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面向煤矿安全隐患文本的预训练语言模型构建
1
作者 李泽荃 刘飞翔 +2 位作者 赵嘉良 祁慧 李靖 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期185-192,共8页
煤矿各类安全管理信息化平台积累的大量非结构化文本数据目前并没有得到充分利用。为充分挖掘煤矿安全隐患文本知识,提出一种基于领域术语掩码语言建模(DP-MLM)和句子顺序预测建模(SOP)学习机制的煤矿安全领域预训练语言模型(CoalBERT)... 煤矿各类安全管理信息化平台积累的大量非结构化文本数据目前并没有得到充分利用。为充分挖掘煤矿安全隐患文本知识,提出一种基于领域术语掩码语言建模(DP-MLM)和句子顺序预测建模(SOP)学习机制的煤矿安全领域预训练语言模型(CoalBERT)。利用收集到的110万余条煤矿隐患排查记录数据和自构建的1 328个领域术语词典进行模型训练,并在煤矿安全隐患文本分类和命名实体识别2个任务上分别进行对比实验。研究结果表明:在文本分类实验中,CoalBERT模型总体结果的精准率、召回率和综合评价指标F_(1)值较双向编码器表征法预训练模型(BERT)分别提高0.34%、0.21%、0.27%;在命名实体识别实验中,CoalBERT模型的精准率和F_(1)值较BERT模型分别提高3.84%、2.13%。CoalBERT模型能够有效提升煤矿安全隐患文本语义理解能力,可为煤矿安全领域文本挖掘相关任务场景提供基础参考。 展开更多
关键词 BERT模型 煤矿安全隐患文本 文本分类 命名实体识别 预训练模型 任务微调
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基于EMD-SVD的矿山微震信号降噪方法及其应用 被引量：1
2
作者 朱权洁 隋龙琨 +2 位作者 陈学习 欧阳振华 刘晓辉 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期110-119,共10页
为了提高微震监测技术对微震信号分析处理的准确性,充分提取微震信号波形中的有效信息,针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的联合降噪方法。该方法首先通过EMD分解获得信号的IMF分... 为了提高微震监测技术对微震信号分析处理的准确性,充分提取微震信号波形中的有效信息,针对矿山微震信号非平稳、非线性的特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的联合降噪方法。该方法首先通过EMD分解获得信号的IMF分量,利用相关系数、方差贡献率和相似度对IMF分量进行了优选;然后使用优选后的IMF分量重构一维微震信号时间序列的相空间数据,经过SVD分解后,利用奇异值能量百分比确立了SVD重构阶数,并根据SVD恢复原理得到了降噪后的一维微震时间序列;最后以山东某矿现场矿山爆破为例,采用不同降噪方法对3类典型微震信号进行了降噪处理,并对其降噪效果进行了对比分析。结果表明,EMD-SVD降噪方法与传统降噪方法相比,其平均信噪比提高了35%,平均均方根误差降低了50%,有效剔除了微震信号的噪声分量,保留了信号的特征信息。该研究对分析矿山微震信号、微震事件定位及煤矿动力灾害监测具有重要意义。 展开更多
关键词 矿山安全 微震监测技术 微震信号降噪 经验模态分解 奇异值分解
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基于eNSP的智慧矿山网络防火墙技术研究 被引量：3
3
作者 张科学 吕鑫淼 +8 位作者 郑庆学 王晓玲 李小磊 刘昇 刘伟 李鑫磊 闫星辰 许雯 尹宇航 《中国煤炭》 北大核心 2024年第8期94-103,共10页
