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论“碳、水、环”约束下的煤炭减损开采地质保障 被引量：5
1
作者 王双明 李识博 +6 位作者 孙强 侯恩科 耿济世 师庆民 王生全 周书涛 郑鑫超 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
受“缺油,少气,相对富煤”能源资源禀赋制约,煤炭开发是中国能源安全的兜底保障。当前,煤炭开发中,碳排放增加、水资源损害和水质污染、生态环境损害等是制约煤炭工业高质量发展的“碳、水、环”三重约束难题,如何协调煤炭资源的安全开... 受“缺油,少气,相对富煤”能源资源禀赋制约,煤炭开发是中国能源安全的兜底保障。当前,煤炭开发中,碳排放增加、水资源损害和水质污染、生态环境损害等是制约煤炭工业高质量发展的“碳、水、环”三重约束难题,如何协调煤炭资源的安全开采和绿色开采,保障“碳达峰、碳中和”、生态文明建设和美丽中国的战略需求,成为煤炭工业高质量发展亟待破解的瓶颈。围绕煤炭开采地质条件演化和多圈层结构响应,提出了破解煤炭安全开采、环境保护和可持续发展问题的“6R”(可恢复“Recover”、可再用“Reuse”、可减损“Reduce”、可再储“Restore”、可循环“Recycle”、可再生“Renewable”)开发理念和煤矿区资源安全、绿色开采和减损地质保障的科学内涵和研究思路,主要内容包括:明晰煤炭开采地质条件的演化规律,厘清安全开采与绿色开采的关系,建立煤炭安全开采和绿色开采的协调机制,应用地质工程手段保障煤炭安全减损开采和绿色开采,形成煤炭开发、多资源利用、水土保护、生态屏障、土地安全等一体化的全链条调控策略和开发理念;基于安全开采和绿色开采协调的“碳、水、环”约束下煤炭开采区采动影响地质结构和地质条件功能再利用理念,建立基于煤炭开采区地质结构保护与煤炭安全、绿色开采的多方位、全时空监测-预测-预警体系,剖析减损开采的地质主控因素,提出关键岩层组合关系和隔水封闭层位的动态评价和保护与修复方法,形成基于关键岩层和隔水层损害程度、宏观裂隙形态与地下水导流能力控制的减损开采理论与模式;推进“煤炭安全、绿色开发→地质条件保护、修复、利用→资源再利用和可持续发展”全周期和全链条减损保障研究,通过开采调控、岩层控制、工程防治和修复重构,形成多圈层功能服务的煤矿区地质条件保护和重构技术及理论,打造“碳、水、环”约束下地质条件再利用的煤炭开采区“碳-水-生态-能源”的储蓄库,发展人地和谐和产业可持续开发模式。“碳、水、环”约束下的煤炭减损开采地质保障研究,服务于煤炭安全、绿色开采和地质环境保护、经济社会可持续发展,实现煤炭开采区地表生态和谐与地下空间功能利用,形成能源安全牵引、减碳低碳驱动、水资源和水环境保护、生态环境和谐下的煤矿区可持续发展的全链条开发减损地质保障格局。 展开更多
关键词 “碳、水、环”三重约束 多圈层响应 减损机制 煤炭开采地质保障 全链条综合开发
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基于机器学习的煤系地层TBM掘进巷道围岩强度预测 被引量：1
2
作者 丁自伟 高成登 +6 位作者 景博宇 黄兴 刘滨 胡阳 桑昊旻 徐彬 秦立学 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期49-60,共12页
为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)... 为研究全断面掘进机(TBM)掘进参数与煤系地层岩体力学参数之间的互馈关系,准确、实时预测巷道围岩强度特征,基于TBM掘进过程中的现场监测,通过岩-机互馈关系分析,确定模型的输入特征参数,并建立了对应的数据库;将梯度提升决策树(GBDT)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习算法作为基学习器,线性回归(LR)算法作为元学习器,提出了一种基于Stacking集成算法的预测模型,并对比分析了Stacking集成算法与单一机器学习算法模型的预测性能。结果表明:二值判别与箱线图可有效对原始数据进行预处理;模型的主要输入特征参数为刀盘推力F、刀盘扭矩T、贯入度FPI、刀盘转速RPM、刀盘振动加速度A;Stacking模型在测试集上的拟合优度可达0.976,而均方误差、平均绝对误差、平均绝对百分误差分别仅有0.031,0.148和0.092,与其他3种模型相比,其拟合优度最高,误差指标数值最小,集成模型具有更高的预测精度,能够有效地预测煤矿TBM掘进巷道围岩点荷载强度。研究验证了Stacking模型的准确性,可为煤矿TBM掘进参数控制和巷道支护参数调整提供科学的参考依据。 展开更多
