年第8期216-218,共3页
文章介绍了地下矿山常见采矿方法,包括空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法,分析了不同地下采矿方法对生态系统的影响,构建起采矿方法与生态系统协调性评价体系,并结合实际案例展开研究,进而提出采矿方法与生态系统协调性提升策略,旨在... 文章介绍了地下矿山常见采矿方法,包括空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法,分析了不同地下采矿方法对生态系统的影响,构建起采矿方法与生态系统协调性评价体系,并结合实际案例展开研究,进而提出采矿方法与生态系统协调性提升策略,旨在助力地下矿山朝绿色、可持续方向发展。 展开更多
关键词 地下矿山 采矿方法 生态系统 协调性评价
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Microstructure Evolution and Mechanism of Strength Development of Fly Ash Paste
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作者 MA Shuzhao WU Shunchuan +5 位作者 HUANG Mingqing CHENG Haiyong JIANG Guanzhao NIU Yonghui LIU Zemin SUN Wei 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2025年第1期152-163,共12页
Three types of activators such as sodium hydroxide,calcium oxide and triethanolamine(TEA)are used to establish different activation environments to address the problems associated with the process of activating fly as... Three types of activators such as sodium hydroxide,calcium oxide and triethanolamine(TEA)are used to establish different activation environments to address the problems associated with the process of activating fly ash paste.We conducted mechanical tests and numerical simulations to understand the evolution of microstructure,and used environmental scanning electron microscopy(ESEM)and energy dispersive spectroscopy(EDS)techniques to analyze the microenvironments of the samples.The mechanical properties of fly ash paste under different activation conditions and the changes in the microstructure and composition were investigated.The results revealed that under conditions of low NaOH content(1%-3%),the strength of the sample increased significantly.When the content exceeded 4%,the rate of increase in strength decreased.Based on the results,the optimal NaOH content was identified,which was about 4%.A good activation effect,especially for short-term activation(3-7 d),was achieved using TEA under high doping conditions.The activation effect was poor for long-term strength after 28 days.The CaO content did not significantly affect the degree of activation achieved.The maximum effect was exerted when the content of CaO was 2%.The virtual cement and concrete testing laboratory(VCCTL)was used to simulate the hydration process,and the results revealed that