上向水平分层进路采矿法中转层方式的创新与探索

为提高现代矿山生产效率，在上向水平分层进路采矿法中对于转层方式进行了研究与探索，总结出三种高效的创新方式，应用于指导生产已经创造了一定的经济效益。     

深部破碎岩体巷道围岩控制技术研究

某金矿进入深部开采后，由于围岩破碎，巷道开挖后出现了明显的变形和破坏现象，难以满足其服务期间的稳定性要求。针对这一问题，采用现场调查、数值模拟和现场试验等手段开展了研究。首先，分析了巷道变形和破坏特征，认为该矿巷道破坏表现为两帮破坏，然后发展至顶板。其次，从充分利用深部破碎岩体自承能力的角度出发，提出了马蹄形巷道设计方案，并采用数值模拟的方法分别模拟了矩形巷道，直墙半圆拱巷道，直墙三心拱巷道和马蹄形巷道的开挖过程，结果显示当采用马蹄形巷道时，能够减小围岩应力松弛区的范围，改善围岩的受力条件，极大限度地抑制了围岩的变形和破坏。再次，给出了优化的马蹄形巷道支护方案，在传统只采用顶板锚杆的基础上增加两帮锚杆和穿带，其中，顶板锚杆间距 1.5 m，两帮锚杆间距 1.0 m，排距均为 1.0 m。最后，将得到的马蹄形巷道方案应用到该矿-900 m 分段联巷的工程实践当中，结果表明马蹄形巷道施工后围岩没有发生明显的变形和破坏，取得了较好的施工效果，保证了巷道的稳定性。通过本研究可以为该种类型的深部破碎岩体巷道的围岩控制技术提供参考和借鉴。     

三山岛金矿井下无人开采区域中深孔落矿嗣后充填连续采矿工艺设计

为了建成国内首个井下无人采矿示范区,在三山岛金矿西山矿区选取-630 m中段至-645 m中段作为试验采场。通过工程地质调查,结合矿床地质、工程地质与岩石力学基础资料以及无人采矿设备的应用,提出采用下向中深孔落矿嗣后充填连续采矿法。该采场方法的各个开采中段与主斜坡道相通,设备可在各个中段之间按照开采计划进行调度;中段通过辅助斜坡道与各个分段相通,保证设备在生产中段内部的作业调度;各分段均布置采场联络巷与矿体连通,方便设备进入矿体进行凿岩、爆破、铲运等作业,有利于无人机械设备在各个地点通行作业。采矿过程涵盖了“掘—采—运—充—辅助”各工艺环节的连续无人作业过程,能够有效保障多类型无人开采装备安全、高效和连续化生产、运行,在保障矿山生产安全的同时,提高矿山生产能力,对我国未来矿业智能化发展具有推进作用。     

地下金属矿山采矿成本预测模型

为了解决现代矿山采矿成本的核心构成发生变化、成本管控难度增加等问题，深入剖析了采矿成本的关键影响因素，基于PCA BP神经网络构建了成本预测模型，形成了适用于现代矿山的成本核算方法。针对机械化开采、开采深度增加、工况条件差异所带来的采矿成本变化，分析了现代矿山企业采矿作业成本的构成特点，以此为基础运用作业成本法精细化核算各个采矿作业单元的成本费用。总结成本变化规律发现，采矿成本主要受到采场作业空间大小、温度、深度、运输距离以及工人工作效率、工人工作经验、设备铲运效率、设备服务年限、燃油消耗率、油料消耗率10个关键因素影响，在采用主成分分析法对影响因素进行降维后，提取主成分作为成本预测变量，运用PCA BP神经网络构建了成本预测模型。采用山东某地下金属矿山的成本数据对该模型进行了训练和验证，预测值与实际值的平均相对误差为3.80%。研究表明：所建模型的预测结果可靠、精度满足要求，可以为现代矿山企业作业成本控制、成本计划制定提供依据。     

U型钢支架与木棚联合支护工艺在焦家金矿的应用

针对焦家金矿原有支护方式存在的安全隐患及成本较高的问题,采用新型U型钢支架与木棚联合支护工艺,并在-230 m中段71108采场进行了验证分析。结果表明,U型钢支架与木棚联合支护在力学方面具有优势,其稳固程度远高于木棚支护,该支护方法降低了采场的危险性,使顶板相对稳固,提高了作业人员凿岩的安全系数,对于采场顶层回采（顶板为不稳固充填体）以及较破碎围岩的巷道开拓、进路回采施工作业都有着不可替代的作用。同时,该工艺节约了木材消耗,其U型钢可以重复利用,创造了较好的经济效益。     

