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中国稀土学报 2025年第1期43卷 205-214页

作者：王介良孙韩庭赵增武任浩东雷霄内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051

为解决白云鄂博尾矿中矿物种类多、成分复杂,稀土和铌浮选回收难度大的问题,根据尾矿中稀土、铌矿物和铁、萤石等脉石矿物的比磁化系数差异,采用永磁磁选-电磁磁选-超导磁选的梯级磁选工艺,对微弱磁性的稀土、铌矿物进行预富集。通过振... 详细信息

为解决白云鄂博尾矿中矿物种类多、成分复杂,稀土和铌浮选回收难度大的问题,根据尾矿中稀土、铌矿物和铁、萤石等脉石矿物的比磁化系数差异,采用永磁磁选-电磁磁选-超导磁选的梯级磁选工艺,对微弱磁性的稀土、铌矿物进行预富集。通过振动样品强磁计(VSM),X射线衍射(XRD)和高级矿物鉴定和表征系统(AMICS)分析,阐明白云鄂博矿微弱磁性稀土、铌梯级磁选富集行为。结果表明:永磁磁选和电磁磁选可有效脱除给矿中的含铁杂质矿物,稀土、铌在超导磁选精矿中富集,萤石等无磁性脉石矿物则进入超导磁选尾矿。超导磁选精矿中稀土和铌的品位分别达到11.53%, 0.205%,综合回收率分别达到80.38%, 72.82%;梯级磁选尾矿中稀土、铌的品位分别降至1.24%,0.049%,富集效果明显。

关键词：白云鄂博矿稀土铌梯级磁选富集行为

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近距离煤层开采覆岩裂隙活化特征与隔水层稳定性

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煤田地质与勘探 2025年第4期53卷 153-167页

作者：曹健苏海涛王超李建伟李亮毛旭魏内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010

【背景】陕北侏罗纪煤田近距离煤层重复采动覆岩裂隙活化发育加剧,易导致隔水层失稳,引起地下水流失。【方法】为揭示近距离煤层开采覆岩裂隙发育特征及隔水层稳定性,采用实测统计、物理相似模拟及理论分析相结合的方法,提出基于陕北侏... 详细信息

【背景】陕北侏罗纪煤田近距离煤层重复采动覆岩裂隙活化发育加剧,易导致隔水层失稳,引起地下水流失。【方法】为揭示近距离煤层开采覆岩裂隙发育特征及隔水层稳定性,采用实测统计、物理相似模拟及理论分析相结合的方法,提出基于陕北侏罗纪煤田近距离煤层保水开采的主要煤岩组合类型划分,分析重复采动裂隙活化发育规律,建立重复采动隔水层稳定性判据。【结果和结论】研究表明,依据该煤田上部近距离两层可采煤层煤-水赋存条件及地质特征,可分为薄及中厚-厚型(Ⅰ型)、厚-薄及中厚型(Ⅱ型)、厚-厚型(Ⅲ型)、薄及中厚-薄及中厚型(Ⅳ型)4种类型。得出基于上述4类条件采动覆岩上行与下行裂隙发育的隔水层破坏特征,重复采动裂采比(上行裂隙发育高度/复合采高)一般为14~30,相比上部单一煤层开采显著减小,下行裂隙发育深度为复合采高的1.6~3.0倍。建立基于重复采动裂隙发育高度(深度)的隔水层稳定性判据,当隔水层厚度大于等于重复采动裂隙发育高度、深度、安全厚度之和时,隔水层稳定,反之失稳;给出陕北侏罗纪煤田重复采动隔水层稳定性评价,包括稳定-稳定、稳定-失稳、失稳-失稳3种情况。研究成果可为陕北侏罗纪煤田近距离煤层保水开采的隔水层稳定性判据确定与控制提供理论基础。

关键词：近距离煤层覆岩裂隙裂隙活化隔水层破坏稳定性判据

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生态脆弱矿区覆岩采动裂隙渗流演化规律及自修复表征

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煤田地质与勘探 2025年第3期53卷 143-155页

作者：李建伟孙艳超张传玖他旭鹏曹健张健内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点试验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 国家能源神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿内蒙古鄂尔多斯071000

