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巨厚砂岩下采动覆岩裂隙场及微震时空演化规律研究 被引量:1
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作者 谭毅 张少普 +5 位作者 何满潮 郭文兵 丁国利 王宇 程浩 李辉 矿业科学学报 北大核心 2025年第1期70-85,共16页
采动覆岩裂隙演化高度及分布形态是顶板水害防治重要参数之一。以内蒙古某矿3105工作面为工程背景,基于数值模拟、分形几何理论及微震事件三维空间分析明晰采动覆岩裂隙场及微震时空演化规律。结果如下:(1)采动覆岩裂隙场呈现“裂隙产生... 采动覆岩裂隙演化高度及分布形态是顶板水害防治重要参数之一。以内蒙古某矿3105工作面为工程背景,基于数值模拟、分形几何理论及微震事件三维空间分析明晰采动覆岩裂隙场及微震时空演化规律。结果如下:(1)采动覆岩裂隙场呈现“裂隙产生-发育演化-局部压实-周期扩展-大部压实”动态演化规律,采动裂隙网络场发育、扩展、穿透演化分形特征;(2)阐明了采动覆岩失稳破断、运移与微震事件局部“高频次-大能量”集中区时空演化规律,“高频次-大能量”与“低频次-小能量”集中区呈现周期分布,同工作面周期来压特征相吻合,微震事件集中区发生位置普遍超前工作面80~120 m;(3)数值模拟采动覆岩裂隙演化高度与微震监测所得结果基本一致;(4)倾向高位岩层微震事件“高频次-大能量”与“低频次-小能量”集中区呈现两端高、中间低“类马鞍形”分布,走向高位岩层微震事件能量集中区呈现“椭球状”分布,数量集中区呈现“条带状”分布。 展开更多
关键词 微震监测 数值模拟 采动覆岩 裂隙场演化 分形特征
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放顶煤开采导水裂缝带高度确定的关键问题分析
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作者 崔希民 车宇航 +7 位作者 孙帅辉 李培现 孙灏 许志华 袁德宝 蒋金豹 赵玉玲 MALINOWSKA A 矿业科学学报 北大核心 2025年第4期573-583,共11页
导水裂缝带高度是保障水体下煤炭资源安全开采的重要指标。针对水体下厚煤层放顶煤开采引用经验公式计算导水裂缝带高度存在的条件不符问题,梳理了经验公式的产生基础,强调了经验公式的适用条件是大采场、单层采厚1~3 m、累计采厚不超过... 导水裂缝带高度是保障水体下煤炭资源安全开采的重要指标。针对水体下厚煤层放顶煤开采引用经验公式计算导水裂缝带高度存在的条件不符问题,梳理了经验公式的产生基础,强调了经验公式的适用条件是大采场、单层采厚1~3 m、累计采厚不超过15 m的厚煤层分层开采。基于放顶煤开采顶煤冒放性和采出率的现场实测结果,提出了厚煤层放顶煤开采的有效采厚概念,有效采厚与顶煤采出率密切相关,且导水裂缝带发育高度随有效采厚的增加而增大,基于有效采厚的导水裂缝带高度可以有效避免因顶煤采出率提高而引发的欠估计情况发生。基于覆岩与地表沉陷从非充分采动到充分采动的发展演化事实,引入描述采动程度与导水裂缝带发育高度关系的Boltzmann函数,给出了基于采动程度系数的导水裂缝带最大高度计算方法。 展开更多
关键词 放顶煤开采 导水裂缝带高度 顶煤采出率 采动程度 有效采厚
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水围压环境下煤的冲击破裂特征及能量耗散规律试验研究
3
作者 王凯 冯国瑞 +1 位作者 白锦文 张俊亮 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期467-476,共10页
