近距离煤层开采覆岩裂隙活化特征与隔水层稳定性 被引量：1

1

作者 曹健 苏海涛 +3 位作者 王超 李建伟 李亮 毛旭魏 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期153-167,共15页

【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... 【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。 展开更多

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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煤岩瓦斯动力灾害事故统计及发生规律分析 被引量：2

2

作者 刘业娇 高富 +2 位作者 段泽宇 崔梦圆 周爱桃 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期180-188,共9页

为了深入分析中国煤矿瓦斯动力灾害事故特征及发生规律,采用数据统计及图表分析法,以2009—2023年中国110起煤岩瓦斯动力灾害事故为数据基础,从事故类型、事故等级、地区分布与时间分布4个维度进行梳理分析。结果表明:中国煤矿瓦斯动力... 为了深入分析中国煤矿瓦斯动力灾害事故特征及发生规律,采用数据统计及图表分析法,以2009—2023年中国110起煤岩瓦斯动力灾害事故为数据基础,从事故类型、事故等级、地区分布与时间分布4个维度进行梳理分析。结果表明:中国煤矿瓦斯动力灾害事故类型以煤与瓦斯突出为主,事故等级以较大事故为主,地区分布呈现北多南少、西南地区偏多的规律,发生时间主要集中在3月份及10—12月份;煤岩瓦斯复合动力灾害事故主要集中在开采深度500 m以下,多发生在中国中部及东部地区。从预防煤与瓦斯突出、加强应急救援能力、减少地区特征影响及加强事故多发月份管理4个方面提出安全防治措施。此次事故统计分析对煤炭企业煤岩瓦斯动力灾害安全防治及后续相关研究有着指导作用。 展开更多

关键词 煤岩瓦斯动力灾害 发生规律 事故类型 地区分布 防治措施

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多策略改进SSA优化KELM的边坡稳定性预测模型 被引量：13

3

作者 祁云 薛凯隆 +3 位作者 李绪萍 汪伟 白晨浩 吉准泽 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第3期92-98,共7页

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... 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。 展开更多

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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白云鄂博主矿霓石型铌-稀土-铁矿石中铌的赋存分布特征

4

作者 罗晓锋 杨占峰 +3 位作者 曹钊 王振江 王其伟 王艳艳 《岩石矿物学杂志》 北大核心 2025年第4期965-980,共16页

铌是一种稀有金属和战略资源,在现代工业中发挥着重要作用。白云鄂博Nb-REE-Fe矿床中铌资源储量巨大,但铌矿物细、散、稀,利用常规手段难以达到研究目的。本文在岩相学和能谱(EDS)分析的基础上,利用矿物自动定量分析系统(AMICS)和电子探... 铌是一种稀有金属和战略资源,在现代工业中发挥着重要作用。白云鄂博Nb-REE-Fe矿床中铌资源储量巨大,但铌矿物细、散、稀,利用常规手段难以达到研究目的。本文在岩相学和能谱(EDS)分析的基础上,利用矿物自动定量分析系统(AMICS)和电子探针(EPMA)对白云鄂博主矿深部霓石型铌-稀土-铁矿石中铌的赋存分布特征进行了研究。结果表明,该类型矿石Nb_(2)O_(5)含量平均为0.15%,铌主要赋存于铌铁矿、烧绿石、易解石、包头矿和铌铁金红石中,这5种铌矿物在霓石型矿石中的矿物含量总和为0.40%。铌矿物粒度细,<90μm的占88.16%以上,呈半自形-他形或他形晶粒。EPMA分析表明,铌铁矿、烧绿石、易解石、包头矿和铌铁金红石中Nb_(2)O_(5)平均含量分别为73.46%、63.42%、28.43%、16.03%和15.81%。铌主要以独立铌矿物形式产出,少数以类质同象和(或)包裹体形式进入其他矿物。铌矿物分布分散,多分布于霓石、独居石和磷灰石或霓石、重晶石和氟碳铈矿颗粒间,常与霓石、萤石、独居石、氟碳铈矿、重晶石、磷灰石等矿物共伴生。铌矿物化学成分复杂,类质同象替换现象普遍,计算出的这5种铌矿物的化学分子式复杂。铌矿物中Nb与一些元素存在明显的相关性,易解石中Ca^(2+)、Th^(4+)存在选择性替换,进一步说明铌矿物在形成过程中发生了复杂的类质同象替换。Nb_(2)O_(5)在烧绿石中占有率最高,在包头矿中最低,前者是后者的近32倍,这5种铌矿物占有率总和为90.51%。烧绿石、铌铁矿、铌铁金红石和易解石是提取铌的主要工业矿物。该研究为后续铌的分选提供了依据,以便白云鄂博铌资源得到充分利用。 展开更多