关键词 煤矿全断面掘进机 TBM掘进参数 Stacking集成算法 数据预处理 围岩强度预测
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循环荷载尾砂胶结充填体声发射特征 被引量：1
3
作者 邱华富 李宇航 +1 位作者 刘浪 丁自伟 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期74-85,共12页
为了研究循环荷载作用下废石尾砂胶结充填体的力学特性与损伤规律,制备了4种不同废石含量的尾砂胶结充填体,开展了2种加载路径下单轴循环加卸载试验,并借助声发射监测系统,获取了不同加载路径下所释放的声信号,研究充填体损伤演化规律... 为了研究循环荷载作用下废石尾砂胶结充填体的力学特性与损伤规律,制备了4种不同废石含量的尾砂胶结充填体,开展了2种加载路径下单轴循环加卸载试验,并借助声发射监测系统,获取了不同加载路径下所释放的声信号,研究充填体损伤演化规律。结果表明:充填体力学强度随废石含量的增加呈现先增大后减小趋势,废石含量10%的充填体力学强度达到最大,在恒定下限循环加卸载和等幅循环加卸载路径下的强度分别为3.94 MPa和3.63 MPa,且充填体在等幅循环加卸载下的强度普遍高于恒定下限循环加卸载;恒定下限循环加卸载过程中,滞回环面积同循环次数呈二次函数关系,随循环次数的增多而增大,Felicity比值随循环次数增多而减小,充填体损伤程度不断加深;恒定下限循环加卸载和等幅循环加卸载过程中,充填体的声发射信号均呈“峰谷”现象,累计振铃计数和累计能量呈“阶梯式”上升趋势。研究可为矿山储库构建及稳定性无损检测分析提供理论基础。 展开更多
关键词 尾砂胶结充填体 循环加卸载 力学特性 声发射 损伤特性
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外包钢加固锈蚀箍筋混凝土柱抗剪承载力模型 被引量：1
4
作者 李强 曹腾飞 +3 位作者 陈少杰 阎沛霖 汪勇 刘晓岩 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期161-169,共9页
为研究锈蚀箍筋混凝土柱外包型钢加固后的抗剪承载能力,设计9根不同箍筋间距的混凝土柱,对其中7根混凝土柱通电加速锈蚀箍筋,采用水泥基灌浆料或环氧树脂胶作为外包型钢加固柱的填充物,加固处理后进行低周往复荷载试验;以箍筋间距、箍... 为研究锈蚀箍筋混凝土柱外包型钢加固后的抗剪承载能力,设计9根不同箍筋间距的混凝土柱,对其中7根混凝土柱通电加速锈蚀箍筋,采用水泥基灌浆料或环氧树脂胶作为外包型钢加固柱的填充物,加固处理后进行低周往复荷载试验;以箍筋间距、箍筋锈蚀率和填充物为变量,综合运用试验研究与理论分析方法对其破坏形态和抗剪承载性能进行分析;基于混凝土柱极限抗剪承载力计算模型,引入外包型钢有效利用系数,建立外包型钢加固锈蚀箍筋混凝土柱斜截面抗剪承载力计算模型。结果表明:在低周往复荷载作用下柱底形成塑性铰、柱底加固型钢连接处失效,箍筋间距和箍筋锈蚀率等因素共同影响其抗剪承载力;相同箍筋间距及锈蚀率下采用水泥基灌浆料与环氧树脂胶对外包型钢与混凝土柱协同工作性能一致;加固后外包型钢对核心区混凝土约束能力的提升,显著提高了混凝土柱的抗剪承载力。研究可为外包型钢加固锈蚀箍筋混凝土柱采用水泥基灌浆料作为填充物提供实践指导,为抗剪承载力计算、耐久性分析提供理论参考。 展开更多
关键词 混凝土柱 箍筋锈蚀 抗剪承载力 外包型钢加固 抗震性能
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温度循环下壁画地仗层与支撑体接触面力学性能 被引量：1
5
作者 秦立科 周效丞 +3 位作者 孔德翊 甄刚 谭可馨 郭斌 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期153-160,共8页