【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程... 详细信息

【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程背景,采用物理相似试验、数值计算与理论分析等方法,深入研究开采扰动和裂隙水渗流耦合作用下生态脆弱矿区煤层覆岩裂隙渗流演化规律,并对覆岩裂隙自修复效果进行表征分析。【结果与结论】结果显示:(1)基于位移差值系数,裂隙发育总体表现为采空区两侧高度发育、中部压实的“双峰”状分布。(2)工作面推进78 m时,导水裂隙已发育至第Ⅱ含水层,此时位移差值系数为0.25,并出现突变现象,渗流演化分布与覆岩裂隙发育开始呈现强相关性,位移差值系数由0.25增大至0.40时,覆岩隔水层含水率平均增加2.0%,且开采边界附近裂隙导流能力大于其采空区中部覆岩裂隙导流能力。(3)开采结束后,第Ⅱ含水层水位较开采前有所下降,平均水位下移13 m,由于采空区压实及覆岩采动裂隙闭合形成新的含水层,地下水流场实现自身演替。(4)经长期残余沉降、应力压实等多因素耦合影响,覆岩裂隙岩体表现出隔水层降渗的自修复现象,根据模拟开采完毕8.3 a后自修复结果显示,基于导水裂隙渗流速度求得采空区中部覆岩区域自修复率为45.5%~55.6%,开采边界区域自修复率为6.3%~25.0%;基于覆岩含水率求得采空区中部区域自修复率为33.3%~35.7%,开采边界区域自修复率为10.0%~18.2%。研究成果为揭示西部生态脆弱矿区覆岩裂隙渗流演化规律及其自修复特性的定量表征提供了理论依据。

关键词：生态脆弱区煤矿流固耦合裂隙发育渗流演化裂隙自修复

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石英石的损伤累积-断裂特性研究

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金属矿山 2025年第4期 87-94页

作者：周龙旭王嘉伟柳随年胡轶文李沛曹钊内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010

矿石颗粒受反复冲击而裂隙逐渐发育直至断裂是碎矿磨矿中的重要现象,可用TAVARES提出的损伤累积-断裂模型来描述。石英石作为重要的脉石矿物,其损伤累积特性值得研究。基于此,开展了石英石单颗粒冲击破碎试验,并通过对Tavares模型中的... 详细信息

矿石颗粒受反复冲击而裂隙逐渐发育直至断裂是碎矿磨矿中的重要现象,可用TAVARES提出的损伤累积-断裂模型来描述。石英石作为重要的脉石矿物,其损伤累积特性值得研究。基于此,开展了石英石单颗粒冲击破碎试验,并通过对Tavares模型中的损伤系数进行系统化的分析与计算,研究了损伤累积理论在颗粒破碎过程中的重要作用,探讨了在球磨过程中颗粒损伤累积的重要性。研究表明,通过单颗粒冲击试验和数值模拟,证实了损伤累积系数γ是影响颗粒破碎行为的关键参数,γ值越小,颗粒越容易发生破碎;提出了简易的模型参数反算方法,用落重试验快速预估损伤累积系数γ,得到γ=5.7时粒度5.6~6.7 mm的石英石颗粒的破碎规律;通过对球磨机中颗粒碰撞能量频率分布的仿真分析,揭示了球磨机中矿石颗粒受到抛落冲击下的破碎主要由众多低能量碰撞的累积效应导致,单次高能冲击的贡献较小。研究结论有助于加深对石英石破碎本质的理解以及球磨机破碎机理的认识,为进一步提高球磨机的效率提供了新视角。

关键词：石英石损伤累积矿石断裂破碎概率球磨仿真

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花岗岩及细粒花岗岩声发射时频域特征分析

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地下空间与工程学报 2025年第1期21卷 100-108页

作者：王创业隋青瑞游茹韩天宇刘城成内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010

为进一步研究不同粒度花岗岩内部裂纹演化特征,对花岗岩及细粒花岗岩进行单轴压缩声发射试验。结果表明:对比事件率、累积事件数、能率、累积能量可知细粒花岗岩在裂纹不稳定扩展阶段裂纹萌生能力弱于花岗岩,在峰后破坏阶段表现出较强... 详细信息

为进一步研究不同粒度花岗岩内部裂纹演化特征,对花岗岩及细粒花岗岩进行单轴压缩声发射试验。结果表明:对比事件率、累积事件数、能率、累积能量可知细粒花岗岩在裂纹不稳定扩展阶段裂纹萌生能力弱于花岗岩,在峰后破坏阶段表现出较强的脆性特征;花岗岩高幅值声发射(AE)信号占比约为细粒花岗岩的2倍,花岗岩高幅值声发射信号占比更多,破坏更剧烈;主破裂发生之前细粒花岗岩的平均频率(AF)值高于花岗岩,细粒花岗岩在主破裂发生之前孕育更高占比的张拉裂纹;对试样求取主频熵值,发现主频熵值的“波动升高波动降低”的拐点可作为试样的临界破坏前兆点;试样内部各阶段不同类型AE信号演化规律进行分析,发现在裂纹稳定扩展阶段中花岗岩出现大量低幅值中主频的声发射信号,说明花岗岩在此阶段会积累更多的损伤。