关键词 铌矿物 赋存分布特征 电子探针 白云鄂博

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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 被引量：3

5

作者 李建伟 孙艳超 +3 位作者 张传玖 他旭鹏 曹健 张健 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期143-155,共13页

【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... 【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。 展开更多

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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倾斜厚煤层托顶煤掘进巷冲击地压机制与防冲布巷优化研究 被引量：3

6

作者 吕鹏飞 耿伊健 +3 位作者 孙宇霆 王永亮 刘洋 梁野 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期106-120,共15页

为探究倾斜厚煤层掘进巷冲击地压机制及其有效的防治优化措施,以新疆某煤矿(4–5)06W胶带巷掘进发生顶板型冲击地压为背景,运用现场勘察、室内实验、力学建模及数值模拟等方法开展了研究,总结了倾斜厚煤层托顶实体煤掘进巷冲击地压显现... 为探究倾斜厚煤层掘进巷冲击地压机制及其有效的防治优化措施,以新疆某煤矿(4–5)06W胶带巷掘进发生顶板型冲击地压为背景,运用现场勘察、室内实验、力学建模及数值模拟等方法开展了研究,总结了倾斜厚煤层托顶实体煤掘进巷冲击地压显现特征,将冲击巷道破坏范围划分闭合区、严重破坏区及严重变形区,通过现场勘察确定了巷道顶煤是冲击主体,分析了煤层倾角、厚度及巷道煤岩组合对冲击地压发生的影响特征,数值反演了工程背景下的冲击动力现象,探讨了冲击地压发生的力学机制,并提出巷道继续掘进防冲优化布置及解危卸压方案。研究结果表明:(1)随煤层倾角的增大,正应力持续增大,但变化范围较小;顶板承受的切应力分为减小、缓慢增加和急速增加3个阶段;计算得出工程背景下半煤岩巷道掘进积聚的能量大于煤层巷道;(2)倾斜厚煤层托顶实体煤巷道掘进冲击机制包括3方面,①煤层倾角引发的顶板应力非均衡分布,②锚索过长导致不能充分发挥其悬吊组合作用,锚固效果较差,③倾斜下滑力与原水平应力共同作用易诱发巷道顶板煤体离层冒落;(3)提出了巷道继续掘进防冲优化方案,通过微震监测得出煤岩体积聚的能量由剧烈释放转为高频低能释放,巷道掘进冲击危险性显著降低,实现了(4–5)06W工作面剩余巷道的安全掘进。 展开更多

关键词 倾斜厚煤层 掘进巷道 冲击地压机制 防冲优化

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基于人工智能的矿用带式输送机故障诊断模型研究 被引量：2

7

作者 李洪亮 王庆华 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期152-160,共9页

为了提高矿用带式输送机故障诊断的准确率,针对传统的BP神经网络故障诊断模型诊断精度较低、泛化能力差、对初始权值和阈值敏感、容易产生过拟合等问题,提出了一种新的智能故障诊断模型。首先,采用主成分分析法(PCA)对数据样本进行处理... 为了提高矿用带式输送机故障诊断的准确率,针对传统的BP神经网络故障诊断模型诊断精度较低、泛化能力差、对初始权值和阈值敏感、容易产生过拟合等问题,提出了一种新的智能故障诊断模型。首先,采用主成分分析法(PCA)对数据样本进行处理,以降低数据的噪声和维度;然后利用隐藏层经验公式确定BP神经网络隐藏层神经元个数选取范围,在此基础上采用穷举算法和粒子群算法(PSO)组成嵌套粒子群算法(NPSO)对BP神经网络隐含层神经元个数、权值和阈值进行全局寻优,最终构建了基于PCA-NPSO-BP的智能故障诊断模型。基于实例,通过MAT-LAB软件仿真测试的结果显示,PCA-NPSO-BP故障诊断模型的诊断精度高于基于灰狼算法优化BP神经网络和基于遗传算法优化BP神经网络的诊断模型。 展开更多