为研究三轴条件下煤岩体真实冲击破裂过程及能量耗散规律,基于自主研发的多场耦合霍普金森压杆(SHPB)试验系统,开展煤样的可视化试验,研究不同水围压条件下煤样裂纹演化特征,分析煤样动力学指标与冲击速度、应变率和水围压之间的关系,... 为研究三轴条件下煤岩体真实冲击破裂过程及能量耗散规律,基于自主研发的多场耦合霍普金森压杆(SHPB)试验系统,开展煤样的可视化试验,研究不同水围压条件下煤样裂纹演化特征,分析煤样动力学指标与冲击速度、应变率和水围压之间的关系,阐明水围压作用对煤样能量吸收—转化—释放的影响特征。结果表明:水围压环境中,煤体的动态强度呈现明显的应变率效应。水围压与煤体的动态强度之间具有良好的二次函数关系,且随水围压的升高煤样的破坏应变呈递减趋势,破裂模式由轴向劈裂破坏向压剪破坏转变。冲击载荷越大,输入煤体的总能量和用于损伤变形的耗散能越高,煤体的变形程度也愈严重。随着水围压的增大,总输入能呈现逐渐增加的变化趋势,意味着煤体发生破坏时需要外界输入更多能量。 展开更多
关键词 水围压 霍普金森压杆(SHPB) 断裂特征 冲击载荷 能量耗散
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高铝碱性废液资源化利用制备活性氧化铝载体
4
作者 李骞 韩雨琪 +3 位作者 张雁 杨永斌 董海刚 杜安睿 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期563-572,共10页
从废铝基催化剂中回收贵金属时,会产生大量的高铝碱性废液,废液的直接排放不仅会造成铝资源的严重浪费,还可能因其强碱性对环境造成负面影响。目前,关于高铝碱性废液的资源化利用的研究较少,本文对某废铝基催化剂回收过程中产生的高铝... 从废铝基催化剂中回收贵金属时,会产生大量的高铝碱性废液,废液的直接排放不仅会造成铝资源的严重浪费,还可能因其强碱性对环境造成负面影响。目前,关于高铝碱性废液的资源化利用的研究较少,本文对某废铝基催化剂回收过程中产生的高铝碱性废液(Al质量浓度6.594 g/L)进行资源化利用研究。首先,采用碳化法将废液中Al元素转化为拟薄水铝石;然后,将拟薄水铝石样品焙烧制成氧化铝载体。结果表明:通过调整废液中磷的质量分数为2%~3%、溶液苛性比(氧化钠与氧化铝摩尔比)为1.5后,拟薄水铝石的比表面积和胶溶指数显著提高。此外,预成型的拟薄水铝石在温度为450℃、恒温3.5 h、升温速率为100℃/h条件下焙烧,可获得符合指标的活性氧化铝载体。该工艺可实现高铝碱浸液的资源化利用,且环境友好、无三废产生,具有较好的工业应用前景。 展开更多
关键词 废铝基催化剂 高铝碱性废液 拟薄水铝石 活性氧化铝载体
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岩土体单桥静力触探曲线MCP-DD预测方法研究
5
作者 高睿 胡修任 +2 位作者 王泽良 李畅 吴月秀 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期226-235,共10页
工程中常采用静力触探获得地层信息,但因触探孔位相对稀疏,场地中存在大量未知区域,影响了设计和施工对地层信息的准确判断。提出一种岩土体单桥静力触探曲线的MCP-DD预测方法:①通过邻域半径搜索算法筛选相关数据点;②基于B样条基函数... 工程中常采用静力触探获得地层信息,但因触探孔位相对稀疏,场地中存在大量未知区域,影响了设计和施工对地层信息的准确判断。提出一种岩土体单桥静力触探曲线的MCP-DD预测方法:①通过邻域半径搜索算法筛选相关数据点;②基于B样条基函数的改良MCP算法计算相关数据的趋势估计函数;③通过空间相关函数对趋势估计函数进行DD加权,得到综合预测模型。运用该方法预测某工程场地的单桥静力触探曲线,结果表明:相比于线性插值法,MCP-DD预测方法有更高的决定系数R^(2),平均绝对误差MAE减小26.8%~55.8%,均方根误差RMSE减小25.2%~54.9%。此外,预测半径R0的最佳取值范围为25.0~37.8 m,平均相关数据点个数越多,平均相对距离越小,模型预测效果越好。 展开更多
关键词 单桥静力触探 趋势估计函数 空间相关性 MCP-DD算法
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煤矿甲烷排放遥感监测文献计量可视化分析
6
