Microseismic monitoring technique is an important means of ground pressure monitoring to ensure safe, high-efficient and sustainable development of mines. Microseismic data obtained by sensors in mines are easily influenced by non-stationary noises with a wide frequency band, resulting in the lack of available high-quality data for microseismic monitoring. Instead of traditional analysis in frequency domain, this paper introduces a new method, synchrosqueezed wavelet transform (SSWT), which provides a way to decompose data into time domain and frequency domain simultaneously. With higher time-frequency resolution of SSWT spectrum, purer microseismic signals can be extracted from raw data. Besides, two wavelet bases, Morlet wavelet and bump wavelet, are compared to match the microseismic signal in this paper. Two field data with different signal-noise rate (SNR) are used to show the application of the algorithm in the mine industry. The results of data graphical filtering method show that the SSWT has great practical value to extract the microseismic signal from raw data and improves SNR of signals effectively than traditional methods.
Purpose:Long-term irrational use of mine resources leads to soil erosion,the reduction of cultivated land area and the destruction of the ecosystem.To make rational use of mineral resources and restore and control the geological environment of mines,the northwest of Hunan Province is taken as the research object.Method:The methods are as follows:By considering eight evaluation factors of three evaluation types(population density,surface slope,rainfall,engineering rock group,geological structure,mine area,geological disaster,and forest coverage rate),the expert evaluation weight was evaluated,and Q value was obtained through calculation.The innovation was to carry out local mine geological environment evaluation by using vector polygon method and GIS analysis.Based on geographic information system(GIS)technology,the mining environment of each district and county in the study area was graded.Result:The results showed that the mining environment in the northwest Hunan region was generally evaluated intuitively.Significance:It could provide a certain reference basis for mine environmental management and ecological restoration in northwest Hunan Province,and provide theoretical basis for other mine evaluations.
为准确预测矿井粉尘浓度,有效防治矿井粉尘危害,运用遗传算法优化的BP神经网络预测模型(GA-BP模型)对某矿山工作面时间序列粉尘浓度进行预测,以预测结果的相对误差、平均绝对百分比误差来评判模型的预测准确性.再利用BP神经网络预测模型、卷积神经网络预测模型(CNN 模型)的预测结果同 GA-BP 预测模型的预测结果进行对比验证,以均方根误差来评价三种模型的预测效果.结果表明,应用 GA-BP 预测模型,相对误差最大为 4.27%,最小为 0.14%,相对误差都在 10%以内,预测样本的平均绝对百分比误差(MAPE)小于 10%,达到了高精度预测要求.CNN、BP、GA-BP三种预测模型的RMSE值分别为 1.100 7、1.000 8、0.935 4,GA-BP预测模型对于该矿山工作面粉尘浓度预测效果最好.实现了利用 GA-BP神经网络预测模型对只有单一时间影响因素且样本数量较少条件下的矿井粉尘浓度预测.
为简化模型结构、解决迭代训练拖延问题,利用海鸥(SOA)算法进行核极限学习机(KELM)重要参数择优,建立基于数据插补和 SOA-KELM的岩爆风险预测模型.综合岩爆预测过程中多因素影响,选取单轴抗压强度、单轴抗拉强度等 6 种指标作为岩爆风险评价指标,搜集 93 组岩爆实测样本.一方面采用随机过采样补充少数类别样本数据,一方面采用 ELMAN神经网络进行缺失数据插补,构建高质量岩爆风险预测样本数据库.最终将预处理后的数据输入 4 种模型中进行分类预测.结果表明:数据插补后,各模型预测准确率提升 5.56～16.66 个百分点.不同情况下,SOA-KELM预测准确率均为最高数值,且数据随机过采样处理并未影响模型预测准确率,融合 ELMAN神经网络和 SOA-KELM的预测模型可有效应用于岩爆风险预测,为实际岩爆预测提供了新思路.
