湘东北官庄金矿田韧性剪切带构造发育,为了进一步深化对该区构造发育机制的认识,探讨该区地质构造机理与矿脉发育之间的关系,开展了研究工作。通过野外调查洪源矿区韧性剪切带构造特征,分析岩石学显微结构构造;运用极摩尔圆法计算含矿构造运动学涡度参数,其运动学涡度值W k分别为0.707和0.758,同时,计算官庄金矿田纯剪切应变速率和简单剪切应变速率之比ε/γ值为0.842~0.449。结果表明,洪源矿区金宏矿段纯剪切和简单剪切近似相等,且官庄金矿田ε/γ值自西向东逐渐减小,说明简单剪切速率自西向东加快,具有逆冲推覆构造运动特征。建立了运动学涡度参数与矿体变化系数之间的关系,4个矿区(矿段)矿体厚度变化系数V m与运动学涡度W k值呈正相关性,拟合函数为W k=0.3146V m+0.3978。而剪切应变速率之比ε/γ值与金矿化存在负相关性,拟合函数为ε/γ=-0.5834V c+1.4107。韧性剪切构造运动使得金矿体在空间分布上呈现出任意方向矿体,但是以NWW和NNE向为主的2组金矿脉,为该区域今后找矿提供了主攻方向。
针对赣西北驼背山锑矿床成因尚未厘定的问题,在分析成矿地质特征的基础上,通过扫描电镜及LA-ICP-MS等分析测试方法,对驼背山锑矿床成因进行约束。结果表明,该矿床中锑主要以辉锑矿(Sb2S3)形式存在,其次为锑黝铜矿(Cu12Sb4S13)和硫铜锑矿(CuSbS2)同,共生矿物有黄铁矿、闪锌矿等硫化物及重晶石。成矿过程可划分为成岩期和热液成矿期,其中热液期包括石英—辉锑矿阶段、石英—方解石—辉锑矿阶段和方解石阶段3个矿化阶段。辉锑矿沉淀主要受控于流体pH值和温度降低,并伴有重晶石与方解石的协同沉淀。黄铁矿微量元素特征表明Sb主要通过(Tl++Cu++Ag+)+Sb3+→2Fe2+的耦合替代机制进入黄铁矿晶格。黄铁矿中Tl含量比辉锑矿高约一个数量级,且辉锑矿中As与Tl呈明显正相关关系,表明二者共同迁移且成矿流体富As和Tl。研究结果共同指示驼背山锑矿床成矿流体可能以循环演化的中低温热流体为主,并有一定的岩浆热液加入。
内蒙古松树背金矿位于华北克拉通北缘乌拉山—大青山成矿带北部,矿区赋矿地层为太古宙乌拉山群,矿体为赋存在太古宙乌拉山群和早元古代糜棱岩化石英闪长岩中的含金石英脉。为了阐明该金矿的主要载金矿物和金矿物主要赋存状态,探讨松树背金矿床的成矿物质和成矿流体来源,通过对不同成矿阶段石英和硫化物进行岩相学观察,对金矿物和载金硫化物开展了EMPA主量元素、LA-ICP-MS微量元素和LA-MC-ICP-MS硫同位素测定。结果表明:松树背金矿为造山型金矿,其金矿物主要为自然金,以包裹金形式赋存于黄铁矿中,金矿物粒度以微粒—细粒为主,金成色为856.26~944.95,平均金成色为930.38;载金黄铁矿具有较低的Co/Ni比值(0.04~1.12)和较高的Cu/Au比值(0.01~3 052.68),通过Se元素半定量反演得到金成矿温度为365~583 ℃,表明成矿流体为中温还原性热液;S同位素测试结果表明,载金黄铁矿δ 34S值为-2.91‰~-1.19‰,落入地幔/岩浆硫值区间,与太古宙乌拉山群硫值范围重叠,推断硫主要来源于太古宙乌拉山群和深部地幔岩浆。松树背金矿为受韧性剪切带控制的造山型金矿,成矿过程以变质流体为主,伴随深部岩浆热液的阶段性混入,成矿物质主要为太古宙乌拉山群与地幔岩浆的混合来源。