关键词 带式输送机 主成分分析法 嵌套粒子群算法 BP 神经网络 故障诊断

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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

8

作者 李洪亮 尚利花 《金属矿山》 北大核心 2025年第4期201-210,共10页

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... 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。 展开更多

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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高硫煤矸石中黄铁矿解离度和粒度对重选提硫效果的影响研究

9

作者 李大虎 李若琦 +2 位作者 王鑫 杨方家 曹钊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期194-202,共9页

为了高效回收高硫煤矸石中的黄铁矿资源,采用AMICS自动定量分析系统、X射线荧光光谱仪和摇床实验等测试和实验方法,结合摇床分选过程动力学分析,研究了高硫煤矸石的工艺矿物学特征以及高硫煤矸石中黄铁矿解离度对重选产品迁移规律的影... 为了高效回收高硫煤矸石中的黄铁矿资源,采用AMICS自动定量分析系统、X射线荧光光谱仪和摇床实验等测试和实验方法,结合摇床分选过程动力学分析,研究了高硫煤矸石的工艺矿物学特征以及高硫煤矸石中黄铁矿解离度对重选产品迁移规律的影响。结果表明,高硫煤矸石中黄铁矿占全硫含量的比例高达87.16%,且黄铁矿多与高岭土以板状、群体集合状或团块状等形式连生。采用摇床回收高硫煤矸石中的黄铁矿时,有效分选粒度下限为0.038 mm,分选后的精矿中黄铁矿的解离情况较好,其单体解离度高达82.37%,而再选尾矿和粗选尾矿中的黄铁矿与其他矿物连生关系较为复杂,黄铁矿单体解离度较低。同时,煤矸石的粒度和单体解离度对其在摇床床面上的运动轨迹影响较大,黄铁矿单体解离度低于85%时,会造成黄铁矿不同程度地损失在尾矿中。 展开更多

关键词 高硫煤矸石 摇床 解离度 粒度 运动分析

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改进SSA优化BPNN的煤体瓦斯渗透率预测模型

10

作者 汪伟 崔欣超 +3 位作者 祁云 李绪萍 王璜瑞 齐庆杰 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第2期137-143,共7页

为更加精确地预测煤体瓦斯渗透率,进而保障煤矿安全生产,构建基于改进麻雀搜索算法(ISSA)优化反向传播神经网络(BPNN)的煤体瓦斯渗透率预测模型。首先,通过引入Sine混沌映射和高斯变异改进麻雀搜索算法(SSA),以增强其全局搜索能力和局... 为更加精确地预测煤体瓦斯渗透率,进而保障煤矿安全生产,构建基于改进麻雀搜索算法(ISSA)优化反向传播神经网络(BPNN)的煤体瓦斯渗透率预测模型。首先,通过引入Sine混沌映射和高斯变异改进麻雀搜索算法(SSA),以增强其全局搜索能力和局部寻优精度,从而优化BPNN的权值和阈值配置;然后,通过皮尔逊相关系数矩阵和核主成分分析(KPCA)处理瓦斯渗透率影响因素的数据,以提高模型的计算效率和准确性,并以累积方差达88.59%的3个主成分提取为模型输入,渗透率作为输出进行试验;最后,将该模型应用于山西某煤矿进行实例验证。结果表明:ISSA-BPNN在平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、均方根误差(RMSE)和决定系数R^(2)等4个指标上优于粒子群算法(PSO)优化BPNN、PSO优化支持向量机(PSO-SVM)、PSO优化最小二乘支持向量机(LSSVM)及SSA优化BPNN(SSA-BPNN)模型,且相较于其他模型在测试样本中的平均绝对误差(MAE)分别降低0.0327、0.022、0.0179、0.0182;MAPE分别降低5.15%、3.14%、2.76%、2.36%;RMSE分别降低0.0316、0.0279、0.0188、0.0222;R^(2)分别提高0.0775、0.0658、0.0401、0.0493;实例验证表明模型可靠性和稳定性较高。 展开更多