为考察烧结法微晶玻璃形核机制,试验以铜尾矿为基,设计了 R2O-CaO-SiO2-Al2O3-CaF2 体系微晶玻璃,通过分步取样、XRD、IR、SEM等手段分析并论证了基础玻璃形核机制,明确了基础玻璃晶核形成过程及机理,初步确定了C曲线.结果表明,本试验同时存在两种形核机制:异相诱导形核和分相诱导形核.形核阶段发生在550～650℃,基础玻璃在晶核形成初期会处于一种介于基础玻璃与晶核析出时的特殊状态,即在纳米和微米尺度范围内,基础玻璃内部粒子逐渐发生有序化行为.明晰形核机制对微晶玻璃的受控析晶过程具有重要的指导意义,可为消除烧结法微晶玻璃表面龟裂玻璃相提供依据.
大尹格庄金矿为全面推广全尾砂充填工艺,需测定全尾砂充填料浆的自流输送参数,通过流变仪只能测定低浓度料浆,还需进一步测定高浓度料浆的参数.借助环形管道输送系统,共进行全尾砂、灰砂比 1∶6 和灰砂比 1∶10 三个高浓度关键组方的 12 组输送试验,获取了各组方流变参数.综合流变仪和环管测定结果,计算出各类料浆的最大允许充填倍线,分别确定了新增 1、2 号矿体充填管路各类型充填料浆的最大充填浓度,为现场工业试验提供了依据.
以往研究含软弱夹层的边坡稳定性时,多将软弱夹层视作弹塑性体,而忽略其蠕变特性.但在实际工况中,软弱夹层的蠕变特性对边坡稳定性存在极大的影响.为研究软弱夹层的存在状态对岩土体强度变形特性的影响,选用PFC3D离散元软件进行不同条件下的复合岩样标准三轴试验模拟,深入分析其强度变化规律、变形破坏特征以及裂缝分布特性;选用 FLAC3D软件建立了依托实际工程的三维模型,选用考虑蠕变特性的 Burgers 模型,对露天矿山边坡的稳定状态进行深入分析,得到如下结论:1)软弱夹层的倾角、厚度、层数等参数均对复合岩样的强度有显著影响;2)不同软弱夹层倾角下的试验均为剪切破坏,而夹层厚度增大使得试样逐渐转变为张拉破坏,随着夹层层数增加,试样出现更明显的张拉破坏;3)考虑露天矿山软弱夹层的蠕变特性所得强度折减系数比不考虑时降低了约 10%,为工程提供了更高的强度储备,可供其他工程参考.
系统收集整理了云南省东南部新寨锡矿资源勘查过程中形成的 85 个探矿工程编录资料,建立了三维空间数据库,对具有空间属性的锡品位数据进行了基本统计分析和矿化趋势分析,并绘制了矿化等值线图和矿化趋势图.认为新寨矿区矿化富集带走向与矿化趋势等值线走向均与地层走向方向一致,显示出赋矿地层对锡的富集具有明显的控制作用;矿区南东浅部矿化富集带较北西深部矿化富集带锡矿化强度高,总体矿化趋势北西低南东高,结合地质背景推测矿区发育的向斜挠曲构造影响了锡的富集,远离向斜轴部锡品位有增强趋势.
提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题.首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三维空间线段求交算法,获取三维井巷各类结点单元信息;然后根据所求结点单元使用广度优先遍历算法进行标准化井巷网络图构建,形成井巷结点单元的空间几何结构;最后通过中线结点单元信息及邻接矩阵数据集,采用多源画线框算法构建基本三维井巷模型,并利用布尔运算技术处理井巷交岔点、竖井、斜坡道等复杂建模情况.结果表明:该算法可以通过无序导线快速生成任意方位三维井巷模型,并结合多源画线框算法与布尔运算算法的优点提高了井巷结点建模连通性处理的速度和效果.本文的研究成果已经在甘肃某矿区采场稳定性安全监测平台得到应用,其自动化生成的井巷模型能够为安全监测数据分析提供实时的可视化信息服务.
随着开采深度的不断增加,地下岩层温度显著升高,恶化了井下深部作业环境,使得采矿工程活动受到了矿井热害的影响.通过对河西金矿的热湿环境及地温条件现场调查,在河西金矿不同中段采集分析了风温(干湿球)、湿度、风速等相关数据;利用深孔测温法,测量了不同中段地温,绘制了地温梯度回归曲线,计算出平均地温梯度;实验测定了矿岩平均导热系数,计算了深部各水平中段的井下热源放热量,并确定了井下热源最大放热量,为河西金矿深部降温需风量的计算提供了数据支持和重要参考,为深部矿井的相关现场调查分析和数据应用处理提供了案例借鉴.
