胶东金矿集区形成于早白垩世构造体制转折期,具有大规模爆发成矿特征,是世界上重要的金矿集中区之一。针对胶东金矿集区成矿物质来源这一科学问题,采用Au元素地球化学分析法系统分析该区地表和深钻样品,揭示该区金的地球化学背景特征,为探讨该区Au元素高强度巨量堆积的成矿作用机制提供地球化学场制约。结果显示:地表胶东群变质岩具有中部高(金丰度均值为1.35×10-9)、东部及西部低(金丰度均值分别为0.95×10-9和0.76×10-9)的地球化学背景场特征;深钻岩石样品的金丰度均值均低于大陆地壳克拉克值及华北地台大陆地壳的金丰度平均值,同样显示亏损地球化学背景场特征。因此,在胶东金矿集区存在金的地球化学亏损场,结合矿区内围岩中普遍存在的热液活动迹象,认为胶东群和中生代花岗岩可能为胶东金矿的形成提供了部分成矿物质。
近年来新疆西昆仑地区锂铍等稀有金属矿产的找矿工作取得了重大突破,已发现多处具有大型—超大型找矿前景的锂铍等稀有金属矿床(点),有望成为西北地区乃至全国重要的锂铍矿产资源基地。新疆大红柳滩地区锂铍矿床以伟晶岩型为主,多个伟晶岩型锂铍矿床正在开展调查评价项目,取得较好的找矿成果,显示出巨大的锂铍资源潜力。因此,在研究区开展矿产资源潜力评价,有利于了解研究区内的锂铍资源量,为下一步锂铍矿系统查证工作提供依据。在系统收集资料和野外地质调查的基础上,开展了大红柳滩地区伟晶岩型锂等稀有金属矿成矿规律的综合研究,选取阿克塔斯稀有金属矿床为典型矿床,将典型矿床单位体积内锂铍矿产资源平均含量的估计值,外推到预测区的体积范围内,估计预测区内的锂铍矿产资源量。进而在大红柳滩地区圈定出35个伟晶岩型锂等稀有金属矿最小预测区,其中A类5个、B类8个、C类22个。在新疆大红柳滩一带预测350 m以浅Li2O资源总量为913.61×106 t,BeO资源总量为27.18×106 t。
滩北雪峰位于祁漫塔格地区西段,是利用化探手段新发现的构造蚀变岩型金矿,探讨该金矿的化探异常特征及其找矿前景,对在祁漫塔格地区寻找金矿具有重要指导意义。在滩北雪峰地区开展了1/1万土壤地球化学测量,结果显示Au为富集元素,变异系数较大,R型聚类分析显示Au与Bi呈显著正相关,表明该区金成矿可能与中低温热液活动有关。进一步分析元素地球化学特征,并结合矿区地质背景,圈定出13个土壤综合异常,选择AP7、AP9异常区开展了异常查证工作,发现1条金矿化蚀变带,带内圈定出3条金矿体,地表亦发现多处金矿化线索。结合成矿地质条件,初步建立了地质、地球化学和构造等方面的找矿标志,探讨了矿床成因,指出今后找矿方向。土壤地球化学研究表明:该区具有良好的找矿前景,是寻找构造蚀变岩型金矿的有利地区。
PL7184金矿床位于环维多利亚湖金矿成矿区的马巴莱—布洪古基拉绿岩型金矿带上,对其矿石特征及金的赋存状态进行研究,有助于指导矿石选冶工艺及流程优化。通过野外地质观察、光薄片鉴定、电子显微镜和电子探针分析等技术方法,对该区金矿床矿石特征和金的赋存状态进行了系统研究。结果表明:金矿体主要赋存在条带状含铁建造岩层与酸性火山沉积岩层间的剪切破碎带内,区内金矿石划分为稠密浸染状黄铁矿化金矿石、稀疏浸染状黄铁矿化金矿石、细脉状黄铁矿化金矿石和含星点状黄铁矿化金矿石4种自然类型,其中稠密浸染状黄铁矿化金矿石含金性最好。金矿物的种类以银金矿为主,有少量自然金;金矿物的赋存状态以粒间金为主,其次为包裹金和裂隙金,金矿物粒度以中细粒为主,粒径多在0.01~0.07 mm之间。
