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智能时代的矿井地质工作展望——矿井开采智能地质保障技术体系架构 被引量：4
1
作者 夏玉成 孙学阳 +2 位作者 苗霖田 郭晨 杜荣军 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期64-76,共13页
【背景和意义】面临碳达峰碳中和(“双碳”)目标的严峻挑战,煤矿智能化是新时期煤炭产业高质量可持续发展的必由之路和重要标志。矿井地质工作为地下煤矿开采提供地质基础和保障,在煤炭产业转型升级高质量发展中的重要性将日益增强。通... 【背景和意义】面临碳达峰碳中和(“双碳”)目标的严峻挑战,煤矿智能化是新时期煤炭产业高质量可持续发展的必由之路和重要标志。矿井地质工作为地下煤矿开采提供地质基础和保障,在煤炭产业转型升级高质量发展中的重要性将日益增强。通过“矿井地质+人工智能”,构建“矿井开采智能地质保障技术体系”,为矿井安全高效绿色智能开采提供全方位和全过程地质保障,是新时期矿井地质工作契合煤矿智能化建设目标的发展方向与必然趋势,必将成为助推矿井地质工作提质增效的新质生产力。【方法和结果】在探讨矿井开采智能地质保障技术体系科学内涵的基础上,初步搭建了矿井开采智能地质保障技术体系架构,并对构成该技术体系的5个子体系:基础地测信息智能化管理、矿井地质灾害的智能化预测预警、矿区生态环境的智能化监测预测预警、开采有利区块的智能化辨识、透明工作面子体系,及其核心工作模块进行系统梳理。【结论】同时特别强调,在地质探测、检测技术手段不断进步的前提下,矿井开采智能地质保障技术体系的有效性取决于原始数据的准确性和可靠性,归根结底取决于地测人员的数量和专业素养,呼吁进一步加强矿井地质专业人才的引进与培养。 展开更多
关键词 矿井地质 人工智能 地质保障 技术体系 人才队伍
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智能采矿数智赋能技术内涵与应用范式 被引量：1
2
作者 付翔 王开 王然风 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期1-8,共8页
数据与智能是驱动精准化、高效化和安全化智能采矿可持续发展的核心引擎。提出了基于“数据−算法−装备−生态”四维协同架构的智能采矿数智赋能技术体系,构建了涵盖数据治理、智能决策、装备执行与人机协同的采矿全链条智能化闭环框架。... 数据与智能是驱动精准化、高效化和安全化智能采矿可持续发展的核心引擎。提出了基于“数据−算法−装备−生态”四维协同架构的智能采矿数智赋能技术体系,构建了涵盖数据治理、智能决策、装备执行与人机协同的采矿全链条智能化闭环框架。数据层通过标准化存储架构与多模态数据融合,建立全矿井数据资产平台,支撑实时数据流服务与历史数据挖掘;算法层结合工业机理模型与群智能算法,构建基于多目标优化的动态决策体系,实现采矿工序协同优化与安全权重优先控制;装备层依托智能新型煤机装备群,开发装备自适应控制与多机协同联动机制;生态层通过数字孪生、人在回路优化与专家规则嵌入,构建“人−机−智−环”共生体系,驱动系统动态迭代。基于上述框架,提出了智能采矿“数据流−智能流”双向协同机制与分层解耦逻辑,实现毫秒级装备控制、秒级算法决策与分钟级人工干预的动态响应,构建AI与人类双向赋能的新型采矿生产关系。以综采工艺为典型场景,基于“需求牵引−数据驱动−智能决策−装备执行”的闭环赋能路径,构建了综采工艺的智能采矿数智赋能应用范式,建立了“自动化工艺执行→AI策略生成→人工校验→人机协同控制”循环流程,支持人工/分工/批准/否决多模式动态切换,可实现采煤工艺自动化与AI辅助决策的深度协作,推动采矿行业从“机器替代人”向“人智增强机”范式转型。 展开更多
关键词 智能采矿 数智赋能技术 煤矿人工智能 AI决策 人机协同
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煤矿深部巷道碎胀大变形灾害控制及大变形灾变环境下TBM快速成巷技术 被引量：1
3
作者 刘泉声 刘滨 +14 位作者 唐彬 康永水 卢海峰 朱元广 黄兴 潘玉丛 邓鹏海 孙磊 唐永志 卢兴利 张程远 余宏淦 李培涛 雷一鸣 贾浩男 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期224-244,共21页