关键词 改进麻雀搜索算法(ISSA) 反向传播神经网络(BPNN) 煤体瓦斯 渗透率 预测模型

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氧化程度对煤泥可浮性的影响及作用机理

11

作者 李大虎 杨方家 +3 位作者 付永强 赵仁杰 杨帅豪 曹钊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期194-201,共8页

针对煤泥氧化以后,其可浮性变差、对浮选效果产生不利影响的问题,采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、分光光度计、接触角测试、药剂吸附量测定以及煤泥单元浮选和分步释放试验等方法,研究了氧化程度对煤泥可浮性的影响及作用机... 针对煤泥氧化以后,其可浮性变差、对浮选效果产生不利影响的问题,采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、分光光度计、接触角测试、药剂吸附量测定以及煤泥单元浮选和分步释放试验等方法,研究了氧化程度对煤泥可浮性的影响及作用机理。结果表明,对于苏海图9^(#)、国裕泰拉煤和路天9^(#)三种氧化程度分别为21.10%、48.30%和53.25%的煤,氧化程度越大,其—OH和>C O等官能团和含氧的亲水性铝硅矿物越多、—CH_(3)和—CH_(2)等疏水性基团越少;煤表面氧化部分占比越高、煤表面亲水性基团越起主导作用、煤的亲水性越高、煤泥浮选效果越差。同时,煤的氧化程度增加,导致煤的接触角减小、表面疏水性变差、对柴油的吸附能力变差。采用极性-非极性复合捕收剂对不同氧化程度的煤泥进行浮选,当要求精煤灰分为10%时,与仅使用柴油相比,氧化程度中等的国裕泰拉煤可燃体回收率可由11.81%提升至43.54%。 展开更多

关键词 煤泥浮选 氧化程度 可浮性 复合药剂

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三维离散元多级可变刚度预应力锚杆/索支护模拟研究

12

作者 吴祥业 蒙显泽 +2 位作者 王帅 王婧雅 庞政 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期149-165,共17页

为明确采动应力条件下锚杆/索支护体与围岩间的力学关系,采用理论分析、数值模拟和现场观测的方法进行了研究。建立了符合实际锚杆/索受力变形特征的多级可变刚度锚杆/索PFC^(3D)离散元数值模型,分析了多级可变刚度预应力锚杆/索轴力分... 为明确采动应力条件下锚杆/索支护体与围岩间的力学关系,采用理论分析、数值模拟和现场观测的方法进行了研究。建立了符合实际锚杆/索受力变形特征的多级可变刚度锚杆/索PFC^(3D)离散元数值模型,分析了多级可变刚度预应力锚杆/索轴力分布特征,阐明了锚杆/索的支护特性和受采动影响的受力、破断特征。研究结果表明:①基于离散元锚杆/索颗粒运动特性和接触模型特性展现工程锚杆/索受力变形特征,改变颗粒拉伸过程中平行黏结法向刚度(k_(n))值控制颗粒接触刚度,实现离散元锚杆/索变刚度功能;②引入阶段临界系数作为多级可变刚度判定阈值,实现了单根轴向单排颗粒锚杆/索在受拉过程中多级刚度特性,构建了不同类型多级可变刚度离散元锚杆/索模型,其特征曲线符合实验室锚杆/索拉伸特性;③获得三维巷道围岩预应力锚杆/索轴力分布特征,自由段轴力基本保持不变呈圆柱状分布,锚固段轴力呈圆锥状,分界点处达到峰值;④采动应力作用下,轴力大小呈现先减小后增大的趋势,两帮相同位置锚杆轴力大小呈现非对称性特征;失效锚索周围锚杆轴力大于有效锚索周围锚杆轴力,锚杆/索轴力变化出现阶段性规律,并展现出锚杆/索拉、剪、弯、扭受力变形特征,符合现场锚杆/索破断类型。 展开更多

