地下矿山开采环境恶劣，井下设备的自动化、智能化发展势在必行。井下设备高精度自主定位技术是推动地下智能开采的关键技术之一。为了系统地了解和研究国内外矿井设备定位技术的发展情况和问题所在，基于国内外井下设备高精定位的研究现状分析，综合评述了当前井下定位的核心技术和发展前景。首先归纳了井下常用的环境感知传感器；然后根据井下设备定位的技术手段、硬件基础及算法特点，对当前的研究成果进行了归类分析；最后进行了总结展望，认为不需要外部设备辅助的多传感器融合技术（如基于SLAM的定位方法）是当前地下矿山井下设备定位发展的必然趋势。
目前许多矿山对于矿卡司机的不安全行为监督仍依赖于人为监管，无法及时准确地发现问题，利用计算机技术识别不安全行为是替代人工检测的一条高效途径。本文利用深度学习来解决视频序列的矿卡司机不安全行为识别，深度学习方法不依赖人工设计特征，而是自适应地学习更好的高维特征，具有稳健性更好、速度更快及准确率更高的优点。首先，对帧图像采用翻转、旋转和添加噪点等方法进行数据增强，以降低样本的不均衡性；其次，利用本文优化的模型训练数据。结果表明：网络测试准确率达到93.445%，相比原始双流网络模型提高了15%。将本文模型与不考虑时序动态信息的深度学习模型进行试验比较，证明了时域特征信息对于行为识别的重要性。综上，本文提出的网络模型对于矿卡司机不安全行为的识别率较高，对矿卡司机不安全行为的识别及采矿生产作业安全具有重要实践意义。
现代控制理论是实现地下铲运机路径跟踪控制的重要技术之一。目前，控制算法应用的难点在于参数的选取和整定。为解决控制参数整定问题，提出应用量子行为粒子群优化算法（QPSO）对基于线性二次型调节（LQR）的状态反馈控制器进行参数优化，实现对地下铲运机精准、稳定的路径跟踪控制。状态反馈控制器基于铲运机的误差动力学模型得出，优化后的路径跟踪控制最大横向位置偏差低于0.23 m。仿真试验结果表明：相较于标准粒子群优化算法，QPSO算法优化的路径跟踪控制器的最大横向位置偏差减小53.4%，优化效果更好、成功率更高。
为提高地下铲运机铲装效率及作业精度，实现铲运机全自动作业，梳理了国内外地下铲运机自主铲装技术的相关理论技术和研究方法，并从环境感知与建模、铲斗轨迹控制和自动称重3个方面对铲装过程的研究成果进行了归纳总结。研究结果表明：当前环境感知与建模技术难以同时满足速度和精度的要求，存在铲斗轨迹控制难度大以及自动称重技术研究不全面等问题。研究多传感器信息融合技术，人工智能技术，以及适用于地下的通信网络是实现铲运机自主铲装的前提，也是未来开展该领域研究的重要方向。
自主铲装技术是未来露天矿智能开采的核心环节之一。为提高电铲在自主铲装过程中的工作效率，提出了一种电铲铲装移动路线的优化方法。在已知电铲工作区域的基础上，基于贪婪算法规划出电铲移动次数最少的作业位置集；在给定起始挖掘点的基础上，使用遗传算法生成电铲铲装移动最短路径，并规划每个位置对应的挖掘区域；最后结合电铲作业的相关几何约束，进一步优化电铲移动路径并调整相应挖掘区域规划，形成最终的电铲作业最优轨迹。试验结果表明，生成的电铲移动路径总距离短，挖掘区域规划符合实际生产要求，该研究结果可为自主铲装电铲的移动轨迹规划提供指导。