针对新疆叶城县库喀阿孜矿床的成矿物质来源与矿床成因类型尚不明确的问题,通过对KⅠ和KⅡ矿段的金属硫化物开展S同位素分析,对金属硫化物、赋矿围岩和侵入岩开展Pb同位素分析,结合矿床地质特征,探讨了该矿床的成矿物质来源与成因机制。S同位素分析结果表明:金属硫化物的δ 34S值为2.0‰~12.1‰(平均值为7.8‰),变化范围较大,呈现多峰分布特征,铜铁硫化物阶段形成的磁黄铁矿δ 34S值较低(平均值为3.5‰),接近幔源硫特征,铅锌硫化物阶段的方铅矿和闪锌矿δ 34S值较高(平均值为10.3‰),指示不同成矿阶段的成矿物质来源发生了变化。Pb同位素分析结果表明:金属硫化物的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为18.394~18.733、15.591~15.782和38.125~38.743,组成较为均一,与侵入岩的Pb同位素组成较为相似,而与赋矿围岩的Pb同位素组成差异显著,指示成矿物质由与长英质侵入岩浆有关的岩浆热液和深部变质结晶基底共同提供。金属硫化物的μ值为9.44~9.80(平均值为9.54),ω值为34.54~38.13(平均值为35.68),Th/U值为3.53~3.77(平均值为3.62),指示成矿物质是以地壳为主的壳幔混合来源。综合矿床地质特征和同位素特征,认为库喀阿孜多金属矿床为一处与海底火山活动有关的远端矽卡岩型铜铅锌多金属矿床。
茫崖河东地区位于青海祁漫塔格成矿带,成矿地质条件优越。近年来在该区80 km2范围内陆续发现了金、铅锌、铁、钴镍铜和钨等多种矿产,但成矿类型及矿床地质特征缺乏系统性总结。基于勘查和科研资料,梳理了区内矿床地质特征及成矿规律,初步总结出5种成矿类型,即构造蚀变岩型金矿、矽卡岩型铁矿、火山喷流沉积型铅锌矿、热液型钴镍铜矿及热液石英脉型钨矿。金矿受NW向韧—脆性断裂控制,赋存于祁漫塔格群火山岩组中,属于造山型金矿。钴镍矿中首次在该区识别出格里姆矿(NiCo2S4)及钴的硫砷化物矿物组合,指示中低温热液成因。钨矿以含白钨矿石英脉为特征。区域1∶2.5万地球化学测量显示,Au和W变异系数分别达14.59和11.26,Au-As-Sb、Pb-Zn-Ag和Co-Ni-Cu-Cr异常带呈NW向展布,与控矿断裂和含矿地层空间上吻合。基于地物化综合信息,圈定出红卫山—黑石沟金铅锌预测区(YC2)和黑石沟钴镍预测区(YC1),前者金、铅锌成矿潜力可达中—大型,后者钴镍成矿潜力可达中型。
五龙沟金矿田位于东昆仑造山带中段,属于中低温岩浆热液型—构造蚀变岩型金矿床,区内金矿体严格受破碎构造蚀变带控制。为揭示该矿床深部控矿构造特征,评价深部找矿潜力,基于以往岩(矿)石物性测试成果开展研究。结果表明,矿体顶底板围岩与赋矿构造蚀变带岩石之间存在明显的电阻率差异。鉴于这一物性差异,在矿区中深部采用适宜物探方法,能够有效查明含金破碎蚀变带的空间延伸特征,进而为深部钻探工程布设提供科学依据。采用瞬变电磁法在深水潭金矿区黄龙沟矿段中深部进行探索试验,针对黄龙沟矿段井下布设4条剖面,探测结果显示构造蚀变带呈低阻反应异常明显,结合地质资料,初步厘清区内断裂、含金成矿带与低阻异常的空间展布对应关系,针对构造带产状变化剧烈的部位,部署钻孔进行验证,并在瞬变电磁法圈定的低阻异常区内成功发现金矿体,证实了该方法在深部控矿构造探测中的有效性和可行性。该成果不仅为该区中深部矿产勘查工作提供了重要的基础地质资料和实际指导,也为类似地区构造蚀变带的勘查工作提供了新思路。
