无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究

传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境，容易导致采空区探测数据不完整，无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性，基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备，开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势，并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明：通过无人机三维激光扫描探测，使大红山铁矿Ⅱ1 矿体 775-1 采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。     

冻融后花岗岩孔隙发育特征与单轴抗压强度的关联分析

为了研究冻融后岩石的孔隙特征与力学性质之间的关系,对冻融后的花岗岩进行了核磁共振测试和力学试验,分别分析了NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系,并将岩石核磁共振成像结果与力学破坏特性进行了关联分析。研究结果表明：孔隙的发育程度对岩石的力学损伤有重要的影响,岩石的NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系式均为指数分布,岩石内部的孔隙分布情况与其力学性质和宏观破坏特征之间存在一定的联系;采用分形理论对冻融后花岗岩的孔隙发育特征进行了描述,得出了冻融花岗岩孔隙发育的分形维数。分析表明,冻融作用下岩体内的裂隙产生及其演化具有自相似性,分形维数值越大,孔隙越发育,其单轴抗压强度就越小。     

分段空场嗣后充填采矿法安全高效开采工艺实践

以某黄金矿山为实例,介绍了分段空场嗣后充填采矿法安全高效开采工艺应用,包括采切工程布置、回采工艺流程及参数、采矿设备等,并叙述了采空区CMS探测及残矿回采设计过程。该矿山多年的开采实践表明,该采矿方法能大幅度提高生产能力,降低综合成本,提高作业安全,实现矿体开采的安全、高效、经济的技术目标。     

面向数字孪生的大型露天金属矿生产调度仿真分析

在金属矿山数字化生产变革的推动下,如何从未来生产预测角度出发,以提高总体生产效率为目的,面向数字孪生开展细节化生产仿真已成为亟待解决的难题。针对准确度高、操作性强、前瞻效果好的调度需求,构建了露天金属矿山数字孪生系统架构,阐明了基于生产仿真试验的矿山数字孪生应用路径。结合作业车间调度问题(JSSP)分析方法,分别基于周期总产量PT最大和单设备产量均值PM最大构建了铲运设备流调度仿真的目标函数,并设计了包含构建仿真模型、检验模型误差、设计仿真试验和分析试验结果等步骤的仿真试验流程。最后以攀西某铁矿山的第5年生产计划为例,基于目标函数分别对采场内部运输和全过程运输开展了仿真预测计算,共计算了515种试验方案。模型计算的误差绝对值控制在2%以内,综合考虑产能、设备负荷和设备工作效率等数据之间的均衡性,推荐设备方案480和229为最优方案。研究表明:设计的仿真试验流程及模型预测结果可靠,能够实现对调度方案的多角度评估,可以为大规模连续生产系统仿真的创新应用提供依据。     

基于核磁共振技术的岩体爆破损伤试验研究

 评价岩体爆破损伤程度及其范围对工程爆破参数设计和岩体结构支护具有重要指导意义。在综合分析当前岩体爆破损伤研究方法的基础上,引进核磁共振检测技术,从研究爆破作用导致岩石损伤的本质着手,以岩石孔隙度、横向弛豫时间T2谱等参数为判据,以及核磁共振成像技术这一直观方式定量确定岩体爆破损伤范围。同时,结合超声波测试和岩石力学强度测定等技术手段对核磁共振结果进行比较和论证,并研究核磁共振特征与岩体强度之间的相关性,得出核磁共振孔隙度与单轴抗压强度之间的呈指数分布,并建立单轴抗压强度的预测模型。研究结果表明,核磁共振技术具有较高的实用性和准确性,为研究爆破岩体损伤开辟一种新的技术手段。     

粗、细粒径花岗岩冻融损伤机理及其演化规律

通过粗、细两种颗粒花岗岩的冻融循环试验和岩石力学试验,研究了不同粒径岩石的冻融循环作用对岩石物理力学特性的影响.利用核磁共振技术对冻融循环前后的岩样进行检测,得到了横向弛豫时间谱的变化和岩样核磁共振成像,分析了岩样在冻融前后的孔隙度变化、空隙结构及分布的演化特性等.采用宏观唯象损伤理论和自洽理论对不同粒径花岗岩在冻融条件下的宏、细观损伤演化规律进行了分析.研究发现在冻融循环作用下,岩石内部的孔隙逐渐增多,不断造成岩石的强度损失;损伤模型的计算值与实际相符,但不同损伤理论对花岗岩损伤程度趋势变化的反应存在差异;细颗粒花岗岩呈现出较高冻融耐久性.      

基于核磁共振技术的岩石孔隙结构冻融损伤试验研究

 为研究岩石在冻融循环作用下的孔隙结构损伤特性,选取寒区花岗岩为岩样,在冻结温度为－40 ℃,融解温度为20 ℃条件下,分别进行3轮冻融循环试验,并对每轮冻融循环后的岩样进行核磁共振(NMR)测量,得到同一块岩样不同冻融循环次数后的孔隙度、横向弛豫时间T2分布及核磁共振图像(NMRI)。结果表明：花岗岩的T2分布主要为3个峰,随着冻融循环次数的增多,岩石的孔隙度、核磁共振T2谱分布和T2谱面积均会增大,但每个岩样的增大幅度均不同,反映出冻融循环作用下岩石中孔隙的发育和扩展特性;核磁共振图像显示同一块岩样在不同冻融循环次数后的内部微观结构分布,动态地显示岩石的冻融损伤过程。冻融循环条件下岩石核磁共振特征为岩石冻融损伤机制研究提供可靠的试验数据。     

高温独头巷道压抽混合式通风参数对人工制冷降温效果的影响

为了改善独头掘进巷道高温环境,以大红山铜矿西矿段-20 m中段北沿脉西侧高温独头掘进巷道为研究对象,利用Fluent进行数值模拟,开展了风筒高度、抽出式风筒滞后压入式风筒距离及抽压比对独头巷道人工制冷降温效果的影响研究。结果表明：压入式风筒高度对降温效果影响明显,最佳高度为1.0 m;抽出式风筒与压入式风筒高度持平时,降温效果最好,最佳高度为1.0 m;抽出式风筒滞后压入式风筒距离过大不利于降温,最佳距离为5.0 m;抽压比过小或过大均不能使掘进巷道形成良好的风流循环,降温效果较差,最佳抽压比为2.0。研究成果可为高温矿井通风辅助人工制冷降温参数选取提供指导。     

地下金属矿山斜坡道浆土路修筑工艺及应用研究

斜坡道是地下金属矿山的主要运输通道,其道路质量直接影响着矿山的安全运输和经济效益。针对斜坡道混凝土浇筑路面存在的筑路成本高、养护时间长、使用寿命短及维护困难等不足,引入浆土路修筑技术,开展了地下金属矿山斜坡道浆土路筑路材料配比试验、黏土搓条和崩解试验、水洗筛分试验,并在云南卡房分公司完成了浆土路试验路段的修筑。结果表明：浆土路筑路技术能够很好地应用于地下矿山道路修筑,具有施工工艺简单、筑路成本低、施工周期短、承载能力强、抑尘防滑和低碳环保等诸多优点,为地下金属矿山道路修筑提供了工程借鉴,对于矿山降本增效、节能减排及安全高效具有重要的意义。