作者 崔希民 郭伟 +5 位作者 史国斌 李晴晴 么寒思 张玉环 赵玉玲 RIENOW Andreas 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期384-398,共15页
煤矿甲烷排放遥感监测已经成为世界各国监测温室气体排放的主要研究内容之一。为系统总结以往研究,分析研究趋势和发现当今研究热点,首先利用Web of Science与中国知网(CNKI)数据库和关键词检索,筛选了2000—2024年煤矿甲烷排放遥感监... 煤矿甲烷排放遥感监测已经成为世界各国监测温室气体排放的主要研究内容之一。为系统总结以往研究,分析研究趋势和发现当今研究热点,首先利用Web of Science与中国知网(CNKI)数据库和关键词检索,筛选了2000—2024年煤矿甲烷排放遥感监测领域的国内外文献;然后,采用CiteSpace文献计量工具进行文献计量和可视化分析。结果表明:煤矿甲烷遥感监测领域文献呈显著增长态势,年均增幅达20%;发文量排名靠前的国家为美国(181篇)和中国(98篇),德国、加拿大等国家紧随其后;美国国家航空航天局(NASA)以66篇发文量居机构首位,中国科学院位列全球第6;研究热点主要集中于卫星遥感监测、甲烷浓度反演、甲烷量化估算以及数据智能处理;国外研究更多聚焦于全球甲烷排放的监测及政策驱动下的技术创新,我国则在煤矿甲烷排放监测和智能化管理方面表现突出;根据文献共被引分析,高分辨率遥感与反演技术的发展显著提升了甲烷排放监测的时空精度,遥感监测精度和效率、数据智能化处理与算法、多平台集成与融合、国际合作和数据共享等为未来研究方向。 展开更多
关键词 煤矿甲烷 遥感监测 CITESPACE 文献计量分析 可视化分析 气候变化
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锚固角度对节理岩体动态压剪响应的影响研究
7
作者 殷志强 张驰 +3 位作者 张志雄 齐潮 章新生 曹坤 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期163-172,共10页
为探究锚固角度对贯通节理岩体动态力学特性和锚固体破坏行为的影响。利用分离式霍普金森压杆系统,对锚固角度为15°、30°、45°、60°和75°的全锚节理岩体进行动载冲击试验,分析不同锚固角度下锚固岩体动态应力... 为探究锚固角度对贯通节理岩体动态力学特性和锚固体破坏行为的影响。利用分离式霍普金森压杆系统,对锚固角度为15°、30°、45°、60°和75°的全锚节理岩体进行动载冲击试验,分析不同锚固角度下锚固岩体动态应力应变、锚固锚杆应变与锚固基体滑移压剪行为。结果表明:随锚固角度的增加,锚固体峰值应力呈先增大再减小的趋势,分别为15.8、18.1、20.9、24.7和23.3 MPa,在锚杆抵抗压剪作用下锚固体的动态应力应变曲线呈“双峰”形态;在岩体压剪行为下锚杆轴向应变呈降低趋势,冲击瞬间锚杆应变率随角度的增加出现下降,45°锚固角度下位于节理面左右侧的应变片所监测的应变幅值接近;锚固体受载端沿冲击方向位移呈现逐渐减小趋势,分别为4.84、1.71、1.40、1.01和0.84 mm,锚杆抵抗锚固基体沿节理面压剪滑移的能力逐渐增强。 展开更多
关键词 锚固角度 贯通节理 应力 锚杆应变 滑移压剪
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矿尘抑制剂抗风性能评价指标及应用
8
作者 韩方伟 许满萍 +4 位作者 李伟 朱霖玲 马亮 王佳 范思萌 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期285-291,共7页