the use of the three types of activators accelerated the formation of Ca(OH)_(2) in the system.The activators also corroded the surface of the fly ash particles,resulting in a pozzolanic reaction.The active substances in fly ash were released efficiently,and hydration was realized.The pores were filled with hydration products,and the microstructure changed to form a new frame of paste filling that helped improve the strength of fly ash paste. 展开更多
关键词 paste filling fly ash ACTIVATOR unconfined compressive strength MICROSTRUCTURE hydration simulation
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掺有碳酸钙的膏体充填体力学特性试验研究
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作者 胡昕 杨生彬 +2 位作者 陈新泽 饶虎 鞠照强 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第7期100-108,共9页
碳酸钙可作为缓凝剂来提高充填料浆的可流动时间,为研究碳酸钙对膏体充填体力学特性的影响程度,采用单因素及正交法设计充填体材料配比方案制备充填体,对充填体试件开展单轴压缩试验,实时监测加载过程中充填体的声发射变化,并利用SEM观... 碳酸钙可作为缓凝剂来提高充填料浆的可流动时间,为研究碳酸钙对膏体充填体力学特性的影响程度,采用单因素及正交法设计充填体材料配比方案制备充填体,对充填体试件开展单轴压缩试验,实时监测加载过程中充填体的声发射变化,并利用SEM观察试件裂纹处的微观形貌,研究各因素对充填体抗压强度的影响规律及权重顺序,从多角度分析充填体破坏机制。结果表明:随着碳酸钙质量分数的增加,充填体强度先降低后升高,掺加碳酸钙后,粉煤灰、水泥及固料质量分数对各养护龄期(3 d、7d、28 d)充填体强度的影响规律与未掺之前基本一致,碳酸钙对充填体抗压强度的劣化作用较弱,但具有价格优势,可作为充填材料缓凝剂使用;基于极差分析可知,各因素对充填体28 d强度影响的权重顺序为:水泥质量分数>碳酸钙质量分数>固料质量分数>粉煤灰质量分数;由充填体破坏特征可知,随着养护龄期的增加,充填体破坏形式由延性劈裂向脆性剪切破坏转变;声发射振铃计数在充填体初始压密接近弹性变形阶段及峰值应力前后发生突变,揭示了充填体内部损伤演化过程。 展开更多
关键词 碳酸钙 膏体充填体 力学特性 声发射 破坏机制
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矿山深部开采顺序优化与岩爆灾害超前控制效果研究
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作者 陈璐 陈青 +2 位作者 张梅 于世波 杨小聪 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期76-86,共11页
矿山开采扰动特征与开采过程密切相关,是典型不可逆的非线性过程。在高应力等复杂地质环境影响下,这一非线性扰动过程机制更加复杂,诱发的灾害问题也更为突出,严重制约着某滇东北矿山的深部矿体开采。高地应力与强开采扰动是诱发岩爆等... 矿山开采扰动特征与开采过程密切相关,是典型不可逆的非线性过程。在高应力等复杂地质环境影响下,这一非线性扰动过程机制更加复杂,诱发的灾害问题也更为突出,严重制约着某滇东北矿山的深部矿体开采。高地应力与强开采扰动是诱发岩爆等动力灾害本因。为了确保该矿山深部矿产资源的安全、高效开采,首先通过深部原位地应力的测量数据,分析反演了矿区深部三维地应力场。其次综合深部开采方案、岩体力学参数、工程地质结构和应力环境等,依托Map3D边界元模拟软件构建了高精度三维仿真模型,用以深部开采模拟与待开采矿体整体规划研究。通过系统的数值模拟与研究讨论,得出结果如下:该矿山当前的开采方案较为合理,浅部的矿体回采完毕后所产生的应力环境扰动并未影响到深部矿体,深部矿体所在区域力学环境与浅部不存在交叉扰动风险;针对开采中段内部沿矿体走向、垂直矿体走向、沿最大主应力三种采矿方向方案,结果显示沿最大主应力方案最优,垂直矿体走向方案次之,但二者差值不大,现场亦可按照垂直矿体走向方案执行,该方案也对岩爆灾害控制具有一定的改善作用;多中段同时开采时,随着开采的推进,应力集中范围逐渐扩大,矿体内部尖角处充填体容易遭到破坏,外围局部过硬岩体存在岩爆灾害风险。本文研究成果可为国内类似矿山的深部开采方案规划提供参考。 展开更多
关键词 深部开采 整体规划 开采顺序 岩爆 灾害控制
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地下水侵蚀对掺聚丙烯纤维充填体力学性能影响研究