随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如... 随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如何有效控制巷道围岩稳定及提升掘进效率已成为深部煤炭开发面临的重大技术挑战,主要体现在:对深部巷道米级大变形灾变的机理认识尚不清晰;缺乏适用于深部巷道大变形灾害控制的理论与技术;缺乏适应大变形灾变环境的快速成巷技术。针对以上问题,围绕中东部典型矿区深部巷道米级大变形灾变机理、深部巷道大变形灾害控制理论及技术体系、大变形灾变环境下的快速成巷技术等方面展开了系统研究,取得了以下进展:提出了深部巷道围岩应力场和变形破裂导致的围岩结构扰动演化过程的探测表征方法,发展了深部巷道大变形灾变过程模拟分析的FDEM方法,揭示了深部巷道米级大变形灾害孕育形成的破裂碎胀-大位移运动机理;提出了由“应力恢复、围岩增强、固结修复、应力转移-承载圈控制”四项控制原理构成的深部围岩稳定性分步联合控制理论,建立了精准介入围岩结构与扰动应力场演化过程、多重手段分步协同的灾害控制理论与技术体系;研发出深部巷道大变形灾变环境下TBM安全高效掘进关键技术,发展了TBM掘进过程挤压变形卡机灾害预测控制方法,建立了深部煤系地层TBM系统适应性设计理论与评价决策体系。研究成果实现了典型矿区深部巷道碎胀大变形灾害的有效控制和安全高效掘进,解决了深部矿井采掘接替的技术难题。 展开更多
关键词 煤矿深部巷道 碎胀大变形灾害 灾变机理 控制理论与技术 TBM快速成巷
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竞争对手技术相似性与技术能力的企业技术机会识别 被引量：3
4
作者 吴洁 刘子钰 +2 位作者 谢小东 盛永祥 于娱 《情报杂志》 北大核心 2025年第2期92-100,共9页
[研究目的]在激烈的市场竞争中,企业如何实现高水平科技自立自强至关重要,在竞争对手视角下进行技术机会识别有助于企业实现创新突破,提升核心竞争力。[研究方法]构建技术相似性和技术能力二维矩阵选择竞争对手,在竞争对手视角下使用关... [研究目的]在激烈的市场竞争中,企业如何实现高水平科技自立自强至关重要,在竞争对手视角下进行技术机会识别有助于企业实现创新突破,提升核心竞争力。[研究方法]构建技术相似性和技术能力二维矩阵选择竞争对手,在竞争对手视角下使用关联规则挖掘算法识别技术机会,最后利用对手关注度对技术机会进行评估,获取对手关注度较低的技术机会。[研究结果/结论]通过对比实验,证明在技术相似性与技术能力的基础上进行竞争对手选择能够提升识别机会的准确率。使用自然语言处理领域专利数据,以腾讯科技有限公司为例,识别出数据处理和计算模型、信息和通信技术应用、图像和视频处理与识别三个方向的技术机会,为企业的研发创新提供了参考依据。 展开更多
关键词 竞争对手 技术机会识别 技术相似性 技术能力 专利分析 关联规则挖掘
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煤矿固体智能充填支护机器人及其关键技术 被引量：4
5
作者 张强 张吉雄 +5 位作者 宗庭成 杨康 金子山 吕浩南 白雨 邓攀博 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1376-1392,共17页
固体充填开采技术已日臻成熟,但存在自主作业程度低、自适调控能力不足等瓶颈,智能化水平偏低,影响其应用效果与推广范围。煤矿大型装备机器人化是行业发展必然趋势,煤矿固体智能充填支护机器人的研究及其关键技术的突破势在必行。定义... 固体充填开采技术已日臻成熟,但存在自主作业程度低、自适调控能力不足等瓶颈,智能化水平偏低,影响其应用效果与推广范围。煤矿大型装备机器人化是行业发展必然趋势,煤矿固体智能充填支护机器人的研究及其关键技术的突破势在必行。定义了煤矿固体智能充填支护机器人的概念并设计了其系统构成,揭示了其工序自驱作业机制与运行逻辑;构建了煤矿固体智能充填支护机器人全工况状态感知、运动学建模与控制方法;构建了全类别参数指标集,形成了全类别参数感知方法;对全工况场景类别进行了划分,建立了位姿精确表征与实时输出方法;形成了全工况场景运行状态判别与机械臂组自调控方法;构建了煤矿固体智能充填支护机器人虚拟样机仿真试验平台,设置了“俯采仰充”“水平采充”“仰采俯充”3种工况进行工序自驱仿真,仿真测试结果表明:充填支护机器人可精准判别干涉并解算出调控目标参数,系统整体运行及工序自驱执行等智能功能得到验证。针对煤矿固体智能充填支护机器人研发面临的关键科学问题,初步构建了煤矿固体智能充填支护机器人及其关键技术的研究框架、研发思路与技术路线,为深度升级充填开采技术、研发我国完全独立自主知识产权的煤矿固体智能充填支护机器人装备产品提供理论及技术支撑。 展开更多
关键词 充填支护机器人 位姿表征 自主调控 工序自驱作业 联合仿真 固体充填开采技术
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“双碳”目标下煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用技术研究 被引量：1
6
作者 韩颖 单非凡 +1 位作者 张飞燕 宋金星 《中国煤炭》 北大核心 2025年第5期96-104,共9页
