基于层次分析熵权组合法-云模型的充填管道堵塞风险评估

为确定充填管道堵塞的主要影响因素,采用层次分析法、熵权法和云模型理论,进行充填管道堵塞风险评估.选取充填料浆体积分数、充填倍线等12项指标,用层次分析熵权组合法得到各指标的综合权重系数后与云模型方法耦合,得到综合确定度,以判定充填管道堵塞的风险等级.依据现场资料和数据,对3处采用充填采矿法的矿山进行评估.结果表明,贡北金矿、新城金矿和开阳磷矿的充填管道堵塞风险等级分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅱ级,与其他方法进行对比,证明该方法精确度较高.

基于多元线性回归模型的预裂爆破参数分析

某露天铜矿采用预裂爆破控制技术进行靠帮作业,为进一步优化预裂爆破参数,分析不同预裂爆破参数对爆破效果的影响,本文引入多元线性回归模型,以预裂孔孔距a和预裂缝至缓冲孔排距D为目标变量,以未破碎矿岩量Y为预测变量,根据二因素三水平均匀设计法进行预裂爆破试验。研究结果表明:(1)多元线性回归模型拟合度R^(2)=0.692,拟合效果良好,可用于优化预裂爆破参数研究;(2)在其他预裂爆破参数不变的情况下,为取得最佳爆破效果,建议预裂孔孔距a及预裂缝至缓冲孔排距D的分别选取1.1 m与2.4 m;(3)预裂孔孔距a与未破碎矿岩量Y呈正相关性,预裂缝至缓冲孔排距D对未破碎矿岩量Y的影响程度更大。

天然岩体结构面产状的动态聚类分组分析

天然结构面产状分组对于岩体工程有着至关重要的作用。鉴于传统的分组方法存在近直立或近水平产状的结构面分组不准的不足,提出了一种结构面动态聚类分组分析方法。该方法据结构面的倾角和倾向确定聚类中心,以结构面之间夹角大小为依据,经多次迭代计算得到分组结果。将该方法应用于白云鄂博东矿303条结构面分组,并与快速聚类分组法进行对比。结果表明:白云鄂博东矿303条结构面分组后得到了3组优势结构面,其结果与结构面产状等密度图十分吻合。动态聚类分析法不仅计算简便、易于操作,而且弥补了传统方法无法定量等缺点,使得结构面分组结果更加准确,具有较强的实际意义。

充填料浆颗粒轨迹特征及管壁磨损机理

为揭示充填管道90°弯头的冲蚀磨损机理,基于流变学、流体力学和材料力学,通过室内流变实验与数值模拟相结合,探究充填料浆的流变参数和管道的磨损特征,对不同运动状态下颗粒对管道的冲蚀磨损机理进行分析.结果表明,充填料浆的塑性黏度系数为0.231,剪切速率与剪切应力呈线性关系,符合Bingham模型.由料浆颗粒的受力分析结果可知,颗粒在弯管内处于推移和悬移两种运动状态,弯管发生冲蚀磨损与料浆颗粒的流动形式及运动状态有关,推移运动对管道造成的磨损最严重.数值模拟结果表明,管道转弯角度60°~85°的区域为冲蚀磨损较严重的区域,管道下侧壁面的磨损率远大于上侧壁面;弯管冲蚀的磨损速率随料浆流速的增大而增大,当流速为7 m/s时,磨损速率最大;随着管径增大,弯管处的压力差减小,磨损速率降低;磨损速率与管道的曲率半径呈负相关关系,曲率半径越大,料浆的速度场分布越均匀.

高硫矿石细菌脱硫及其反应动力学分析

为解决硫化矿井下堆存易发生自燃这一问题,进行了高含硫矿石的细菌脱硫试验,对比了不同矿石粒径条件下的脱硫效果,对脱硫反应表面进行了扫描电镜观察,并对细菌脱硫反应进行动力学分析。结果表明:细菌液计脱硫率与矿石粒径呈反比,当矿石粒径为3 mm时,取得了最大脱硫率为22.56%;脱硫反应对矿石表面侵蚀严重,矿石表面的硫含量由43%左右降低至15%以下;6组试验矿石的表面脱硫率均为65%左右,矿石的可燃性降低;反应受内扩散和化学反应共同控制,其中内扩散为主要因素。

