急倾斜金脉群地下开采岩移规律数值模拟分析研究

为了掌握急倾斜金矿脉地下开采的岩移规律,克服传统岩移角理论在金属矿山的局限性,根据矿山的开采现状,运用有限元数值模拟软件建立了矿山复杂的三维计算模型,对矿山地下开采造成的岩移及地表变形进行分析。分析结果表明,矿山目前的采矿模式产生的地表变形小于相关规范,未对地表建构筑物产生影响,且在开采至一定深度时将不再会对地表产生影响,矿山无需对地表民居进行搬迁,节约大笔资金,对矿山今后发展发挥重要作用。     

攀西金属矿开采集中区地质环境评价

“3S”技术已成为研究地表资源环境最有利的手段之一。基于“3S”技术,利用IKONOS高分辨率遥感影像,结合其他数据获取攀西裂谷成矿带的遥感、地质、地理、气象信息,采用层次分析法建立矿山地质环境评价体系,对研究区矿山地质环境进行评价。评价结果显示研究区内矿山地质环境质量总体较差：①矿山开采对地表景观的破坏较严重,占用了大量的土地资源,且未进行有序恢复。②采矿活动引发的地质灾害数量较多、规模大,存在一定的地质灾害隐患。③研究区个铜矿、铁矿、铅锌矿等金属矿尾矿库数量较多,雨水冲刷易造成地表水污染。     

某铁矿地下开采对地表建(构)筑物的安全影响研究

为合理留设某铁矿隔水护顶矿柱,科学预测矿山地下开采对村庄、道路等建(构)筑物的安全影响,防止开采活动造成地表水漏失和建(构)筑物破坏,根据矿山地质和设计资料,采用3种不同理论计算方法对矿山隔水护顶矿柱厚度进行了计算,确定了隔水护顶矿柱的安全厚度。利用数值模拟软件对矿山不同阶段的开采过程进行了模拟,分析和总结了地表沉降值、沉降中心位置及地表变形的变化规律,明确了矿山地下开采过程中地表需重点监测和防范的区域。在数值模拟得到的位移数据基础上,通过理论公式计算,得出了矿区地表最大倾斜、曲率和水平变形值分别为1.72 mm/m、0.16×10~(-3) m~(-1)和0.71 mm/m,小于地表建(构)筑物保护等级对应的允许变形值。研究结果表明,在留设合理的隔水护顶矿柱并按设计要求进行开采的基础上,矿山开采引起的地表变形不会对地表建(构)筑物安全造成威胁,为矿山建设和生产安全提供了理论依据。     

某地下矿山爆破振动对地表房屋安全影响的分析

根据《爆破安全规程》(GB6722-2014),对地面建筑物的爆破振动影响判据采用被保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率。结合某矿山开采爆破时附近村庄对房屋的爆破振动监测数据,分析和评价地下矿山开采爆破振动对地表房屋的影响,认为该地下矿山开采爆破振动不会对地表房屋的主体结构安全造成危害,但会造成房屋抹灰层产生微细裂缝、加速,或促进房屋原有裂缝扩展、延伸,在其他因素的综合作用下,爆破振动的累积效应可能会造成房屋地基沉降或沉降加速等。     

地下开采引发的地表沉降的模糊综合评价

地下开采引发的地表沉降会对周围环境造成一定的影响。为评价东同Ⅴ号矿体开采引发地表沉降的安全性,从自然地质因素和采矿技术因素2个方面建立了评价体系,运用Fuzzy AHP法确定各评价指标的权重,并对各评价指标影响程度灰量进行量化,借助中心点三角白化权函数求取矿山指标现实值的隶属度矩阵。最后,选用合适的算子进行二次模糊综合评价,得到地表沉降影响程度的最终评价结果。结果表明,东同Ⅴ号矿体开采引发的地表沉降影响等级为"较强烈",与工程实际情况一致。     

基于SPSS曲线拟合在矿山岩移监测预测分析中应用

矿山在开采过程中,破坏了原有的地下岩体空间结构,导致地表建筑出现不同程度的变形。为了减少和避免开采造成的损害,文中主要利用SPSS曲线、小波神经网络、灰色模型对地表观测数据进行预测分析,通过对比分析得出,SPSS曲线拟合,能够对后续的矿山岩移监测以及地表建筑物的保护提供有效的数据。     