为探究温度循环对壁画地仗层与支撑体接触面力学性能的影响,对天津明代壁画残块进行成分及配比分析以制作壁画地仗层与支撑体接触面试样,通过温度循环、单轴拉伸试验与直接剪切试验分析壁画地仗层与支撑体接触面的抗拉强度和抗剪强度的... 为探究温度循环对壁画地仗层与支撑体接触面力学性能的影响,对天津明代壁画残块进行成分及配比分析以制作壁画地仗层与支撑体接触面试样,通过温度循环、单轴拉伸试验与直接剪切试验分析壁画地仗层与支撑体接触面的抗拉强度和抗剪强度的变化规律,揭示壁画地仗层与支撑体接触面的力学损伤机理。结果表明:随着温度循环次数的增加,壁画地仗层与支撑体接触面试样损伤逐渐恶化,尤其是接触面处裂隙发育严重;壁画地仗层与支撑体接触面试样的抗拉及抗剪强度随着温度循环逐渐下降,循环30次后抗拉及抗剪强度明显降低;壁画地仗层与支撑体接触面试样强度的损失主要集中于循环的前30次,此后温度对接触面试样的抗剪强度影响逐渐减小。研究成果不仅证实了温度循环是造成壁画内部空鼓和脱落等病害的原因之一,也为壁画保护工作提供一定参考。 展开更多
关键词 壁画 力学性能 温度循环 接触面 破坏机理
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体外预应力钢绞线加固钢吊车梁受弯性能试验 被引量：1
6
作者 高志刚 苗哲 +3 位作者 何佳晨 张程华 秦卿 张华 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期351-361,共11页
为有效解决传统加固钢吊车梁施工工艺复杂、难度高、周期长、成本高等问题,提出体外预应力钢绞线加固钢吊车梁法。共设计制作3根试验梁,加固组钢绞线施加预应力130 kN,通过静力加载试验,对加固梁和未加固梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、... 为有效解决传统加固钢吊车梁施工工艺复杂、难度高、周期长、成本高等问题,提出体外预应力钢绞线加固钢吊车梁法。共设计制作3根试验梁,加固组钢绞线施加预应力130 kN,通过静力加载试验,对加固梁和未加固梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、梁跨变形规律及上翼缘、腹板、下翼缘的应变分布规律进行分析。结果表明:试件梁的破坏形态均为典型弯曲破坏,直线布线加固梁破坏时钢绞线跨中与梁下翼缘接触,加载点处屈曲;折线布线加固梁钢绞线在跨中断裂破坏,加载点处屈曲,钢梁发生回弹;当许用挠度达到6.75 mm时,未加固梁荷载为63 kN,直线布线加固梁荷载为71 kN,折线布线加固梁荷载为115 kN;直线布线加固钢梁极限承载力提高了29.36%,屈服荷载提高了17.07%,折线布线加固钢梁极限承载力提高了85.32%,屈服荷载提高了107%。研究认为折线布线加固钢梁效果最佳,能够有效提高钢梁承载力,对现有服役期工作的钢吊车梁加固设计有一定参考价值。 展开更多
关键词 钢吊车梁 体外预应力 静力加载试验 变形 应变
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《西安科技大学学报》征稿简则
7
《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期F0003-F0003,共1页
《西安科技大学学报》是由陕西省教育厅主管,西安科技大学主办,以矿业类为特色、兼顾理工学科各门类的综合性学术期刊。本刊坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,面向国内外矿业领域及相关学科的科技工作者,开展学术交流,为... 《西安科技大学学报》是由陕西省教育厅主管,西安科技大学主办,以矿业类为特色、兼顾理工学科各门类的综合性学术期刊。本刊坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,面向国内外矿业领域及相关学科的科技工作者,开展学术交流,为繁荣煤炭科学事业培养人才,为中国经济建设服务的办刊宗旨。 展开更多
关键词 征稿简则 陕西省教育厅 西安科技大学学报
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竖向螺栓连接密拼叠合板受弯性能试验
8
作者 关虓 程豪杰 +6 位作者 秦卿 师红杰 唐丽云 程亮 任翔 张程华 高志刚 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期340-350,共11页