在“双碳”总体目标的要求下,如何切实提高瓦斯利用率并有效降低瓦斯利用过程中的碳排放量,是我国煤炭开采领域亟待解决的关键问题。为此采用文献分析法对我国煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用技术进行了系统梳理与总结。目前,我国已经形成... 在“双碳”总体目标的要求下,如何切实提高瓦斯利用率并有效降低瓦斯利用过程中的碳排放量,是我国煤炭开采领域亟待解决的关键问题。为此采用文献分析法对我国煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用技术进行了系统梳理与总结。目前,我国已经形成了高浓度瓦斯直接利用、低浓度瓦斯及乏风瓦斯提纯增浓技术为主的阶梯式综合利用体系,其中,高浓度瓦斯主要用于发电、民用燃料、工业燃料、合成化工产品、提纯生产CNG或LNG,低浓度瓦斯主要采用内燃机发电、直燃和提纯增浓等技术加以利用,而乏风瓦斯主要采用蓄热/催化氧化、热逆流氧化、热逆流催化氧化和乏风助燃等技术加以利用。基于此,指明了下一步的重点研究工作,即研究对高浓度瓦斯利用过程中产生的CO_(2)进行有效捕集、利用和封存,攻克低浓度及乏风瓦斯利用过程中存在的发电机组效率低、提纯技术推广难、直燃技术安全性争议大、蓄热氧化装置能耗高等诸多难题,有效提升瓦斯转化与利用装备的智能化、高效性和安全性,进而构建以煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用为核心的近零碳排放技术体系。 展开更多
关键词 “双碳”目标 煤矿瓦斯 全浓度区间 梯级利用技术 低浓度瓦斯 乏风瓦斯
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我国煤矿区矿井水深井回灌的研究现状和技术挑战
7
作者 陈歌 孙亚军 +6 位作者 隋旺华 徐智敏 张莉 李鑫 刘琪 李恒 袁培山 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期1043-1057,共15页
我国主产煤矿区面临矿井水外排体量大、处理费用高、环保压力大的“矛盾”难题,既通过疏放排水工程保障煤炭资源安全开采,又需优化矿井水处理工艺、降低费用,使煤矿外排水水质满足环保要求。如何有效处理矿井水和实现煤-水双资源协调开... 我国主产煤矿区面临矿井水外排体量大、处理费用高、环保压力大的“矛盾”难题,既通过疏放排水工程保障煤炭资源安全开采,又需优化矿井水处理工艺、降低费用,使煤矿外排水水质满足环保要求。如何有效处理矿井水和实现煤-水双资源协调开采是现阶段亟须解决的难题之一。笔者团队在系统研究已有零星矿井水深井回灌工程的基础上,首先,提出了矿井水回灌的不同类型,从地质构造、回灌目标层介质岩性、水文地质结构特征、水质配伍性4个方面提出了回灌目标层筛选原则和筛选方法。其次,在基础理论方面,围绕区域深层水文地质条件、弱渗地层水文地质参数、多场耦合作用机理、低孔低渗致密砂岩水力压裂增渗、灰岩增容增渗评价、裂缝-孔洞-溶隙-基质多重介质与复杂水动力场刻画、诱发地震风险分级管控与预防体系、矿井水回灌污染防控技术标准与行业规范8个方面,总结并明确了未来相关的基础研究重点。然后,聚焦矿井水资源开发利用关键技术,依次阐述了矿井水深井回灌适宜区与潜力区筛选、深井成孔-固井-采样与极端条件下水文地质试验装备、回灌过程动态实时监测与预警技术、裂缝网络定量表征技术、矿井水与CO_(2)协同封贮、矿井水深井回灌地下水环境影响评价与风险防控6类关键技术;在关键装备和软件方面,围绕室内试验设备、现场高压回灌装备与智能化系统、一体化软件系统等,提出了联合攻关的技术方向。最后,系统性划分了矿井水回灌工艺,形成了底板砂岩层回灌、底板灰岩层回灌、顶板砂岩层/松散层回灌、浅层灰岩层回灌、顶板离层回灌等工艺模式,初步明确了相关的技术要求。基于上述基础理论和关键技术框架,对我国煤矿区矿井水深井回灌的一些关键技术问题和亟须突破的基础理论进行了展望,提出了基础研究、实践应用的方向,期望为现阶段仍饱受争议的矿井水深井回灌寻求一条可持续发展的研究探索之路。 展开更多
关键词 矿井水 深井回灌 技术现状 回灌工艺
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溜井卸矿冲击气流与诱导粉尘控制研究现状及展望
8
作者 常德强 孙照宾 +3 位作者 赫伟东 林秀丽 王俊杰 柳静献 《金属矿山》 北大核心 2025年第8期165-174,共10页