关键词 颗粒流 预应力锚杆/索 变刚度特性 巷道支护

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氧化煤有机大分子模型构建及结构优化

13

作者 李大虎 杨方家 +1 位作者 曹钊 李若琦 《中国煤炭》 北大核心 2025年第9期154-166,共13页

为了明晰氧化作用对煤分子结构的影响,针对骆驼山选煤厂路天9号氧化煤,结合X射线光电子能谱、核磁共振、红外光谱等分析测试方法,构建了氧化煤的大分子结构模型,并对模型进行能量最低优化处理,最终构建了氧化煤的聚集态结构模型。研究... 为了明晰氧化作用对煤分子结构的影响,针对骆驼山选煤厂路天9号氧化煤,结合X射线光电子能谱、核磁共振、红外光谱等分析测试方法,构建了氧化煤的大分子结构模型,并对模型进行能量最低优化处理,最终构建了氧化煤的聚集态结构模型。研究结果表明,氧化煤中桥碳周碳比为0.2228、芳香结构以苯环和萘为主;平均亚甲基链长为1.9056、脂肪碳结构以甲基和亚甲基为主;氧在煤分子结构中主要以C=O、C-O和COO-形式存在,氮原子以吡啶和吡咯形式存在,硫原子以噻吩和砜的形式存在。最终确定路天9号氧化煤的分子式为C_(225)H_(177)N_(3)O_(33)S_(2),分子量为3515。经结构优化和退火处理后,氧化煤大分子聚集态仿真密度为1.10 g/cm^(3)。此外,由于氧化作用破坏了煤的芳碳结构,导致路天9号氧化煤的桥碳周碳比和平均亚甲基链长虽然仍在正常范围内,但芳碳率仅为57.46%,显著低于正常未氧化煤。 展开更多

关键词 氧化煤 分子模型 聚集态结构 芳碳率

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复合药剂在铌铁矿表面吸附机理及光电子能谱分析

14

作者 贺宇龙 贺旭然 +3 位作者 赵增武 贾艳 崔久龙 孙盘石 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2357-2363,共7页

铌矿物的品位低,粒度细,成分杂是造成铌矿物浮选无法具有较高品位的难点。以铌铁矿作为原料,采用复合药剂作为铌矿物捕收剂,通过红外光谱(FTIR)与光电子能谱(XPS)分析阐述复合药剂在铌铁矿颗粒表面的作用机制,为铌矿物的综合利用奠定基... 铌矿物的品位低,粒度细,成分杂是造成铌矿物浮选无法具有较高品位的难点。以铌铁矿作为原料,采用复合药剂作为铌矿物捕收剂,通过红外光谱(FTIR)与光电子能谱(XPS)分析阐述复合药剂在铌铁矿颗粒表面的作用机制,为铌矿物的综合利用奠定基础。FTIR测试表明,纯矿物铌铁矿经复合药剂作用后,铌铁矿的红外光谱中出现了—N—H伸缩振动峰(3437.13 cm^(-1)处)并发生位移,在1651.36 cm^(-1)与1102.64 cm^(-1)处出现了C O的伸缩振动峰与—C—N的伸缩振动峰,表明复合药剂在铌铁矿表面发生化学吸附,意味着铌铁矿与复合药剂发生螯合作用。XPS测试结果表明,N(1 s)的新峰位出现代表着复合药剂吸附于铌铁矿表面,而Nb^(5+)的结合能化学位移量发生变化则代表着复合药剂吸附于铌铁矿表面的Nb^(5+)上,由此推断在反应过程中形成了—O—Nb—O—的金属螯合物,结合FTIR分析,推断复合药剂与铌铁矿形成五元环状螯合物。浮选对比实验表明,在使用复合药剂时,可将铌矿物品位从0.217%提高至3.24%,回收率为83.03%,相比于单一捕收剂,回收率几乎相同,产率降低,但其品位却提高0.53%,表明使用复合药剂可大幅度加强铌矿物的浮选效率。 展开更多