平行深孔预裂爆破力学特性与抽放效果分析

为解决煤矿瓦斯抽放问题,在岩层中布置水平深孔,以实行预裂爆破。以爆破动力学、岩石力学、损伤力学等作为理论基础,利用三维数值分析软件,建立煤岩复合介质模型、全煤介质爆破模型,分析深孔预裂爆破在多层介质中的力学特性。基于重庆某矿的计算结果表明,煤岩复合介质中,爆破孔与控制孔间距为1.5 m时的爆破效果与全煤介质中3.0 m孔间距基本相当。对2种模型中控制孔孔口、孔底有效应力随时间的变化进行分析可知,全煤模型孔口、孔底应力最大值分别为4.20和9.33 MPa,复合介质模型孔口、孔底分别为1.64和4.14 MPa。对比应力波相同传输距离的有效应力值可知,分界面对应力的衰减作用非常明显。经过工程验证,模拟结果与现场瓦斯抽放效果相符。

浸矿过程中固-液接触形式及影响因素

根据溶浸采矿类型及固液相对运动方式,结合表面物理化学机制,考察了浸出过程中浸出液与矿石的接触形式;同时从表面自由能和力学角度出发,探讨了浸润功、沾湿功、铺展系数和毛细上升高度公式。结果表明:影响浸出液与矿石接触的最主要因素为浸出液表面张力、接触角、矿石表面性质和外界温度以及浸出液在矿石表面的运动。针对溶浸采矿工艺,提出了几点建议。

硫化铜矿的超声波强化浸出

为了解决硫化铜矿浸出速度慢、浸出率低等问题,通过研究硫化铜矿浸出反应过程,分析了影响浸出率的多种因素,表明矿石孔裂隙欠发育、钝化膜、化学沉淀是影响浸出效果的主要因素。从物理作用和化学作用两个方面探明了超声波强化硫化铜矿浸出的机理,并结合试验进行分析。结果表明:超声波可强化硫化铜矿的浸出,具有良好的应用前景。

破碎矿岩巷道分区支护设计与力学分析

"湿喷混凝土+树脂锚杆"支护技术以其良好的应用效果,在井巷工程中得到了广泛应用。针对某矿山矿石围岩破碎、支护难度大的问题,应用喷射混凝土作用机理、喷射混凝土强度与围岩稳定性的力学关系等原理,结合矿山的工程地质现状,对巷道支护方案进行了设计。对于喷层厚度的计算分别应用了冲切破坏理论、黏结破坏理论、剪切破坏理论以及锚杆间荷载原理,最终得出在巷道顶板的混凝土喷层厚度不应小于54mm,巷道两帮的混凝土喷层厚度不应小于15mm。应用组合梁理论对树脂锚杆参数进行分析,结果表明锚杆长度要大于2.56m,间距小于1.53m。根据计算结果进行了巷道支护的现场应用,取得了较好的效果。

表面活性剂在溶浸采矿中的研究与应用现状

溶浸采矿是一种利用矿物与浸矿溶液的化学反应来获得有用金属和化合物的新型采矿方法。为较全面展示表面活性剂在溶浸采矿中的应用现状,推动溶浸采矿技术发展,着重从表面活性剂提高矿石的浸出率、表面活性剂在细菌浸矿中的作用以及表面活性剂在改善矿堆的渗透性等方面介绍了研究与应用情况,指出表面活性剂对于提高矿石的浸出率、改善矿石表面润湿性、增强矿堆的渗透性均具有很好的效果,但确定合理的用量非常重要;不同类型的表面活性剂对于不同种类矿石、不同浸出类型有一定的适应性;添加表面活性剂对于溶浸采矿后续工艺的影响应开展进一步的探讨;在研究确定表面活性剂的使用时应通盘考虑其技术性和经济性。总体来说,表面活性剂在溶浸采矿方面有着广阔的前景。

