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句法视角下矿山地下空间结构研究与优化
作者(Author)：李雯静,陈曼丽,任大军
关键词(KeyWords)：矿山地下空间, 空间句法, 空间结构优化, 量化分析, 智慧矿山
摘要(Abstract)：地下矿山开采通常持续几十年到几百年，新的掘进巷道在已有的巷道规划基础上加建，新旧更替致使许多矿山地下空间结构趋于复杂。从全局与局部视角，以国内某金属矿山为例，构建了地下矿山空间句法模型，借鉴空间句法各项指标，分别对该矿东区某矿段的整体空间特征以及主要工作面的局部空间特征进行分析，并提出了对应的优化策略。通过对矿山地下空间组构的量化分析，揭示了矿山地下空间结构布局特征以及与巷道功能之间的映射关系，为巷道前期开采设计与后期空间优化提供了直接且有效的支持和引导，同时对于该矿山智慧化建设具有重要参考意义。
基于PEMD的露天边坡不同高程爆破振动信号频谱特征研究
作者(Author)：刘连生,钟抒亮,易文华,刘伟,杨砚,柴耀光
关键词(KeyWords)：矿山爆破, 爆破振动, 频谱分布, 经验模态分解, 主成分分析, 高程放大
摘要(Abstract)：为了更好地研究边坡爆破振动信号的频谱特征分布，结合露天边坡爆破振动试验分析，利用正交经验模态分解方法(Principal Empirical Mode Decomposition，PEMD)剔除了振动信号中的噪声，对不同高程的边坡爆破振动信号频谱特征进行了研究。结果表明：①节理裂隙发育边坡在当前起爆方式下，爆破振动信号能量的优势频段为10～100 Hz，其频段内的能量占总能量的64.2%～88.0%；②同一高程不同振动方向的爆破振动信号中，径向峰值振动速度最大，主振频段内集中的振动能量最大；③在边坡特定高程处，爆破振动信号不同频率成分存在选择放大或衰减效应，且不同振动方向能量的放大与衰减程度并不相同；④随着高程的增加，爆破振动信号的峰值瞬时能量表现为先增大后减小，在边坡出现高程放大效应处达到最大。
基于增稠微囊的地下矿用乳化炸药配方设计及性能表征
作者(Author)：程扬帆,陶臣,夏煜,胡芳芳,张启威,姚雨乐,汪泉
关键词(KeyWords)：地下开采, 乳化炸药, 微囊, 上向孔, 爆轰性能
摘要(Abstract)：针对地下金属矿上向孔装填的乳化炸药返药和耐低温性能差等问题，研制出一种利用微囊技术实现孔内增稠的地下矿用乳化炸药。微囊的加入不影响乳化炸药的黏度及其泵送，在乳化炸药进入炮孔前的瞬间，其内部的微囊受到高速剪切破坏并释放出增稠剂，从而迅速增加乳化炸药黏度。增稠微囊呈球形，粒径约为2 mm，可对增稠剂进行有效封装。微囊高速剪切破坏后会释放出增稠剂，并以线性网状结构均匀分布在乳胶基质中，从而实现孔内增稠。添加2%增稠微囊的乳胶基质剪切后的黏度维持在127.9 Pa·s左右，满足乳化炸药在炮孔内稳定附着要求。爆轰性能试验结果表明，添加2%增稠微囊的地下矿用乳化炸药剪切后的爆速为5 030 m/s，-20 ℃冷冻12 h后其爆速仍然高达4 618 m/s，具有较高的爆炸威力和抗低温性能。添加增稠微囊的地下矿用乳化炸药可满足地下金属矿开采对炸药性能的要求。
巴润矿矿岩混合复杂爆区爆破分离技术试验研究
作者(Author)：刘占全,王德胜,崔凤,徐晓东,郭建新,赵宇
关键词(KeyWords)：矿山爆破, 露天开采, 爆破分离, 矿岩混合爆区, 台阶深孔, 精准爆破, 贫化率