关键词 复合药剂 铌铁矿 X射线能谱 红外光谱

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裂隙煤岩组合体单轴压缩力学响应及失稳机制 被引量：12

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作者 陈光波 唐薇 +3 位作者 李谭 王创业 王二雨 张国华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2633-2652,共20页

煤岩系统中煤层与岩层之间的层间薄弱带是裂隙分布的主要区域,这些裂隙贯穿于两岩层,严重影响着煤岩系统的力学性质与工程稳定。为探究贯穿裂隙对煤岩系统力学性质的影响,对5种裂隙长度、5种裂隙角度的裂隙煤岩组合体开展轴向加载试验,... 煤岩系统中煤层与岩层之间的层间薄弱带是裂隙分布的主要区域,这些裂隙贯穿于两岩层,严重影响着煤岩系统的力学性质与工程稳定。为探究贯穿裂隙对煤岩系统力学性质的影响,对5种裂隙长度、5种裂隙角度的裂隙煤岩组合体开展轴向加载试验,结果表明:(1)随裂隙长度的增加,抗压强度、弹性模量、峰值能量、冲击能量指数呈线性减小。随裂隙角度的增大,抗压强度、弹性模量、峰值能量、冲击能量指数先减小后增大。(2)试样破坏声发射活动均经历平静期、活跃期、剧烈期3个阶段。随裂隙长度的增加,声发射累计能量先增加后减小。随裂隙角度的增大,声发射峰值能量和累计能量先增大后减小。(3)裂隙长度和角度对翼裂纹、次生倾斜裂纹、次生共面裂纹、斜裂纹、次生衍生裂纹、翼裂纹衍生裂纹、远场裂纹以及剥落现象有一定影响。(4)随裂隙长度的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐降低。随裂隙角度的增加,黏聚力和内摩擦角先减小后增大。(5)构建了考虑裂隙长度和裂隙角度的Drucker-Prager强度准则,合理性验证发现:试样误差在1.367%~5.055%合理范围之内。(6)基于耗散结构理论,分析了组合体失稳破坏机制,组合体破坏主要经历了准稳态、亚稳态、失稳、新稳态4个阶段;构建了裂隙煤岩组合体能量运移模型,分析了裂隙煤岩组合体失稳破坏过程中的能量运移规律。裂隙两端是能量积聚的主要区域,煤组分裂隙端破坏时,一部分能量运移到岩石组分裂隙端,以岩石组分破坏或变形的形式释放出去。研究结果可为探究深部煤岩力学性质、揭示煤岩动力灾害发生机制提供有益参考。 展开更多

关键词 预制裂隙 煤岩组合体 力学响应 能量运移 试验研究

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超临界CO_(2)发泡混凝土的制备及固碳性能研究 被引量：2

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作者 他旭鹏 张源 +5 位作者 万志军 曹钊 李建伟 李绪萍 陈景序 张靖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4222-4234,共13页