推进矿山绿色开采是一项长期而复杂的系统工程,而绿色开采技术的应用面临着投资周期长和成本高等问题,鉴于此,开展绿色开采技术优先级评价,有助于指导矿山决策部门的工作,实现绿色开采有序化,降低投资成本。在构建三山岛金矿绿色开采技术体系的基础上,提出了一种灰色关联分析优化模型,并利用该模型对绿色开采技术进行评价分析。首先,构建了层次化绿色开采技术评价指标体系,系统地反映了各因素对绿色开采技术的影响;然后,利用AHP法和熵值法组合赋权,弥补了主观赋权法和客观赋权法的不足,使赋权趋于合理化;最后,分别应用3种赋权方法的优化模型和传统等权法模型对三山岛金矿绿色开采技术的绿色度进行量化分析,并对比分析了4种模型的关联度计算结果,最终得出三山岛金矿绿色开采技术推进的优先级。
针对高品质缓倾斜薄矿脉的采矿方法优选难题,提出采用变权重分析法与TOPSIS相结合的综合评判标准体系,对多种采矿方法进行综合评判优选。首先,建立综合评价指标体系,考虑到层次分析法等常规方法确定的常权在评价各方案时可能会出现“状态失衡”的现象,引入变权重理论,以保证各因素的均衡性;然后利用逼近理想解的排序法(TOPSIS),得出各方案的优越度;最后,以内蒙古某矿山采矿方法优选为例,提出4种方案,分别为两步骤回采的分条密接充填法(方案Ⅰ)、铲运机出矿上向水平分层充填法(方案Ⅱ)、电耙出矿上向水平分层充填法(方案Ⅲ)和房柱法(方案Ⅳ),对这4种方案进行优选。研究结果表明:4种方案的优越度依次为82.5%、32.8%、55.3%和53.8%,最终选择的方案为两步骤回采的分条密接充填法(方案Ⅰ),该结果与工程实际相符合,表明该研究思路对采矿方法的优选具有参考价值,为今后工程中采矿方法优选问题提供了一种科学有效的分析方法。
矿山岩土工程数值分析中研究复杂空区群三维数值模型构建方法对空区治理具有现实意义。为精确分析矿山地下工程围岩移动和应力变化规律,特别是不同采矿方法形成的复杂空区的稳定性和矿柱应力变化,提出了3DMine-Surfer-Rhino-ANSYS-FLAC3D多软件联合建模方法,解决了复杂空区群三维数值模型构建和大数量小尺寸矿房矿柱网格剖分问题。以广西大新锰矿矿体开采为案例,构建了留矿法与房柱法形成的采空区的三维数值模型,模拟分析空区的稳定性和决策胶结充填治理方案。研究结果表明:(1)大新锰矿留矿法开采的空区部分顶柱有垮落风险;(2)房柱法开采的空区部分矿柱变形大,有塑性破坏;(3)对于胶结充填留矿法的空区,隔一充一充填方案治理效果更好,在治理初期地表沉降更小。
随着矿山开采深度的持续增加,深部高地应力作用下矿区的地压灾害发生率逐渐增长。为使矿区能够安全合理地开展生产工作,准确测量区域内的地应力分布情况,并在此基础上进行巷道布置优化研究很有必要。采用套孔应力解除法对滥泥坪深部3个中段进行三维地应力测试,并对三维应力场分布特征进行分析。测量结果表明:滥泥坪矿区应力随深度基本呈线性增长,实测的各中段最大主应力值在28.62~43.10 MPa之间,原岩应力场以水平构造应力为主,总体表现为NNW-SSE向,根据测量结果调整巷道布置方向并建立三维地质模型对巷道稳定性进行分析,研究结果对巷道布置和矿山安全生产具有重要的指导意义。
高原矿井人机功效评价是关系到高原高效采矿的重要问题之一,高原地区施工相比平原地区更加复杂。从人员因素、设备因素和环境因素3个方面出发,确立了17个评价指标,以构建高原矿井人机功效评价指标体系。同时,采用层次分析法计算各项指标的权重,并在此基础上建立多层次模糊综合评价模型。以西藏某铜多金属矿为研究对象,构造判断矩阵,建立权重向量和综合模糊矩阵,得出系统隶属度向量。评价结果表明:该系统的人机功效评价结果为“中等”水平,受环境因素影响严重。该评价模型为制定提高人机功效的合理对策提供了科学依据,具有一定的理论意义与实用价值,也为类似的高原施工问题提供了参考。