嗜热酸性菌脱硫试验条件优化及机理分析

为降低金属硫化矿自燃的危害性,利用细菌脱硫技术降低硫化矿表面的含硫量。从腾冲热海酸性温泉分离出一株新型嗜热酸性菌,对其脱硫试验条件进行优化。以脱硫率为响应值,通过Plackett-Burman设计法筛选出影响脱硫率的主要因素。在进行最陡爬坡试验获得试验中心点后,使用响应曲面分析法建立连续变量曲面模型。研究结果表明:影响脱硫率的3个主要因素为温度、单质硫质量浓度和硫酸铵质量浓度,其中温度对于脱硫率的贡献率最大。优化浸出条件:温度为80℃,单质硫最佳质量浓度为0.84 g/L,硫酸铵最佳质量浓度为3.81 g/L。优化试验条件下的脱硫率为56.87%,与预测值接近,回归效果好。

激波对堆浸渗透性与浸出率的影响

为解决浸出矿堆渗透性差、浸出率低的问题,引入激波管试验,并结合渗流力学原理、CT扫描等手段考察应力波改善堆浸渗透性的效果,采用变水头法对矿柱的渗透性进行了测量。结果表明:激波对堆浸散体介质的孔隙结构起到了松散作用,矿柱孔隙当量直径扩大了32%,孔隙率提高了5.72%,渗透系数增加了3.8~10倍,溶液渗流得到了强化,并体现出一定的时效性;经过激波作用后,矿石浸出率提高了近10%,在反应后期激波提高浸出率的作用更明显。

高硫化氢巷道煤层注碱防治参数优选及现场应用

煤矿井下硫化氢超限不但伤害作业人员,也会损坏井下设备。山西某煤矿巷道内水中硫化氢浓度为228.19 mg/m^(3),空气中硫化氢浓度为45.64 mg/m^(3),属于高硫化氢煤矿,拟采用煤层钻孔注碱的方法治理硫化氢。为确定最佳注碱参数,本文采用COMSOL Multiphysics软件对煤层注碱治理硫化氢的过程及效果开展单孔和双孔注碱数值模拟。结果表明:距离钻孔中心越远,煤层所受到的注碱压力越小;注碱时间越长,碱液的扩散范围越大,碱液的扩散速度随扩散范围的变大而逐渐减小;双孔注碱距离过近时,串流现象导致相同时间下碱液扩散范围变小;得出模拟最优方案为:孔距10 m、压力8 MPa、注碱时间48 h。在13103工作面注碱后,进行了为期28 d的现场数据监测,测得回风流硫化氢浓度最高为9.13 mg/m^(3),回采中未超限,表明最佳注碱参数可指导煤层注碱工作。

尾矿高浓度排放技术的发展概况及展望

对于尾矿传统湿排技术来说,不仅坝体的稳定性差,对环境也有极大的影响,然而高浓度排放技术有效地缓解或解决了这些问题。文章从尾矿脱水、料浆输送和尾矿沉积等多方面,介绍了高浓度排放国内外发展情况,如多段式到一段式脱水和脱水设备的发展、泵压输送中泵送设备的类型,以及尾矿沉积中排放口的布置方式等。介绍了边坡角预测理论,主要包括Blight和Bentel边坡角预测模型、Kupper提出的边坡角经验公式,以及Sofra和Boger提出的边坡角经验公式。指出了高浓度排放技术存在的问题,如膏体的定义不清晰、高浓度排放的适用条件、沉积裂缝和边坡角预测模型不精确。最后总结了高浓度排放的发展趋势,如膏体排放模式、排放口的中央式布置和设备选型,如高浓度底流和处理量的脱水设备,以及高压高效率的泵送设备等。

泵送剂改善膏体流变性能试验及机理分析

为改善膏体在进行膏体充填试验时的流动性能,进行泵送剂的试验研究并测试泵送剂的持久性,从膏体絮团结构入手,对泵送剂改善膏体流动性的机理进行分析。研究结果表明:添加泵送剂之后,膏体的屈服应力减小为原来的1/10,黏度降低57%,膏体输送的沿程阻力由59.43 MPa减小为6.20 MPa。0.8 h内膏体的剪切应力只增加4%。膏体内的絮团结构是导致膏体流动性差的主要原因。通过进行显微图像观测,证实泵送剂可破坏膏体絮团结构。泵送剂的主要作用有吸附作用、分散作用、润滑作用,理论分析与试验结果一致。