实现绿色低碳是推动煤炭产业高质量发展的必然选择。为了实现这一目标,提出一种采用超临界CO_(2)相变发泡技术制备泡沫混凝土的方法,制备了一种兼具高孔隙结构和固碳能力的硅酸盐水泥基超临界CO_(2)发泡混凝土。研究了超临界CO_(2)对材... 实现绿色低碳是推动煤炭产业高质量发展的必然选择。为了实现这一目标,提出一种采用超临界CO_(2)相变发泡技术制备泡沫混凝土的方法,制备了一种兼具高孔隙结构和固碳能力的硅酸盐水泥基超临界CO_(2)发泡混凝土。研究了超临界CO_(2)对材料干密度、孔隙结构和固碳能力的影响规律及作用机制。结果表明:超临界CO_(2)相变发泡混凝土制备过程是考虑硅酸盐水泥特性及其与CO_(2)矿化反应特性的温压动态协调过程。利用超临界CO_(2)相变发泡技术制备硅酸盐水泥基泡沫混凝土机理可分为CO_(2)-水泥浆液共存、CO_(2)-水泥浆液共溶、超临界CO_(2)-水泥浆液共溶、卸压发泡4个阶段。提高实验压力可以增大超临界CO_(2)-混凝土体系中的CO_(2)质量分数,降低超临界CO_(2)发泡混凝土的干密度,超临界CO_(2)发泡混凝土干密度为787.14~993.52 kg/m^(3),变化范围为8.28%~19.20%。超临界CO_(2)发泡混凝土孔隙率的发展受CO_(2)在超临界CO_(2)-混凝土体系中的扩散—溶解—反应行为影响,其孔隙率为47.87%~89.79%,增大实验压力,优化保压时间是制备高孔隙率超临界CO_(2)发泡混凝土的发展方向。超临界CO_(2)发泡混凝土泡孔总体呈均匀、规则、独立的圆孔,其孔径大致相同,约为0.2 mm。增大实验压力可以促进CO_(2)矿化反应程度,有效优化泡孔结构及分布密度。每吨超临界CO_(2)发泡混凝土骨架固碳率为6.32%~10.36%,泡孔储碳量为0.98~2.27 kg,具有明显的固碳潜力,但其制备工艺及参数仍需进一步改善。超临界CO_(2)发泡混凝土有望发展为一种近零碳矿用功能性材料,对实现煤电一体化基地源头减碳意义重大。 展开更多

关键词 绿色低碳 超临界二氧化碳 矿化封存 泡沫混凝土 矿用材料

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饱水、干燥砂岩损伤破坏声、热异常信号及敏感性耦合分析 被引量：2

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作者 王创业 闫宇航 +3 位作者 隋青瑞 朱黄金 游茹 郭宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3185-3196,3270,共13页

为进一步研究饱水、干燥砂岩损伤破坏异常前兆时序信号以及声、热信号的动态敏感性变化,开展不同含水状态砂岩单轴压缩试验,并实时监测砂岩内部声发射信号和表面热红外信号。研究表明:饱水砂岩热红外异常信号率先出现,声发射异常信号滞... 为进一步研究饱水、干燥砂岩损伤破坏异常前兆时序信号以及声、热信号的动态敏感性变化,开展不同含水状态砂岩单轴压缩试验,并实时监测砂岩内部声发射信号和表面热红外信号。研究表明:饱水砂岩热红外异常信号率先出现,声发射异常信号滞后出现;而干燥砂岩则相反;饱水砂岩声、热两类异常信号首次出现的时间差小于干燥砂岩,该时间差对于判断砂岩内外损伤加剧程度有重要参考意义,水减少了该时间差,增加了对饱水砂岩损伤破坏的监测难度;饱水砂岩声、热信号动态敏感性指标强弱顺序为:声-热联合信号>热红外信号>声发射信号;干燥砂岩声、热信号动态敏感性指标强弱顺序为:声-热联合信号>声发射信号>热红外信号。声-热联合信号敏感性明显高于声、热信号,因此在实际工程中分析失稳前兆时,对声、热信号耦合分析是十分有必要的。 展开更多

关键词 损伤破坏 声发射 热红外 动态敏感性

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重复采动巷道围岩裂纹跨尺度演化规律及其力学机理 被引量：6

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作者 吴祥业 庞政 +3 位作者 赵善坤 张玉江 吕坤 王帅 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期579-592,共14页