为解决传统后浇带叠合板工序复杂、模板消耗量大以及底部不出筋密拼叠合板附加钢筋不易固定、拼缝截面处承载力偏低等问题,设计了3块竖向螺栓连接密拼叠合板和1块15G310-1图集做法密拼叠合板试件,开展受弯性能试验研究竖向螺栓的排列方... 为解决传统后浇带叠合板工序复杂、模板消耗量大以及底部不出筋密拼叠合板附加钢筋不易固定、拼缝截面处承载力偏低等问题,设计了3块竖向螺栓连接密拼叠合板和1块15G310-1图集做法密拼叠合板试件,开展受弯性能试验研究竖向螺栓的排列方式、数量对密拼叠合板的承载力、变形以及破坏机制等的影响规律,并验证其竖向螺栓密拼连接的有效性,提出竖向螺栓连接密拼叠合板受弯承载力计算模型。结果表明:竖向螺栓连接密拼叠合板的受弯承载力和变形能力均优于现阶段15G310-1图集底部不出筋密拼叠合板,竖向螺栓连接能更好保证预制层与现浇层的整体性;采用单排竖向螺栓连接时,随着螺栓数量的增加,叠合板的开裂荷载和极限荷载均提高,与单排螺栓连接相比,采用双排竖向螺栓连接的密拼叠合板的开裂荷载和极限荷载亦随之提高;经承载力验算竖向螺栓连接密拼叠合板拼缝位置处仍能满足规范要求。研究成果丰富了装配式叠合板的连接构造形式以及为计算竖向螺栓连接叠合板承载力提供参考。 展开更多
关键词 叠合板 拼缝 螺栓连接 受弯性能 承载力
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安塞地区长9储层成岩作用及孔隙演化规律
9
作者 魏少妮 王熙熙 +5 位作者 刘志军 张晨 孟越 李永锋 胡桂林 张天杰 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期784-794,共11页
为探讨致密砂岩储层成岩作用特征及其对孔隙演化的影响,以鄂尔多斯盆地安塞地区延长组长9储层作为研究对象,采用铸体薄片、孔隙图像、粒度分析及物性测试等方法,根据孔隙类型占比,将储层划分为残余粒间孔主导型储层和溶蚀孔隙主导型储层... 为探讨致密砂岩储层成岩作用特征及其对孔隙演化的影响,以鄂尔多斯盆地安塞地区延长组长9储层作为研究对象,采用铸体薄片、孔隙图像、粒度分析及物性测试等方法,根据孔隙类型占比,将储层划分为残余粒间孔主导型储层和溶蚀孔隙主导型储层,研究其成岩作用特征及孔隙差异演化规律。结果表明:早期机械压实作用导致储层的孔隙度显著降低,胶结作用进一步加剧储层致密化,溶蚀作用则通过溶解矿物中的不稳定组分,产生次生孔隙,从而改善储层的储集能力;残余粒间孔主导型储层的原始孔隙度较好,压实作用和胶结作用造成的减孔效应显著;溶蚀孔隙主导型储层的原始孔隙度较差,在溶蚀作用过程中受到的增孔效应更显著,其次生孔隙的发育使得储层具备更有效的储集能力,成为相对更优质的储层。研究揭示了成岩作用对致密砂岩储层孔隙演化的差异机制,为鄂尔多斯盆地安塞地区致密砂岩储层非均质性评价及甜点区优选提供了地质依据。 展开更多
关键词 延长组 成岩作用 孔隙演化 安塞地区 鄂尔多斯盆地
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深埋高应力隧道软岩大变形开挖补偿控制研究
10
作者 陶志刚 许闯 +2 位作者 李勇 王祥 王欢 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期86-97,共12页
随着中国西部地区隧道工程建设的蓬勃发展,深埋、高应力、高海拔隧道的软岩大变形灾害愈发严重,已经成为隧道灾害控制领域的研究重点和难点。位于横断山脉的大亮山公路隧道因其埋深大、断层多、突涌水、围岩强度低、地应力高等特点,隧... 随着中国西部地区隧道工程建设的蓬勃发展,深埋、高应力、高海拔隧道的软岩大变形灾害愈发严重,已经成为隧道灾害控制领域的研究重点和难点。位于横断山脉的大亮山公路隧道因其埋深大、断层多、突涌水、围岩强度低、地应力高等特点,隧道围岩大变形现象十分严重。为了探索这种类型隧道围岩大变形控制策略,提出了一种基于NPR材料的深埋隧道软岩大变形开挖补偿控制对策,为了验证其可行性和科学性,通过现场观测、室内物理模型试验与数值模拟进行深入研究。结果表明:NPR锚索可承受的最大动力冲击荷载为284.811 kN,抗冲击性能最高约为Q235锚杆的2倍,非线性吸能效果显著;NPR锚索开挖补偿控制体系能够有效调节围岩应力分布特征,及时为受开挖扰动的围岩提供补偿支护力,约束围岩塑性区扩展并吸收围岩释放的变形能;在正常与超载条件下,分别将软岩隧道围岩变形量控制在3 mm与5.8 mm以内,且无明显应力集中区域;NPR锚索开挖补偿支护体系可有效约束隧道围岩位移,最大水平位移量控制在3.35 mm以内,最大竖向位移量控制在15.21 mm以内。NPR锚索补偿开挖支护体系能够有效控制深埋高应力隧道软岩大变形灾害。 展开更多
关键词 NPR锚索 软岩隧道 大变形灾害 物理模型试验
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煤炭充填开采技术扩散动力机制研究——基于三方演化博弈视角
