膏体充填:金属矿绿色开采的变革性技术

膏体充填具有安全、环保、经济、高效的显著优势,是近年来金属矿绿色开采的重要变革性技术。本文对近40年来中国膏体充填的发展历程、主要科技成就、基础理论与关键技术装备进行了分析与总结,并重点阐述了膏体充填对采矿工艺变革的推动作用。最后,提出了无人化膏体充填、基于膏体充填的全废综合利用这两大重要发展趋势。

我国金属矿山智能化现状与问题探讨

我国金属矿山智能化在经历了前期的探索性研究后,已进入了规模化、常态化应用的新阶段。为了系统评价已形成的研究成果、保证前期积累得以顺利移植和推广,以智能生产和集成平台两类代表性应用为主要内容,总结了金属矿山智能化发展现状和应用效果。结果表明:我国金属矿山在智能开采领域取得了长足的进步,露天矿山的遥控铲装运输、地下矿山的电机车自动化、固定设施的无人值守等项目已开始常态化应用;在集成平台建设上具有鲜明的特色,技术平台、安全平台、集控平台和决策平台已在多个矿山的生产管控中发挥作用。最后,结合现状分析着重探讨了矿山在建设内容选择、关键技术确定、数字化转型路径、管理模式转变、运维与应用效果等方面出现的问题,指出了容易产生的误区,为矿山企业扩大建设成果、保证建设实效、规避建设风险提供参考。

中国与南非金属非金属矿山安全标准化标准比对分析及启示

近年来,我国矿难不断,人民生命财产受到了巨大的损失,而造成这些矿难的一个主要原因是矿山安全标准化工作存在疏漏。安全标准化的建设是夯实企业安全基础、强化企业安全管理、提升企业本质安全水平的强有力措施。通过分析我国与南非金属非金属矿山安全标准化标准的现状,从金属非金属矿山安全标准化的创建到围绕矿山安全标准化展开的14个核心要素,进行了全面的比对,并在比对的基础上,对其中存在较大差异的指标进行分析。总结了我国与南非矿山安全标准化之间的异同,指出了我国金属非金属矿山安全标准化标准存在的缺点和不足。基于具体技术指标比对分析以及对安全标准化缺点和不足的分析,对我国非煤矿山安全标准化发展提出参考意,借以希望为我国非煤矿山安全标准化标准的修订工作提供了一定的参考和帮助。

金属非金属矿山安全标准化管理信息系统研发

基于我国金属非金属矿山安全标准化研究和开展的现状,对国内外几个较典型的安全标准化考核体系进行对比;按照《金属非金属矿山安全标准化规范》中14个核心要素的要求,以其相似性归类,通过设问、规定分值及设定等级,建立了一套安全标准化考核体系;并在此基础上开发金属非金属矿山安全标准化管理信息系统,研讨了系统的三个基本模块,应用.NET技术实现了系统的导入、展示、维护、统计等功能,为矿山企业提供一个规范化、标准化的考核及信息管理平台,使安全标准化在企业得以实现。

地下金属矿山集成化采场安全生产管理系统

针对地下金属矿山安全生产管理需求,规划了包括环境状态安全、人员行为安全、设备运行安全和安全制度保障在内的矿山采场安全管理内容。在此基础上以采场纵投影图为底图,研究开发了基于地理信息系统(GIS)的地下金属矿山集成化采场安全生产管理系统,规划形成了以采场为基本单元的安全生产信息管理功能体系,实现了采场安全生产信息的分散管理和集成展示。

深部金属矿山卸压开采硐室设计及模拟效果分析

随着矿山开采由浅部逐渐转向深部,岩爆等地质灾害问题频发。根据一系列的岩爆预防和控制的相关研究,采用卸压开采可对岩爆易发区进行防控。以夏甸金矿为工程背景,针对夏甸金矿运输巷发生的岩爆现象,提出预先掘进卸压巷道来防控岩爆的方案,基于Flac3D数值模拟软件,模拟分析在巷道两侧实施预掘卸压巷道方案后,巷道围岩应力的分布情况和卸压效果。卸压后,应力集中区域明显减少,两帮的卸压效果最为明显,变形减小量可达17.6%,顶板变形减小量为8.5%。

金属矿山固废充填研究现状与发展趋势

介绍了以膏体+多介质协同充填、同步充填和功能性充填为代表的新兴充填理念.系统阐述了以流变力学和固体力学为主体的矿山充填力学架构,剖析了原位多场多因素扰动作用,并介绍了最新研发的充填体多场耦合监测系统.总结了全尾砂深度浓密、固液混合搅拌以及长距离浆体输送等充填核心环节的发展特点及研究进展.分析了充填智能化发展的必要性,梳理了充填领域涉及的智能化算法,提出了充填智能化未来发展思路.通过对矿山固废充填发展趋势分析,认为未来矿山固废充填需要深度拓展绿色发展内涵,进一步探索模块化、规模化和智能化之路,积极融入并服务深地开采需求,充填采矿法或将成为深部采矿和绿色采矿未来可期的唯一解决方案.