爆破增渗方法可有效提升地浸采铀效率,而爆破范围是影响增渗效果的关键参数.为了研究低渗砂岩铀矿中爆破损伤范围分布特征和裂纹扩展规律,基于 LS-DYNA 软件,采用 RHT 材料模型,分析了不耦合系数K和地应力对砂岩爆破损伤区范围和裂纹扩展的影响规律.结果表明:随着不耦合系数K的增大、岩石的粉碎区半径逐渐减小,缩减至同炮孔半径近似;裂隙区裂纹呈现先增大、后稳定的分布规律,在K=1.75 时取得了较好的爆破效果.随着地应力的增大,岩石的粉碎区形状和范围基本不发生变化,而裂隙区范围整体呈现先缩小后稳定的分布规律.研究对低渗砂岩铀矿爆破增渗中爆破范围的确定具有理论指导意义.
随着云服务及可视化信息技术的飞速发展以及国家和矿山企业对于矿山安全问题的日益关注,对作为矿山的数字化智能化载体的云服务平台提出了更高的要求,传统信息化平台应用的二维 GIS技术已无法满足复杂的可视化分析需求.基于Three.j s三维引擎,聚焦于矿山地压监测的可视化分析业务设计并开发了云服务平台,实现了倾斜摄影测量模型、矿山井巷模型、手动设计建模等多种三维数据的渲染展示,并具备地压监测数据的查询统计与云图分析功能,有效提升了矿山地压分析服务平台的易用性与分析深度.
为研究荷载作用下影响边坡稳定性因素的敏感性,以西南某露天矿边坡为研究对象,根据采场力学特性采用有限元模拟软件 GeoStudio建立模型分析荷载作用下边坡稳定性、应力-应变场以及渗流场变化情况.采用IBM SPSS Statistics数据分析软件建立正交表,利用极差和方差分析影响边坡稳定性各因素的敏感性.结果表明:自然工况下边坡Y方向存在应力梯度,坡面拐角出现应力集中,最大应变发生在坡脚位置;不断增加降雨,岩体孔隙水压力上升,降雨条件下边坡安全系数呈正态分布;各影响因素对边坡稳定性的敏感性由强到弱依次是坡顶荷载F、黏聚力c、内摩擦角φ、降雨时长T、重度γ.研究结果为采场边坡稳定性分析提供了理论支持,为采场边坡施工设计提供了参考.
针对凡口铅锌矿-650 运输水平电机车无人驾驶系统进行设计.通过电机车本体改造、全自动无人驾驶系统、视频监控系统、信集闭系统、障碍物检测系统、自动装卸矿系统、人车联动安全保障系统等系统建设,形成基于 5G技术的凡口铅锌矿-650 运输水平井下电机车无人驾驶系统.该系统依托 5G网络技术,通过计算机自动控制和远程遥控控制相结合,完成电机车的无人驾驶和自动控制,实现了地表远程监控,下达生产任务后,便可按任务计划自动循环装卸矿,直至任务完成.改善驾驶人员工作环境、减少作业人员、降低生产人员劳动强度、提高生产力与安全水平.
针对地下矿山在开采过程中,深部巷道围岩稳定控制问题,以云南某自走铁矿 1 430m中段开采巷道为工程背景,基于尖点突变理论,提出构建位移-时间势函数的方法,对矿山现场位移监测数据进行多项式拟合得到势函数突变特征值,并根据特征值正负判断监测点巷道稳定性.利用 FLAC3D数值模拟手段对理论计算的准确性进行验证分析.结果表明:基于位移-时间的尖点突变失稳模型能够较为准确地判断巷道围岩的稳定性.
