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出版者:

作者:Bise, Christopher J

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:2003-5

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9780873352215

丛书系列:

图书标签:

• 采矿工程
• 矿业工程
• 工程分析
• 数值模拟
• 岩石力学
• 矿山压力
• 地质力学
• 矿井通风
• 矿山安全
• 矿山设计

采矿工程分析：地质、矿物与资源可持续性深度剖析 前言：开创资源管理新纪元 本书深入探讨了现代采矿工程领域的核心挑战与前沿技术，着重于从地质勘探到资源可持续性管理的综合性分析。在日益严峻的资源约束与环境压力下，高效、安全、环保地开采地球深处的宝贵矿产资源，已成为全球工业发展与社会进步的关键。本书旨在为采矿工程师、地质学家、资源经济学家以及政策制定者提供一个全面、深入的理论框架与实践指南，以应对21世纪采矿业面临的复杂性与多维度需求。我们聚焦于数据驱动的决策制定、先进的建模技术以及对环境与社会责任的深刻理解。 --- 第一部分：地质基础与矿产资源评估的精细化（Geological Foundations and Precision Resource Assessment） 本部分构建了现代采矿工程的基石——对矿床地质特征的精准理解与量化评估。我们摒弃了传统的经验主义方法，转而采用多尺度、多源数据融合的技术路径。 第一章：地球动力学背景与矿床成因模型 本章详细阐述了不同类型矿床（如斑岩铜矿、层状侵入体、热液脉状矿床等）的形成机制及其地球化学指纹。重点分析了板块构造理论如何指导宏观尺度的勘探方向，并引入了同位素定年技术在确定成矿事件时间序列中的关键作用。此外，我们探讨了流体包裹体分析如何揭示矿化流体的温度、压力和化学组分，为理解矿物沉淀过程提供直接证据。 第二章：三维地质建模与不确定性量化 传统的二维剖面图已无法满足复杂矿体的描述需求。本章侧重于三维地质建模（3D Geological Modeling）的最新进展，特别是如何将钻孔数据、地球物理勘探数据和露头观察有效地整合到一个统一的、拓扑一致的几何模型中。我们详细介绍了地质信息系统（GIS）在数据管理与可视化中的应用，并引入了克里金（Kriging）、序贯高斯模拟（Sequential Gaussian Simulation）等地质统计学方法，用以量化储量估算中的空间不确定性。对不确定性的量化不仅是技术要求，更是风险管理的基础。 第三章：非常规勘探技术与地球物理反演 本章超越了传统的钻探取样，深入研究了非接触式勘探技术。对高精度航空磁法、重力梯度测量在穿透浅层覆盖层方面的应用进行了深入分析。重点讨论了电磁法（EM），特别是频率域和时间域电磁法在识别高导电性矿体（如硫化物矿床）中的敏感性。本章的高潮在于三维反演技术，它如何将观测到的物理场数据转化为地下介质的物性分布图，并讨论了模型非唯一性对解释带来的挑战。 --- 第二部分：矿岩力学与开采系统优化（Rock Mechanics and Excavation System Optimization） 本部分关注将地质信息转化为安全的、经济的开采方案，核心在于对围岩稳定性的预测与控制。 第四章：岩石工程特性测试与本构模型 准确的岩石力学参数是设计安全支护系统的前提。本章系统介绍了实验室测试（如三轴压缩试验、巴西劈裂试验）的最新标准与高应力加载技术。更重要的是，本章详细阐述了非常规岩石本构模型的应用，包括粘塑性模型、损伤力学模型（如基于应变软化的模型），这些模型能更好地模拟地下深部高地应力场中岩体的非线性、蠕变和破坏行为。 第五章：边坡稳定性与露天开采设计 对于露天矿山，边坡的稳定性直接决定了开采的深度和寿命。