基于精密探测的金属矿山采空区群稳定性分析

采空区群的稳定性分析是一个复杂的地质问题,而在区域内存在一种群效应。准确地掌握采空区群的三维形态和空间的相对位置是进行稳定性分析的前提。以石人沟铁矿为背景,利用空区探测系统(CMS)对采空区进行了精密探测,并对探测数据进行处理和转换,在此基础上,应用3Dmine建立了采空区群的三维空间模型,经过进一步处理实现了与FLAC3D的耦合,建立了三维数值计算模型。根据计算结果对采空区群区域的应力场、位移场进行了分析,对群区域内的群效应进行了阐述。在此基础上对群区域地表位移进行了分析,确定了地表最大位移面积和采空区水平面积的比值。研究结果表明,区域内的群效应使应力和位移较单个采空区时都有了较大增加,且增加幅度并不是单纯的叠加,这种效应加剧了采空区的危险等级,将CMS、3Dmine和FLAC3D三者的优势结合起来,为采空区群得稳定性分析提供了一个准确而有效的途径。

金属矿山阶段嗣后充填胶结充填体矿柱力学模型分析

矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设,建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究矿柱不同宽度、高度条件下,水平应力和剪应力的变化规律。研究表明:矿房极限宽度和高度分别为19.8 m和103.2 m。胶结充填体矿柱水平应力随矿柱高度的增高而逐渐增大;剪应力在矿柱中心位置达到最大,且高度越大,剪应力值也越大。在胶结充填体矿柱与非胶结充填体接触侧剪应力趋于定值。矿柱宽度分别为15、18、20 m时,其剪应力分别为243.8、292.6、325.1 k Pa。而产生剪应力的主要原因是非胶结充填体受水平应力作用在与胶结充填体矿柱接触面产生滑动摩擦力所致。

金属矿山阶段嗣后充填采场空区破坏机理

依据和睦山铁矿现场实测资料,证明金属矿山阶段嗣后采场围岩破坏具有明显的间歇性和突发性;对其破坏机理进行了数值模拟分析。结果表明:采场顶部围岩产生卸压圈,受拉伸作用,卸压圈内岩体自重应力通过应力拱传递到矿柱上,导致矿柱应力集中出现剪切滑移破坏;其变形破坏程度受顶板、矿柱围岩稳定性以及二次开采扰动的影响。基于普氏拱理论,以矿柱为研究对象,建立了阶段嗣后采场失稳演化模型,得到了矿柱破坏方式和采场失稳演化过程:矿柱稳定阶段、矿柱大形变阶段、部分矿柱失效以及矿柱整体失效。

金属矿山采空区群形成过程中围岩扰动规律研究

以石人沟铁矿为工程背景,选取典型矿段,采用相似材料模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对该区域内采空区群形成过程中围岩的应力应变的演变规律进行研究。首先,利用相似材料试验,对采空区顶板的应力和位移以及矿柱的应力演变规律进行系统分析。然后,用数值模拟软件,对采空区群形成过程中开采对围岩的扰动范围进行系统研究。研究结果表明,在采空区群形成过程中,围岩应力-应变演变规律与采空区单独开采差异较大,每个采空区的围岩应力应变始终处于动态变化中,尤其是处于群区域中间部位的采空区,该处围岩的应力-应变状态也是最差的。群区域中,由开采对围岩造成的扰动较单独开采时急剧增大,且最终的影响范围并不是单独开采的简单相加,说明在区域内形成一种采空区的"群效应",加剧采空区的危险程度。

地下金属矿山智能化技术进展

智能矿山作为未来矿山的生产方式,已在国内外矿业界受到普遍关注。从宏观战略引导和矿山建设实践两个层面梳理总结了国内外地下金属矿山智能化建设的目标、理念、建设经验、关键技术以及所取得的成果。通过分析国内外智能矿山建设的战略导向和代表性建设实践,得出国外先进矿山采用从矿山自动化到智能化的推进方式,我国矿山则从两化融合与智能制造引导下的智能化战略入手,历经了从数字矿山到智能矿山的逐步发展过程。对比国内外矿山智能化建设特点后总结得出,我国地下金属矿山应在借鉴国外先进经验的基础上,发挥技术积累、融合创新、推进速度、协同建设等方面优势,以数字化技术、5G技术、人工智能技术的飞速发展为支撑,形成与自身资源条件、技术水平、人员素质相匹配的技术方案与推进方式。最后总结得出我国的地下金属矿山智能化建设的发展趋势在于,结合绿色矿山的建设要求,以矿床模型的延伸应用和匹配于智能矿山的开采工艺变革为前提,在标准化的数据资源规划基础上,构建面向5G+工业互联网和虚拟现实的生产管控应用场景,实现面向大数据的全局优化决策。