摘要(Abstract)：巴润矿床成因复杂，矿体不规整、产状及空间形态无规律，爆区内常出现多矿种、众矿体和多岩性混合的矿岩分布状态。常规露天开采爆破过程使破碎矿（岩）石在爆堆中相互混合，导致矿石贫化、损失较严重。针对矿岩混合复杂爆区存在的矿体边界不清、爆破过程矿岩混合和电铲装车时难以直观辨识矿（岩）石等难题，提出了向矿（岩）体中部抛掷堆聚、矿（岩）体交界处爆破分离成清晰沟槽为核心的分离爆破技术方案。通过钻孔岩粉取样化验圈定爆区内矿（岩）体的实际边界，综合应用矿（岩）体中部等时线定向抛掷堆聚技术、矿（岩）体边界多自由面长延时对孔起爆抛掷分离技术和电子雷管精准起爆技术等，实现了爆破荷载作用下矿（岩）石有序堆聚和边界清晰分离的目标。基于颗粒流PFC3D的数值模拟研究初步确定了台阶深孔爆破矿岩分离的技术参数，在此基础上开展了现场爆破分离试验。现场爆破试验的台阶高度为14 m，炮孔直径为310 mm，孔排距为(8~10) m×6 m，采用三角形布孔方式。先行起爆紧邻矿岩分界的同排两侧炮孔，延时110 ms后同时起爆跨矿岩边界的同排两侧炮孔。爆区内以矿（岩）体中部为起爆零点的多“V”型精准起爆和等时线抛掷堆聚等技术的综合应用，实现了矿岩混合复杂爆区矿（岩）体中部堆聚、矿岩边界清晰分离的目标，出矿观测结果表明，矿石贫化率低于2%。
废石尾砂充填结构体应力分布与覆岩变形移动规律研究
作者(Author)：王其虎,贺耀华,杨帆,伍蒙,姚囝
关键词(KeyWords)：充填开采, 多介质交替充填, 充填结构体, 协同承载, 应力不均匀分布, 应力协调思路
摘要(Abstract)：废石尾砂交替充填采场由废石和尾砂构成的充填结构体支撑采场顶板，其承载特性无法简单地由某一种材料的变形和强度参数描述，为了探究该充填结构体的应力分布与覆岩变形移动规律，利用大尺寸相似模拟装置对典型缓倾斜薄矿床废石尾砂交替充填开采过程进行模拟，采集、处理并分析采场顶板应力、未采矿岩应力、地表沉降、充填体承载情况和安全系数等指标的演化特征，在此基础上分析了废石尾砂充填结构体的承载和稳定状态。结果表明：废石尾砂充填结构体中由废石充填体承载采区顶板施加的大部分荷载，而尾砂充填体未充分发挥其承载作用，充填效率不高；借鉴高应力巷道柔性支护有效调动围岩自承载能力的理念提出了基于柔性接顶的应力协调思路，即利用弹性模量低于废石充填体的柔性材料前期收缩变形释放顶板一部分压力，调动矿岩和尾砂充填体承载能力并对废石充填体进行卸压。该思路有助于改善废石尾砂充填结构体的不均匀承载状态，提高采场整体安全性和充填效率。
不同粗骨料对膏体强度性能的影响及配比优化
作者(Author)：王洪江,杨亚楠,王小林
关键词(KeyWords)：充填, 粗骨料, 抗压强度, 膏体, 密实度, 骨架结构
摘要(Abstract)：云南某铅锌矿水淬渣产量逐渐降低，难以满足充填需求，亟需寻求新型粗骨料。以该矿全尾砂、机制砂、水淬渣为试验材料，采用正交设计法，研究料浆质量浓度、灰砂比、粗骨料含量以及粗骨料种类对膏体抗压强度的影响。基于最大密度曲线理论和贝雷法，从密实度和骨架结构两方面对混合物料级配进行评价，并对全尾—机制砂进行物料配比优化。研究表明：料浆质量浓度和灰砂比是抗压强度的主要影响因素，粗骨料含量的影响作用较小；相同条件下，全尾—水淬渣膏体抗压强度最大，全尾砂膏体次之，全尾—机制砂膏体抗压强度最小；全尾—机制砂膏体级配不良，密实度小于全尾—水淬渣和全尾砂膏体，且没有形成稳定骨架，再加上机制砂含泥量较高，导致全尾—机制砂膏体抗压强度最小。物料配比优化后，机制砂添加量为42.78%，全尾砂添加量为57.22%，达到较大密实度的同时又形成了稳定的骨架结构，有利于提高膏体抗压强度。
基于RES理论的岩石可钻性综合预测研究
作者(Author)：许梦国,刘红阳,王平,程爱平,张威威
关键词(KeyWords)：深部开采, 岩石工程系统, 岩石可钻性, 人工神经网络, 中深孔凿岩台车