基于MATLAB和FLAC3D的开采沉陷仿真教学实验系统研发

矿山开采岩层移动与地表沉陷机理及规律是《矿山开采沉陷学》的核心基础理论,其相关教学内容复杂且抽象,是课程教学的重点和难点。针对常规教学方法课堂效果差,且现有开采沉陷计算机仿真教学 存在诸多不足,综合矿山开采沉陷原理与方法、现有矿山开采沉陷研究热点问题以及前沿仿真教学设计方法,利用MATLAB和FLAC3D平台研发了矿山开采沉陷仿真教学实验系统。系统主要包括两个模块：①基于MATLAB 和FLAC3D耦合的岩层移动机理仿真模块。该模块针对矿山开采岩层移动相关教学内容,通过对MATLAB数值计算与表达功能和FLAC3D数值模拟功能的互补耦合,实现了对岩层移动机理和岩层移动规律的仿真。②基于 MATLAB GUI的地表沉陷规律仿真模块。该模块针对矿山开采地表沉陷相关教学内容,基于MATLAB GUI开发了开采沉陷预计原理仿真、智能参数反演原理仿真和开采沉陷规律仿真3个地表沉陷规律仿真子模块,实现了对 地表沉陷时空演化规律的仿真。所开发的系统界面友好,操作简捷,通过人机交互界面与系统进行交流,可以让学生充分理解并掌握岩移机理和规律、开采沉陷原理,以及开展相关预计参数求解等创新性实验,从而 有效提高教学质量和效果。教学实践表明：所构建的教学实验系统可以极大地提高学生的理解能力,培养学生的创新精神和学习兴趣,可有效解决《矿山开采沉陷学》教学的瓶颈问题。     

根据随机理论预计开采对覆岩与地表的影响

概况为了进行矿山开采设计工作,需掌握与开采工作密切相关的、对上覆岩石、井巷工程和建筑物范围内的地表的诸多影响因素。这些开采影响因素所造成的损害,则表现为处在开采影响范围内的井巷工程和地表建筑物产生位移与变形。为此,应在使用正确的预计方法(即理论上论证过和亦经检验过的预计方法)的基础上,可从开     

刘楼铜铁(金)矿地下开采对地表建构筑物安全的影响研究

为科学预测刘楼铜铁(金)矿地下开采对地表道路、水闸和民房等建构筑物的安全影响,根据矿山设计资料及开采现状,采用FLAC3D数值模拟软件,对矿山开采过程进行模拟分析,得出了矿山开采结束后地表位移分布情况和位移值.在数值模拟得到的位移数据基础上,通过变形计算公式,得出了矿区地表倾斜、曲率和水平变形值,并绘制了地表变形等值线...     

山区重复采动下地表沉陷移动分析

通过对斜沟矿13#煤层的23103工作面进行地表沉陷移动观测,分析了山区条件下重复开采所引起的地表变形规律、地表破坏规律及地质灾害情况,以期对山区条件下的"三下"采煤、重复开采的煤柱留设和矿山环境的治理起到指导作用。     

高岭石的结晶学特性、表面性质与可浮性

通过对两种高岭石（硬质高岭石和软质高岭石）的化学成分、结晶学特性以及表面性质的研究,阐明了高岭石的结晶学特性、表面性质和可浮性的关系。软质高岭石层间所荷电荷比硬质高岭石要多,这有利于阳离子捕收剂在基层面吸附。结晶学特性研究表明,软质高岭石的结晶度比硬质高岭石要好,其端面表面积比硬质高岭石要大,有利于吸附剂在其表面的吸附,以上两个原因导致软质高岭石的可浮性比硬质高岭石要好。通过减小硬质高岭石的粒度,可以提高其可浮性。因此,在铝土矿阳离子反浮选过程中选择性地将脉石矿物细磨,将有利于其浮选分离。     

