国内外矿山事故预防与救护机制对比分析

简要介绍了印度、德国、美国、加拿大等国矿山事故预防与救护机制,与我国的矿山事故预防和救护机制进行了对比分析,指出我国矿山伤亡事故的严峻形势,提出了我国矿山事故预防与救护的建议,对减少矿山事故、发展矿山经济具有指导意义。     

矿井通风网络复杂度与风机控制力量化计算

为了探究矿井通风网络复杂度与风机控制力的关系,提出分支关联度、最小距离、通风网络复杂度和风机控制力的概念。利用vCad2.0进行数字实验,对网络复杂度与风机控制力的关系进行定量研究。结果表明:随着网络复杂度的增加,矿井通风系统的有效风量率减小,且认为该值减小到60%时,视为风机控制力的极限,此时网络拓扑结构为风机所能控制的最大网络复杂度。地面集中供风时,同时工作的中段数量存在上限,最大值为7。将结论用于某有色金属矿进行实证研究,找出该矿深部中段通风困难的原因,为矿井进一步整改提供理论依据。     

基于DEA和Malmquist指数的煤矿安全投入效率评价

为了系统的评价煤矿安全投入效率,采用DEA（数据包络分析）方法,选取我国1991~2010年煤矿安全投入产出数据构建DEA模型,其中煤矿安全投入指标为采煤机械化程度、工程技术人员百分比、颁布煤矿安全法规数和行业标准,产出指标为煤矿百万吨死亡率。根据构建的DEA模型对每年的效率进行分析和评价,并提出建议。同时运用Malmquist指数（全要素生产力指数）对煤矿安全投入效率进行分解研究。研究结果表明,从静态上看,我国仅有1993年和2010年当年的煤矿安全投入和产出都达到了最优状态,并且随着煤矿安全投入逐年增加,煤矿安全投入技术效率、纯技术效率、规模效率逐年提升。从动态上看,我国煤矿安全投入Malmquist指数的提高对技术的依赖很明显,无论是技术进步还是技术效率的提高都会相应的提高Malmquist指数。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

呼吸效应对矿井封闭火区氧浓度的影响分析

为避免因火区封闭导致重大安全事故发生,通过采集某矿井1 d内3个不同监测点的大气压力变化情况,建立大气压力波动模型并分析计算,同时建立火区内外压差100,750 Pa情形下的氧浓度模型进而获得火区内侧氧气浓度因呼吸效应,在不同压差、体积大小火区、风阻、瓦斯涌出量、封闭时刻等多因素耦合影响下随时间的变化规律,以评估火区危险性。研究结果表明:井下大气随地面大气周期波动,封闭火区内、外侧之间的气压差因外界大气波动呈现16 h的余弦波动和8 h的线性波动周期变化;密闭质量好的火区具有更好地抗干扰性,内侧氧浓度的降低主要依靠瓦斯稀释;密闭质量差的火区,内侧氧浓度易受到火区涌出瓦斯、外界涌入大气双重影响;火区氧浓度在2%~12%之间波动,以至火区存在发生瓦斯爆炸的可能性;火区内外压差较大时,氧浓度波动变化幅度更大,危险作用持续时间更长。结合火区氧浓度波动模型,可有效地对矿井火区采取安全的防范措施,避免瓦斯爆炸事故发生。     

煤矿水害风险量化评价方法

为提高煤矿防治水管理水平,预防和消除矿井水害,在层次分析法的基础上建立中性值作为参照对象对矿井水害风险进行实时评判的方法。根据《煤矿防治水细则》建立以矿井水文地质类型、矿井涌水量标准分数、突水预兆、采掘面位置、探水结果为准则层的层次结构模型,并对各评价指标赋权。依据制定的水害风险评价指标的评分细则和监测监控数据并结合其权重得到水害评价总得分。通过总得分与中性参照分数比较得出预测结果:水害评价总得分大于中性参照分数,证明水害的威胁小,分数越高越安全;反之则水害的威胁较大,分数越低越危险,这时需要加强防治水的力度,令评价分数管控大于中性参照分数。这种方法依赖于井下监测监控数据进行量化评价,能实时、客观、全面且准确地反映煤矿水害的风险情况。     