本章聚焦于极限平衡法（如Bishop法、Spencer法）的局限性，并着重介绍了有限元法（FEM）和离散元法（DEM）在模拟复杂岩体结构（如节理网络、软弱夹层）中边坡失稳过程中的应用。我们探讨了实时监测数据（如InSAR、钻孔应力计）如何反馈到边坡设计优化循环中。 第六章：地下开采方法选择与围岩控制 本章对比分析了各类地下开采方法（如深孔留矿法、顶柱留矿法、充填法）的适用性，并引入了系统工程方法来评估不同方法的经济性和安全性指标。针对高强度、高地应力环境下的深部开采，本章详细论述了应力重分布的机理，并提供了先进的预裂技术、注浆加固技术和自适应支护设计策略，以实现围岩的“主动控制”而非被动抵抗。 --- 第三部分：选矿过程的效率提升与资源循环（Processing Efficiency and Resource Circulation） 本部分从采出的矿石到最终的产品，关注如何最大限度地回收有价组分，并减少环境足迹。 第七章：矿石破碎与磨矿的能效分析 破碎与磨矿是矿石加工中最耗能的环节。本章不再仅仅关注传统的粒度分布，而是深入探讨了破碎能耗（Bond Work Index）与矿物解离度之间的关系。引入了粒度工程（Particle Engineering）的概念，利用粒度分布模型来预测不同破碎阶段的能耗，并介绍了高压磨机（HPGR）在提高能效和实现“可选磨”方面的优势。 第八章：浮选动力学与选择性分离 浮选过程的优化是提高金属回收率的关键。本章深入探讨了矿物表面化学，特别是如何通过调整捕收剂、起泡剂和调节剂的组合，实现对复杂共生矿的精确分离。本章详细分析了浮选槽内的流体力学，利用计算流体力学（CFD）模拟气泡-颗粒相互作用，指导浮选设备的几何优化与操作参数调整。 第九章：尾矿与冶金残渣的资源化利用 现代采矿业必须将尾矿视为潜在的二次资源。本章重点讨论了干式尾矿堆放的技术可行性与环境优势，以及如何通过重力选矿、磁选或浸出技术从尾矿中回收残余的金属。此外，本章还涵盖了冶金炉渣的稳定化处理和有价元素（如稀土元素）的提取技术，推动采矿业向闭环资源管理转型。 --- 第四部分：可持续采矿与生命周期管理（Sustainable Mining and Lifecycle Management） 本部分将采矿活动置于更广阔的环境、社会与经济的背景下进行审视。 第十章：矿山环境影响评估与水资源管理 从矿山规划初期就纳入环境考量是强制性的。本章详细阐述了环境影响评估（EIA）的量化指标，特别关注酸性矿山排水（AMD）的形成机理（硫化物氧化动力学）与主动/被动处理技术。水资源管理方面，本章深入分析了矿山用水平衡模型，强调了矿井水回用率的提升策略与尾矿水体污染负荷预测。 第十一章：采矿安全工程与人机交互 安全是采矿业的生命线。本章侧重于风险分析的定量方法，如故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA），应用于关键系统（如提升系统、通风系统）。在人工智能和自动化日益普及的背景下，本章探讨了人机协作（Human-Machine Teaming）在遥控和自主采矿作业中的应用，以及如何设计人机界面以最大程度减少操作员认知负荷与误判风险。 第十二章：采矿业的社会许可与退出规划 采矿的社会责任（Social License to Operate, SLO）已成为项目成功的非技术决定因素。本章探讨了利益相关者参与模型（Stakeholder Engagement Models）的构建，并强调了透明的经济效益共享机制。最后，本章详述了矿山关闭与土地复垦的生命周期规划，包括对关闭后生态系统的长期监测与恢复目标设定，确保采矿活动对区域环境与社会结构的长期影响最小化。 --- 结论：面向未来的采矿工程 本书的最终目标是培养采矿专业人员的系统思维能力，使其能够整合地质学、岩土工程学、选矿技术与环境科学的知识，以应对未来资源获取的挑战。我们坚信，通过应用更精细的分析方法和更负责任的管理实践，采矿业能够实现其对全球社会进步的持续贡献。