黔西南卡林型金矿聚集区作为滇黔桂“金三角”最重要的组成部分，其深部和外围找矿工作面临窘境。为突破传统化探找矿方法在深部矿产资源探寻中的难点，本研究选择泥堡金矿床外围区域进行1∶5万土壤地球化学和1∶5万构造地球化学弱信息提取对比研究。研究结果表明：构造地球化学方法能更有效地提取深部弱矿化信息，同时具有经济、实用且高效的特点。基于地质和构造地球化学特征，在研究区圈定4个综合异常，对成矿条件较好的Ⅱ号异常进行工程验证，取得了显著找矿成果。综合地质与化探研究成果认为，构造地球化学弱信息提取方法对泥堡金矿外围的找矿工作具有很好的指导作用，为研究区开展深部找矿工作提供了科学依据；经过进一步完善和推广应用，该方法可望在黔西南卡林型金矿找矿方面发挥重要作用。
梨园金矿隶属太行山北段多金属成矿带，是山西省灵丘地区发现的一处中型金矿床，矿区内已发现的金矿体均赋存于NNE向断裂带中。本研究共采集677件岩石样品进行微量元素分析测试，利用迭代法计算各元素异常下限。通过相关性分析、R型聚类分析和斜交因子分析，研究各元素之间的相关关系，分析矿床成矿地质地球化学环境，厘定矿床成矿元素为Au，成矿直接指示元素组合为Cu-Pb-Zn-Ag，间接指示元素组合为As-Sb-Hg。Au元素异常主要分布在发育强烈褐铁矿化的花岗岩体、岩脉和地层中，展布方向为NE-SW向，与区域构造线方向相吻合，矿化受岩体及破碎带控制明显；指示元素异常组合分布范围与成矿元素叠合程度高，对金成矿指示作用明显。综上得到梨园金矿的构造地球化学特征，以用于本区的成矿预测，对于丰富和完善该区金矿地球化学模型有一定的指示意义。
通道地区金矿床位于雪峰弧形金锑矿带西南段，主要包括茶溪、金坑和黄垢3个中小型金矿床，矿脉发育在前寒武系浅变质地层中，受断裂控制明显，矿石类型为石英脉型与蚀变岩型。通过野外地质调查、显微鉴定、流体包裹体测试及H、O、S同位素分析，对成矿流体特征与成矿物质来源进行约束。分析结果表明：成矿过程主要划分为2个阶段，一是石英+黄铁矿+毒砂+绢云母+金阶段；二是石英+绢云母+少量金阶段；其中茶溪矿区第一阶段石英包裹体均一温度为155~297 ℃，峰值为210~220 ℃，盐度［w（NaCl）］为4.9%~11.7%，第二阶段石英包裹体均一温度为135~233 ℃，峰值为160~170 ℃，盐度为3.3%~9.7%；金坑矿区第一阶段石英包裹体均一温度为202~261 ℃，峰值为210~220 ℃，盐度为5.6%~10.1%，第二阶段石英包裹体均一温度为134~203 ℃，峰值为150~160 ℃，盐度为3.8%~8.8%；黄垢矿区第一阶段石英包裹体均一温度为176~319 ℃，峰值为220~240 ℃，盐度为5.1%~11.7%；3个矿床中成矿流体的H-O同位素组成具有相似的变化趋势，第一阶段δ18Ofluid变化较小，分布在+4.95‰~+6.95‰之间，第二阶段δ18Ofluid分布在+1.08‰~ +1.38‰之间，而δD值变化较大，分布在-83‰~-33‰之间，因此第一阶段成矿流体为中温中低盐度的流体，来源以变质流体为主，可能有岩浆热液的叠加，第二阶段成矿流体为低温低盐度的流体，指示有大气水的混入。另外，黄垢矿区黄铁矿中的δ34S值分布范围较广，为-15.79‰~+3.88‰；金坑矿区硫化物δ34S值较为集中，为-5.02‰~+0.74‰。结合区域地层中S同位素组成与黄铁矿电子探针分析，认为载金硫化物硫源（δ34S值接近零值）主要为深部岩浆，而不含金或含微量金的硫化物（δ34S值为负值）来源于围岩地层。