溜井卸矿过程中高速冲击气流诱导的粉尘扩散是金属矿山井下作业环境污染与职业健康的主要威胁之一。系统梳理了溜井卸矿冲击气流的形成机制及其与粉尘的协同运动规律,总结了密闭控尘、泄压井分压、喷雾降尘、通风除尘、泡沫降尘与除尘... 溜井卸矿过程中高速冲击气流诱导的粉尘扩散是金属矿山井下作业环境污染与职业健康的主要威胁之一。系统梳理了溜井卸矿冲击气流的形成机制及其与粉尘的协同运动规律,总结了密闭控尘、泄压井分压、喷雾降尘、通风除尘、泡沫降尘与除尘器除尘6类主流控尘技术的原理及适用性。研究表明,现有技术虽能有效缓解粉尘污染,但由于溜井结构限制,部分降尘手段应用困难,存在风流控制措施有限、喷嘴可靠性低、除尘器能耗高、设备维护频繁及风流与粉尘协同控制不足等瓶颈问题;尤其缺乏对气流—粉尘耦合作用机制的系统研究。针对当前瓶颈问题,提出了深化多因素耦合的理论与试验研究,优化溜井断面尺寸与支岔溜井角度、长度,开发高效气流控制技术,研发符合溜井卸矿产尘特征的降尘技术与装备,以及构建“气流卸放—封闭隔离—粉尘净化”多元协同控制体系等未来研究方向。通过上述研究与实践,有望进一步提升溜井粉尘控制水平,为矿山作业人员创造更健康、更安全的工作环境。 展开更多
关键词 矿山溜井 冲击风流 诱导粉尘 协同控制 降尘技术
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蒙东草原典型露天矿排土场边坡生态修复关键技术集成与应用研究
9
作者 德力格尔 赵宇 李媛媛 《东北师大学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期133-143,共11页
以内蒙古自治区霍林郭勒市南露天矿排土场高陡边坡为研究对象,通过探讨剖析露天矿排土场边坡生态修复的修复需求,形成并开展了集“边坡重塑、采排复一体化、固土保水、植被护坡与景观重建、效果监测”等关键技术为一体的技术集成与示范... 以内蒙古自治区霍林郭勒市南露天矿排土场高陡边坡为研究对象,通过探讨剖析露天矿排土场边坡生态修复的修复需求,形成并开展了集“边坡重塑、采排复一体化、固土保水、植被护坡与景观重建、效果监测”等关键技术为一体的技术集成与示范研究;同时,基于土壤理化性质分析和植被样方调查,跟踪监测了2019—2023年间技术集成体系的修复效果.结果表明:(1)坡面重构土壤主要理化性质、土壤孔隙度均较对照区有显著提升(P<0.05),且逐年向周边原生草原土壤值接近;(2)各坡面平均植被覆盖率由2019年的30.44%,上升至2023年的95.02%,植物多样性平均较对照区有明显的提升;(3)2023年坡面土壤蓄水保水能力得到了恢复(含水量值12.65%),显著高于对照区的6.3%(P<0.05),但显著低于周边原生草原土壤的33.3%(P<0.05).集成化生态修复理念能够有效改善矿区生态环境,促进区域生态系统的正向演替,可为高寒草原典型露天矿排土场高陡边坡生态修复提供本土化、系统化、可推广的解决方案. 展开更多
关键词 蒙东高寒草原 露天煤矿排土场 高陡边坡 生态修复技术集成 绿色矿山
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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
10
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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基于深度学习的高铁矿山法隧道衬砌类型智能设计方法与应用
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作者 杨剑 吴佳明 +4 位作者 戴林发宝 田力 刘修国 孙杰 孙文昊 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第9期1742-1755,共14页
在高速铁路建设中,矿山法隧道衬砌类型的确定是一个重要环节,其决策显著受制于地理与地质条件,且当前高度依赖设计人员的主观经验。为解决这一难题,提出隧道衬砌类型智能设计整体框架,建立隧道衬砌类型智能设计方法。系统分析隧道洞身... 在高速铁路建设中,矿山法隧道衬砌类型的确定是一个重要环节,其决策显著受制于地理与地质条件,且当前高度依赖设计人员的主观经验。为解决这一难题,提出隧道衬砌类型智能设计整体框架,建立隧道衬砌类型智能设计方法。系统分析隧道洞身衬砌设计影响因素,收集248座隧道共4 100个洞身衬砌节段的设计资料,搭建隧道洞身勘察设计数据库。在此基础上,分别搭建随机森林、支持向量机、梯度提升树3种机器学习模型,采用贝叶斯与交叉验证的手段优化机器学习模型超参数,提出基于CNN、CNN+LSTM、CNN+EPSAnet的3种深度神经网络衬砌类型预测模型。主要结论如下:1)基于CNN+EPSAnet的隧道衬砌类型智能设计模型预测效果整体最优,预测准确率为86.8%,该模型充分考虑了隧道洞身勘察设计数据特征,同时也可以有效提取多尺度空间信息;2)研发出隧道洞身智能决策系统,可实现隧道洞身衬砌类型智能决策模型的参数实时调整与可视化训练;3)通过BIM技术将智能决策得到的衬砌类型设计参数进行三维展示,实现隧道衬砌类型的智能化设计和数字化呈现的深度融合。 展开更多
关键词 高速铁路隧道 矿山法隧道 衬砌类型 深度学习 智能设计 BIM技术