智慧矿山建设是矿业行业的未来发展趋势,也是推动我国制造业向高质量发展的重要抓手。为了解决智慧矿山网络建设过程中网络易受到攻击等安全问题,引进eNSP并对智慧矿山网络进行了仿真与模拟。搭建了基于eNSP的智慧矿山网络拓扑总体架构... 智慧矿山建设是矿业行业的未来发展趋势,也是推动我国制造业向高质量发展的重要抓手。为了解决智慧矿山网络建设过程中网络易受到攻击等安全问题,引进eNSP并对智慧矿山网络进行了仿真与模拟。搭建了基于eNSP的智慧矿山网络拓扑总体架构,模拟了煤矿井下和地面网络中的交换机、防火墙等网络设备,在矿山网络内外网分界处部署了较多的防火墙设备,实现了VRRP技术、双机热备技术、防火墙安全策略、IPSec加密协议等防火墙相关技术;拓扑分为内网和外网两部分,内网由地面部分和井下部分构成,井下部分和地面部分均由网络三层架构及分布式存储服务器群组成;对各个区域划分了IP地址和安全区域、配置了安全策略,地面部分和井下部分之间通过安全隧道IPSec建立连接。通过数据抓包等方式验证设计的可行性,并对实验结果进行分析,结果表明,本次模拟能够为实际智慧矿山网络的建设提供参考,指出了采用主备建立思想能够更大程度保证数据永不丢失和系统永不停顿,验证了防火墙在网络规划中的重要性和必要性,达到了实验目的和技术预想。 展开更多
关键词 eNSP 智慧矿山网络 防火墙 VRRP技术 双机热备技术 IPSec加密协议
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基于ERNIE-BiGRU-CRF模型的煤矿安全隐患命名实体智能识别研究 被引量：4
4
作者 刘飞翔 李泽荃 +1 位作者 赵嘉良 李靖 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期206-212,共7页
为充分挖掘煤矿安全隐患文本关键知识,帮助煤矿企业安全管理人员更好的开展隐患排查治理工作,提出一种基于预训练语言模型的命名实体识别方法。首先定义煤矿安全隐患实体类别,并采用BIO标注策略构建了7个实体类别和15个实体标签;然后将... 为充分挖掘煤矿安全隐患文本关键知识,帮助煤矿企业安全管理人员更好的开展隐患排查治理工作,提出一种基于预训练语言模型的命名实体识别方法。首先定义煤矿安全隐患实体类别,并采用BIO标注策略构建了7个实体类别和15个实体标签;然后将收集到的煤矿隐患排查数据进行预处理,由煤矿安全领域专家人工标注相关实体,得到1500条煤矿安全隐患命名实体标准数据集;最后采用ERNIE预训练模型对煤矿安全隐患文本词向量进行表征、同时利用BiGRU结构进行上下文语义特征提取以及CRF模型进行实体标签解码,完成煤矿安全隐患命名实体识别研究。实验结果表明:ERNIE-BiGRU-CRF模型在序列标注任务上的精确率、召回率和F1值分别为56.69%、69.23%和62.34%,较于BiLSTM-CRF基线模型分别提高了6.85%、13.74%和9.83%,并且实体抽取结果与实际标注结果相差不大。另外,消融实验也验证了BiGRU层能够更好的捕捉煤矿安全隐患文本上下文语义依赖关系以及CRF层能够进一步优化标签序列的有效性。 展开更多
关键词 煤矿安全隐患 ERNIE-BiGRU-CRF算法模型 命名实体识别 信息抽取
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矿工不安全行为的双重加工机制研究 被引量：3
5
作者 祁慧 孟令俊 +1 位作者 曹家琳 孙艺宁 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期199-205,共7页
矿工不安全行为研究是安全管理领域的经典问题,现有文献多从人因工程和行为经济学视角解释不安全行为的产生机制,少有文献关注矿工在“未经深思熟虑”状态下的不安全行为决策机制,本研究基于双系统理论建构矿工不安全行为双重加工机制... 矿工不安全行为研究是安全管理领域的经典问题,现有文献多从人因工程和行为经济学视角解释不安全行为的产生机制,少有文献关注矿工在“未经深思熟虑”状态下的不安全行为决策机制,本研究基于双系统理论建构矿工不安全行为双重加工机制解释模型。采用问卷调查方法调动矿工在系统2——即深思熟虑的状态下对25种不安全行为进行威胁评估,结果显示对于所有不安全行为,被调查者判断此类行为“经常发生”的比例远高于做出“低威胁评估”的人数比例,表明矿工在生产过程中确实存在运用系统1——“未经深思熟虑”的决策机制实施不安全行为的情形。在此基础上分析矿工采用系统1进行行为决策的影响因素,过去行为、时间压力、处理能力、认知动机、卷入程度及风险感知等因素是影响行为加工机制的主要因素,并据此提出了针对系统1状态下的不安全行为的管控策略。 展开更多
关键词 矿工 不安全行为 双系统理论 威胁评估
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湖南锡矿山高锑地下水稳定碳同位素特征及其富锑意义 被引量：1
