摘要：尾砂胶结充填采矿法是实现绿色矿山建设,符合“双碳”战略发展的重要采矿手段。管道输送系统为充填料浆顺利输送至采空区提供了可靠途径,随科技进步而不断发展。分析了近20 a国内外充填料浆管道输送的发展脉络,提出了管道输送系统具备的3个特点。首先,管道输送研究理论体系丰富,归为尾砂胶结充填料浆性质及管流特性两方面;其次,管道输送安全事故频发,堵管、爆管、磨损失效尤为突出,开展管输理论与工程应用研究具有重要现实意义;最后,为提高矿石开采效率,实现采充协调,大流量管输系统成为料浆输送的主要发展趋势。基于管道输送两方面研究内容,从充填料浆自身属性角度出发系统梳理了充填材料类型及充填料浆的流变性、触变性等研究进展,从管输特性角度综述了管输的具体影响因素及管流特性取得的研究成果,并对速度场分布、管输阻力计算方法、管道磨损、管流可视化及传热等方面所建立的理论体系展开了深入探讨。结果表明:常采用Bingham模型及H-B模型描述不同类型的充填料浆流变特性、塑性黏度及屈服应力等流变参数是料浆管道输送的主要影响因素,通过加入减阻剂、减水剂或缓凝剂等外添加剂可以有效改善料浆流层间的黏滞阻力;优化管径、输送速度、充填倍线等设计参数可改善充填料浆在管道内的流动状态,减少流动过程的摩擦阻力损失。针对“三高一扰动”问题及经济高速发展需求,在“双碳”背景下,展望了未来管输核心装备及技术研发的发展前景,认为未来研究侧重点主要包括:(1)在装备方面,开发新型充填材料,充分利用工业固废资源,实现绿色清洁生产;建立一套自动化充填料浆制备系统,依据料浆性质与管输设计参数进行自适应性计算与分析,实现物料精准控制;对管道材料进行精细化加工或替换,减少输送摩擦阻力,提高料浆输送效率;实现充填料浆的物理可视化监测,减少堵管爆管事故发生。(2)在技术层面,有必要进一步将矿业工程学科与计算机科学的交叉融合,致力于开发智能化、可视化、高效化且经济性显著的现代充填料浆管道输送系统。

摘要：露天矿岩质边坡生态恢复与重建是绿色矿山建设的重要组成部分,开展露天矿岩质边坡生态重建技术研究,对于实现我国绿色矿山建设具有重要的推动作用,岩质边坡极端恶劣的立地条件制约了该项工作的顺利开展。以研山铁矿东帮边坡为研究对象,在详细分析该边坡地层分布特征、岩性、结构面产状及风化程度的基础上,采用三维激光扫描技术,构建东帮边坡DTM模型,在三维激光扫描结果与地质平面图对比分析的基础上,将东帮边坡划分为北、中、南3个区域;根据岩石力学试验结果,结合各区域岩体结构面空间几何信息,采用BQ分类法对上述各区域岩体质量进行评价,结果为:北、中、南区岩体质量等级分别为Ⅳ级、III级和II级,以矿区公路为同区上、下半区的分界线,下半区岩体质量好于上半区;根据边坡岩体质量分级结果,在不同区域采用与该区域岩体质量等级及节理、裂隙发育情况相适应的生态重建方案,其中,北区上、下半区分别采用客土喷播技术和厚层基材喷播技术,且下半区喷播基材中的黏结剂和团粒剂含量高于上半区,中区上、下半区均采用以铁尾矿为基质的人工土壤喷播技术,南区上、下半区均采用爆破燕窝、植生孔与高保水绿化喷播相结合的岩质边坡生态重建技术方案;边坡平台在前期采用林地、草地相结合的生态重建技术,待平台上土壤熟化后,采用林地、中药种植地相结合的生态重建技术;根据边坡最终境界与新河的相对位置关系,采用疏干排水的方式降低地下水对边坡稳定性影响的同时,设计了边坡生态重建所需的滴灌系统。研究成果为露天矿岩质边坡生态重建技术方案选取提供了新思路。

摘要：克服现有深拱底梁闭式支架的不足,设计试制了具有较高水平抗力的浅拱底梁,摸索了其棚腿搭接方法。利用ANSYS12.1模拟对比了浅拱底梁与深拱底梁的受力特征,结果表明均布载荷下浅拱底梁极值应力受矢高影响更为敏感,弯曲应力所占比重较小,空间稳定性更强;在水平挤压作用下,底梁弯曲受力为主要承载模式,弯矩与应力随着矢高的加大线性增加,前者抵抗水平变形能力远优于后者,更适合对于剪切滑移型底鼓的控制。开滦林南仓矿软岩巷道的工程应用,证实了受力分析的正确性,体现了浅拱底梁在治理剪切滑移型底鼓中的优越性。