基于密度泛函理论的水对黄铁矿和煤表面润湿性机理研究

浮选建立在矿物表面润湿性差异之上,为了研究水对黄铁矿和煤表面的润湿机理,构建了黄铁矿和理想化的煤表面模型,并采用密度泛函理论（DFT）分析了水分子和氧分子在黄铁矿和理想化的煤表面上的吸附。结果表明:黄铁矿表面的电子性质活跃,表面Fe与S原子均有未成键的悬挂键,使得黄铁矿表面对水具有较强的吸附活性;水分子在黄铁矿表面各吸附位的吸附能均为负值,底部对硫穴位为水分子吸附的最稳定构型（吸附能为?87.42 kJ/mol）;氧分子在黄铁矿表面吸附时会发生解离,但其对已吸附的水分子影响较小。理想化的煤表面原子的配位数与体相相同,且表面对电子的束缚较强,使得理想化的煤表面吸附活性较弱;水分子在各吸附位的吸附能均为正值,说明水分子难以吸附在理想化的煤表面上;氧分子在理想化的煤表面上吸附时未发生解离,且将已吸附的水分子排离表面。因此,黄铁矿表面具有较强的亲水性,而理想化的煤表面具有较强的疏水性。      

干式磨矿对闪锌矿、黄铁矿矿浆化学性质的影响

研究了干式磨矿对闪锌矿、黄铁矿单矿物及双矿物磨矿矿浆化学性质的影响,并采用光电子能谱(XPS)考察磨矿过程中硫化矿物表面变化的情况,确定硫化矿物表面物质的存在形式。结果表明,黄铁矿经干磨以后矿物表面变化较大且有新物质FeSO_4生成。     

充填法开采诱发矿山地表沉降数值分析研究北大核心

地下开采对地表河流、公路、构筑物等扰动影响是矿山首要关注的问题,传统的岩体移动带圈定难以直接确定地表河流、道路的稳定性。为探究地下开采对地表沉降的影响,采用FLAC 3D软件对小栗子一、二铁矿区充填开采过程中地表的岩移数值模拟计算的方法,分析地下开采过程对地表沉降变形、地表河流及邻矿运输道路稳定性等的影响。结果表明:地表的绝对位移较小,倾斜率、曲率、水平变形值等指标均远小于规范允许值,稳定性较好,整个地表均较为稳定,同时进一步说明了要保持地表河流、运输道路的稳定,采空区回填非常必要。计算结果可为矿山的安全开采提供一定的理论支撑。     

基于水化膜弱化促进煤泥脱水机理及试验研究

煤泥颗粒表面水化是煤泥脱水困难的重要因素之一,通过弱化煤泥颗粒表面水化膜促进煤泥高效脱水是一种新的技术方法。为掌握基于弱化水化膜促进煤泥脱水机理,采用密度泛函理论方法模拟了不同长链烷基季铵阳离子(表面活性剂)在煤泥水主要矿物颗粒表面的吸附,通过对吸附构型、Mulliken键布局及电荷的分析,研究了水及药剂在高岭石(001)面、α-石英(001)面和蒙脱石(001)面的吸附机理;通过开展煤泥脱水试验和接触角测试,探讨长链烷基季铵盐药剂对煤泥水分和表面润湿性的影响规律。结果表明,水分子在不同种类矿物(001)面的吸附稳定性顺序为石英>高岭石>蒙脱石,石英对煤泥脱水影响大于高岭石和蒙脱石;长链烷基季铵盐药剂在矿物表面的吸附稳定性明显高于水分子,说明药剂与水分子的竞争吸附作用顺序是蒙脱石>石英>高岭石;长链烷基季铵盐与几种矿物(001)表面吸附均是以静电引力为主,弱氢键为辅。随着长链烷基季铵盐药剂用量的增加,煤泥滤饼水分先减少后增加,当药剂用量为500 g/t效果最好,水分降低2.25%以上;随着药剂用量和链长的增加煤泥表面疏水性显著增加。控制药剂用量是实现高效煤泥脱水的技术关键,添加适量的表面活性剂有利于弱化矿物表面的水化膜,过量长链烷基季铵盐阻碍煤泥脱水。     