11
作者 张伟 王森 +2 位作者 邹绍辉 许建 杨晴 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期815-825,共11页
为探究充填开采技术扩散动力机制,构建地方政府、煤炭企业和科研机构为参与方的三方演化博弈模型,建立复制动态方程分析博弈方策略选择,运用李雅普诺夫稳定性理论和雅克比矩阵分析三方动态博弈均衡稳定性,通过系统动力学仿真分析关键参... 为探究充填开采技术扩散动力机制,构建地方政府、煤炭企业和科研机构为参与方的三方演化博弈模型,建立复制动态方程分析博弈方策略选择,运用李雅普诺夫稳定性理论和雅克比矩阵分析三方动态博弈均衡稳定性,通过系统动力学仿真分析关键参数对三方博弈均衡的影响。结果表明:在现行政策条件下,三方演化博弈收敛于非理想解;以支付型激励为主导的政策工具,将增加地方政府激励成本,并在长期内会抑制政府激励意愿,无法取得长期政策效果;更多地使用非支付型激励政策,有利于维护政府持续激励的积极性;加大煤炭企业生态成本内部化力度,有利于博弈结果向理想结果演化;激励科研机构加大研发力度从而降低充填开采成本,对博弈收敛于理想结果具有至关重要的作用;当技术需求不足时,为促使科研机构积极研发,政府激励必须能够全部弥补其研发费用;单一政策难以使三方博弈向理想结果演化,必须通过多元政策工具的有机组合,才能取得预期的政策效果。研究结果揭示了煤炭充填开采技术扩散相关政策的作用机理及效应,对促进该技术产业化具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 充填开采 技术扩散 动力机制 三方演化博弈 复制动态方程 系统动力学仿真
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基于ResNet-UNet模型的DAS矸石浆体充填堵管监测技术
12
作者 柴敬 王梓名 +7 位作者 马晨阳 张丁丁 李至 周森 秋丰岐 吴玉意 冀汶莉 赵鹏翔 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期650-662,共13页
煤矸石浆体输送管道在输送过程中易产生堵塞、腐蚀等多种问题。目前针对浆体管道输送中存在的堵塞问题,精准定位仍面临着巨大挑战。基于此,提出了一种以分布式声波传感技术(DAS)为监测手段,结合图像降噪与ResNet-UNet复合网络对堵塞点... 煤矸石浆体输送管道在输送过程中易产生堵塞、腐蚀等多种问题。目前针对浆体管道输送中存在的堵塞问题,精准定位仍面临着巨大挑战。基于此,提出了一种以分布式声波传感技术(DAS)为监测手段,结合图像降噪与ResNet-UNet复合网络对堵塞点位进行监测和识别的方法;为评估所提出的技术方案,建立了15.14 m的环管模型,并进行注浆堵塞模拟试验。结果表明:相比于传统的UNet及ResNet网络,ResNet-UNet网络模型可在有效避免梯度爆炸问题的基础上,较为精准地对堵塞点位图像进行识别,堵塞点定位的准确率为97.83%,精确率为97.76%,召回率为94.80%,F1分数为0.958 9。该研究在全覆盖式监测矸石输送管道的基础上,有效解决了DAS传感监测时,由于其高灵敏度所带来的噪声处理难题,较为精确地实现了堵塞点的定位效果,研究为矸石浆体输送管道监测及堵塞点的定位问题提供了智能化的解决方案。 展开更多
关键词 分布式声波传感技术 矸石浆体管道输送 降噪算法 ResNet-UNet模型 图像识别 堵塞定位
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采煤巷道下方岩层注水风流降温效应数值模拟
13
作者 张小艳 李临川 +2 位作者 刘浪 王璇 李星格 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期744-755,共12页