利用改进的霍普金森冲击拉伸实验系统,研究了恒阻大变形锚杆(CRLD 锚杆)在三种不同冲击波长(0.6、1.0 和 1.4m)下的力学性能,并与传统强高度锚杆的抗冲击特性进行了比较.同时,通过 LS-DYNA进行数值分析并与实验结果相互验证.结果表明:冲击能量相同,冲击波长与冲击力峰值、伸长量峰值呈负相关.传统高强度锚杆每次冲击后都没有明显的伸长,直至发生没有征兆的"脆断",而 CRLD锚杆在冲击过程中产生较为明显的伸长量,不会发生脆性断裂等现象,说明传统高强度锚杆在受到动力冲击时更容易发生失效,CRLD锚杆由于输出结构变形,减弱了冲击力的作用.
针对地下矿爆破装药中炮孔图像快速精准识别的难题,通过引入无参注意力模块(Simple Attention Module,SimAm)和更换损失函数(Enhanced Intersection Over Union Loss,EIoU)的方式改进YOLOv7 目标检测模型,优化了炮孔识别特征网络;同时采用数据增强方式解决了炮孔样本小且分布不均匀的难题,提升了模型的泛化性能.结果表明,改进模型的检测精度、检测速度比 YOLOv7 基线模型分别提升了 2.96 个百分点和 13.524 帧/s,提升了炮孔识别效率,有利于促进矿产资源爆破开采向少人化、无人化方向发展.
针对赤泥、固硫灰成分复杂、产量大等限制其难以有效利用的关键问题,提出以赤泥、固硫灰等固体废弃物为主要原料制备赤泥-固硫灰基免烧砖的技术研究.通过改变赤泥和固硫灰用量调节免烧砖的 Ca/Si比,对其力学性能、耐久性能和微观结构进行分析.结果表明,随着Ca/Si 比的增加,免烧砖的强度呈现先增加后减小的趋势,当Ca/Si比为 1.2 时,免烧砖强度最高值 26.63 MPa,达到 MU25 标准,具有较好的力学性能;经过耐水测试和抗冻测试后强度损失较小,具有较好耐久性;免烧砖的水化产物为 C-S-H 凝胶、C-A-S-H 凝胶和钙矾石,对强度的发展起积极的促进作用,促进了力学性能和耐久性能的提升.该研究为赤泥、固硫灰等固废的综合利用提供了新的思路.
精准分析采空区群的稳定性对于矿山安全生产有着重要的意义.以内蒙古白音诺尔铅锌矿地下采空区群为研究背景,首先采用三维激光扫描技术,建立地下复杂的采空区三维可视化模型;在此模型基础上应用Mathews图解法对空区顶板及上盘稳定性进行评价;并通过数值模拟方法,分别从采空区的位移场、应力场及塑性区分布,分析空区的稳定性状态;由前述工作指导设计了微震系统的传感器空间布置,最后从微震事件空间分布规律角度分析了采空区群的稳定状态.研究结果表明:3-5#和 3-6#空区稳定性较差,3-2#、3-4#及 3-7#空区稳定性一般,其他空区稳定性较好.研究成果可帮助矿山生产规避风险,同时也为后续采空区处理提供技术支撑.
为了定量分析矿山地质环境的影响因素,针对突出矿山地质灾害问题,提出合理性的治理建议和保护措施.以青海省乐都区茶马沟石英岩矿为例,通过实地地质调查,结合开采、遥感及其他数据,采用层次分析法搭建层级结构模型,使用 MATLAB计算每个指标权重值,通过模糊综合评价法对评价样本进行计算及综合评价,最终借助 ArcGIS对矿区进行网格化处理分区.结果显示,茶马沟矿区地质灾害主要为存在不稳定斜坡、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏、水土环境污染,其中不稳定斜坡发育程度大,危害程度高、危险性大,土地资源的破坏和影响程度较大.矿区综合权重的模糊综合评价结果等级为Ⅱ级(较严重),矿山地质环境严重区(Ⅰ)面积约 6.4 hm2,较严重区(Ⅱ)面积约 14.56 hm2,较轻区(Ⅲ)面积约 18.24 hm2.根据评价及分区模型,对茶马沟矿山地质环境问题提出合理建议,进行了有效的土地恢复治理与生态修复工程,力争实现矿山区域范围内经济、社会、生态和谐可持续发展.