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硬厚难垮顶板工作面矿压显现特征及顶板灾害防治技术
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作者 徐刚 张震 +6 位作者 李正杰 冯彦军 张春会 薛吉胜 刘前进 蔺星宇 马镕山 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期27-42,共16页
硬厚难垮顶板工作面开采期间矿压显现异常强烈,该类型顶板灾害的防控一直是困扰我国工作面安全高效生产的难题。基于顶板灾害案例分析,梳理了我国硬厚难垮顶板类型及致灾特点,开展了硬厚难垮顶板工作面强动载矿压发生机理及影响因素研究... 硬厚难垮顶板工作面开采期间矿压显现异常强烈,该类型顶板灾害的防控一直是困扰我国工作面安全高效生产的难题。基于顶板灾害案例分析,梳理了我国硬厚难垮顶板类型及致灾特点,开展了硬厚难垮顶板工作面强动载矿压发生机理及影响因素研究,从预先设计、采前弱化和采中监测预警3个阶段提出了针对性的防控手段,并进行了实践应用。研究表明:硬厚难垮顶板具有强度高、厚度大、整体性强的特点,可分为抗压强度高的厚顶板、整体性较好的厚顶板及基本顶直覆顶板3类;硬厚难垮顶板大面积瞬时垮落多伴随工作面强来压、飓风等现象,易造成设备损坏、瓦斯超限或爆炸,危及人身安全;硬厚难垮顶板存在2种诱发工作面强矿压的顶板破断形式,一是顶板长悬顶状态下弯曲下沉,发生架后断裂,二是长悬顶顶板在煤壁前方超前断裂产生快速回转;硬厚难垮顶板采场矿压符合Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ分区支承模型运动形式,顶板厚度大、抗拉强度高、周期垮落步距长,断裂时更易引起煤壁处下沉量增大,支架显著增阻,此即为硬厚难垮顶板工作面矿压显现强烈的原因。基于以上分析,提出顶板弱化与矿压监测相结合的顶板灾害防治方法,在预先探明覆岩赋存特征、合理支架选型条件下,采用微震监测确定压裂目标层,基于矿压监测评价工作面支护-卸压效果,该方法在曹家滩煤矿10 m超大采高工作面得以成功应用,开采期间工作面初次来压步距由100m以上减小至49.35m,4次方以上微震大能量事件占比仅1.2%,取得了较好的防控效果。 展开更多
关键词 硬厚难垮顶板 顶板灾害防治 强矿压发生机理 分区支承模型 区域压裂
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论“掘进就是掘模型”的学术思想
13
作者 马宏伟 孙思雅 +16 位作者 王川伟 毛清华 薛旭升 刘鹏 田海波 王鹏 张烨 聂珍 马柯翔 郭逸风 张恒 王赛赛 李烺 苏浩 崔闻达 成佳帅 喻祖坤 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期661-675,共15页
为了实现煤矿巷道安全、高效、智能掘进,提出了“掘进就是掘模型”的学术思想,给出了“掘进就是掘模型”学术思想的内涵和体系架构,凝练了“掘进就是掘模型”的关键技术问题,即融合多源信息的多元巷道模型构建技术、基于巷道模型的智能... 为了实现煤矿巷道安全、高效、智能掘进,提出了“掘进就是掘模型”的学术思想,给出了“掘进就是掘模型”学术思想的内涵和体系架构,凝练了“掘进就是掘模型”的关键技术问题,即融合多源信息的多元巷道模型构建技术、基于巷道模型的智能截割技术、基于巷道模型的智能临时支护技术、基于巷道模型的智能永久支护技术、基于巷道模型的智能导航技术和基于巷道模型的机群智能并行协同控制技术。针对巷道模型构建问题,提出融合地质勘探、巷道设计、超前探测等多源数据的巷道模型构建方法,为掘进系统各子系统模型构建提供统一基准;针对基于巷道模型的智能截割问题,建立了待掘巷道模型与截割子系统模型的耦合子模型,提出了智能截割轨迹规划以及截割参数优化方法,制定了巷道智能截割策略,实现了截割子系统自适应规划截割;针对基于巷道模型的智能临时支护问题,建立了截割巷道模型与临时支护子系统耦合的临时支护子模型,提出了临时支护位姿与支护力自适应调整方法,实现了临时支护子系统安全可靠作业,提高了围岩的稳定性,为掘锚并行协同作业奠定了时空基础;针对基于巷道模型的永久支护问题,建立了临时支护巷道模型与永久支护子系统耦合的永久支护子模型,提出了受限时空下永久支护子系统内部各钻锚设备的协同控制方法,实现了永久支护子系统的高效协同控制;针对基于巷道模型的智能导航问题,建立了巷道模型与导航子系统耦合的导航子模型,提出了“惯导+全站仪”的智能掘进系统精确导航方法,提高了巷道掘进精度和成型质量;针对基于巷道模型的机群智能并行协同控制问题,建立了巷道模型与机群协同控制子系统耦合的并行协同控制子模型,制定了多机并行协同控制策略,提出了多任务多系统智能掘进系统协同控制方法,实现了智能掘进系统安全高效掘进。基于“掘进就是掘模型”的学术思想,研发了护盾式煤矿巷道掘进机器人系统,成功应用于陕煤化集团陕西小保当矿业有限公司,破解了夹矸厚、硬度大、片帮严重等复杂地质条件煤矿巷道掘进难题,有效提高了巷道掘进的安全性、高效性和智能化水平。 展开更多