关键词： RA-AF值主频熵值时频域归一化频谱图

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煤矸石活化利用的现状及发展趋势

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煤炭转化 2025年

作者：田兵陈亭雨邱尚锟闫成祥苑艺瀚内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心

煤矸石排放量大，长期堆放危害严重，而煤矸石活化作为实现资源化利用的关键必需环节，需要深入了解其现状及发展趋势。本文介绍了煤矸石活化的背景及意义，简述了煤矸石常见的活化方法及原理，着重于采用活化焙烧的方法提取化工产品（... 详细信息

煤矸石排放量大，长期堆放危害严重，而煤矸石活化作为实现资源化利用的关键必需环节，需要深入了解其现状及发展趋势。本文介绍了煤矸石活化的背景及意义，简述了煤矸石常见的活化方法及原理，着重于采用活化焙烧的方法提取化工产品（氧化铝、二氧化硅、铁的氧化物及稀有金属元素锂、镓、钛）的阐述，并对相关工艺技术的研究现状及进展进行了总结，分析了当前煤矸石活化存在的问题，最后，对今后煤矸石活化的发展方向提出了建议。目前，煤矸石活化存在原料差异大、活化率低、经济效益低及二次污染的问题，具体而言：煤矸石原料差异大，活化需求不一，应聚焦煤矸石主产区，因地制宜的开展高值化元素的活化研究、发展煤矸石堆积区及周边产业的有机协同，发展煤矸石多元素、多组分梯级利用工艺流程和技术；对于活化率低的问题，可组合活化方式，优化组合活化工艺，探寻最优活化配比，从而有效提高活化效果，还可与其他固废材料协同利用，同步提高两种固废的高值元素活化率；煤矸石活化成本高，经济效益低需要降低活化成本，探索高附加值产品提升收益，政府应给予相关活化项目财政减免、资金补贴等支持，并坚持产品性能优化从而提升市场认可度；对于环境二次污染问题，应从煤矸石的产出，堆放，活化到废液废渣废气处置的全生命周期入手，构建煤矸石全生命周期绿色发展体系。

关键词：煤矸石活化资源化利用氧化铝硅

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我国磷石膏污染特性、利用及环境管理研究

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环境科学研究 2025年第3期38卷 632-641页

作者：白春华王金宝李光辉刘玉强徐亚钱璨林民松龙杰姚光远内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室中国环境科学研究院环境基准标准与风险管控全国重点实验室固体废物污染控制技术研究所

我国磷石膏产生区域高度集中，主要分布在长江流域，特别是湖北、云南和贵州三省，这些地区既是磷矿资源富集区，也是磷化工产业聚集地。磷石膏的特征污染物为氟化物和总磷，其利用处置对于长江经济带高质量发展具有至关重要的作用。本... 详细信息

我国磷石膏产生区域高度集中，主要分布在长江流域，特别是湖北、云南和贵州三省，这些地区既是磷矿资源富集区，也是磷化工产业聚集地。磷石膏的特征污染物为氟化物和总磷，其利用处置对于长江经济带高质量发展具有至关重要的作用。本文梳理了我国磷石膏产生利用与污染现状，并着重阐述湖北、云南和贵州三省磷石膏污染特性、利用和管理现状，提出了针对性建议。总体上，2015年以来，我国磷石膏年产量基本稳定在7 500×10～4 t，主要利用途径为水泥缓凝剂、石膏建材和矿井充填及修复，且利用率逐年稳步上升。同时国家及地方层面磷石膏利用政策逐步明确了磷石膏规模化消纳途径。湖北省水运交通便利，磷石膏主要用于水泥缓凝剂和石膏建材，在2022年利用率分别为39.6%和38.7%；而云南省和贵州省位于西南部山区，磷石膏综合利用主要聚焦于矿井充填及修复领域，在2022年其利用率均超过50%。但行业发展仍面临较多问题，包括磷石膏相关污染控制技术规范缺乏，阻碍其多元化利用；磷石膏综合利用产品竞争力偏弱，限制其综合利用率提升；同时，磷石膏贮存量长期高位增长与磷石膏库服役年限日益逼近，限制行业的可持续发展。基于此，提出以下建议：健全磷石膏利用处置制度体系，促进磷石膏多元化利用；加强磷石膏利用支持政策，扶持磷石膏综合利用产品；推动磷石膏无害化处理，建立磷石膏资源暂存场。

关键词：磷石膏污染特性综合利用环境管理

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地区应急人才培养模式与全产业链服务探究

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中国安全科学学报 2025年第1期35卷 216-222页

作者：陈景序刘雅雯赵永文曹钊刘业娇李曙光内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学安全与应急管理产业学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 包头市应急管理局内蒙古包头014030

为应对地区产业发展对应急人才日益增长的需求,探索“政产学研用”融合育人方法在应急人才本硕博一体贯通式培养模式的应用。针对西部应急产业人才需求层次、核心能力评估与知识体系构建模糊等问题,通过FP-Growth算法对课程及对应能力... 详细信息