6
作者 贺凯凯 朱峰 +1 位作者 王彦堂 郝春明 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第22期9672-9680,共9页
溶解性有机碳是地下水中Sb富集的关键因素,为探明湖南锡矿山高Sb地下水稳定碳同位素特征,揭示有机质氧化分解过程对地下水中Sb富集的影响,对湖南锡矿山高Sb地下水选用碳稳定同位素分馏和水化学相结合的方式进行分析。结果表明:湖南锡矿... 溶解性有机碳是地下水中Sb富集的关键因素,为探明湖南锡矿山高Sb地下水稳定碳同位素特征,揭示有机质氧化分解过程对地下水中Sb富集的影响,对湖南锡矿山高Sb地下水选用碳稳定同位素分馏和水化学相结合的方式进行分析。结果表明:湖南锡矿山高Sb地下水δ^(13)C_(DIC)值在-17.84‰~-2.30‰,δ^(13)C_(DOC)值在-26.87‰~-16.70‰。高Sb地下水中Sb与DOC、HCO_(3)^(-)均呈正相关关系,表明微生物作用对高Sb地下水中Sb的富集具有较大的贡献。高Sb地下水溶解性有机碳相对于溶解性无机碳具有更负的δ^(13)C值,DOC主要受内源有机质的影响;随着δ^(13)C_(DIC)-δ^(13)C_(DOC)差值的减小,Sb浓度逐渐升高,表明由于微生物的存在,有机质的氧化分解明显促进了高Sb地下水中Sb的富集。 展开更多
关键词 锑Sb 碳稳定同位素 溶解性有机碳DOC 有机质氧化 Sb富集
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流量控制式脉动水力压裂裂缝扩展特征试验研究
7
作者 李全贵 王明杰 +6 位作者 余旭 倪冠华 宋明洋 程志恒 孙万杰 陈亮 赵政舵 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期178-189,共12页
脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴... 脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴流量控制式脉动水力压裂试验,分析了泵注频率和泵注速率对泵注压力、声发射能量、裂缝断裂类型及宏观破裂形态特征的影响。结果表明:流量控制式脉动水力压裂的起裂压力、跌落压力及起裂瞬态能量随泵注频率及泵注速率的增加而增大,裂缝扩展面积随泵注频率的增大而减小,随泵注速率的增大而先增大再减小。相较于常规水力压裂,其声发射能量更密集,起裂压力更低,起裂压力最大降低了21.9%,剪切裂纹占比增加5.6%~17.8%,裂缝扩展面积最大增加2.3倍。其脉动水力载荷变化复杂,起裂阶段表现为固定频率、升压力均值和幅值的坡形载荷,裂缝扩展时为固定压力上限、频率和幅值的水平循环形载荷;压力上限、下限和均值与泵注频率及泵注速率呈正相关,压力幅值与泵注频率呈负相关,随泵注频率的增大而先增大再减小。输出的脉动水力载荷类型不同,压裂产生的裂缝扩展特征差异明显。为了提高压裂效果,压裂参数设计要保证输出的脉动水力载荷具有足够的强度和幅值。 展开更多
关键词 脉动水力压裂 流量控制 脉动载荷特征值 能量响应 裂缝断裂类型
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页岩气在狭缝中燃爆超压及爆燃转爆轰特性研究
8
作者 邵昊 蔡毅 +3 位作者 杨涛 吴征艳 胡焕 姚志远 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期51-58,共8页
为阐明页岩储层甲烷(CH_(4))原位燃爆在狭缝内爆燃转爆轰(DDT)距离、最大爆炸压力(P_(max))等传播特性,自主搭建多尺寸可调的三维平板狭缝燃爆试验系统,开展4种水力直径下的甲烷-氧气预混燃爆试验,并结合数值模拟研究高压状态下的页岩... 为阐明页岩储层甲烷(CH_(4))原位燃爆在狭缝内爆燃转爆轰(DDT)距离、最大爆炸压力(P_(max))等传播特性,自主搭建多尺寸可调的三维平板狭缝燃爆试验系统,开展4种水力直径下的甲烷-氧气预混燃爆试验,并结合数值模拟研究高压状态下的页岩气燃爆特性。结果表明:甲烷-氧气预混气体在水力直径1.9~11.43 mm内可以维持燃爆自持传播;P_(max)与最大爆炸升压速率均与初始压力成正比,呈现线性增长的关系;在水力直径11.43 mm下甲烷-氧气预混气体P_(max)接近理论爆轰压力,随着水力直径的减小,P_(max)与初始压力的倍率逐渐降低;初始压力与DDT距离间符合幂函数关系,提升初始压力或降低水力直径,均可缩短DDT距离,从而加快DDT的发生;高压条件下页岩气爆炸特性模拟结果表明,甲烷-氧气预混气体爆炸超压可达到330 MPa,能够对岩石裂隙充分压裂。 展开更多