综合地球物理勘探在龙头山银铅锌多金属矿床中的应用

为了避免地球物理方法的局限性和结果解释的多解性,充分发挥了各个方法的优势,使之取得地质上和经济上的最佳勘查效果,在龙头山地区矿床地质勘查中,综合运用了甚低频(VLF-EM)、电导率成像系统(EH4)、可控源音频电磁法(CSAMT)和激电中梯测量(TDIP)等地球物理勘探方法,取得了较好的勘查效果。通过异常的验证,将原来一个"银锰矿点",升级为潜在资源规模为大型以上的银-铅-锌多金属矿床。综合物理勘探的方法的运用,在该区的矿产勘查中具有指导意义。

高校实验室气瓶安全标准化管理研究

针对高校实验室气瓶管理中人、机、环、管4个方面存在的问题与缺陷,参照企业安全标准化的内容和要求,提出了实验室气瓶安全标准化管理的具体措施,并结合北京科技大学实验室气瓶管理的实际情况,提出从安全教育、气瓶状态、实验室环境和安全管理责任制4个方面建立高校实验室针对气瓶的安全管理标准化体系。

面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略

深部开采是金属矿产资源开发的必然趋势,向地球深部进军,着力推动采矿行业智能化改造升级,开展深部智能化开采技术研究具有重要的战略意义.立足国家深地战略背景,剖析金属矿深部资源开发对采矿科学技术发展的需求,依托工程技术预见技术方法开展全球技术态势分析,梳理出本领域关键热点和前沿技术清单,后经专家研判,形成面向2035年的金属矿深部多场智能开采基础理论和深部开采环境智能感知、深部开采过程智能作业、深部开采系统智能管控三大类前沿技术.在此基础上,提出了我国面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略、重点任务、技术路线,包括发展目标与需求、基础研究方向、关键技术装备等.针对我国金属矿深部开采技术变革和智能化升级的科技发展路径,从政策、产业、技术、人才等方面提出了发展和保障建议.

基于Agent的金属矿地下开采工艺动态仿真系统

为了改善金属地下矿生产计划手段,便于多方案对比、优化开采工艺过程和预演地下矿开采运行状态,运用面向对象的设计思想,给出了金属矿地下开采工艺的逻辑表征方法,提出了金属矿地下开采流程及环节仿真系统的调度与执行技术,建立了以效率最大化为目标的开采任务调度算法模型和基于Agent的采矿工艺过程仿真模型,包括状态表征、流程控制、实体活动及相互协作等方面。最后基于Eclipse开发环境,运用Java语言及Jade、JFreeChartJ、Graph等工具,开发了金属矿地下开采工艺仿真调度与执行模型的系统原型,为深入研究金属矿地下开采工艺流程及环节的整体仿真奠定了基础。

深层金属矿原位流态化开采构想

我国浅部金属矿资源已趋于枯竭,逐渐转入1000 m以深的开采。深地金属矿床开采面临着高应力、高井温、高井深的特殊开采环境,采用传统的采矿模式难以实现深部资源的安全高效经济开采。结合深层金属矿产资源开采的趋势,本文提出并阐述深层金属矿产资源的原位流态化开采构想的定义、具体内容与挑战。根据转化方式,将深层金属矿原位流态化开采分为深层金属矿原位溶浸开采和采选充一体化两个方向。基于深层金属矿原位流态化开采构想,阐述了在深层岩体力学、原位溶浸开采理论、采选充一体化装备、开采环境监控及再造、智能高效开采等方面所面临的重大课题与挑战。

金属矿山岩移与工程稳定性研究及动态预测

针对金川矿区控制性工程所潜在的安全隐患,首先明确了影响矿区控制性工程稳定的主要因素是采动影响,提出了开展岩移规律与动态预测研究的必要性;然后,论述了国内外岩移规律研究的现状及发展趋势,提出了该课题研究的主要研究内容以及关键技术;最后阐述了课题研究应采用的理论与技术方法。

甚低频电磁法在龙头山多金属矿床勘查中应用

为了寻找一种简捷、迅速的勘查和探矿方法,在内蒙古阿鲁科尔沁旗龙头山银铅锌多金属矿采用了甚低频电磁法进行了试探。实践证明,甚低频电磁法(VLF-EM)具有仪器轻便、方法简单、经济高效等优点。该方法的运用,结合矿区矿体赋存规律,在该区取得了良好的勘查和探矿效果,有效地达到了预测矿体空间赋存部位的目的,为该区的进一步的详查和深部找矿提供了依据。

高校实验室气瓶安全检查表的设计与应用研究

压力气瓶是高校实验室中常用的储气设备,具有极高的危险性,而实验室往往对之疏于管理。分析了高校实验室安全管理的实际需求,结合安全标准化的要素以及气瓶采购、搬运、贮存、充装、使用等环节的相关规定,制定了针对高校实验室气瓶的安全检查评分表。根据量化的评分结果对气瓶管理状况进行分级评定,并分析出存在的主要问题和隐患,为改进安全管理现状指明了方向。