为应对地区产业发展对应急人才日益增长的需求,探索“政产学研用”融合育人方法在应急人才本硕博一体贯通式培养模式的应用。针对西部应急产业人才需求层次、核心能力评估与知识体系构建模糊等问题,通过FP-Growth算法对课程及对应能力进行关联规则挖掘、划分,实现核心能力评估;以安全工程能力作对比明确能力培养侧重点,探索人才培养路径;提出以政-校-企合作形式开设产教融合、理实一体的本科“3+1/1”产业特色班、硕博层次“订单式”人才创新培养模式,通过产教融合、科教融合等协同育人方式,形成地区应急人才全产业链服务的理念。结果表明:从4层次人才需求出发划分的核心能力与课程体系间的关联程度较高;从专业侧重点和应用背景角度明确安全、应急学科培养的方向,解决人才出口同质化与能力侧重问题;所提出的地区应急人才全产业链服务的理念将教育内容与市场需求紧密对接,有助于提升学生综合素质能力,实现应急管理现代产业的区域闭环发展。

关键词：应急技术与管理应急人才全产业链人才培养关联性分析人才需求

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多策略改进SSA优化KELM的边坡稳定性预测模型

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中国安全科学学报 2025年第3期35卷 92-98页

作者：祁云薛凯隆李绪萍汪伟白晨浩吉准泽内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 山西大同大学煤炭工程学院山西大同037000 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

为了能够更加精准地预测边坡稳定状态,从而有效预防边坡失稳事故,提出改进麻雀搜索算法(ISSA)与核极限学习机(KELM)相结合的ISSA-KELM边坡稳定性预测模型。首先,将边坡失稳特征中的容重、黏聚力等6个主要影响因素作为预测指标,建立边坡... 详细信息

为了能够更加精准地预测边坡稳定状态,从而有效预防边坡失稳事故,提出改进麻雀搜索算法(ISSA)与核极限学习机(KELM)相结合的ISSA-KELM边坡稳定性预测模型。首先,将边坡失稳特征中的容重、黏聚力等6个主要影响因素作为预测指标,建立边坡稳定性评价数据集;其次,引入Sine混沌映射、Levy飞行策略、动态自适应权重以及融合最优爆炸策略和反向学习改进麻雀搜索算法(SSA),以提高其全局搜索能力和稳定性;而后利用ISSA优化KELM中的核参数ψ和正则化系数C,提升其预测精度,同时避免KELM出现过拟合现象;最后,对比分析ISSA-KELM模型与SSA-KELM、粒子群优化算法(PSO)-KELM以及PSO-支持向量机(SVM)模型的预测结果,并将ISSA-KELM模型应用于山西某露天煤矿。结果表明:ISSA-KELM模型的准确率、精确率、召回率和F 1分数分别达到了0.9459、1、0.8667和0.929,均优于SSA-KELM、PSO-KELM和PSO-SVM模型,模型的预测结果与实际值最为接近,表明所建ISSA-KELM模型具有较强的泛化能力。

关键词：边坡稳定性预测模型改进麻雀搜索算法(ISSA) 核极限学习机(KELM) 预测指标混淆矩阵

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混合动力矿用卡车多因素和多目标的集成优化研究

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金属矿山 2025年第4期 201-210页

作者：李洪亮尚利花内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 内蒙古科技大学经济管理学院内蒙古包头014010

混合动力矿用卡车的部件参数和控制参数共同制约整车的综合性能,针对其优化涉及多因素和多目标的特点,提出了混合动力矿用卡车集成优化研究。建立以动力性为约束条件,部件参数和控制参数为优化变量,燃油经济性和系统体积最小化为目标的... 详细信息

混合动力矿用卡车的部件参数和控制参数共同制约整车的综合性能,针对其优化涉及多因素和多目标的特点,提出了混合动力矿用卡车集成优化研究。建立以动力性为约束条件,部件参数和控制参数为优化变量,燃油经济性和系统体积最小化为目标的优化模型。在此基础上,构建Isight优化平台集成Matlab约束模型和AMESim整车仿真模型的优化框架,采用Pointer智能优化算法进行求解,获得了燃油经济性和系统体积最小化的最佳Pareto解集。与NSGA-Ⅱ算法和经验调试相比,Pointer智能优化算法在保证混合动力矿用卡车动力性的基础上,显著提高了燃油经济性并降低了系统体积。综合分析多变量和多目标之间的关系,获得了各优化变量对燃油经济性、系统体积最小化和动力性的耦合规律及调整方法。通过AMESim仿真分析发现,与优化前相比,优化后发动机参与驱动减少,并且更多地工作在燃油经济区,蓄能器储存和释放能量的频率和幅度增加,证明了本次提出的集成优化方法的可行性和有效性。

关键词：混合动力矿用卡车燃油经济性系统体积最小化 Pointer智能优化算法 NSGA-Ⅱ算法

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