针对传统二维开拓设计模式存在的设计效率低、工作量大和竖井最优参考位置难以确定等问题，开展竖井位置的三维协同设计研究。以广西华锡集团铜坑锌多金属矿为例，从协同开采理念出发，构建由矿量与矿体埋深相结合的三维运输功计算模型；借助三维矿业软件对岩石移动范围进行圈定并给出竖井开拓初选方案；采用集对分析同一度法，以安全性、资源利用率、运输功和经济投资4个评价指标对初选方案进行优选。研究表明：该三维运输功计算模型可从三维角度精确规划竖井的空间最优位置，可为开拓设计提供有益参考。
滨海采矿引起的突涌水灾害对矿山的安全生产构成了极大威胁，计算巷道涌水的混合比，进一步分析其演化规律对于突涌水事故的防治具有重要意义。将幂律规则应用于三山岛金矿巷道涌水混合比数据的统计分析中，根据2个已有的混合比研究结果，采用概率密度函数p（S）对相邻2个监测周期的海水比例波动事件进行了拟合，拟合的相关系数分别达到0.92和0.93，说明海水比例波动值区间间隔的均值与概率密度的分布符合幂律分布。因此，采用幂律规则对研究区的涌水混合比进行统计分析是可信的。研究结果表明：不同方法得出的混合比，在幂律规则下反映出的规律是相同的；海水比例波动值大于48%的概率小于5%，因此将48%视为预警区间的临界值；F3断层附近的涌水点相对其他监测点海水比值波动较大，这是由于F3为导水断层且连通了海水，受采动的影响，F3断层周围的导水通道错综复杂且不稳定。
为认识深部高地应力岩体水耦合爆破裂纹扩展过程及机理，选择试验验证的RHT本构，采用LS-DYNA对水耦合装药单孔在不同原位应力场下的岩体爆破裂纹扩展进行数值分析。模拟结果表明：水耦合的方法延长了爆炸作用时间，提高了岩体中爆炸应力峰值和PPV（质点振动速度峰值），增强了爆破致裂岩体的效果；原位应力在深部岩体水耦合爆破中起到增加岩体中应力和PPV的作用。研究表明：在不同的地应力条件下，均存在某一最优水不耦合系数，且最优不耦合系数随原位应力的增加而减小，水耦合时，在原位应力为0，10，20，30，40 MPa的条件下，最优不耦系数分别为5.00、3.30、2.63、1.56和1.25。
为探讨虚拟现实技术应用于矿物加工设计的可行性，基于虚拟现实平台——虚幻引擎4的蓝图系统开发了桌面式磨矿分级工艺自主设计系统。根据磨矿分级工艺设计过程的具体特点，将设计过程中的经验公式、经验数据及设备选型计算的人工智能算法转化为虚幻引擎蓝图系统的语言模型，较好地解决了磨矿分级工艺设计过程中的经验数据、经验公式以及设备选型参数和选型方法的处理问题。基于虚拟现实技术的磨矿分级工艺设计系统，根据用户提供的原始数据和指标，通过后台计算设计出最终方案。本系统的开发，证明采用虚拟现实技术处理磨矿分级工艺设计问题是可行的，为后续实现基于虚拟现实技术的磨矿车间设备配置设计创造了条件。
梅山铁矿通风系统15 台主通风机总装机容量为2 730 kW，全天满负荷运行实耗功率为1 940.76 kW，每年通风成本高达1 445.09万元，通风风量及能耗浪费严重。从矿井风量的“供需平衡”理论出发，根据电机学和流体力学理论中频率、转速和风量之间的关系式，精确计算出满足3个时段矿井需风量时各主通风机的实际运行频率，然后通过远程控制系统对各主通风机进行精确调频，按需通风。系统运行正常后实际风量能够满足3个时段所需风量的要求，各时段实耗功率分别为1 093.28 kW、1 385.06 kW和1 786.38 kW，15台主通风机每年可节省通风成本386.59万元，解决了主通风机满负荷运行造成的风量和能耗浪费等问题。
