为了系统地认识应力条件、矿岩特性和破岩参数等因素对深部硬岩截割特性的影响，梳理并总结了以往关于深部硬岩截割特性室内试验及非爆机械化破岩现场实践工作。根据3种应力环境对镐型截齿静态和动静组合破岩特性的影响，结合构建的截齿破岩峰值载荷理论及回归模型，发现硬岩在较低围压或无围压条件下具有安全高效的破碎表现；根据高单轴围压下截齿破岩扰动诱发岩爆的过程和机理，揭示了采矿过程中由开采扰动诱发高应力矿柱岩爆的发生机制；基于加卸荷诱导损伤、预切槽和预钻孔等人为诱导缺陷对镐型截齿破岩特性的影响研究，得到人为诱导缺陷可有效提高硬岩的可切割性，获得了改善硬岩可切割性的成套方法；现场试验了多种机械化破岩方法，提出了基于应力解除和动静组合破岩的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备及其施工工艺。研究结果可为深部硬岩矿体非爆机械化规模开采提供理论基础和现场实践经验。
五龙金矿是辽东金矿集区最大的石英脉型金矿床，已累计探明金资源量大于80 t，作为一个开采多年的老矿山，当前面临着矿山资源储量严重不足的问题，亟需寻找深部隐伏资源。通过应用EH4音频大地电磁方法，在五龙金矿的东西两侧分别布设了100线、1000线和1050线3条EH4测量线，采用标量TM模式对原始测量数据进行收集并复核，经计算机处理后绘制出EH4二维反演剖面图。在EH4二维反演剖面图上成功识别出了分别位于矿区东西两侧的100#断裂和鸡心沟断裂，其垂向延深均超过1 000 m。经过地质观察和坑道钻孔工程揭露，断裂带地表和浅部均存在着明显的金矿化，表明这些断裂在五龙金矿成矿过程中起着重要作用。将EH4音频大地电磁方法应用于五龙金矿控矿构造及成矿预测研究中，取得了良好的效果，矿区东、西部和深部均具有良好的找矿潜力，为矿区下一步地质找矿指明了方向。
三维矿业软件主要通过人机交互的操作方式进行资源储量估算工作，存在操作步骤繁多、易出差错和估算时间长等缺点。在结合Surpac三维矿业软件编制资源量估算报告的基础上，提出了利用Surpac软件二次开发技术编制功能，建立了固体矿产资源储量半自动化估算方法。通过设计符合《固体矿产资源储量估算规程》要求的三维矿体资源储量估算技术流程，利用Surpac软件二次开发的TCL/SCL脚本技术，在Surpac软件基础上开发系列功能执行流程操作。研究表明：除了剖面解译、实体建模和变异函数需要人机交互外，其他所有操作均可利用开发的功能进行自动化处理，使资源储量估算工作整体上达到半自动化程度。将本文提出的方法应用于内蒙古自治区阿鲁科尔沁旗巴彦包勒格银多金属矿资源量估算过程中，并采用地质块段法对该矿床1号银矿体资源量进行估算验证，结果表明2种方法所得估算结果的相对偏差均在合理范围内。由此说明，本文提出的储量半自动化估算方法可靠可行，能够显著提高资源储量估算工作效率，创造了良好的经济效益。
针对排土场边坡稳定性分析，提出了一种利用主成分分析法降低数据冗余性、粒子群算法优化极限学习机权值阈值的PCA-PSO-ELM排土场边坡稳定性预测模型。确定了土壤黏聚力、内摩擦角、排土场斜角、地基承载力、地震烈度、降雨和降雪条件、排土工艺以及乱采乱挖状况8个排土场稳定性预测指标，针对100组相应排土场数据，采用训练时间、RMSE值和决定系数R2来评价和对比PCA-PSO-ELM模型与BP神经网络模型、ELM模型和PSO-ELM模型预测结果的有效性。研究结果表明：利用经PCA降维处理过的排土场稳定性样本数据作为输入变量去训练和测试PSO-ELM网络模型，预测值与真实值非常接近，其预测精度和效率不仅高于ELM算法，而且远远优于传统BP神经网络算法。经过PCA法优化的PSO-ELM模型与未经PCA处理过的PSO-ELM模型相比，前者在效率相差甚微的基础上大幅缩短了计算时间，证明了该方法具有一定的实用价值。