极破碎不稳固难采矿体悬臂式掘进机机械落矿试验研究

针对极破碎矿体开采遇到的成本高、效率低、安全风险大等问题，提出了悬臂式掘进机落矿代替传统钻爆法落矿的技术方案，并对该技术开展了现场工业试验。试验期间对悬臂式掘进机采矿效率、生产能力、技术指标及经济指标进行详细测试与分析。试验结果证明，该技术可以有效解决极破碎矿体开采过程中遇到的生产难题，并为未来深地资源提供有效的解决方案和技术支撑。研究成果具有重要的实用价值和意义。     

基于大数据分析的矿山备件采购预测模型

为了解决传统矿山备件采购过度依赖人为经验、采购策略单一等问题,借助大数据分析技术实现备件采购策略优化与智能决策。在对矿山企业备件采购流程进行梳理的基础上,运用大数据分析技术构建了以“备件智能分类—备件消耗预测”为核心框架的矿山备件采购预测模型,形成了用于指导矿山企业备件采购的决策方法。将传统ABC分类法在属性分类上加以扩展,分别选取采购价格、消耗速度、采购周期作为备件的分类维度,并利用K-means算法对备件进行智能化分类。针对不同类别备件的采购特征,构建了Prophet-LSTM备件消耗组合预测模型,根据预测结果确定合理的备件采购数量与采购周期,实现矿山备件智能化采购。以山东某黄金地下矿山的备件数据为基础进行了模型验证,结果表明：应用备件采购预测模型制定采购计划,有效提升了矿山企业备件管理水平和科学采购能力。     

基于微服务架构的生产管控平台研究

立足于矿山企业综合生产管控实际需求,为实现矿山生产中对业务数据的分析与监控、对设备和人员的智能化管控与决策以及对现场作业高精度预警,基于微服务架构定制开发了矿山生产管控平台。此平台旨在推动面向采矿、选矿领域的应用服务能力建设。平台搭建基于SpringCloud微服务框架,涵盖用户管理、资源管理、系统管理、权限管理和流程管理等基础功能模块,抽象矿山数据采集及展示需求,创建了工业数据集成展示管理模块,并根据矿山企业数据管理需求,设计了业务数据综合查询管理等模块,同时利用HTML和Vue技术搭建了Web前端,实现用户交互界面。通过搭建生产管控平台环境及开发业务功能模块,可以协助矿山企业全面掌控生产作业情况对进一步强化矿山作业基础能力、提高综合数据集成水平和信息化建设提供了有力的基础支撑。     

某新型胶凝材料在嵩县山金矿业的应用研究

针对嵩县山金矿业有限公司充填成本高、强度低及材料供应不足等问题,采用工业废渣作为新型胶凝材料以代替水泥,并进行了实验室和现场工业应用研究。研究结果表明:当料浆浓度、配比和养护龄期相同时,采用废渣作为胶凝剂的试块单轴抗压强度是水泥的2～4倍,且废渣的泌水性和初凝性更好,有利于采充循环;现场应用废渣进行假底、胶结面和一般胶结充填时,灰砂比分别为1∶6,1∶7和1∶14即可满足要求;同等强度条件下废渣的使用量为水泥的1/2～2/3,而废渣单价与水泥相当,可大大降低充填成本。因此,选用废渣代替水泥不但大幅提高了充填强度,进一步减少损失与贫化,而且提高了开采的安全系数和矿山的经济效益。     

多层钒矿体开采应力迁移规律和分布研究

针对多层钒矿体重叠分布、相邻矿层开采重复扰动、围岩应力分布复杂等问题,采用理论分析和数值模拟方法,建立了单层矿体矩形采空区围岩应力分布平面模型,并结合数值模拟结果,拟合了单层矿单采场采空区围岩垂直应力峰值变化率与其跨度关系式,分析了单层矿多采场围岩应力叠加特征;在此基础上,定义了双层矿体开采时采空区相对位置关系类型,研究了双层矿采空区不同跨距和垂距对其围岩应力分布特征的影响规律。研究表明:钒矿体采空区围岩存在典型的应力释放、应力跌落、应力增高和原始应力等4区分布特征,采空区跨度越大,其应力峰值越高,且应力增高区以深围岩内的应力变化率随着与应力峰值点距离的增大按照幂函数关系减小,应力跌落区内的应力变化率随着与应力峰值点距离的增大而增大;相邻采空区的应力增高区会在两者间的矿柱内叠加,矿柱内某点的应力变化率为两侧采空区分别在该点引起的应力变化率之和;当下层采空区应力释放区与上层采空区应力增高区重叠时均导致围岩内拉应力增高,当上层采空区的应力释放区与下层采空区任一区域重叠时均导致压应力降低;上下采空区重叠与非重叠区域的交汇处应力变化显著;根据多层矿体开采应力迁移规律,提出采空区强、弱扰动距,划...