关键词 页岩气 甲烷(CH_(4)) 狭缝 燃爆 爆燃转爆轰(DDT)
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全尺寸巷道阻燃输送带火灾烟气温度变化特征试验研究
9
作者 王玉怀 张思佳 +2 位作者 李东明 黄刚 张文明 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第5期39-46,共8页
为探究阻燃输送带火灾条件下巷道内不同地点烟气温度的变化特征,在全尺寸巷道中开展阻燃输送带火灾试验,首先,在全尺寸巷道内沿轴向布设6个测温断面,在每个断面设置5个热电偶记录阻燃输送带燃烧过程中不同位置的烟气温度;然后,在风速为1... 为探究阻燃输送带火灾条件下巷道内不同地点烟气温度的变化特征,在全尺寸巷道中开展阻燃输送带火灾试验,首先,在全尺寸巷道内沿轴向布设6个测温断面,在每个断面设置5个热电偶记录阻燃输送带燃烧过程中不同位置的烟气温度;然后,在风速为1.2 m/s条件下,利用全尺寸巷道对4 m×1.2 m(长×宽)钢丝绳芯阻燃输送带开展火灾特性试验。结果表明:火源下游区域烟气温度及升温进程主要受输送带火源距离的影响。距离火源越近,阻燃输送带燃烧产生的热效应越强,相应地点烟气温度越高,由于输送带火灾属于非稳态燃烧过程,局部断面烟气温度与火源距离之间呈现非线性关系;处同一高度的水平巷道中,两侧烟气温度高于巷道中间,且随着与火源距离的增大,巷道中部与两侧烟气温差逐步减小;在火源下游沿巷道纵向范围内,烟气表现出分层状态,烟气温度从巷道顶板向底板逐步降低,不同高度烟气层之间存在显著的温度差。随着火源距离的增加,烟气层之间温度差逐步减小。 展开更多
关键词 阻燃输送带 输送带火灾 烟气温度 全尺寸巷道 火源距离
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流变扰动效应下红砂岩敏感邻域范围试验研究
10
作者 王波 任永政 +5 位作者 田志银 马世纪 高翔宇 孙宏旭 王军 黄万朋 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期255-265,共11页
深部岩体受到“强扰动”和“高地压”的影响,失稳致灾的风险逐渐增加。开展流变扰动效应理论研究是深部岩体稳定性控制的关键环节。其中,岩石流变扰动效应敏感邻域范围的识别与分析是重要组成部分。本研究在不同围压条件下通过细分红砂... 深部岩体受到“强扰动”和“高地压”的影响,失稳致灾的风险逐渐增加。开展流变扰动效应理论研究是深部岩体稳定性控制的关键环节。其中,岩石流变扰动效应敏感邻域范围的识别与分析是重要组成部分。本研究在不同围压条件下通过细分红砂岩流变的轴向应力等级,选取岩石流变扰动效应下具有标志性的累计残余变形发展阶段(衰减阶段、近似等速阶段及加速阶段),结合流变扰动效应下其与岩石微观孔隙结构动力响应的一致相关性,多角度分析红砂岩流变扰动效应敏感邻域的演化特征。研究结果表明:①在不同围压条件下,红砂岩流变扰动累计残余变形的发展阶段表现出与静态流变相似的特征。随着围压的增加,其不同阶段的反应特征和速率都会发生显著变化,从而对岩体的稳定性和强度产生一定影响。②利用岩石流变扰动敏感性相关系数,进一步将红砂岩流变扰动敏感邻域划分为弱敏感区和强敏感区,并指出弱敏感区应作为流变岩体稳定性防护的关键阶段。③综合不同围压条件下的宏微观损伤演化特征响应分析,围压增大会导致红砂岩流变扰动敏感邻域范围的收缩和弱敏感区间的减少,加速了向强敏感区的特征转化。同时,随着围压的增大处于强敏感邻域内红砂岩的破坏发育速率也随之增大。本研究通过岩石流变扰动效应下对红砂岩微观孔隙结构和宏观变形量动力响应的综合分析,多角度揭示红砂岩流变扰动效应敏感邻域的动态演化特征,为深部岩体的安全开采和稳定性评估提供理论依据。 展开更多
关键词 岩石流变扰动效应 扰动敏感邻域 强敏感区 弱敏感区 敏感邻域演化特征
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复杂构造下保护层开采卸压瓦斯异常涌出机制及定量溯源技术
11
