草原区近地表矿体下行式连续开采技术研究

为探索草原区近地表矿体开采方案,尽量减少其对草原环境的破坏,同时达到矿体安全高效开采的目的,以乌兰矿近地表矿体为研究对象,研究上部及下部中段不同的开采方案,并分析开采对地表位移的影响。研究结果表明：上部中段采用高端壁空场嗣后充填采矿法,下部中段采用中深孔与大直径深孔相结合的空场嗣后充填采矿法,利用尾砂对采空区进行充填,可以总体实现矿体的下行连续开采,有效控制地表塌陷区范围,达到保护草原区环境要求的同时,实现近地表矿体的快速、低成本开采。草原区近地表矿体开采技术的研发及现场应用,可为地表受限开采环境下同类矿体的绿色高效开采技术提供借鉴。     

基于CFD-DEM耦合方法的矸石-粉煤灰充填料浆在竖直弯管中的磨损研究

为研究矸石-粉煤灰高浓度充填料浆在竖直弯管内固液两相流的流动状态及磨损特性,基于EDEM的CFD-DEM耦合方法,以水泥和水混合而成的料浆作为连续相,以矸石和粉煤灰作为离散相,通过引入Archard和Oka磨损模型,计算分析充填管道的磨损性能。研究表明：采用耦合方法能更精确地反映料浆的流态和轨迹,能更准确地反映颗粒与流体的相互作用;充填管道磨损的高危区主要分布在弯管区域;弯管的磨损率随着料浆的流速增加而提高;矸石颗粒粒径以及弯管曲率半径对磨损率的影响与矸石颗粒的受力状态有关。     

三山岛金矿深井采矿卸压孔卸压数值模拟分析

三山岛金矿深井开采岩爆问题突出,为了保障作业面安全,提出了卸压孔卸压方案,建立了三维数学模型对卸压效果进行了分析,并通过三山岛金矿深部-780 m采场进行了实施。应力测试结果表明,卸压孔可以有效形成一定范围的降压区,降低了岩爆发生几率。     

深部大矿段采动环境监测及地压动态调控技术

针对深井开采中高应力、强扰动、难调控等行业共性难题,开展深部大矿段采动地压动态调控技术研究。通过研发基于正演数值模拟和反演定位补偿的高精度微震定位技术、适用深井高温条件的智能化分布式微震监测装备以及高能量吸收支护系统,建立深部金属矿床开采过程应力转移与开采工艺参数的相关性关系模型、动力灾害安全定量预警方法,进而实现采动地压动态调控。深部大矿段采动环境监测及地压动态调控技术研究实现了基于开采环境模型-多源实测数据感知-分析与反分析判别-开采工艺调整-地压实测反馈的深井开采地压动态调控新模式,提高了矿山本质安全,可为深部规模化开采地压控制提供技术保障。     

大垮塌原矿仓修复治理稳定性分析评价

原矿仓放矿过程中矿石的冲击和磨损易造成原矿仓的变形、失稳和垮塌。针对这种问题,采用BLSS-PE矿用三维激光扫描仪对某矿山大垮塌原矿仓进行三维激光扫描,精确地建立起原矿仓的三维可视化模型,获得其形态、边界和位置等信息。基于原矿仓的修复方案,运用FLAC3D软件对原矿仓垮塌破坏情况进行数值模拟,掌握了附近围岩的地压分布状况,重点分析了原矿仓修复治理过程中整体结构的稳定性。数值模拟结果表明:采用双控锚索+锚网喷联合支护修复治理方案,原矿仓的破坏得到有效限制,围岩的稳定性也相应提高,同时破坏区域围岩的受力状态得到了改善,保证了作业人员安全,治理效果明显。     