关键词 煤矿智能掘进 掘进就是掘模型 智能掘进机器人 智能导航 智能支护 多任务协同控制
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基于大数据深度挖掘的复杂光照图像质量评价
14
作者 王葵 吴玲红 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期123-128,共6页
受到光照强度、方向、阴影等多种因素的影响,在较为复杂环境中获取的光照图像,会呈现出色彩失真、细节模糊等特征。对于这类图像的准确质量评价,有助于图像的后续处理、分析和应用。但复杂光照图像中的关键信息难以全面捕捉,在评价过程... 受到光照强度、方向、阴影等多种因素的影响,在较为复杂环境中获取的光照图像,会呈现出色彩失真、细节模糊等特征。对于这类图像的准确质量评价,有助于图像的后续处理、分析和应用。但复杂光照图像中的关键信息难以全面捕捉,在评价过程中缺乏足够的准确性和稳定性。为实现对复杂光照图像质量的精准评价,提出基于大数据深度挖掘的复杂光照图像质量评价方法。采用小波变换法对复杂光照图像处理,在高通、低通以及降频处理方式下,分解图像中失真维度特征;基于视觉显著理论中的相似性特征,按照失真与非失真两个部分,衡量复杂光照图像质量评价梯度;通过大数据深度挖掘技术构建输入、提取、融合模块,在局部与全局处理下建立评价模型,实现复杂光照图像的质量评价。实验以不同类型的复杂光照图像作为测试样本,选择相关系数作为评价指标,所研究方法可以保证对不同图像样本评价的一致性,即评价结果与实际的图像质量分数相关性一致,具有应用价值。 展开更多
关键词 大数据深度挖掘技术 复杂光照图像 质量评价 图像失真 相似性特征
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大采高坚硬顶板切顶成巷碎石帮变形机理及控制
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作者 王炯 杜昌鑫 +3 位作者 刘鹏 马磊 刘义鹏 姜健 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第4期87-93,100,共8页
针对厚煤层坚硬顶板条件下切顶成巷碎石帮支护大变形问题,通过力学计算及理论分析碎石帮变形垮落冲击、碎石承载、压实稳定3个阶段的垮落特征,确定影响因素,进而提出“组合爆破+可伸缩U型钢+钢筋网+挡矸锚杆+单元支架+单体液压支柱”的... 针对厚煤层坚硬顶板条件下切顶成巷碎石帮支护大变形问题,通过力学计算及理论分析碎石帮变形垮落冲击、碎石承载、压实稳定3个阶段的垮落特征,确定影响因素,进而提出“组合爆破+可伸缩U型钢+钢筋网+挡矸锚杆+单元支架+单体液压支柱”的碎石帮联合控制体系。采用3DEC对优化措施进行模拟,发现碎石帮应力及位移均得到不同程度的减小。将联合控制优化方案应用于现场,实测表明优化后碎石帮侧压减小18.6%,峰值压力降低24.6%,架后悬顶距离减小42.1%,有效削弱了采空区碎石垮落的冲击作用,卸压效果明显。 展开更多
关键词 大采高 碎石帮 切顶卸压 变形机理 控制技术 数值模拟
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水热炭负载原位微生物吸附选矿废水Cd^(2+)特性研究
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作者 周刚 张欣远 +4 位作者 李帅龙 孟群智 姚建军 张津豪 甄慧 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期414-433,共20页
随着科技的发展和人类生活水平的提高,黄金在各行业得到广泛应用,但伴随着金矿的开采,大量富含重金属离子的选矿废水对环境造成了破坏。尤其是重金属镉(Cd),因其强烈的生物毒性和高富集性严重危害着人类健康和生态安全。因此,为有效治... 随着科技的发展和人类生活水平的提高,黄金在各行业得到广泛应用,但伴随着金矿的开采,大量富含重金属离子的选矿废水对环境造成了破坏。尤其是重金属镉(Cd),因其强烈的生物毒性和高富集性严重危害着人类健康和生态安全。因此,为有效治理金矿废水中的镉污染,本研究以固定化微生物技术为基础,采用重金属浓度梯度法从金矿废水池淤泥中筛选得到了对Cd^(2+)耐受性强的原位优势菌种,并以水热炭为固定化载体,采用吸附−包埋−交联相结合的复合固定法制备了固定化微生物活性碳球(HC-PVA-SA-MOI)。