摘要：基于正交试验设计、有限元分析与RBF神经网络理论建立露天边坡岩体力学参数反演模型,形成露天边坡岩体力学参数分析方法;基于MIDAS/GTS大型数值计算平台建立露天边坡三维稳定性分析模型,形成露天边坡稳定性分析方法。选择典型矿山,对露天矿山终了边坡的岩体力学参数和边坡的稳定性进行分析,提出可行的加固方案,并通过数值计算分析与经济效果评价提出合理的加固措施。研究结果表明:该研究方法对类似工程研究有借鉴意义。

摘要：本文以粉煤灰、矿渣、铁尾矿为原料制备矿物聚合材料,以7 d抗压强度为指标,对主要影响因素进行了四因素三水平正交试验,表明当粉煤灰/矿渣=80%/20%,尾矿掺量=20%,液固比=0.22,Na OH/水玻璃=60%/40%时,所得粉煤灰基矿物聚合材料制品7 d抗压强度可达100.67 MPa,并以试验验证之。在此基础上,利用扫描电镜和X射线分析方法,对不同抗压强度的制品进行了微观结构和物相分析,结果表明,制品中非晶相的含量与粉煤灰基矿物聚合材料的抗压强度关系密切,随着制品中非晶相物质含量增加,制品7 d的抗压强度也在逐步增加。该研究为粉煤灰基矿物聚合材料的材料设计提供了基础数据。

摘要：为研究采空区高温热源的升温特征和热量传递规律,设计了采空区热源温度红外测定试验方案,分析了高温热源热量传递规律与红外测定试验温度变化的关系。研究结果表明:高温热源与测点温度均随时间呈指数形式增长,且随着测点与热源距离的增加,测点温度以二次函数形式衰减;恒温热源条件下,随着热源温度升高,测点温度整体以二次函数规律增长,但热量传递过程中损耗增加,测点温度增幅减小;对比热源在动态与稳态条件下的测点温度变化情况,通过试验误差分析,得到热源红外测定试验温度修正公式,可用于采空区内高温热源实际温度的实时监测与校正。

摘要：基于岩石工程的宏观破坏多是由岩石内部损伤张开、闭合、扩展和贯通引起的,以裂纹为例为探究其几何特征对岩石力学性质影响程度的大小,设计包含裂纹长度、角度、分布位置3种因素的数值模拟正交实验,通过方差分析对这3种几何特征对岩石峰值应力影响程度进行显著性检验。结果表明:岩石峰值应力随裂纹长度增加而减小,随裂纹角度增加而增大,且裂纹位置对其影响在分布上存在2个区域,在岩石边界区域峰值强度随裂纹位置靠近边界而增大,在岩石内部区域其峰值强度受裂纹位置改变的影响不显著。并通过偏eta平方量化不同几何特征对岩石物理性质影响程度的大小,得出:裂纹长度>裂纹倾角>裂纹位置。

摘要：以白砺滩露天煤矿二采区烧变岩边坡为研究对象,选取典型剖面进行稳定性分析,根据分析结果对最终边坡角进行优化。结果表明:天然状态下,1剖面、2剖面保持稳定的边坡角分别为34°和36°;疏干排水状态下,3剖面保持稳定的边坡角为32°;以安全系数1.15为安全标准,在疏干排水工程配套到位的情况下,3剖面的边坡角可提高到33°～34°,1剖面可提高到36°。

摘要：以白砺滩露天煤矿二采区边坡7-7勘探线剖面为研究对象,开展了饱水砂质泥岩的剪切蠕变试验。结果表明:在法向应力为0.05、0.15、0.25、0.30 MPa时,饱水砂质泥岩的长期强度分别为0.05、0.09、0.12、0.14 MPa;在法向应力为0.20、0.40、0.60、0.80 MPa时,饱水砂质泥岩的长期强度分别为0.09、0.12、0.17、0.22 MPa,据此确定饱水砂质泥岩的黏聚力为40 kPa、内摩擦角为12°;在疏干排水工程施工后,可将最终边坡角由最初设计的36°放缓为32°。

摘要：胶结充填体稳定性分析与合理强度设计是充填采矿成功实施的关键,基于典型充填采场工程,通过充填体、矿岩体室内压缩试验和充填体—边界介质组合体直剪试验获取相关力学参数后,构建了考虑接触面特征和采充时序的目标胶结充填体稳定性分析三维数值计算模型,系统分析了目标胶结充填体位移、应力和塑性区分布特征。结果表明,相同灰砂配比目标胶结充填体,在考虑接触面特性后的位移量增大,应力值降低,塑性区与破坏区减小,更能体现充填体与边界介质接触的拱效应作用,与实际相符。研究结果可为矿山胶结充填体强度设计优化提供参考。