摘要(Abstract)：岩石的可钻性研究对于矿山凿岩效率和采矿作业成本有着直接影响。目前，实现可钻性分级的模型和方法大多依赖于各项岩石物理力学参数和各类统计分析方法，存在一定的局限性。岩石可钻性不仅是岩石单方面的属性，而且反映了岩石与钻具相互作用的综合特性。基于岩石工程系统（Rock Engineering System，RES）理论，将各项岩石力学性质和凿岩施工参数综合考虑为一个完整系统，采用人工神经网络编码法构建整体交互作用强度矩阵GRSE，建立了岩石可钻性分级综合预测模型，揭示了各个影响因素之间复杂关系以及对岩石可钻性的影响程度，并将其应用于程潮铁矿-430 m水平工作面的中深孔凿岩台车施工作业。结果表明：岩石质量指标（RQD）、石膏含量、铁矿石品位、冲击压力对矿岩可钻性具有重要影响。在上述分析的基础上，综合讨论了该水平的矿岩物理力学性质、矿物组分含量和凿岩工作参数，并根据矿岩可钻性级值对该水平进行了区域预测分级，现场据此优化了凿岩参数和工艺，提高了台班穿孔工程量。
冬瓜山矿床盘区隔离矿柱回采工艺优化方案
作者(Author)：董世华
关键词(KeyWords)：地下开采, 隔离矿柱, 三步骤回采, 高颈漏斗, 拉槽爆破
摘要(Abstract)：为确保冬瓜山矿床第三步骤隔离矿柱成功回采，针对隔离矿柱回采时的开采技术条件较第一步骤回采矿房和第二步骤回采矿柱时严重恶化的问题，为进一步优化回采工艺，有效控制地压危害以及提高回采效率，结合隔离矿柱回采的不利影响因素，提出了包含大直径底部漏斗、垂直深孔拉槽、后退式梯段爆破、下向布孔在内的技术方案，丰富和发展了隔离矿柱三步骤回采技术。实践表明：上述技术措施的成功应用，确保了隔离矿柱安全、高效回采，实现了矿床资源综合回收率从两步骤回采的70%到三步骤回采的81%跨越，可为国内同类型矿山开采提供借鉴。
三山岛金矿分段空场嗣后充填采场结构参数设计
作者(Author)：赵兴东,周鑫,魏慧
关键词(KeyWords)：深部开采, 采场结构参数, 岩体质量分级, Mathews稳定性图表, 数值模拟
摘要(Abstract)：合理的采场结构参数是保证深部矿山安全高效生产的前提。为应对深部金属矿山高应力、岩体质量变差这一问题，提出了一种分段空场嗣后充填采场结构参数设计方法。以岩体质量分级为基础，借助RMR临界跨度图表和Mathews稳定性图表初步确定采场结构参数；利用RS2数值软件和Mathews稳定性图表对采场稳定性进行分析，最终确定最优采场结构参数。以三山岛金矿分段空场嗣后充填法采场为研究对象，利用Q、RMR和GSI 3种岩体质量评价方法对采场矿岩进行岩体质量分级，并估算了其岩体力学参数，在此基础上计算得到两种采场结构参数方案，对最易发生失稳破坏的上盘围岩进行了稳定性分析，最终确定8 m×15 m×15 m作为最优尺寸，为矿山采矿方法设计提供了一定的依据。
半干法脱硫灰蒸压加气混凝土的制备及性能研究
作者(Author)：董庆广,曹宇,陈宁,王娟,徐兵
关键词(KeyWords)：半干法脱硫灰, 蒸压加气混凝土, 力学性能, 孔隙率, 水化产物
摘要(Abstract)：利用半干法脱硫灰制备蒸压加气混凝土，研究不同脱硫灰掺量对蒸压加气混凝土抗压强度、干密度、吸水率等性能的影响。采用MATLAB和IMAGE J的图像分析方法，研究并揭示蒸压加气混凝土孔隙率及气孔直径分布的变化规律，通过X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析其水化产物。结果表明：随着脱硫灰掺量的增加，蒸压加气混凝土抗压强度和干密度呈现出先增大后减小的趋势，而孔隙率和吸水率呈现出先降低后增大的趋势。对于孔结构，随着脱硫灰掺量的增加，1.4~5.4 μm的气孔分布先降低后增大，且大于6.7 μm的气孔分布逐渐增加。XRD与SEM结果表明，适宜掺量的脱硫灰有利于托贝莫来石生成，增强托贝莫来石的结晶度，使得托贝莫来石的空间分布更加紧密，提高蒸压加气混凝土的力学性能。研究结果表明，10%~20%掺量的脱硫灰制备蒸压加气混凝土，可满足A3.5 B06级蒸压加气混凝土的性能指标要求。