针对传统计算机视觉方法难以实现障碍物实时检测和定位的问题，提出传统计算机视觉技术与深度学习目标检测算法YOLOv3相结合的障碍物智能检测方法。首先，采集电机车行驶区域（即有效检测区域）存在的障碍物数据并制作VOC格式数据集，使用YOLOv3训练数据集，得到障碍物检测模型；然后，采用传统计算机视觉技术定位到轨道，使用“3邻域”搜索法获得轨道线坐标值，根据距离信息向轨道外侧扩展一定距离，提取有效检测区域，同时网格化图片，将障碍物的坐标换算为实际距离；最后，使用障碍物检测模型对有效检测区域进行检测。试验结果表明：该方法可以识别行驶区域内多种特征差异很大的目标物体，如电机车、人和大块落石等；该方法每秒可以处理6帧图片，现场采集的实际数据测试平均精确率达到93.2%。
为解决矿山充填料浆堵管事故频发的问题，以具有代表性的不同配比充填料浆为研究对象，通过安东帕MCR102高级流变仪获取并分析相关数据，重点研究了充填料浆的温度对高浓度充填料浆流变特性的影响，探索温度变化对充填料浆流动性能的影响。研究结果表明：（1）高浓度全尾砂充填料浆的流变性能会随着料浆的温度变化而发生变化；（2）随着温度的升高，高浓度全尾砂充填料浆黏度系数降低，屈服应力先下降再升高；（3）温度为10 ℃时高浓度全尾砂充填料浆流变性能最好。根据本研究结果，矿山在使用高浓度全尾砂充填料浆时，可适当调节充填料浆温度，使充填料浆达到流变性能最优状态，进而减少充填料浆堵管事故的发生。
针对尾矿库安全评价中存在的不确定性问题，以黄金洞尾矿库为例，引入未确知测度理论，分析评价对象与评价指标之间的关系，建立一个包含5个影响因素和18个影响因子的尾矿库综合安全指标评价体系，结合基于层次分析法—熵权法综合确定指标权重，构建基于改进熵权法—未确知测度模型。根据该模型的指标评价体系和分级模式确定指标测度函数，代入各指标实测值，得出多指标综合测度向量，并借助置信度识别准则准确判定尾矿库安全等级和各指标未确知测度重要度。结果表明：黄金洞尾矿库安全等级为Ⅱ级，尾矿库处于较安全状态。经比较，指标测度重要度从大到小为地基沉陷（B3）>洪水漫顶（B1）>安全管理（B4）>坝体溃坝（B2）>自然因素（B5），可知地基沉陷对尾矿库安全影响程度最大，应加强对地基沉陷的管理。基于改进熵权法—未确知测度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。
甘肃某难选金铜氧化矿金含量为4.83 g/t，铜含量为1.18%，铜氧化率高达95.87%。铜矿物以难选的硅孔雀石为主，且与脉石矿物关系密切，金与铜矿物呈伴生关系。对原矿工艺矿物学进行了系统的研究，分析了尾矿中铜、金损失的原因。在磨矿细度为-74 μm占80%，Na2S作硫化剂，CuSO4作活化剂，丁基黄药、羟肟酸和25号黑药作捕收剂的条件下，采用一次粗选，四次扫选，粗精矿再磨后三次精选硫化浮选工艺流程，可获得金品位为86.65 g/t、金回收率为89.11%，铜品位为16.93%、铜回收率为71.92%，银品位为216.24 g/t、银回收率为87.26%的金铜精矿。金铜精矿可采用热压预氧化—无氰化工艺流程回收金铜，该选冶流程可为金铜氧化矿的开发利用提供借鉴。
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