基于刀具破岩的非爆机械化开采有望成为深部矿山开采的主要替代方法之一。矿岩可切割性是制约刀具破岩的关键因素，其受到受限应力条件和岩石性质的影响。因此，研究不同种类岩石在不同受限应力条件下的可切割性，可为机械刀具破岩提供理论依据和关键技术参数支撑。首先在不同受限应力条件下，对花岗岩、大理岩、红砂岩和磷矿石进行了截齿破岩试验。然后，以试验结果为基础，对脆性指数、受限应力条件与截齿破岩峰值载荷和破岩比能之间的关系分别进行了回归分析。最后，利用熵权法评价了岩石强度特性和受限应力条件对截齿破岩峰值载荷和破岩比能的影响权重。结果表明：所建立的回归模型具有良好的预测精度，单向受限应力和脆性指数对截齿破岩峰值载荷和破岩比能的影响均呈非线性变化；单向受限应力和岩石强度特性对截齿破岩性能均有显著影响，且单向受限应力的影响权重略大于岩石强度特性。研究结果可为深部矿山非爆机械化开采可行性判别以及破岩参数设计提供理论依据。
红黏土性质的稳定与安全生产息息相关，抗剪强度作为红黏土强度特性之一，与红黏土的稳定性密切相关。为探究含水率对红黏土反复抗剪强度的影响，以山西长治地区的重塑红黏土为研究对象进行反复直剪试验。试验结果表明：无竖向压力时，随着剪切次数的增加，抗剪强度减小并趋于稳定值，第2次剪切达到抗剪强度时对应的剪切位移小于第1次剪切时的位移，稳定剪切时对应的剪切位移大于第1次剪切时的位移；抗剪强度与含水率呈负线性关系，且抗剪强度为土体的真黏聚力，随着含水率的增加先增大后减小。当施加竖向压力后，抗剪强度随着含水率的增加而减小；利用抗剪强度表达式拟合得到内摩擦角和黏聚力，其中黏聚力随着含水率的增加先减小后增大；通过真黏聚力计算得出新的内摩擦角，2种分析方法得出的内摩擦角基本接近且均随着含水率的增加而减小，减小幅度逐渐增大。定义黏聚力差异指数比来研究真黏聚力与黏聚力之间的差异，分析得到黏聚力与真黏聚力的差异指数比在0.75~9.96之间，当含水率为19.5%时黏聚力差异指数比达到最小。利用所建立的相关经验公式，能够为红黏土地区矿山岩土勘察、设计和开挖过程中土性参数的合理选取提供一定参考。
为了科学有效地应用距离判别分析法评价某矿山深部岩爆倾向性等级，通过搜集整理大量国内外岩爆数据，并结合矿山深部现场情况，确定6个岩爆倾向性指标。选取9个待测点，进行力学试验获得待测点的岩爆指标，引用马氏距离建立评判准则，确定待测数据的岩爆倾向性，并通过回代误判率和交叉误判率检验判别准则的准确度。结果表明：该金属矿待测点X2、X3、X4、X5、X7、X8和X9的岩爆倾向性均为轻微岩爆，待测点X6的岩爆倾向性为中等岩爆，待测点X1的岩爆倾向性为强岩爆。矿山实际情况表明，待测点X1有强岩爆现象发生，评价结果与矿山实际情况相符。该方法在矿山岩爆倾向性评价中具有较好的适用性和有效性。
针对高原矿井机械化掘进巷道传统扩散式增氧通风方案富氧效率较低及氧气资源浪费严重等问题，提出了一种新型分段式增氧通风方案。基于ANSYS-Fluent数值模拟软件，针对某海拔4 000 m的金属矿山掘进巷道，以掘进巷道需氧区域氧浓度提升至26%为目标，设计对比试验，分析传统扩散式增氧通风方案与分段式增氧通风方案掘进巷道的富氧扩散、氧气空间分布差异，并引入目标富氧偏离量和富氧输运效率2项指标，评估分段式增氧通风与传统扩散式增氧通风的富氧能力。结果表明：与传统扩散式增氧通风相比，分段式增氧通风的富氧扩散速率得到明显提升，增氧范围扩大，富氧耗时显著降低，巷道中段、末段需氧区域氧浓度分别上升至24.6%和25.5%，目标富氧偏移量降低至1.372，氧气利用率上升至50%，充分验证了分段式增氧通风方案富氧的有效性和优越性。该研究成果对于高原矿井制定机械化掘进巷道通风方式具有一定的指导意义。
针对矿井智能通风系统不能及时获取风速进而影响后续通风系统解算及优化的问题，利用ANSYS巷道风速分布模拟获取神经网络所需训练集，在人工测量与风速传感器监测数据的基础上，构建基于门控循环单元（Gated Recurrent Unit）神经网络的巷道平均风速预测模型。首先，提出神经网络模型，然后采用Adam优化算法对ANSYS模拟的点风速进行异常值和归一化等预处理，通过对不同形状巷道的监测点风速进行结构化处理后用于训练神经网络，找出各点风速与平均风速之间的强非线性关系，使预测风速逼近巷道实际平均风速，最后构建基于GRU神经网络的巷道平均风速预测模型。以王家岭煤矿实测数据作为测试集，将其应用于预测模型中，结果表明GRU神经网络模型具有较高精度和较强的泛化能力，能够获取巷道平均风速。矿井通风巷道平均风速预测模型在煤矿领域的成功应用，将为其他金属矿山智能通风系统及时准确获取风速参数提供新思路。