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作者 马绪骁 张治强 +2 位作者 杨文强 孙赫阳 王薪荣 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第10期88-94,共7页
随着开采深度逐渐增大,充填体受到高地应力、开采扰动和地下水侵蚀等因素的影响。为探究地下水侵蚀效应对掺聚丙烯纤维尾砂胶结充填体力学性能的影响,对不同纤维掺量的试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验,筛选出力学性能较优的试件,进... 随着开采深度逐渐增大,充填体受到高地应力、开采扰动和地下水侵蚀等因素的影响。为探究地下水侵蚀效应对掺聚丙烯纤维尾砂胶结充填体力学性能的影响,对不同纤维掺量的试件进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验,筛选出力学性能较优的试件,进而基于地下水侵蚀环境进行单轴压缩和声发射监测试验,研究聚丙烯纤维充填体在地下水作用下的损伤破坏演化特征。结果表明:随着聚丙烯纤维掺量的增加,充填体抗压强度先增大后减小,掺量为0.3%的试件峰值强度达3.82 MPa,表现最佳;经地下水侵蚀后,声发射累计振铃计数特征可以分为初始活跃、稳步增长及急剧增长3个阶段,并在稳步增长阶段出现较明显的破坏前兆特征;充填体试件的耐久性随不同pH的地下水侵蚀效应表现为:pH=9侵蚀的充填体>pH=7侵蚀的充填体>pH=5侵蚀的充填体>未侵蚀的充填体;随着地下水pH升高,RA-AF剪切裂纹信号持续下降,充填体的损伤破坏由剪切破环向张拉破坏转变。研究结果可为改善矿山充填体的力学性能和耐久性提供参考。 展开更多
关键词 尾砂充填 聚丙烯纤维 地下水侵蚀 力学性能 损伤破坏
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我国深部矿井分类及其临界深度探讨 被引量:36
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作者 胡社荣 戚春前 +2 位作者 赵胜利 彭纪超 蔺丽娜 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2010年第7期10-13,43,共5页
目前对深矿井的概念和临界深度问题没有取得共识,这给探讨矿山深部开采遇到的地质灾害等问题带来了不便。在通过厘清深矿井分类历史的基础上,对我国煤矿深部开采中遇到的高地温、冲击地压、瓦斯涌出、奥陶纪灰岩突水和采动效应的影响等... 目前对深矿井的概念和临界深度问题没有取得共识,这给探讨矿山深部开采遇到的地质灾害等问题带来了不便。在通过厘清深矿井分类历史的基础上,对我国煤矿深部开采中遇到的高地温、冲击地压、瓦斯涌出、奥陶纪灰岩突水和采动效应的影响等问题的研究,提出深矿井概念及其分类原则:基于不同煤矿有不同的地质条件、采煤方法、支护方式等,提出深矿井的分类与临界深度应该是一个区间的概念,在此基础上,提出了深矿井的上限为600~800 m,而800~1 200和1 200 m以上深为其2亚类的方案。 展开更多
关键词 开采深度 临界深度 深部矿井 地质灾害
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煤矿“短充长采”科学开采模式研究 被引量:22
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作者 祁和刚 张农 +3 位作者 李剑 郑忠友 朱磊 管增伦 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1-11,共11页
随着我国煤炭持续高强度开发,开采条件逐渐恶化,传统开采方法带来一系列资源、安全与环境问题。基于"岩层低损伤","无煤柱开采"和"固废零排放"的思路,提出了以煤矿井下采区内就近分选矸石为主形成的固体... 随着我国煤炭持续高强度开发,开采条件逐渐恶化,传统开采方法带来一系列资源、安全与环境问题。基于"岩层低损伤","无煤柱开采"和"固废零排放"的思路,提出了以煤矿井下采区内就近分选矸石为主形成的固体废弃物充填带取代区段煤柱的"短充长采"科学开采构想及其技术原理。探索了"采-选-充-留"关键技术路径,统筹研究解决遗留煤柱的资源浪费、固废排放的环境污染、传统开采的技术瓶颈和深部开采的安全风险等问题。建立了"短充长采"固体废弃物充填带能量缓释理论和低损伤岩层控制理论。阐述了5项关键技术:"短充长采"系统设计方法,井下智能干法轻量模块化分选系统,自成巷前进高效采充技术与装备,沿充填带留巷技术与装备,"短充长采"系统集成控制技术。现场应用结果表明:"短充长采"科学开采模式在葫芦素煤矿和刘庄煤矿井下矸石直接充填能力分别达到200万t/a和100万t/a,利用有限的的固废资源集成解决了煤炭开采的资源、安全和环保问题,可以实现井下无煤柱、地面固废零排放。该模式创新了绿色开采新理论、新技术、新方法,构建了我国新型绿色开采的科学开采体系。 展开更多
关键词 短充长采 绿色开采 无煤柱 低损伤 零排放
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