为准确有效评估矿尘抑制剂的抗风性能,采用单位质量抑尘剂平均风损率、平均抑尘率及临界有效质量3个评价参数,通过控制风速、吹蚀时间、吹蚀角度以及抑尘剂喷洒质量开展煤样风蚀模拟实验。结果表明:随着风速的增加,纯水和抑尘剂的单位... 为准确有效评估矿尘抑制剂的抗风性能,采用单位质量抑尘剂平均风损率、平均抑尘率及临界有效质量3个评价参数,通过控制风速、吹蚀时间、吹蚀角度以及抑尘剂喷洒质量开展煤样风蚀模拟实验。结果表明:随着风速的增加,纯水和抑尘剂的单位质量抑尘剂平均风损率呈上升趋势,单位质量抑尘剂平均抑尘率呈明显下降趋势;随吹蚀时间延长,纯水和单位质量抑尘剂平均风损率呈上升趋势,单位质量抑尘剂平均抑尘率呈缓慢下降趋势;随着吹蚀角度的增加,单位质量抑尘剂平均风损率呈先下降后上升的趋势,在60°时达到最低,单位质量抑尘剂平均抑尘率先上升后下降;当抑尘剂喷洒质量达到临界有效质量时,抑尘效果最佳。 展开更多
关键词 抑尘剂 抗风性能 平均风损率 平均抑尘率 临界有效质量
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电动力学可渗透反应屏障耦合修复Cd污染土壤的试验研究
9
作者 柴肇云 李健 +2 位作者 贺利霞 闫珂 李亚男 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期338-350,共13页
电动力学可渗透反应屏障耦合修复技术能有效去除煤矿区污染土壤中的重金属离子。以Cd污染土壤为研究对象,开展EK-PRB耦合修复的物理模拟试验,系统研究电解液和土壤pH值、Cd^(2+)去除率、电流以及总电能消耗等的演化规律。结果表明:修复... 电动力学可渗透反应屏障耦合修复技术能有效去除煤矿区污染土壤中的重金属离子。以Cd污染土壤为研究对象,开展EK-PRB耦合修复的物理模拟试验,系统研究电解液和土壤pH值、Cd^(2+)去除率、电流以及总电能消耗等的演化规律。结果表明:修复过程中电解液pH值和电流呈周期性变化,周期内阳极pH值降低,阴极pH升高,电流先增后降;修复后污染土壤pH值和Cd^(2+)富集指数从阳极至阴极依次升高;柠檬酸+NaCl混合液作电解液时,电流和Cd^(2+)去除率显著提高,修复效率最佳;蒙脱石作PRB活性填充材料可有效降低阴极电解产生的OH^(-)浓度和迁移速率,Cd^(2+)去除率更高,电能消耗更低,修复效率最佳;电压梯度与Cd^(2+)去除率和电能消耗正相关。综合考虑Cd^(2+)去除率、电能消耗以及修复成本等因素,电压梯度为2.5 V/cm时修复效率最佳。 展开更多
关键词 电动力学 可渗透反应屏障 重金属 修复效果 吸附机制
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煤层抽采钻孔用高性能微泡沫钻孔冲洗液研制
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作者 张学博 屈朕 +1 位作者 王攀 潘荣锟 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期292-304,共13页
针对传统的清水和无水冲洗液易导致钻孔变形和坍塌的问题,通过优选发泡剂、稳泡剂、膨润土和降滤失剂,构建一种微泡沫钻孔冲洗液体系,并通过室内模拟实验建立松软煤层相似材料模型,开展抽采钻孔模拟实验,分析微泡沫钻孔冲洗液的护孔效... 针对传统的清水和无水冲洗液易导致钻孔变形和坍塌的问题,通过优选发泡剂、稳泡剂、膨润土和降滤失剂,构建一种微泡沫钻孔冲洗液体系,并通过室内模拟实验建立松软煤层相似材料模型,开展抽采钻孔模拟实验,分析微泡沫钻孔冲洗液的护孔效果。研究表明:①微泡沫钻孔冲洗液体系黏度适中,流变性能良好,动塑比高,滤失量小,密度为0.38 g/cm^(3),半衰期超过90 h,具有较厚的水化膜,稳定性强,粒径大小呈现正态分布,平均粒径为158μm;②微泡沫钻孔冲洗液携岩能力约为清水的67倍;③煤层岩样在微泡沫钻孔冲洗液中的膨胀量为0.2 mm,滚动回收率为96.4%,表明微泡沫钻孔冲洗液具有良好的抑制性能,能够维持瓦斯抽采钻孔的孔壁稳定性;④微泡沫钻孔冲洗液抗温性能良好,护孔效果好,能够有效阻止水分渗入煤层,防止抽采钻孔孔壁失稳坍塌。 展开更多
关键词 钻孔瓦斯抽采 微泡沫钻孔冲洗液 性能评价 护孔效果
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考虑设备突发故障的露天矿无人矿卡集群调度优化