物探方法是铜镍矿勘查的核心技术手段,为了解决靶区定位精度差和效率低的问题,采用综合物探方法对金川铜镍矿外围靶区进行查证,并验证其成效。以宁远堡地区杨家大山矿点作为典型案例,通过整合高精度磁法、激电中梯测量和双边三极激电测深等物探技术,应用“筛选+赋权”的融合方法处理电阻率、极化率和ΔT这3个参数的数据融合,多维度勘查靶区,精准圈定靶区内重点找矿区段,显著提升勘查工作的效率和精准度。经钻探工程验证,发现多段黄铁矿化,并在264~269 m深段发现视厚度约为5 m的硫铁矿体(S含量为13.60%~26.43%,Fe含量为10.65%~15.58%),为金川铜镍矿后续外围区域找矿工作提供技术参考。
长安金矿作为多金属成矿集中区重要矿山,深部地质构造极其复杂、成矿环境特殊,在长期开采中,井下不良地质体及水害隐患突出,威胁生产安全、制约开采效率,可能引发事故,阻碍矿产资源开发,对矿山可持续运营形成挑战。以长安金矿作为研究对象,聚焦井下物探技术在不良地质体和水害探测中的应用。通过分析矿山井下地质条件和主要灾害类型,将地震波法(TST)与复频电导超前探水法(CFC)相组合,开展现场试验和数据解析,构建针对该矿山不良地质体和水害的探测技术方案,对长安金矿长安矿段1 450 m回风平巷、1 350~1 300 m斜坡道和1 350 m中段平巷进行探测,得到预报成果图并进行综合分析。1 450 m回风平巷存在不良地质体1处,1 350~1 300 m斜坡道2处,1 350 m中段平巷3处,突水风险依次增高。该研究为提升长安金矿井下灾害预警能力和保障矿山安全生产提供了科学支撑。
针对大直径深孔阶段空场嗣后充填法在断层影响下地压活动规律不明的问题,以山西紫金矿业斑岩矿段为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法,基于Mohr-Coulomb准则构建包含矿体、断层、充填体和围岩的三维模型,系统模拟无断层区域与断层影响区域在不同回采阶段的应力、位移和塑性区演化特征。通过设置并与取消断层模型的模拟方案对比,引入位移相对增长率来定量界定断层影响范围。结果表明,无断层区域回采时,围岩最大剪应力为67.35 MPa,最大位移为19.26 cm,塑性区以剪切破坏为主,最大屈服体积为135×103 m3;断层影响区域回采时,最大剪应力上升至100.75 MPa,最大位移增加至47.12 cm,塑性区最大屈服体积达226×103 m3,剪切与拉伸破坏共存。基于位移相对增长率曲线,确定F₄断层最大影响距离为28.5 m。据此提出断层影响区内强化支护结构、优化采场结构参数和增加充填体强度等系统性控制措施,为断层条件下阶段空场嗣后充填法安全高效开采提供定量依据与工程路径。
针对深部破碎矿体在“三下”开采中面临的矿区生态保护要求(地表零塌陷、河流生态保护)及矿岩稳固性差等条件下安全高效开采的迫切需求,以南京某铅锌矿作为工程背景,采用层次分析法(AHP)和模糊数学综合评价法,从初选的3种充填采矿法中筛选出最优方案,即上向进路充填采矿法。结合FLAC3D数值模拟对采场稳定性进行验证,结果显示:当进路高度为3.5~4.5 m、宽度为3~6 m时,采场最大拉应力和压应力均低于矿岩强度极限,顶板沉降量和底板鼓起量均处于安全范围。该方案在工程中应用后实现了地表零塌陷,降低了贫化损失率,成功解决了深部破碎矿体在“三下”开采中的难题,为类似矿山的高效绿色开采提供可靠的技术支持。