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**评价三** 这本书的深度令人印象深刻，它明显是为已经具备一定基础知识的工程师或高年级研究生准备的“进阶读物”。它的语言风格非常凝练，几乎没有冗余的词汇，每一个句子都像是在传递一个明确的信息点。我用了整整一周的时间来消化其中关于“数值计算方法在围岩稳定性评价中的局限性”那一章节。书中对有限元法和离散元法的适用边界进行了非常尖锐的批判性分析，指出了当前主流软件在处理高度非线性岩石材料时的潜在误差来源。这种敢于质疑现有范式的态度，非常鼓舞人。不过，对于那些刚接触这个领域的读者，我强烈建议不要直接从中间章节开始阅读，因为其上下文的衔接是建立在前置章节的严密逻辑之上的。如果你跳过基础的本构关系介绍，直接去看高级的蠕变模型，你会发现自己像是在迷雾中摸索。这本书需要的是耐心和时间，它不是一本可以快速翻阅以应付考试的材料，而是一部需要坐下来，带着笔去“啃”的深度著作。

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**评价四** 在众多同类专业书籍中，这本书的创新之处在于它对“可持续性”和“环境影响”的整合。它并没有仅仅停留在传统的力学计算层面，而是将工程决策置于更宏观的社会和生态背景下来审视。例如，在讨论尾矿库的设计与沉降控制时，书中不仅分析了渗流和固结问题，还引入了生态修复和土地复垦的长期规划指标，这在我看来是非常具有前瞻性的。这种跨学科的视角极大地拓宽了我的思路。此外，书中附带的许多插图和流程图，质量都达到了工业级标准，清晰地展示了数据处理和分析的完整流程，对于建立系统的分析框架非常有帮助。如果说有什么可以挑剔的地方，那就是它在面向全球市场的角度上，可能对某些特定地理区域（例如，高海拔、高地应力环境）的特殊工程地质条件，提供的案例覆盖面相对有限，期待未来修订版能加入更多全球化的案例分析，以增强其普适性。

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**评价二** 坦白说，我本来对手册类的技术书籍抱有一种敬而远之的态度，总觉得它们是冰冷的数据和公式的堆砌。但这本书在概念引入和理论构建上的巧妙安排，彻底颠覆了我的看法。作者似乎非常擅长将复杂的岩土力学原理，通过一系列精心设计的比喻和实际工程案例串联起来，使得那些原本抽象的概念变得具象化。例如，在讨论应力路径分析时，书中引用了某个大型地下硐室开挖的案例，通过前后对比，清晰地展示了不同围岩条件下变形模式的演变过程，这一点处理得极其到位。我尤其赞赏的是它对“不确定性”的探讨。在工程分析领域，完全确定性几乎是不存在的，这本书没有回避这一点，而是花了相当大的篇幅去介绍概率论在风险评估中的应用，这体现了作者对现代工程实践的深刻理解。唯一的遗憾是，某些高级模型的应用实例，其背景数据的来源标注稍显模糊，如果能提供更详细的现场勘测数据作为参考，对于我们进行数值模拟的对比验证会更有帮助。

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**评价五** 这本书的结构安排体现了作者深厚的教学经验，它就像一座精心规划的知识迷宫，引导读者层层深入，最终领略全貌。我最欣赏它在理论讲解后紧接着的“工程实践反思”环节。这个环节通常用对比性的案例展示，指出教科书上的理想模型与实际施工中遇到的突发情况之间的巨大鸿沟，并探讨如何通过灵活的工程判断来弥合这种差距。这种对“工程智慧”的强调，远比单纯的数学推导要宝贵得多。语言风格上，作者保持了一种令人信服的权威感，但又不失鼓励性，让人感觉是在与一位经验丰富的导师对话。唯一的缺点，或许在于其对最新一代的自动化监测技术和实时反馈控制系统的讨论略显保守，似乎更侧重于经典的、经过时间检验的方法论。对于追求前沿技术的读者来说，这部分内容可能略显滞后，需要读者自行去寻找最新的技术文献来补充。但即便如此，它所奠定的坚实基础，依然是理解任何新技术的基础。

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**评价一** 这本书的装帧设计确实让人眼前一亮，封面选用的那种深邃的矿物蓝调，配上烫金的书名，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我拿到手的时候，那种沉甸甸的分量感，就知道里面绝对是干货满满。内页的纸张质量也相当不错，即便是长期翻阅，也不会轻易泛黄或者磨损。不过，初读时我发现，它的排版风格略显紧凑，尤其是那些复杂的公式和图表密集出现的时候，对于初学者来说，可能需要花费更多时间去适应和梳理。我特别喜欢它在章节过渡部分设计的小小的“历史回顾”栏目，简要介绍了某个理论或方法的起源，这让原本枯燥的技术学习过程增添了一丝人文色彩。然而，尽管内容深度毋庸置疑，我个人期望在某些关键算法的推导过程中，能有更细致的步骤分解，目前的叙述方式更像是直接给出了结论，对于那些希望深入理解底层逻辑的读者来说，可能需要配合其他参考资料来辅助理解。总体而言，这是一本视觉上和手感上都值得收藏的专业书籍，但阅读体验上仍有可提升的空间。

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