11
作者 顾清华 王雪晴 +2 位作者 王丹 张朋朋 王宇 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期305-315,共11页
为减少露天矿开采设备突发故障的不确定性和随机性影响,以露天煤矿运输系统中的装载点和卸载点的生产设备为研究对象,提出考虑设备突发故障的露天矿无人矿卡集群调度模型。首先,以最小化卡车运输成本、卡车总空闲时间以及最大化矿石运... 为减少露天矿开采设备突发故障的不确定性和随机性影响,以露天煤矿运输系统中的装载点和卸载点的生产设备为研究对象,提出考虑设备突发故障的露天矿无人矿卡集群调度模型。首先,以最小化卡车运输成本、卡车总空闲时间以及最大化矿石运量为目标,建立初始调度模型;其次,考虑设备突发故障,构建与初始调度方案目标函数偏差最小的重新调度模型,进而提出一种基于代理模型辅助的自适应选择多目标进化算法,用克里金(Kriging)代理模型代替卡车调度仿真过程;最后,以国内某露天矿的相关数据进行仿真应用。结果表明:当运输系统受到设备突发故障干扰时,该方法能给出卡车总空闲时间更短以及矿石运量更多的调度优化调整方案。 展开更多
关键词 设备突发故障 多目标进化算法 露天煤矿 重新调度
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井下受限空间防爆车尾气CO扩散运移规律数值模拟分析
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作者 谭波 王善祈 +3 位作者 卢浩 贾子璇 高赛逸 姜海斌 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期511-521,共11页
随着智能化矿井的建设与实施,防爆柴油车已被广泛用于井下运输。由于煤矿巷道空间相对狭小和封闭、气体流通条件较差,其作业过程中产生的CO不易排出,对作业设施及工作人员的安全造成了潜在威胁。为此,利用Fluent软件模拟井下防爆柴油车... 随着智能化矿井的建设与实施,防爆柴油车已被广泛用于井下运输。由于煤矿巷道空间相对狭小和封闭、气体流通条件较差,其作业过程中产生的CO不易排出,对作业设施及工作人员的安全造成了潜在威胁。为此,利用Fluent软件模拟井下防爆柴油车怠速启动状态,探究风量、风向以及温度多因素条件下防爆柴油车尾气中CO的扩散运移规律。结果表明:防爆柴油车受到与行驶方向同向的顺风作用时,风速较小情况下CO沿水平方向排出且有横向运移趋势,随风速的提高CO运移范围会明显缩小,且少量CO有向下运移趋势;当受到逆风作用时,风速较小情况下CO存在向后上方运移的趋势,随风速的提高CO运移范围缩小且有横向运移趋势;当温度升高时,CO的运移范围增大且积聚的CO浓度提高。 展开更多
关键词 防爆柴油车 井下受限空间 Fluent模拟 CO运移规律
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石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料路用性能影响因素分析
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作者 张永强 杨文佳 张互助 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期447-457,共11页