为了研究采煤巷道下方岩层注水对风流降温的影响,利用三维有限元数值模拟,建立岩层注水风流降温的多物理场耦合模型,分析不同注采通道布置和注水参数对巷道内风流温度的影响以及围岩的温度变化,对比相同条件下不同注水时间下的降温效应... 为了研究采煤巷道下方岩层注水对风流降温的影响,利用三维有限元数值模拟,建立岩层注水风流降温的多物理场耦合模型,分析不同注采通道布置和注水参数对巷道内风流温度的影响以及围岩的温度变化,对比相同条件下不同注水时间下的降温效应。结果表明:在注水通道垂直距离上,注水通道离巷道越近,降温范围到达巷道附近围岩的速度越快,垂直距离从15 m到25 m时,1号巷道末端风流温降从25.24℃减少到24.85℃;方案2巷道内右侧风流的降温效应最优,注水10 a时巷道风流平均温度下降到28℃左右;当注水流量从5 kg/s到15 kg/s时,巷道末端风流温度相差1.37℃,注水温度从15℃到25℃时,巷道末端风流温度相差2.08℃;随着注水时间的增加,巷道进风侧的低温区域沿风流方向不断向回风侧扩展,巷道内风流温度的下降集中在注水前期,注水2 a时温降占整体温降的90%左右。研究成果为矿井岩层注水风流降温提供了理论参考。 展开更多
关键词 矿井热害 巷道降温 数值模拟 岩层温度 岩层注水
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基于联邦学习的代价敏感卷积神经网络分类方法
14
作者 王丹 吴腾 +2 位作者 于振华 李冠琛 马志强 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第3期591-606,共16页
为解决传统分布式学习方法在训练分类模型时面临的数据隐私泄露和类不平衡问题,提出了一种基于联邦学习的代价敏感卷积神经网络分类方法(Fed-CoSen)。该方法基于联邦学习框架,通过量化客户端数据的不平衡度,采用加权联邦平均策略进行全... 为解决传统分布式学习方法在训练分类模型时面临的数据隐私泄露和类不平衡问题,提出了一种基于联邦学习的代价敏感卷积神经网络分类方法(Fed-CoSen)。该方法基于联邦学习框架,通过量化客户端数据的不平衡度,采用加权联邦平均策略进行全局模型训练,确保客户端数据的隐私性以及全局模型聚合过程的公平性;结合自适应平衡交叉熵损失函数和代价敏感卷积神经网络,优化客户端局部模型的分类性能。结果表明:在CIFAR-10数据集上模拟的2种联邦学习类不平衡场景、COVID-19数据集上模拟的医疗类不平衡场景中,与对比试验中的最佳方法Fed-Focal相比,Fed-CoSen在精确度上平均提升了1.84%,在召回率上平均提升了1.88%,在F1分数上平均提升了1.87%;充分验证了该方法在保护数据隐私的前提下,处理类不平衡数据分类任务中的有效性和适用性。 展开更多
关键词 联邦学习 类不平衡 加权聚合 深度学习 分类
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矿工安全生产责任压力的影响因素及路径研究
15
作者 陈铁华 畅嘉伦 李红霞 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期98-107,共10页
安全生产责任压力会影响矿工行为。探究矿工安全生产责任压力的影响因素,分析因素间的层级和结构关系,可有效管理矿工压力,规范矿工行为。基于此,首先通过文献梳理、深度访谈,并结合扎根理论,确定了13个影响矿工安全生产责任压力的因素... 安全生产责任压力会影响矿工行为。探究矿工安全生产责任压力的影响因素,分析因素间的层级和结构关系,可有效管理矿工压力,规范矿工行为。基于此,首先通过文献梳理、深度访谈,并结合扎根理论,确定了13个影响矿工安全生产责任压力的因素;然后采用决策试验与评价试验法(DEMATEL)计算了各因素的中心度与原因度,结合解释结构模型(ISM)构建了多层递阶模型,梳理了因素间的层次结构与路径;最后运用交叉影响矩阵相乘法(MICMAC)分析了因素的驱动与依赖关系。结果表明:矿工安全生产责任压力受3个维度13个因素的影响,包括生理、心理、个人发展3个最直接的表层影响因素,人口统计特征、早期绩效惩处经历、人格特征和监管障碍等6个连接表层与本质层的过渡层与深层次因素,以及领导风格、监管不确定性、安全责任与生产责任4个本质层因素。长期监控本质层和深层因素,重视过渡层因素,有针对性地调整表层因素,是改善矿工安全生产责任压力的有效路径。 展开更多
关键词 安全生产责任压力 矿工 影响因素 决策试验与评价试验法 解释结构模型 交叉影响矩阵相乘法 影响路径
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不同热流工况对CO_(2)相变储能换热器的影响
16
作者 邓广哲 袁超 蔚斐 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期663-673,共11页