作者 陈学习 陈星宇 +4 位作者 胡嘉英 周爱桃 肖健 孙际宏 严志龙 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2509-2526,共18页
保护层开采是瓦斯灾害防治的有效技术手段,开采过程中工作面异常涌出问题是矿井安全生产的重要威胁。以象山煤矿21313工作面为研究对象,基于地质统计法数值建模实现21512工作面瓦斯地质精细反演,通过FLAC3D-COMSOL耦合模拟分析了复杂构... 保护层开采是瓦斯灾害防治的有效技术手段,开采过程中工作面异常涌出问题是矿井安全生产的重要威胁。以象山煤矿21313工作面为研究对象,基于地质统计法数值建模实现21512工作面瓦斯地质精细反演,通过FLAC3D-COMSOL耦合模拟分析了复杂构造应力下保护层开采的力学演化规律及卸压增透机制,探究了开采后本煤层、邻近层瓦斯运移和瓦斯涌出量规律,结合现场统计、碳同位素测试、数值模拟对比分析实现了工作面异常涌出定量溯源,并针对性采取了底板卸压拦截定向长钻孔抽采措施。结果表明:当保护层工作面由40 m推进至200 m时,底板塑性破坏深度由8.5 m增至25 m,最大垂直应力由-19.09 MPa上升到-29.17 MPa,最大应力释放率由62%升至100%,反映随着推进距离的不断增加,煤岩层受采动破坏明显,底板岩体裂隙发育贯通到5号煤层,卸压范围及程度不断增大。开采200 m后工作面,计算得知保护层走向卸压角为66°、倾向卸压角为62°,5号煤渗透率约为原始煤层的600倍,卸压增透效果明显。随保护层工作面推进距离增大,瓦斯压力降低幅度及范围增大,本煤层、邻近层最大瓦斯压力在开采90 d时,下降幅度分别为3.7%、19.4%;瓦斯总涌出量随着推进距离增加而上升的同时,邻近层绝对瓦斯涌出量占比逐渐上升,推进到200 m时,邻近层绝对瓦斯涌出量占比63.00%。通过综合运用现场统计数据、碳同位素测试结果以及数值模拟方法的对比分析表明,采空区、上隅角瓦斯各来源比例随工作面向前推进基本保持稳定,瓦斯主要来源于邻近层,采空区、上隅角的邻近层瓦斯占比平均值分别为77.99%、49.33%,数值模拟得到的瓦斯涌出量略大于实测瓦斯涌出量,邻近层瓦斯涌出量占比小于实测值,增长趋势两者相符合。采取卸压瓦斯精准治理措施后,卸压瓦斯抽采率为55.80%、55.01%,工作面风排瓦斯量至少下降62.06%,回风流甲烷质量分数至少降低了52.38%,保护层工作面及被保护层瓦斯治理效果明显,实现了复杂构造矿区多煤层综合瓦斯精准治理。 展开更多
关键词 保护层开采 瓦斯运移 耦合模拟 瓦斯涌出量 定量溯源
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连采连充式工作面矿压叠加特征及围岩控制技术应用
12
作者 杨涛 闵恒 +3 位作者 胡嘉英 陈全秋 张庆国 张书超 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第7期99-105,共7页
为解决特厚煤层在连采连充工艺中支巷围岩变形及稳定性难题,采用数值模拟与现场实验相结合的方法,揭示采动应力场时空迁移规律及围岩破坏机制,提出“深层锚索约束+浅层锚杆支护+双向护网”的差异化协同控制技术。研究结果表明:充填后可... 为解决特厚煤层在连采连充工艺中支巷围岩变形及稳定性难题,采用数值模拟与现场实验相结合的方法,揭示采动应力场时空迁移规律及围岩破坏机制,提出“深层锚索约束+浅层锚杆支护+双向护网”的差异化协同控制技术。研究结果表明:充填后可显著降低未开采支巷应力集中水平;充填体-煤柱复合结构因刚度差异导致显著非对称变形;通过“锚索约束深部岩体+锚杆强化浅层结构+护网协同承载”的差异化支护,实现围岩应力场均衡化调控。研究结果可为特厚煤层绿色高效开采提供理论与技术支撑。 展开更多
关键词 特厚煤层 连采连充 围岩控制 数值模拟 差异化支护
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高抽巷布设参数对煤自燃的扰动效应分析
13
作者 陈亮 于宏阳 +4 位作者 毕雄飞 徐振炜 王栋炜 秦瑞晨 郭磊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期77-84,共8页