低品位硫化铜矿超声强化浸出实验与机理分析

为解决低品位硫化铜矿难浸的问题，对黄铜矿进行超声波强化浸出实验。通过测量溶液黏度、表面张力、电导率、溶氧度以及铜浸出率，考察超声波对浸出液性质的改变以及对铜矿石浸出的影响。结果表明，超声波可以降低溶浸液的表面张力和黏度，增加溶浸液的电导率和溶氧度，从而加快反应速度。超声波作用下Cu的浸出率与对照实验相比提高了5.6%~14.8%。对浸出前后的矿石表面进行电镜扫描发现，超声波可以防止黄铜矿浸出过程中钝化膜的形成，加快浸出过程。引入超声强化浸出反应速度常数Kc，建立超声强化浸出反应动力学模型。根据浸出反应的动力学模型对超声波强化浸出机理进行分析。

顶板破碎富水矿山的机械化上向水平分层充填采矿法

针对华东某铜矿矿体顶板破碎,采场容易冒顶,采场富水,底板多次突水的问题,在矿山原有的点柱式分层充填开采的基础上,提出了机械化充填开采新方案。方案充分利用上向水平分层充填法矿石损失贫化小,地压管理效果明显,能有效防止冒顶、片帮、突水等矿山灾害的特性,结合机械化开采生产效率高、开采成本低、作业安全和工作环境好的特点,采用机械化上向水平分层充填采矿法。充填方案采用胶结与全尾砂充填间隔充填,进行连续开采,胶结材料为复合型高水速凝材料及尾砂。矿山生产表明:新方案使矿山采矿效率提升1/3,矿石回收率提高4%,贫化率降低0.4%,也为矿山作业安全提供了强大保障,有效克服了矿山冒顶、突水、生产效率低等问题,可为其他类似矿山开采提供一定的参考与借鉴。

表面活性剂对铜矿石堆浸渗透性的影响

为解决高含泥矿石渗透性差和浸出率低的问题,根据固体表面物理化学和多孔介质中渗流力学对表面活性剂强化渗流的机理进行分析,并在浸出液中加入阴离子表面活性剂进行柱浸试验。研究结果表明:表面活性剂主要通过改变矿石润湿性、降低浸出液黏度、吸附在矿石表面和增强渗透作用4个方面改善矿堆渗透性能;添加表面活性剂改善浸柱渗透性效果明显,在浸出后期渗透系数达到了对照组的2倍;添加表面活性剂使矿石的浸出率提高8.4%。此外,添加表面活性剂使溶浸液的表面张力降低50%。

类综合指数法在采矿方法选择中的应用

针对传统的采矿方法选择中模糊数学法、层次分析法、灰色聚类法以及神经网络法存在的弊端,把计量经济学中的综合指数法原理引入采矿方法选择中,建立起了采矿方法选择的类综合指数法模型,使原来采矿方法中定性的比较转化成定量的分析,用直观的数字来评价采矿方法优劣。通过建立类综合指数法模型优选采矿方法,对采矿方法中的开采技术及矿体赋存条件指标进行综合评价,通过类综合指数计算,得出内蒙古某铜矿Ⅰ号矿床铜矿体开采中阶段矿房法的类综合指数最大,达到0.564,最接近Ⅰ级标准的0.586。据此可判断出采矿方案优劣程度,最终选出最优采矿方法,其结果与矿体开采实际情况基本一致。把类综合指数法引入采矿方法优选中,简化了采矿方法选择问题,大大提高了采矿方法优选效率。

湿喷混凝土可泵送性试验研究

针对湿喷混凝土的特点及作用机理,对影响湿喷混凝土泵送性因素进行研究。通过混凝土坍落度试验,对比混凝土的坍落度和扩展度,得到了水泥掺量、聚丙烯纤维、水胶比和砂率与湿喷混凝土可泵送性之间的关系。通过极差、方差和回归分析得出,水胶比和砂率为显著影响因素,且当水泥为400 kg·m^(-3)、聚丙烯纤维为1 kg·m^(-3)、水胶比为0.54和砂率为0.69时湿喷混凝土泵送性最好。同时,通过SPSS软件得出泵送性和影响因素之间的回归方程,确定了湿喷混凝土泵送特性与影响因素之间的关系,为湿喷混凝土现场应用提供了理论依据。