碳排放不仅涉及能源消耗与工业发展,更关乎人类生活方式和未来可持续发展。为降低碳排放,相变储能技术已成为碳捕集与存储的重要手段之一。针对一种CO_(2)-水热管储能换热装置展开研究,分析不同CO_(2)与热流体温度状态对换热特性的影响... 碳排放不仅涉及能源消耗与工业发展,更关乎人类生活方式和未来可持续发展。为降低碳排放,相变储能技术已成为碳捕集与存储的重要手段之一。针对一种CO_(2)-水热管储能换热装置展开研究,分析不同CO_(2)与热流体温度状态对换热特性的影响;通过试验对比,探索满足给定工况的气-水两相流换热规律,并基于理论框架解析影响相变储能换热器性能的控制参数。结果表明:CO_(2)出口温度与热流体温度呈显著相关性,初始温度每升高1℃,CO_(2)温度平均上升0.27℃;CO_(2)相变吸热量随初始温度增加呈指数递增趋势,而热源制热量则与初始温度保持线性关系;在水泵功率恒定时,系统性能系数随热源温度升高逐渐降低;当热源温度恒定时,能效比与水泵功率呈正相关,能效比是热源制热量与水泵功率协同作用的结果;当热流体温度优选为80℃,且水泵功率设定为1.5 kW时,系统能效比达到最优。合理匹配热流体温度与水泵功率可实现热泵性能优化,对节能降耗及提升CO_(2)利用效率具有显著作用。 展开更多
关键词 碳减排 CO_(2)-水热管换热器 能效比 热做功 传热传质
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CSD-YOLOv8的输电线路故障目标检测
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作者 马旭 王锐 +6 位作者 邓军 常驰 郝帅 李添麒 刘峥岐 李国亮 赵晴 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期383-392,共10页
针对无人机巡检输电线路过程中待检测目标受复杂背景干扰、故障目标部分遮挡以及目标多尺度造成传统算法难以准确检测的问题,提出一种基于CSD-YOLOv8的输电线路故障目标检测方法。首先,以YOLOv8网络作为基础框架,并在其主干网络中引入... 针对无人机巡检输电线路过程中待检测目标受复杂背景干扰、故障目标部分遮挡以及目标多尺度造成传统算法难以准确检测的问题,提出一种基于CSD-YOLOv8的输电线路故障目标检测方法。首先,以YOLOv8网络作为基础框架,并在其主干网络中引入空间金字塔池化将不同尺度特征进行融合;然后,在检测网络头部中引入深度可分离卷积,并将其与交叉卷积连接模块结合,实现对部分遮挡目标的准确检测;此外,设计基于通道注意力机制的特征融合模块对不同层级特征进行加权融合,提高复杂背景下故障目标特征信息提取能力;最后,利用某电力巡检部门近5年的巡检数据对所提出算法进行验证。结果表明:相比于4种经典对比算法,所提方法在对12种故障类型检测效果的综合指标最好,平均检测精度为94.7%,召回率为93.0%。与此同时,所提算法具有较好的实时性,对于分辨率为1280×720的图像检测速度为45帧/s,为输电线路的智能巡检奠定了坚实的理论基础。 展开更多
关键词 YOLOv8 多尺度检测 通道注意力机制 特征融合 深度可分离模块
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黄土层螺钉桩承载特性试验研究
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作者 邓友生 庄子颖 +4 位作者 肇慧玲 魏焕卫 陈茁 吴阿龙 董晨辉 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期129-137,共9页
螺钉桩是一种新型可回收预制桩,具有经济、环保的特点。通过在桩侧表面增设螺纹结构,形同锯齿,可以改善传统桩土接触方式,能显著提升极限承载能力。为研究这种桩型的荷载传递机理与承载特性,采用模型试验与有限元分析相结合的方法,对比... 螺钉桩是一种新型可回收预制桩,具有经济、环保的特点。通过在桩侧表面增设螺纹结构,形同锯齿,可以改善传统桩土接触方式,能显著提升极限承载能力。为研究这种桩型的荷载传递机理与承载特性,采用模型试验与有限元分析相结合的方法,对比分析了螺钉桩和等截面桩在加载过程中的竖向承载特性及桩周土体位移特征,探索了螺纹段长度与螺纹间距对承载力的影响规律。结果表明:螺钉桩荷载-沉降曲线呈缓变型变化特征,极限承载力与桩身材料利用率均优于等截面桩;螺钉桩主要通过桩侧摩阻力传递上部荷载,桩侧阻力约为等截面桩的4.57倍,呈现端承摩擦桩的承载特性;螺钉桩桩侧表面独特的锯齿结构可以充分发挥桩周土体协同工作,以调动螺牙槽口内外侧土体间的抗剪力;增加螺纹段长度可以增大桩身侧面与土体间的齿状咬合区域,从而显著提升螺钉桩极限承载力和材料利用率;随着螺纹间距的增大,螺纹内外侧土体沉降差异变小,破坏方式发生变化。当距径比为0.75~1.0时,螺钉桩极限承载力与桩身材料利用率均取得较大值。研究成果可为螺钉桩基础的设计提供依据。 展开更多