石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料(GBFAM)是一种新型复合改性材料。为探讨其路用性能演化特征及影响因素,在混合料配合比设计的基础上,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验和冻融劈裂试验,利用响应曲面法分析石墨烯掺量、玄武岩纤维掺量和油石... 石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料(GBFAM)是一种新型复合改性材料。为探讨其路用性能演化特征及影响因素,在混合料配合比设计的基础上,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验和冻融劈裂试验,利用响应曲面法分析石墨烯掺量、玄武岩纤维掺量和油石比对动稳定度、最大弯拉应变和冻融劈裂强度比的影响及显著性水平。结果表明:在以最佳石墨烯掺量0.20%、最佳玄武岩纤维掺量0.30%和最佳油石比5.32%为基准的一定变化幅度范围内,GBFAM的动稳定度、最大弯拉应变和冻融劈裂强度比随着石墨烯掺量、玄武岩纤维掺量和油石比的增加均呈现先增大后减小的变化趋势,并大致在最佳配比附近达到最大值,其中油石比对动稳定度、最大弯拉应变和冻融劈裂强度比的影响非常显著,石墨烯和油石比之间的交互作用对最大弯拉应变影响显著,其余各因素及交互作用的影响均不显著。 展开更多
关键词 石墨烯-玄武岩纤维沥青混合料(GBFAM) 路用性能 影响因素 显著性分析 响应曲面法
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循环荷载条件下岩石节理剪切特性及宏细观机理研究
14
作者 王刚 宋淇 +3 位作者 王鹏举 吴学震 张业强 段荣梅 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期435-446,共12页
隧道及地下储库等岩体工程在循环荷载条件下,围岩性能逐渐劣化易引起大变形及塌方等灾害,研究岩石节理剪切特性及宏细观机理对评估岩体工程在循环荷载条件下的服役安全性具有重要意义。采用高强石膏制备节理试件,开展恒定法向荷载条件... 隧道及地下储库等岩体工程在循环荷载条件下,围岩性能逐渐劣化易引起大变形及塌方等灾害,研究岩石节理剪切特性及宏细观机理对评估岩体工程在循环荷载条件下的服役安全性具有重要意义。采用高强石膏制备节理试件,开展恒定法向荷载条件下节理循环剪切试验,并结合有限元—离散元耦合数值模拟方法开展研究。结果表明:节理面粗糙度越大,峰值剪切强度越大;相同循环次数中峰值剪切强度随循环剪切位移的增大而减小。平均剪胀角随循环次数的增加呈现减小的趋势;相同循环次数中,平均剪胀角随循环剪切位移的增大而减小,随节理粗糙度的增大而增大。随着循环剪切的进行,应力演化过程会逐渐趋于稳定,裂纹数量随着循环剪切次数的增加而增多。 展开更多
关键词 岩石节理 循环剪切 剪切特性 黏聚力单元 裂纹扩展
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风障设置方式对上隅角低氧气体分布特征影响机理研究
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作者 袁军伟 吴冉 +3 位作者 聂金龙 李龙 都永坤 郭艳美 矿业科学学报 北大核心 2025年第4期693-704,共12页
风障法是一种通过在开切眼内合理设置风障以解决上隅角低氧问题的有效方法,风障的设置方式对上隅角低氧气体分布的影响较为显著。现场应用效果表明,“开门式”风障相较于“吊拉式”风障,对上隅角低氧现象的治理效果更好,但目前对二者在... 风障法是一种通过在开切眼内合理设置风障以解决上隅角低氧问题的有效方法,风障的设置方式对上隅角低氧气体分布的影响较为显著。现场应用效果表明,“开门式”风障相较于“吊拉式”风障,对上隅角低氧现象的治理效果更好,但目前对二者在解决低氧问题内在机理方面的研究还不够深入,这在一定程度上影响了风障法的推广应用。本文以山西某矿100508工作面为工程背景,利用Ansys Fluent软件构建工作面气体运移模型,开展“开门式”和“吊拉式”风障设置对上隅角低氧气体分布特征影响机理的研究。结果表明:“开门式”风障相较于“吊拉式”风障能够将更多新鲜风流导入上隅角区域,对上隅角区域风速的提升效果更明显,在上隅角和回风巷之间形成更大压降,改变了低氧气体原有的分布状态,可更好地解决上隅角低氧问题。 展开更多
关键词 风障设置 上隅角 低氧问题 气体运移模型 采空区