针对当前重选摇床选矿过程中人工识别矿带效率低、成本高,以及现有分割模型参数量大和精度不足的问题,提出了一种基于改进DeepLabV3+的轻量化矿带智能分割方法。模型以MobileNetV3为基础骨干网络,融入高效通道注意力机制,替代原Xception结构,有效降低了模型的复杂度和计算负担;在编码器部分引入串联连接结构并结合膨胀率分别为3和9的空洞卷积分支,增强了多尺度特征融合能力与感受野的连续性;解码器部分则集成可变形卷积和CBAM注意力机制,以应对矿带形态变化并抑制背景噪声干扰,从而提高分割精度。试验结果表明,基于自建紫外光矿带数据集,该模型取得了良好指标,Dice系数达到93.89%,MIOU达到81.04%,mAP@50:95达到91.97%,且参数量仅为18.32 M,计算复杂度为33.50 GFLOPs,模型在保持高分割精度的同时具有良好的实时性。与现有主流分割模型相比,本文方法在精度和轻量化方面均表现出明显优势,为重选摇床的无人化监控与智能控制提供了可行的技术方案。
为探究加载速率与应力幅值对矽卡岩在循环荷载作用下力学特性的影响,开展了变速率循环加载试验。结合微观结构分析,系统探讨了动剪切模量、阻尼比和损伤演化规律。结果表明:剪切模量随应力幅值的增大而提高,但在同组循环内随加载次数的增加而下降,且低速率下衰减更明显;阻尼比呈先降后升的“凹形”变化,并随加载速率提高而整体降低,表明高速率抑制能量耗散;基于轴向应变建立的损伤模型能够有效描述损伤累积,呈现“S”形曲线。此外,循环荷载下矽卡岩主裂纹呈斜向剪切特征,明显区别于单调加载的垂直拉伸裂纹。研究揭示了加载速率与应力幅值是控制矽卡岩动态响应的关键因素,为相关工程安全评估提供理论依据。
锚杆预应力的长期松弛是威胁矿山边坡、深基坑及地下工程稳定性和支护安全的关键问题之一。针对传统整数阶模型难以精确描述锚杆长期预应力松弛在饱和黏土中非线性时变行为的问题,基于分数阶微积分理论,构建了锚杆—饱和黏土耦合的应力松弛本构方程,并通过引入Riemann-Liouville分数阶导数与双参数Mittag-Leffler函数,从理论上刻画了材料的记忆效应与连续松弛特性。为实现模型参数的高精度识别,提出了一种自适应差分进化算法(AHDE)与Levenberg-Marquardt(L-M)算法耦合的策略。为验证模型的有效性,结合边坡工程锚杆监测数据进行了应用和参数识别。结果表明:所建模型能够高精度还原应力松弛全过程(R²=0.9517),参数敏感性分析进一步明确了分数阶阶数和黏滞系数等关键参数的影响机制,为锚杆长期预应力松弛的理论分析和工程研究提供了系统方法和参考依据。
为探究高温环境下深部砂岩的多尺度损伤效应,通过开展单轴压缩试验、微米CT扫描、SEM和XRD试验,系统分析岩石力学特性和结构的劣化机制。结果表明:随着热处理温度由25 ℃逐步升高至800 ℃,砂岩抗压强度呈现出显著的非线性演化特征,力学行为从高强度低延性向低强度高延性转变;当温度达到800 ℃时,砂岩强度衰减率高达38.1%,砂岩孔隙率由初始的1.68%显著增大至6.35%,且孔隙分布的离散程度也呈现出上升趋势;高温作用下砂岩的孔隙演化经历了裂隙闭合、萌生和汇集等阶段,最终形成以热破裂面为主要特征的破坏模式;在高温条件下,砂岩的绝对渗透率增幅达135.1%,其变化与孔隙率呈正比关系,印证了孔隙结构对渗透性能的主导作用;在温度升高过程中,砂岩经历结合水挥发、晶体膨胀和矿物分解等过程,微观结构的物理化学反应是驱动岩石结构多尺度损伤效应的内在因素;自由水蒸发上限温度、方解石热分解阈值温度和石英发生相变临界温度分别为200 ℃、400 ℃和600 ℃。研究结果可为高温环境下深部岩体工程的稳定性评估与控制提供理论依据。