硫酸锌添加顺序对乙硫氮在方铅矿和闪锌矿表面吸附的影响

研究了无机抑制剂硫酸锌及其与乙硫氮不同添加顺序对方铅矿和闪锌矿浮选行为的影响。当先加入硫酸锌时,硫酸锌对闪锌矿有较强的抑制作用,对方铅矿有轻微的抑制作用;当硫酸锌后于乙硫氮加入时,对方铅矿的抑制作用减弱,而对闪锌矿的抑制作用增强。吸附量测定结果表明,乙硫氮强烈吸附在方铅矿表面,硫酸锌对乙硫氮在方铅矿表面吸附影响很小,而乙硫氮与闪锌矿表面作用较弱,吸附量较小。红外光谱研究表明,无论硫酸锌先加还是后加,均明显降低乙硫氮在闪锌矿表面的吸附,而硫酸锌对乙硫氮在方铅矿表面的吸附影响较小,特别是硫酸锌后加时对乙硫氮在方铅矿表面吸附强度的抑制作用减弱。飞行时间二次离子质谱研究表明,与硫酸锌先加时相比,硫酸锌后加时,方铅矿表面吸附的氢氧化锌亲水胶体更少、乙硫氮略多,而闪锌矿表面吸附的氢氧化锌亲水胶体更多、乙硫氮更少。因此,硫酸锌后于乙硫氮添加时更有利于铅锌分离。     

承压含水层自身性质对地表沉陷的影响规律

为了确定28采区继续回采对地表建筑物的影响,以9#煤层28采区上覆第四纪承压含水层为研究目标,综合采用理论分析、数值模拟等手段,运用岩层移动、地下水动力学相关知识,研究了含水层自身性质对地表沉陷的影响,研究结果表明:在28采区条件下,地表沉陷与含水层压力、渗透系数成正比关系;含水层厚度对地表沉陷的影响呈抛物线状态,在厚度为30 m时,对应的地表沉陷最大;28采区继续回采地表沉陷最大值较以往将会不断的减小,不会对建筑物造成进一步的破坏。     

黄铁矿的氧化与浮选机理

用量子化学CNDO/2方法研究了黄铁矿表面的电子结构和化学键性质,讨论了黄铁矿表面原子、氧和黄药的相互作用,阐明了黄铁矿表面的共价键特征和接收电子的能力,认为清洁的黄铁矿表面可以与黄药作用生成黄原酸盐,而在有氧吸附的表面上是难以生成黄原酸盐。但吸附的氧可以使黄药氧化生成双黄药,成为反应的活性中心。黄铁矿表面则对该反应起着电催化作用。     

电铸镍微结构表面与复材胶结强度研究北大核心

直升机复材旋翼桨尖处常使用镍包片来对机翼进行保护。镍表面与复合材料的连接性能不佳,在使用时稳定性不能达到预期效果。在阴极表面进行绝缘油墨喷涂、激光烧蚀,构造出微结构,随后在其表面进行电铸镍,最终获得具有毛化内表面的镍片,然后使用该镍片制作CFRP/Ni接头。和没有经过内表面毛化处理的镍片相比,接头的结合强度最高提高了162.4%。结果表明,通过复制阴极上微结构形貌的方法得到的镍片,与未经过任何表面处理的镍片相比,制备的接头结合强度大大提高。此外,通过对被破坏的CFRP/Ni接头表面进行观察,发现结合强度与微结构和胶黏剂的互锁面积成正比。通过提高单位面积上微结构与胶黏接的互锁面积比例,能够提高黏结强度。     

钨锰矿(010)表面电子结构及性质第一性原理计算

用基于密度泛函理论的DMol3计算了钨锰矿不同(010)断裂键解理面的结构弛豫、Mulliken电荷布居和表面能,考察不同断裂键方式对表面能及表面电子结构性能的影响。锰钨矿单晶胞中Mn—O键比W—O键离子性强,平均键长更长,键能更小,沿Mn—O键断裂所形成的(010)解理面具有更小表面能,性质更稳定,是钨锰矿的理想(010)解理面。理想钨锰矿(010)解理面电荷密度差和态密度分析结果表明,Mn原子是表面活性原子,由于表面相中Mn—O原子相互作用较体相中增强,表面Mn原子活性降低。第一性原理计算结果能为实际矿石浮选的深入理论研究提供指导和参考。