矿岩可爆性等级的准确评判对爆破开挖设计以及岩土工程的安全稳定具有重要意义。通过综合考虑岩体固有属性与实际爆破效果对矿岩可爆性等级的影响,选取了岩体声波、波阻抗、爆破漏斗体积、大块率、小块率和平均合格率共6类指标,进行可爆性预测研究。为消除影响指标之间的信息重叠,针对55个矿岩样本数据集的大量信息,采用主成分分析法降维,提取得到包含98.38%原始信息的4类主成分,最后引入支持向量机模型对可爆性等级进行预测研究。研究结果表明:(1)与原始SVM模型相比,基于主成分分析法—支持向量机的预测模型不仅降低了数据的维度,同时使得矿岩可爆性等级预测准确率由78.5%提高至90.1%;(2)基于主成分分析法—支持向量机预测模型的评判结果与实际情况较为吻合,少量误判主要发生在部分特征差异性较小的矿岩样本之间。基于分层随机抽样技术的PCA-SVM预测模型,保证了训练集与测试集样本数据的随机性和差异性,对研究指标维数较多且部分指标间相关性较强的数据模型具有较强的适用性,对相似工程的研究具有一定的借鉴意义。
随着矿山开采深度的不断增加,“三高一扰动”恶劣开采环境问题日益突出,给矿井通风降温工作带来极大困难。对于深井矿山,仅采用通风降温难以满足深部开采的需要,系统研究高温深井矿山通风降温技术的适用性问题,对矿山深部开采具有重要的理论意义和工程适用价值。首先从热力学角度,揭示风流在通风线路中的热交换规律;其次利用差分法原理计算深井筒风流温度,并依此推导出巷道和回采工作面风流温度变化趋势;然后结合采场安全生产允许温度进行反推,最终获取通风降温条件下的可采极限深度计算公式,并选取广西铜坑矿锌多金属矿体作为工程应用试验区进行论证分析。结果表明:基于风流的热交换模型可以推导出风流在井筒、巷道及工作面的温度计算公式,该公式与低温梯度、风流流经路径长度有关;假定工作面温度达到安全开采允许最高温度,可反推出该条件下矿山可采极限深度和巷道通风极限长度(仅采用通风降温措施时);基于铜坑矿区锌多金属矿的实际条件,代入相关数据,验证计算所得极限开采深度符合实际,即所推导公式是可行的。
针对江西某铅锌矿全尾砂难以浓缩的问题,研究探索添加絮凝剂提高其浓缩效果的可行性。对该全尾砂浆体分别进行固液两相耦合条件下静态和动态絮凝沉降正交试验,确定尾砂浆絮凝沉降规律,对絮凝剂选型、用量和给料速度等关键参数进行优化。结果表明:当给料速度由0.89 t/(m2·h)减少至0.60 t/(m2·h)时,溢流水固含量逐渐降低;当给料浓度为13.59%,AH-910-SH型絮凝剂浓度为20 g/t,给料速度为0.60 t/(m2·h)时,底流浓度达到最大值72.82%,溢流水固含量为162.68×10-6(<300×10-6),絮凝沉降效果最佳。该试验为全尾砂快速沉降技术奠定了理论基础,同时为全尾砂高浓度充填方案选择提供了技术参考。
为准确评价尾矿库的安全等级,以黄金洞尾矿库为例,分析影响尾矿库安全的各因素之间的关系,综合运用模糊多元联系度理论与层次分析法(AHP),建立了包含5个影响因素和26个影响因子的尾矿库综合安全评价模型。由AHP得出各项主、客观指标的权重系数,引入模糊多元联系度理论,综合考虑确定性与不确定性因素,处理综合集成问题,构造隶属函数量化指标的实测值。结果表明:黄金洞尾矿库安全等级为Ⅱ级,尾矿库处于较稳定状态。经比较不确定性因素大小,得出尾矿排放(B3)>尾矿坝(B2)>安全管理(B1)>尾矿输送与回水(B5)>排洪系统(B4),说明尾矿排放指标的不确定性因素最大,需对尾矿排放加强管理。该模型得到的评价结果与实际结果相吻合,为尾矿库安全性评价提供了一种可行的方法。