针对矿山业务软件数据格式繁多，缺乏统一数据标准，业务流程多次流转后产生海量异构数据造成数据难以管理的问题，提出了一种基于JSON的数字采矿协同技术。首先对采集的矿山数据进行分类，并采用轻量级的JSON格式对分类后的矿山业务数据进行标准化处理。然后采用微服务架构的分布式思想，依据明确的矿山业务边界将整个数字采矿协同平台的业务功能模块划分为独立的服务模块。由于微服务的特性，可以根据不同的业务服务设计单独的数据库存储信息，并基于Spring Cloud框架管理协同平台中各独立业务服务和数据库，实现数据跨业务式互联互通，最后将其应用于新疆阿舍勒铜矿。结果表明：该方法充分利用JSON数据格式与微服务架构的特点，解决了矿山信息孤岛、信息断层等问题，减少了数据调用及管理时间，提高了矿山各业务跨部门、跨学科协作的能力与工作效率。
选矿厂设计过程涉及大量数据计算、图形绘制以及设计规范和设计经验的应用，计算机辅助设计的应用无疑能显著提高设计效率和质量。通过对选矿厂计算机辅助设计研究现状进行总结和分析，指出存在的问题和不足，即设计过程模块化、设计规范和经验处理不成熟、设备配置自主化和可视化程度低以及沉浸感缺乏等。计算机虚拟现实技术（VR）的出现，为解决这些问题和不足提供了新的技术途径，将VR技术应用于选矿厂设计中，可有效提升设计过程的自主化、可视化、沉浸感以及人机交互性与设计员的想象创造力，是未来选矿厂计算机辅助设计的重要发展方向。
某新建矿山计划采用全尾砂膏体嗣后充填采矿法进行地下开采。为了提供经济合理、满足强度要求且有利于管道输送的全尾砂膏体充填最优配比方案，以料浆流动性能和充填体强度性能为考察指标进行正交组合配比试验。运用MATLAB软件对试验数据进行极差分析和多元线性回归分析，获得了灰砂比和料浆浓度对充填体强度影响的敏感性以及各力学参数预测模型。结果表明：（1）料浆质量浓度对塌落度的影响起主要作用，灰砂比次之；（2）充填体强度的敏感性随着灰砂比和料浆浓度的增加而增强，充填体强度对灰砂比更敏感，而对料浆浓度的敏感性较弱；（3）确定了全尾砂膏体最优配比：水泥用量为13%，充填料浆质量浓度为77%，此时全尾砂、水泥和水的用量分别占制备全尾砂膏体质量的68.14%、8.86%和23.00%。在该配比条件下，经28 d养护龄期后的抗压强度为2.6279 MPa、弹性模量为205.2 MPa、塌落度为23.7 cm，以较少的水泥用量满足了矿山充填强度指标和自流输送要求。
为了阐明银含量对方铅矿浮选的影响，提高含银方铅矿中伴生银的综合回收效率，通过全面梳理前人研究成果，对含银方铅矿的资源状况、工艺流程和药剂制度进行了总结。首先，从不同维度和层面（从试验到模拟、从宏观到微观）综述了银含量对方铅矿的影响，其中包括银含量对方铅矿浮选行为及表面接触角的影响。然后，评述了前人利用红外光谱、微热动力学、电化学和量子化学等分析方法开展的有关银含量对方铅矿浮选行为影响机理的研究进展，上述分析方法相互验证，均证实银矿物对方铅矿的浮选有促进作用，且银含量与促进程度呈正相关。最后，针对含银方铅矿今后研究方向和银铅锌矿资源开发，提出科学、合理的建议，如：在现场生产中应尽量避免使用石灰调浆，如必须使用时，应控制好石灰用量，从而减少伴生银的损失。
某含碳微细粒金矿金含量为5.56×10-6，大部分金呈微细粒包裹于含碳硅质板岩碎屑中，有机碳和石墨含量分别为1.33%和1.50%，是典型的含碳难处理金矿。为实现该含碳难处理金矿的浮选预富集，进行了先浮选碳质后浮选金和直接浮选金等不同工艺流程的探讨试验，并在最佳流程基础上进行了直接浮选工艺的条件优化试验。结果表明：采用直接浮选工艺可以获得品位较高的金精矿，当磨矿细度为-0.074 mm含量占比为85%时，可获得金品位为30.01×10-6，回收率为76.18%的金精矿，金回收率较先浮选碳质后浮选金工艺明显提高；调整工艺流程结构，采用一段粗磨浮选—扫选精矿再磨浮选工艺，可获得金品位为33.45×10-6、金回收率为79.93%的金精矿。该流程选矿指标相较于一次磨矿细度为-0.074 mm含量占比为85%的指标更优，是适宜含碳微细粒难处理金矿石的处理流程。
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