基于卷积神经网络的冲击地压预警方法研究*

为探究深度学习在冲击地压预警方面的应用前景,以新疆某冲击地压矿井为研究背景,将深度学习和专家评判运用到微震数据分析中,基于卷积神经网络构建冲击地压预警模型。充分利用一维卷积神经网络对时序数据有较强特征提取能力的优势,以微震数据及其特征参数作为输入,以专家评判值作为标签,借助Python-Keras框架实现冲击地压预警模型的构建和训练。研究结果表明:模型预警效果并不随着训练迭代次数的增加而逐渐最优,存在最优迭代次数,对于所建模型当迭代次数为30时测试集的冲击危险预测结果与专家评判结果基本吻合,同时说明模型可以较好地学习专家评判经验实现冲击地压预警。研究表明所建模型对研究时段内发生的5次大能量矿震事件均进行预警,其准确度较高,具有现场实际应用价值。     

Effect of Earthworm(Pheretima sp.) Density on Revegetation of Lead/zinc Metal Mine Tailings Amended with Soil

Abstract

The objective of this study was to investigate the effects of earthworm density on the availability of nutrients and heavy metals in metal contaminated soils. Pb/Zn mine tailings were mixed throughly with a red yellow podzolic soil at the ratio (w/w) of 75:25. Earthworms (Pheretima sp.) were introduced to the mixture at four different densities, zero, three, six and nine individuals per pot planted with ryegrass (Loliun multiflorum). The results indicated that earthworm activity significantly enhanced ryegrass shoot biomass. However, as denser earthworm population was introduced, shoot biomass tended to decrease. Earthworm activity significantly increased soil pH and availability of N, P and K in the tailings and soil mixture. There was a general tendency that uptake of Zn by ryegrass increased after earthworm inoculation, although the increase in extractable Zn in tailings and soil mixture was not significant. On the contrary, there seemed to be a lower uptake of Pb by ryegrass under earthworm inoclation, despite the fact that higher extractable Pb concentrations were observed. The present project indicated that the improved growth of ryegrass was due to improved nutrient availability and other soil conditions, by inoculation of earthworms at an appropriate rate. Further studies are needed to illustrate the relationship between metal availability and earthworm activity in the field.     

改良剂与植物联合修复对汞铊矿废弃物重金属淋溶释放行为及微生物群落结构的影响

为探究改良剂赤泥(富铁铝的工业废弃物)与鱼粪(富氮磷的有机质)作为改良剂结合2种典型先锋速生植物(巨菌草和黑麦草)对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl等)淋溶释放的原位控制效果,通过150 d淋滤实验,考察了单一改良剂、混合改良剂及改良剂联合植物对汞铊矿废弃物和淋滤液理化特征、重金属淋溶释放规律及微生物群落结构的影响。结果表明,添加鱼粪和赤泥结合植物种植能显著抑制汞铊矿废弃物中As、Tl和Sb的释放,同时显著促进废弃物中Hg的溶出(P<0.05)。随着淋溶时间的延长,5个批次淋滤液中As、Tl和Sb的质量浓度分别降至对照组的21.28%~56.56%、33.21%~63.15%、32.23%~56.62%。经处理后汞铊矿废弃物中养分有所提高,相较于对照组,各处理组废弃物pH由3.87升至5.56~6.78,速效钾(AK)含量是对照组的5.60~8.75倍,有机质(OM)由对照组的0.64 g·kg⁻¹增至2.50~3.14 g·kg⁻¹。同时,改良剂与植物联合修复改善了汞铊矿废弃物微生物群落丰富度和多样性,其中以黑麦草组的细菌群落丰富度最高。综合考虑重金属淋溶释放控制和微生物群落结构改善,选择鱼粪和赤泥混合改良并种植巨菌草对汞铊矿废弃物的修复效果最佳,以上研究结果可为汞铊矿废弃物中重金属释放的原位控制与无土快速生态修复提供技术支持。     

某矿区土壤和地下水重金属污染调查与评价

为了解湘南某矿区土壤和地下水重金属污染状况,对该矿区东河流域附近重金属污染源进行了调查,同时,对地下水和土壤样品进行了采样分析,结果表明：（1）该矿区东河流域附近的主要污染源有18个,其中有色金属选厂、尾矿库、采矿场和冶炼厂是排放重金属较多的污染源;（2）20个采样点中土壤重金属Pb、Cd、Zn、As和Hg大部分超过国家土壤环境质量标准（GB15618-1995）,综合污染指数P综〉1,该矿区主要的重金属污染元素为Cd、As和Hg,且土壤中Cd、Zn和As的含量两两之间存在着极显著的正线性相关关系;（3）重金属元素在土壤中的纵向迁移不明显,该矿区附近20个采样点的地下水并未受到污染,综合污染指数P综〈1。20个采样点地下水Pb、Cd、Zn、As、Hg浓度均能达到地下水质量标准（GB／T14848．9）中的Ⅲ类标准。