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不同脉宽应力波下饱水红砂岩动态劈裂特性研究
16
作者 解北京 蔺淑蓉 +3 位作者 黄纯逸 李晓旭 石嘉煜 栾铮 矿业科学学报 北大核心 2025年第4期595-606,共12页
隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响,采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。... 隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响,采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。结果表明:饱水条件会减弱红砂岩的强度,在长度为200、300、400和500 mm的子弹冲击下红砂岩抗拉强度弱化率分别为91.16%、94.00%、94.86%和95.09%;红砂岩破坏模式以拉伸裂纹扩展为主,入射应力波脉冲宽度的增加可促进拉伸裂纹的萌生、发育;水分抑制红砂岩能量的吸收,单位体积吸收能量随应力波脉宽的增加而增大;各脉宽条件下冲击速度大于8 m/s,饱水红砂岩非拉伸耗能的占比均高于80%,冲击速度大于10 m/s时,红砂岩能耗率降低至5%以下,裂纹内自由水可产生抑制裂纹扩张的作用力,吸收的能量被用于剪切破坏。 展开更多
关键词 巴西劈裂 力学特性 能量耗散 分离式霍普金森压杆 数字图像(DIC)
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不同节理开度及连通率下非贯通节理岩体剪切力学特性研究
17
作者 王刚 李洪奇 刘廷方 矿业科学学报 北大核心 2025年第4期607-617,共11页
结合室内直剪试验和数值模拟手段,研究不同节理开度、节理连通率和法向应力下的非贯通节理岩体宏细观剪切力学行为,系统分析剪切应力-剪切位移曲线和峰值剪切强度、法向位移-剪切位移曲线、应力演化等特征。结果表明:①非贯通节理岩体... 结合室内直剪试验和数值模拟手段,研究不同节理开度、节理连通率和法向应力下的非贯通节理岩体宏细观剪切力学行为,系统分析剪切应力-剪切位移曲线和峰值剪切强度、法向位移-剪切位移曲线、应力演化等特征。结果表明:①非贯通节理岩体剪切应力-剪切位移曲线均存在明显峰值,且基本会经历压密阶段、裂纹扩展阶段、峰后破坏阶段和残余摩擦阶段,各工况下剪切曲线形态可划分为峰前上升峰后爬升型(Ⅰ型)、峰前上升峰后阶梯型(Ⅱ型)和峰前台阶峰后爬升型(Ⅲ型);②峰值剪切强度与节理开度、节理连通率呈负相关关系,与法向应力呈正相关关系,峰值法向位移与节理开度、最终法向位移与节理连通率均呈负相关关系,峰值法向位移、最终法向位移均随法向应力的增加而减少;③岩桥未贯通破坏前,节理端部及裂纹延伸处会产生应力集中现象,随着节理连通率、节理开度的增加,应力集中程度增加,岩桥贯通破坏形成剪切断面后,应力集中于断面处。 展开更多
关键词 非贯通节理 节理开度 节理连通率 直剪试验 数值模拟
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基于深度学习的稀有金属花岗岩岩性细粒度分类研究
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作者 赵恒谦 王盼 +6 位作者 刘志国 苗群峰 李智斌 唐广龙 齐云飞 谢雨 王蒙萌 矿业科学学报 北大核心 2025年第3期408-417,共10页
细粒度图像分类在实际应用中具有较高的研究价值和应用前景。目前,传统岩性细粒度分类方法多依赖研究者的经验与实验设备的质量,主观性强且时效性差。文中将细粒度图像分类技术引入花岗岩岩性识别领域,系统构建了肉红色、灰白色、含铁... 细粒度图像分类在实际应用中具有较高的研究价值和应用前景。目前,传统岩性细粒度分类方法多依赖研究者的经验与实验设备的质量,主观性强且时效性差。文中将细粒度图像分类技术引入花岗岩岩性识别领域,系统构建了肉红色、灰白色、含铁锰质和含天河石碱长花岗岩4类岩性的RGB图像数据集,并采用AlexNet、VGG16、ResNet50和Vision Transformer等典型网络模型开展对比试验。结果表明:所有模型分类精度均超过82%,其中VGG16模型最优,分类精度为88.57%,较AlexNet模型提升了5.71%;含天河石碱长花岗岩因特征矿物显著,识别准确率达100%,而灰白色碱长花岗岩识别效果最差;模型精度与训练样本量呈正相关,完整训练集时模型性能最优。未来,可通过改善岩石样本的数量和质量、优化模型算法,进一步提升稀有金属花岗岩岩性细粒度分类的精度。 展开更多