为讨论注浆充填加固裂隙岩体的力学性能和破坏特征,基于单轴压缩试验和数字图像相关技术(DIC),讨论了裂隙倾角、圆孔半径和充填情况对含组合缺陷试件的力学特性和应变场演化的影响。结果表明:充填试件的峰值应力和起裂应力均大于无充填试件,两类试件的峰值强度和起裂应力均随裂隙倾角的增大而增加,与圆孔半径无相关关系。裂纹主应变的演化规律与裂隙尺寸和倾角无关,其对应于岩石不同损伤阶段的力学行为,可据此确定裂隙岩石的特征应力。无充填试件弹性阶段的应变局部化带位置赋存在组合缺陷周围,并逐渐向缺陷端部转移,而水泥充填试件的最大应变长期位于充填区域,直至充填体破裂后向缺陷端部转移。基于起裂方式和起裂位置,无充填和充填组合缺陷试件的裂纹起裂模式可划分为4类。根据次生裂纹的形成和贯穿方式,无充填和充填组合缺陷试件破坏模式可划分为3类拉—剪复合破坏模式。此外,组合缺陷试件的起裂模式和破坏模式均由裂隙倾角主导,与圆孔半径和充填情况无明显关联。
为探究管缝式锚杆不同时间尺度下的锚固强度演化规律,通过理论分析、现场试验和长期监测,系统揭示了锚杆锚固性能的时空演化特征与机理。研究结果表明:锚杆初期锚固力与锚杆长度呈线性正相关关系,并随着锚杆—钻孔直径差增大而提高,但增幅趋缓;短期内受围岩应力重分布影响,锚杆锚固力呈增长趋势,且呈现出显著的位置差异性,直墙部位锚杆锚固力30 d内增长32.0%,而拱脚部位因应力集中作用,锚固力增幅达40.9%;长期服役过程下,锚固力因应力疲劳与锈蚀逐步衰减,安装4年后平均拉拔力降至45.30 kN,9年后降至17.03 kN。研究所得相关量化数据可为矿山巷道支护的合理选型和耐久性评估提供参考。
高陡岩质边坡的生态修复是矿山治理的难点和痛点。广西贺州市平桂区田螺山灰岩矿山因边坡高陡、岩体破碎和生态破损的问题,被列为自治区生态修复重点试验区域。将矿山整体边坡划分为3个区域,以C区域作为先行试验区,分析其地质环境和生态特点,提出“工程护坡+基质改良+植被重建”综合修复方案,并对比选用“适宜的种子配方+生态棒+挂网客土基质喷播”技术组合进行试验。结果表明,该技术组合在保证经济性的同时,能够快速提高坡面植被覆盖率。基于3个试验段在坡度及破损程度的差异性,研究优化形成适用于灰岩矿山高陡岩质边坡的技术组合。通过对2种植物的生长高度进行6个月的监测,验证了该技术组合的适应性。鉴于试验的良好成效,该技术已被推广至矿山整体边坡修复。该研究成果可为地质条件类似区域的高陡岩质边坡生态修复提供参考借鉴。
基于资源获取安全、资源转化安全和资源流通安全3个角度,对2000—2023年中国稀土资源产业链供应链安全进行评价,分析影响中国稀土产业链供应链安全的主要因素,探究指标间的耦合协调水平。研究结果表明:(1)中国稀土资源产业链供应链安全在2000—2011年较为稳定,在2012—2023年呈现出波动下降的趋势,整体呈现出资源流通安全>资源获取安全>资源转化安全的发展格局;(2)资源获取和转化安全制约着中国稀土产业链供应链安全发展,具体表现在进口集中度、回收利用率、产品附加值率、应用技术竞争力、单位能耗强度和资源消耗系数等方面;(3)2000—2023年中国稀土资源产业链供应链安全的耦合协调水平呈现出下降的趋势,降低进口集中度和提高回收利用率是提升协调水平的有效举措。