关键词 螺钉桩 模型试验 数值计算 极限承载力 材料利用率
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煤矿巷道掘进锚索自动输送系统设计与仿真
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作者 马宏伟 喻祖坤 +4 位作者 王川伟 崔闻达 成家帅 郭逸风 苏浩 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第3期429-438,共10页
针对煤矿巷道掘进中锚索支护过程自动化程度低、劳动强度大等问题,提出了一种煤矿巷道掘进锚索输送系统。通过对锚索输送系统的空间布局进行参数化建模,以机械臂输送过程中锚索的弯曲半径和悬空长度为指标,利用多目标粒子群算法(MOPSO)... 针对煤矿巷道掘进中锚索支护过程自动化程度低、劳动强度大等问题,提出了一种煤矿巷道掘进锚索输送系统。通过对锚索输送系统的空间布局进行参数化建模,以机械臂输送过程中锚索的弯曲半径和悬空长度为指标,利用多目标粒子群算法(MOPSO),求解得出了锚索输送系统的最优空间布局;结合锚索输送和安装需求,设计锚索输送装置的总体结构,利用改进D-H法建立了输送装置的运动学模型并分析了工作空间;分析锚索与其输送装置之间的相互作用机理,建立锚索参数、锚索弯曲弹性力和弯管参数关系的力学模型,以及锚索输送装置的虚拟样机模型,完成了锚索输送过程动力学仿真。结果表明:锚索输送装置能够满足6000 mm×4400 mm(宽×高)巷道的支护要求;当锚索参数确定时,锚索驱动力与弯管曲率半径平方项相关,而与锚索和弯管摩擦系数呈线性关系,增大弯管曲率半径可以显著减小所需最大驱动力;为使机械臂牵引的负载最小,弯管曲率半径的取值应使得弯管入口与锚索库出口高度接近;考虑锚索输送力得到的最优空间布局为弯管曲率半径1.5 m,端面转角90°,输送装置与锚索库水平距离1.51 m。研究结果为煤矿巷道锚索支护效率的提高,锚索支护的自动化和智能化的实现提供了参考依据。 展开更多
关键词 煤矿巷道掘进 锚索自动输送装置 工作空间 虚拟样机 粒子群算法
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高西沟褐煤热风-红外干燥试验及其动力学模型拟合
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作者 薛韩玲 孙思瑶 +3 位作者 陆泽华 拓雯 杨志远 张增保 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期804-814,共11页
为探究褐煤热风-红外对流辐射干燥的水分迁移规律,以高西沟褐煤为研究对象,采用单一热风、单一红外与热风-红外串联干燥方式进行对比试验,分析了不同温度、粒度对褐煤单一热风与单一红外干燥特性影响以及不同转换时间对褐煤热风-红外串... 为探究褐煤热风-红外对流辐射干燥的水分迁移规律,以高西沟褐煤为研究对象,采用单一热风、单一红外与热风-红外串联干燥方式进行对比试验,分析了不同温度、粒度对褐煤单一热风与单一红外干燥特性影响以及不同转换时间对褐煤热风-红外串联干燥特性影响,并通过干燥动力学模型拟合,选择适用于热风段与红外段的干燥动力学模型。结果表明:单一热风干燥以降速期为主,单一红外干燥存在明显恒速期,而热风-红外串联干燥无恒速期,且转换时间越早干燥效率越高,转换时间为5 min时对应最大干燥速率为0.082 9 g·g^(-1)·min^(-1);热风段和红外段的有效水分扩散系数分别为5.90×10^(-8) m^(2)/s和1.17×10^(-7) m^(2)/s,活化能分别为29.22 kJ/mol和1.439 W/g;Logarithmic模型和Weibull模型分别适用于热风段和红外段的水分比预测,R^(2)分别为0.999 6和0.993 5。研究为褐煤干燥工艺优化提供了理论依据,对褐煤资源高效利用具有重要的科学价值和实践指导意义。 展开更多
关键词 褐煤 热风-红外联合干燥 干燥特性 工艺优化 动力学
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