为探究某金矿尾矿胶结充填后充填体的抗压强度和环境效应,采用金矿全尾砂进行充填配比、重金属浸出和固化试验。充填配比试验中共制备灰砂比分别为1∶6,1∶8,1∶12,1∶20,质量浓度分别为77%,75%,73%的12组试块,分别测试12组试块固化7,12,28 d后的抗压强度。在重金属浸出试验中探究了尾矿充填后的环境效应以及潜在的污染元素,在明确潜在的污染元素后进行了相应的重金属固化试验。结果表明:金矿全尾砂最佳充填配比参数为灰砂比1∶8,质量浓度为75%;金矿尾矿在与胶凝材料混合凝固形成充填体后能够有效控制尾矿中有害元素的浸出,减少对环境的破坏;充填体浸出的As元素对地下水环境有潜在的污染风险,添加3%浓度的FeCl3后能够有效避免污染发生。
为了改变地下金属矿山传统安全管理仅局限于事故预防与隐患控制的现状,使生产系统协调运作,更好地保障作业人员的人身安全,结合广义安全模型,构建了某地下金属矿山安全管理模型,介绍了模型中各级系统及要素的含义及其关联性。为实现广义安全模型中各级系统的信息沟通,综合运用云模型、AHP法和CRITIC法提出了一种既能考虑评价数据模糊性与不确定性又能对各部分权重进行自调整的矿山安全评价方法。将某地下金属矿山的生产系统划分为12个微系统,并得到了各微系统修正后的权重,绘制出矿井与各微系统的安全评价云图。广义安全模型以保障人群和机群协调高效运转为目标,能更好地监控矿井安全状况,所提评价方法有助于获取广义安全模型中各微系统的安全信息,得到考虑主观、客观权重与矿山安全状况波动情况的评价结果。
有色金属矿山企业经营环境存在诸多不确定性,伴随着较大的财务风险。现金流是企业发展的血液,因此结合有色金属矿山企业运营特征,对矿山企业现金流量问题进行预警研究显得尤为重要。基于现有文献,对有色金属矿山企业经营活动、投资活动和筹资活动现金流影响因子进行了系统分析,选取经营活动净现金流量、投资活动净现金流量、筹资活动净现金流量、留存利润、公积金和现金6个水平变量,经营流入、经营流出等10个流率变量及其他49个辅助变量,运用系统动力学建模软件Vensim-PLE构建了企业现金流预警模型,给出模型变量的主要数学方程式。以一家铜矿企业为例进行了现金流预警应用,通过调研企业数据,依据行业规定,运用统计方法、预警技术及数学方法对模型参数进行估计,设定了主要的常量参数,选取敏感因子进行仿真运行与结果分析,对有色金属矿山企业运营管理提出了有益建议。
利用X射线衍射、X射线荧光光谱(XRF)、X射线能谱分析(EDX)和矿物解离分析(MLA)等检测手段对云南镇源难处理金精矿的化学组成、矿物组成、硫化物特征以及金的分布情况进行了详细的工艺矿物学研究。结果显示:该金矿以硫化矿、碳酸盐和硅酸盐类矿物为主,含有3.18%的有机碳和2.37%的无机碳。通过金的诊断浸出发现96.16%的金被硫化物包裹,少量金以单体形式存在。通过对主要载金矿物黄铁矿、辉锑矿和毒砂的粒度、包裹及裸露情况进行分析,得出大部分硫化矿以解离单体的形式存在,少部分与其他矿物共生。根据MLA测试及金的诊断浸出,认为大部分金被硫化矿完全包裹,处理该矿石时应先进行硫化物包裹层的氧化处理,再进行金矿的浸出。
采用多元素分析、X射线衍射、矿物解离度分析和电镜扫描等方法,开展陇南紫金金精矿的工艺矿物学研究,深入分析矿物组分、各物相赋存状态以及金的伴生规律。研究结果表明:该金精矿S和As质量分数分别为42.12%和2.31%,硫化物包裹金占比为56.19%,属于硫化物包裹难处理金矿;金矿物粒度为1~10 μm,以银金矿为主,并含有少量的自然金;金矿物的单体解离度为30%,未解离的金矿物均与黄铁矿连生,呈半包裹半裸露状或完全被包裹状。基于金矿物的单体解离度随着矿物粒度减小而增大的特性,可通过超细磨的方法,增加金与浸金试剂的接触,为提高金的回收率创造良好条件。