通过SEM、XPS和BET表征试验对HC-PVA-SA-MOI的微观形貌、元素组成、表面官能团、比表面积和孔隙率进行了分析,结果显示HC-PVA-SA-MOI呈大小均匀的球状,主要由C、O、N、Na等元素构成,比表面积为134.1821 m^(2)/g,且原位优势菌种成功附着在水热炭表面;通过吸附条件优化实验研究了pH、吸附时间、温度、初始质量浓度、吸附剂投加量以及共存离子对HC-PVA-SA-MOI吸附性能的影响,结果表明:当Cd^(2+)初始质量浓度为100 mg/L,HC-PVA-SA-MOI投加量为5 g/L,溶液pH为6,吸附时间为48 h,温度为30℃时,是HC-PVASA-MOI的最佳吸附条件,此时对Cd^(2+)的去除率为98.59%。此外吸附动力学试验和吸附等温线模型试验研究发现,HC-PVA-SA-MOI对Cd^(2+)的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,说明HC-PVA-SA-MOI对Cd^(2+)的吸附机制主要为均相单分子层的化学吸附;微生物多样性和亚细胞结构分析表明,在吸附Cd^(2+)时,发挥主要作用的微生物为Halomonas(嗜盐单胞菌)属菌种,发挥主要作用的微生物结构为细胞壁和细胞膜。再生试验表明,经过5次吸附−解吸循环后,HC-PVA-SA-MOI对废水中Cd^(2+)的去除率仍能达到90.11%,具有良好的重复利用性能。基于其可持续性、低成本和优良的吸附性能,HC-PVA-SA-MOI有望作为一种用于实际处理金矿废水Cd^(2+)的吸附剂。 展开更多
关键词 含镉金矿废水 水热炭 微生物 固定化技术 物理化学吸附
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基于混沌理论和专利挖掘的技术不连续演化特征研究
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作者 任海英 梁宇航 《情报杂志》 北大核心 2025年第4期181-189,共9页
[研究目的]针对技术不连续演化定量研究的不足,结合混沌理论与专利挖掘方法,揭示技术不连续演化的混沌特征,在技术不连续演化阶段为技术预测提供混沌分析视角。[研究方法]以语音识别技术为例,首先检索专利数据并构建申请数据时间序列,... [研究目的]针对技术不连续演化定量研究的不足,结合混沌理论与专利挖掘方法,揭示技术不连续演化的混沌特征,在技术不连续演化阶段为技术预测提供混沌分析视角。[研究方法]以语音识别技术为例,首先检索专利数据并构建申请数据时间序列,通过关联维数和李亚普洛夫指数识别技术演化系统的混沌特征及其局部混沌期。之后,对不同时间窗口的数据构建LDA主题模型和共词网络,分析技术主题及相关节点在局部混沌期前、中、后的演化特征,并预测潜在新兴技术。[研究结果/结论]实验结果表明,语音识别技术演化过程中,技术不连续演化阶段与局部混沌期高度重合,为“混沌是技术不连续演化的内在特征”提供实证依据。此外,新兴技术在局部混沌期内产生,并表现为技术主题的稳定发展和相关节点中心性的提升。不仅反映新兴技术对语音识别技术系统的深远影响,而且揭示其未来演化方向。 展开更多
关键词 混沌理论 专利文本 专利挖掘 技术演化 主题模型 共词网络 语音识别技术 关联维数 李亚普洛夫指数
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煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发战略研究 被引量：2
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作者 康红普 谢和平 +8 位作者 王双明 任世华 张亚宁 王保强 陈佩佩 焦小淼 郑德志 任仰辉 刘跃东 《中国工程科学》 北大核心 2025年第2期172-183,共12页
煤炭是我国能源安全的压舱石,与煤炭共伴生的矿产资源种类多、分布广泛、储量丰富、利用价值高,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发是新时期提高矿产资源开发利用效率、加快发展方式绿色转型、保障国家能源和资源安全的必然要求。... 煤炭是我国能源安全的压舱石,与煤炭共伴生的矿产资源种类多、分布广泛、储量丰富、利用价值高,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发是新时期提高矿产资源开发利用效率、加快发展方式绿色转型、保障国家能源和资源安全的必然要求。本文系统梳理了煤炭与共伴生矿产资源的组合类型及分布特征,分析了煤炭与共伴生矿产资源开发的技术成熟度,总结了包括技术一体化、开发主体一体化、管理一体化、产业链一体化在内的4种典型开发模式,评价了经济、安全、生态三方面的开发效益,总结了当前在政策、技术、经济性等方面存在的关键问题。在此基础上,描绘了我国煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发的发展蓝图,提出了“三步走”的发展目标,建立了涵盖一体化数字勘查设计技术、安全高效协同开发技术、智能绿色低碳技术的一体化绿色开发技术体系,构建了“四个推进,一个探索”的发展路径框架。研究建议,完善矿权管理制度、形成共探共采机制、加大科技创新投入、建立协同勘查开发激励机制,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发。 展开更多