基于模糊故障树和蒙特卡洛方法的智能铲运系统可靠性分析

为了分析智能铲运系统在三山岛矿区内实际运行使用的可靠性,提出将模糊故障树分析与蒙特卡洛仿真相结合的研究方法。以智能铲运系统运行使用故障为顶事件,确定了16个中间事件和33个底事件,并构建了故障树模型。采用模糊集合理论的方法,通过10位专家的结果反馈,求取了各底事件的发生概率,进而对故障树进行了定量分析,得到顶事件发生概率为0.3481%。基于建立的故障树模型,采用蒙特卡洛仿真模拟的方法,编写蒙特卡洛仿真算法,合理设置仿真参数,最后得到了平均无故障时间、可靠性与不可靠性曲线以及系统失效概率曲线。通过对底事件的仿真重要度进行计算,结果表明：操作规范不合格（管理原因）和信息沟通失误（人员原因）对系统可靠性影响最大,影响最大的机械原因为操作装置故障和制动系统老化。通过将计算结果与实际数据进行对比分析,验证了该方法的准确性和有效性。     

大流量全尾砂膏体料浆管道输送参数计算与分析

在全尾砂膏体料浆管道输送技术中,合理输送管道参数的确定是确保其安全、可靠输送的核心。本 项目以某大型铜矿山为研究对象,设计采用全尾砂膏体料浆管道输送;针对其输送流量大、管道输送阻力大等技术 难题,以尾矿基础参数测试结果为基础,开展了全尾砂膏体料浆高效浓缩试验及料浆流变试验,根据试验结果推荐 输送浓度为 60%~65%;同时按照刘德忠公式及管道复合流态摩阻损失数学计算模型,计算分析了全尾砂膏体料浆 管道输送临界流速与摩阻损失等关键工艺技术参数;最终根据矿山生产参数,确定了管道输送方案及参数,即在日 生产尾矿量为 58 000 （t 干量）条件下,推荐全尾砂膏体料浆输送最佳浓度为 60%~65%,推荐采用单条管线输送,输 送工作流速为 1.85~2.12 m/s,对应输送管径为 650 mm。     

连续强降雨对堆浸场高边坡稳定性影响分析

本文根据非稳定渗流理论,采用三角形瞬态孔压分布函数法和稳定渗流边界法两种方法,分别模拟不同降雨强度和降雨历时工况下的堆浸场内部饱和~非饱和渗流场,得到瞬态孔隙水压力的空间分布以及时程分布,并基于刚体极限平衡理论,利用Bishop法和Morgenstern-Price法分析连续强降雨对矿堆高边坡稳定性的影响程度及随时间的变化过程。分析结果表明,随着降雨强度和降雨历时的增加,由三角形瞬态孔压分布函数法模拟渗流场计算的最小抗滑安全系数更低且减小的速率较快,对矿堆边坡稳定性影响较大,有可能会发生局部或整体滑坡。     

尾砂胶结充填体的水泥含量测定试验研究

矿山充填普遍存在充填料浆离析,导致采场充填体均匀性差和充填体强度降低等问题,目前关于充填料浆离析的研究大都局限在定性描述,尚无定量评价方法,主要原因是还无法准确测定尾砂胶结充填体中水泥的含量。为此,通过试验研究系统分析了充填体龄期和充填料浆质量浓度对EDTA滴定法的影响,论证了EDTA滴定法测尾砂胶结充填体水泥含量的有效性,探索出一种新的充填料浆离析和充填体不均性定量评价方法,提出了矿山原位采场充填质量评估的指标。     

充填体包裹下矿岩点柱强度力学性能研究

为探究充填体与其包裹下矿岩点柱的相互作用,揭示不同充填体作用下点柱强度力学性能及影响因素,考虑岩体的应变软化特征,采用FLAC~(3D)软件进行了充填体包裹作用下点柱的单轴压缩模拟实验。研究了不同充填体力学参数和充填率(即充填体宏观结构)条件下点柱峰值强度和残余强度的演化特征。研究结果表明:充填体力学参数和充填率对点柱峰值强度无显著强化影响;充填体弹性模量和充填率对点柱残余强度有显著强化效应;点柱残余强度随充填体内聚力增加而呈现出先增加后保持相对稳定状态;充填体泊松比和内摩擦角对点柱峰值强度和残余强度均无显著影响。研究结果可为空区残留点柱回采采场结构参数与充填体强度设计提供参考依据。