为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题,以布尔台矿22205回风巷为工程背景,综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法,研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩展... 为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题,以布尔台矿22205回风巷为工程背景,综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法,研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩展和贯通的细-宏观跨尺度裂隙行为演化规律,阐明裂纹跨尺度演化力学机理。研究结果表明:①裂纹演化与时间阶段存在对应关系,根据数值模拟得到围岩宏观破坏4个阶段:掘进影响稳定阶段、一次采动影响阶段、一次采动后稳定阶段、二次采动影响阶段。②根据裂纹萌生、扩展和贯通呈现的“点、线、面”分布形式,得到剪切裂纹“点”状萌生、扩展形成“线”型破裂带,贯通闭合区域形成“面”型破碎区;两帮剪切裂纹发育以竖直方向为主,顶板以倾斜向上、底板以倾斜向下为主;拉伸裂纹在巷道浅部位置以“点”型裂纹与“线”型破裂带形式存在,两帮拉伸裂纹分布以水平方向为主。③叠加采动应力路径下巷道围岩主应力差决定裂纹扩展深度,主应力方向决定裂纹扩展方向,主应力差和方向共同造成巷道围岩裂纹非对称分布;裂纹从应力集中区域内萌生,导致此区域内应力集中现象向新生裂纹尖端区域转移,产生宏观裂纹,应力集中区域随最小主应力偏转方向逆时针旋转。④通过现场窥视将围岩裂隙分为裂隙充分发育、微裂隙萌生和围岩稳定区域,裂隙充分发育区域内裂隙分布复杂,由拉伸和剪切破坏导致,微裂隙萌生区域内裂隙发育形态呈现环向裂隙与轴向裂隙,主要由剪切破坏导致,围岩稳定区域内无裂纹。验证裂纹破坏形式与钻孔窥视结果基本吻合。 展开更多

关键词 采动影响 保留巷道 连续-离散耦合 裂纹发育 巷道破坏

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三点弯曲载荷下岩体偏置斜裂隙的应力强度因子 被引量：3

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作者 王超 伍永平 +3 位作者 赵自豪 曹健 段会强 杨盼盼 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第2期114-122,共9页

地下巷道(硐室)顶板常因弯曲离层而破断,其破断位置与裂隙几何形态和位置密切关联。为揭示裂隙对岩层断裂的影响,建立了岩体偏置斜裂隙的三点弯曲模型,定义了裂隙的偏置系数和贯通率,分析了裂隙偏置系数、倾角和贯通率三者之间的关系,... 地下巷道(硐室)顶板常因弯曲离层而破断,其破断位置与裂隙几何形态和位置密切关联。为揭示裂隙对岩层断裂的影响,建立了岩体偏置斜裂隙的三点弯曲模型,定义了裂隙的偏置系数和贯通率,分析了裂隙偏置系数、倾角和贯通率三者之间的关系,基于力学平衡原理和σ-K关系导出了偏置斜裂隙与偏置竖裂隙应力强度因子K的关系式。同时分析了裂隙倾角、贯通率和偏置系数对应力强度因子的影响规律。该方法可为裂隙影响下巷道(硐室)顶板的张拉断裂提供判定依据。 展开更多

关键词 三点弯曲 应力强度因子 岩体 偏置斜裂隙 贯通率

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2-乙基己基磷酸酯对萤石和方解石浮选行为的影响及机理 被引量：2

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作者 汤家焰 赵芳 +5 位作者 何嘉宁 王介良 曹钊 魏博 张臻悦 池汝安 《金属矿山》 北大核心 2024年第12期125-131,共7页

萤石常与方解石等脉石矿物伴生,二者表面都有Ca活性位点,使得脂肪酸类捕收剂难以选择性吸附于萤石表面。前期试验发现磷酸酯类药剂对萤石具有选择性捕收能力,且捕收能力较强,有利于分离萤石和方解石。通过浮选试验研究了2-乙基己基磷酸... 萤石常与方解石等脉石矿物伴生,二者表面都有Ca活性位点,使得脂肪酸类捕收剂难以选择性吸附于萤石表面。前期试验发现磷酸酯类药剂对萤石具有选择性捕收能力,且捕收能力较强,有利于分离萤石和方解石。通过浮选试验研究了2-乙基己基磷酸酯(2ZHP)对萤石和方解石浮选行为的影响,并采用Zeta电位、红外光谱、X射线光电子能谱等分析手段,探究药剂的作用机理。结果表明:在p H值为4~7时,添加0.75×10^(-5)mol/L的2ZHP,萤石有较好的可浮性,与方解石的可浮性差异较大,有利于实现萤石与方解石的浮选分离;2ZHP能在萤石与方解石表面发生不同程度的化学吸附,萤石表面钙活性位点多,导致萤石对药剂的吸附量比方解石大是萤石的浮选效果优于方解石的主要原因。 展开更多

关键词 2-乙基己基磷酸酯 萤石 方解石 浮选

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