关键词 煤炭 共伴生资源 一体化开发 绿色开发 负碳充填开采技术 深部原位流态化开采技术
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采煤沉陷区建筑物抗变形技术研究进展与展望
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作者 夏军武 周宇 +1 位作者 王玉婧 杨晗 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3352-3368,共17页
随着采煤沉陷区范围的不断扩大,矿山城市建设土地日益紧张,建筑物抗变形技术是解决采煤沉陷区工程建设利用的重要措施。但是由于采煤沉陷区地质条件的复杂多变、地表移动变形对建筑物的影响规律异常复杂及建筑结构形式多样等诸多困难,... 随着采煤沉陷区范围的不断扩大,矿山城市建设土地日益紧张,建筑物抗变形技术是解决采煤沉陷区工程建设利用的重要措施。但是由于采煤沉陷区地质条件的复杂多变、地表移动变形对建筑物的影响规律异常复杂及建筑结构形式多样等诸多困难,导致建筑物抗变形技术推广应用呈现起伏。首先,梳理了采煤沉陷区的地表变形特征、地表变形对建筑物的影响分类、地基与建筑物的相互作用机理、土与结构界面的本构模型、地基-基础-结构相互作用力学模型、建筑物抗变形技术及工程运用实例方面取得的成效和关键技术进展,分析了建筑抗变形的原理与技术应用。然后,总结了目前建筑物抗变形技术面临的难题与挑战:地表沉陷预测模型准确性有待提升;采煤沉陷区地基-基础-结构相互作用机制不明确;地基充填材料力学及变形特性尚不能满足工程建设地基用土的要求;基础类型、基础刚度及构造等对结构抗变形的影响有待进一步研究;结构耗能和吸收地表变形的新型建筑物抗变形技术待完善与研发。最后,针对现阶段我国建筑物抗变形技术应用面临的难题和挑战,提出了一套基于物理模拟试验平台研发、框架结构抗变形的规律及机理、共同作用力学模型、框架结构抗变形技术及自适应变形技术的研究与设计方法。 展开更多
关键词 采煤沉陷区 地表变形 抗变形技术 本构模型 力学模型 加固技术
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煤岩动力灾害结构场孕育演化及调控技术
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作者 张俊文 白旭阳 +3 位作者 董续凯 张杨 宋治祥 吴少康 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期82-95,共14页
冲击地压、煤与瓦斯突出等是煤矿深部开采中的主要灾害来源,其诱灾机理极为复杂,迄今为止,仍未形成煤矿动力灾害的一体化防控技术。鉴于此,阐述了现有应力场、渗流场及温度场调控动力灾害的机制及其利弊;从煤岩结构演化视角出发,定义了... 冲击地压、煤与瓦斯突出等是煤矿深部开采中的主要灾害来源,其诱灾机理极为复杂,迄今为止,仍未形成煤矿动力灾害的一体化防控技术。鉴于此,阐述了现有应力场、渗流场及温度场调控动力灾害的机制及其利弊;从煤岩结构演化视角出发,定义了结构场的概念,确定了煤矿动力灾害结构调控技术的内涵,揭示了煤矿动力灾害随结构场时空演化的孕育机制及作用机理,提出了煤矿动力灾害结构调控防治一体化技术,并详细分析了应力场、渗流场、裂隙场、温度场等与结构场之间的多场耦合关系,界定了结构场为一级主场,其余均为受结构场源头调控的二级分场;分析了结构调控技术具有主动性、定向性和综合性的特点,揭示了结构调控技术防治煤矿动力灾害的机理,提出了基于结构场演化规律和调控技术的动力灾害防治路径,此路径包括从采前结构设计、采中结构灾变防治到采后结构修复的全过程,实现动力灾害的高效防治。研究成果在内蒙古某典型冲击地压矿井进行工业性试验,结合现场实测数据和煤岩结构反演结果,发现结构调控技术能够有效改变上覆岩层的高低位致灾岩层结构,降低顶板的冲击危险性,减小巷道顶板及围岩的变形,验证了结构调控技术在冲击地压防治领域的高效性。同时在甘肃某突出矿井进行试验,发现盲目采取的钻孔抽采方案无法满足工程实际的需求,而经过结构调控视角设计的水力割缝技术实施后,工作面煤层中裂隙发育完全,贯通了瓦斯运移的通道,最终测定的瓦斯含量验证了上述结论的准确性。2种案例分别从冲击地压和煤与瓦斯突出灾害的视角验证了结构调控技术在煤矿动力灾害防治领域的科学性与合理性。 展开更多
关键词 结构调控技术 结构场 结构演化视角 结构反演 煤矿动力灾害
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