关键词 稀有金属花岗岩 岩性分类 细粒度分类 深度学习 RGB图像
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基于PSO-XGBoost的煤层断层智能识别方法研究
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作者 林朋 孙成 +2 位作者 任珂 刘育林 李阳 矿业科学学报 北大核心 2025年第1期57-69,共13页
为进一步提高地下断层识别准确率和解释效率,使用极限梯度提升树(XGBoost)机器学习算法对煤层断层进行智能识别,并结合粒子群算法(PSO)优化模型相关参数,构建基于PSO-XGBoost的断层构造识别模型。建立正演模型对PSO-XGBoost模型进行检验... 为进一步提高地下断层识别准确率和解释效率,使用极限梯度提升树(XGBoost)机器学习算法对煤层断层进行智能识别,并结合粒子群算法(PSO)优化模型相关参数,构建基于PSO-XGBoost的断层构造识别模型。建立正演模型对PSO-XGBoost模型进行检验,并基于滇东矿区采集的实际数据对比分析PSO-XGBoost模型与PSO-RF、PSO-SVM模型的分类预测性能,选择准确率和对数损失值作为评价分类器预测模型的主要指标评价各模型的准确度。结果表明,基于PSO-XGBoost的模型在断层构造识别中展现出较高的准确率和更好的稳定性。 展开更多
关键词 断层识别 XGBoost PSO 机器学习 参数优化
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基于YOLOv8-ECW的井下人员行为实时检测算法 被引量:4
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作者 骆津津 陈伟 +2 位作者 田子建 张帆 刘毅 矿业科学学报 北大核心 2025年第2期316-327,共12页
针对现有煤矿井人员行为检测模型存在精度低、计算量大等问题,提出一种基于YOLOv8-ECW的井下人员行为实时检测算法。算法在YOLOv8n的基础上对骨干网络进行改进,提出多尺度卷积模块EMSC,再与C2f卷积相结合设计出C2f_EMSC模块,有效捕获目... 针对现有煤矿井人员行为检测模型存在精度低、计算量大等问题,提出一种基于YOLOv8-ECW的井下人员行为实时检测算法。算法在YOLOv8n的基础上对骨干网络进行改进,提出多尺度卷积模块EMSC,再与C2f卷积相结合设计出C2f_EMSC模块,有效捕获目标的多尺度特征,减少模型的计算量、参数量;在网络中引入CGBlock下采样模块融合全局的上下文信息,引入WIoU损失函数提升检测框的定位精度和模型收敛速度。在矿井人员行为检测数据集上进行实验,结果表明:①相比于基线YOLOv8n模型,YOLOv8-ECW模型对各类目标平均精度均值mAP50为92.4%,上升了2.1%;mAP50-95为75.4%,上升了4.0%。②YOLOv8-ECW的检测速度为238 F/s,较YOLOv8n模型提高了5 F/s。③与YOLOv6、YOLOv7等主流网络模型相比,YOLOv8-ECW模型的检测性能最佳且具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 煤矿井下 YOLOv8 行为检测 C2f_EMSC WIoU 特征融合
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