针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦... 针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦斯抽采角度初定高抽巷垂向高度为20~53 m;基于Comsol模拟分析了不同位置高抽巷抽采扰动下采空区瓦斯浓度分布、自燃“三带”宽度演变规律,以及不同抽采负压下瓦斯浓度及氧浓度的量变特征,指出水平距离与其对氧化升温带的扰动效应呈正相关性,其垂直高度与抽采瓦斯浓度成正比、与垂向氧浓度成反比。并确定了高抽巷水平位置距回风巷20 m、距煤层顶板垂直高度50 m,以及合理抽采负压为20 kPa。通过现场工程试验验证,优化后高抽巷抽采量减少1.37 m^(3)/min,工作面回风巷瓦斯浓度仅上升0.04%,均处于安全范围内。但采空区散热带、自燃氧化带宽度分别减少12 m和9 m,有效降低其自燃风险,有利于采空区瓦斯与煤自燃灾害的协同共治。 展开更多
关键词 采空区 瓦斯抽采 高抽巷 煤自燃 一面四巷
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近距离煤层群多分支水平井井孔对接控压抽采技术
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作者 陈亮 程志恒 +4 位作者 罗欣 于宏阳 张喆睿 王朋 王向东 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期42-56,共15页
为解决近距离煤层群准备区地面井抽采时间长、井下钻孔难以衔接导致矿井抽-掘-采整体失衡、产能受限的问题,以山西吕梁沙曲井田为例,通过理论分析、数据统计得出井田地质构造、水动力条件对煤层气成藏的影响,煤层气储层特征及含气性分... 为解决近距离煤层群准备区地面井抽采时间长、井下钻孔难以衔接导致矿井抽-掘-采整体失衡、产能受限的问题,以山西吕梁沙曲井田为例,通过理论分析、数据统计得出井田地质构造、水动力条件对煤层气成藏的影响,煤层气储层特征及含气性分布。基于不同条件下多分支水平井抽采效果数值模拟分析确定了分支形态、长度、间距、数量及角度的合理参数;建立了多分支水平井与井下钻孔对接的三维数学模型,给出二者相对距离及角度的解析解,并根据钻井测斜、综合录井保障井身轨迹控制和精准钻进,结合井下深孔固孔工艺及装置,确立了井孔高效对接的整套流程,进而提出先正压后负压的控压抽采工艺,且研发了孔口高压缓冲罐、多级气渣分离罐成套装置,并阐明其关键参数及工作原理。同时,构建了该技术应用转化效果的综合评价函数,确立由准备区转向生产区过程的安全、效益及转化三维动态评价指标及临界值。研究结果表明:①确定羽状、混合型分支井分别适用于准备区和生产区,分支长度300~400 m,分支数量为4~8个、分支与主支夹角30°为宜;对接抽采前期正压为0.5 MPa,后期抽采负压为20 kPa;②五采区试验区内井孔对接抽采的单井日产量达到1.3万m^(3)/d,是常规井的3.3倍;区内安全指标均降至临界值以下,3+4号与5号煤层同步消突;吨煤钻孔量较原来降低55%,准备区πz和生产区转化率πs分别为93%、90%,整体转化率为83.7%,煤层气产能提高了465万m^(3)/a,解放优质煤量50万t。 展开更多
关键词 近距离煤层群 多分支水平井 井孔对接 控压抽采 综合评价
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煤基固废充填料浆长距离输送悬浮态稳定性研究 被引量：1
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作者 李涛 杨涛 +2 位作者 刘金成 刘子健 杨天阳 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期444-456,共13页
煤矿煤基固废充填开采技术是实现煤炭绿色低碳开采的重要代表性技术,煤基固废料浆充填采空区可有效控制顶板岩层运移,防止衍生灾害发生。针对煤矿智能化大型化发展趋势下,煤基固废充填料浆长距离管道输送中颗粒悬浮态敏感性强易导致浆... 煤矿煤基固废充填开采技术是实现煤炭绿色低碳开采的重要代表性技术,煤基固废料浆充填采空区可有效控制顶板岩层运移,防止衍生灾害发生。针对煤矿智能化大型化发展趋势下,煤基固废充填料浆长距离管道输送中颗粒悬浮态敏感性强易导致浆体浓度不稳定而堵爆管的问题,开展浆体悬浮态稳定性方面的研究,旨在减少煤基固废长距离充填开采中堵爆管事故的发生。首先,应用正交试验、极差分析、方差分析与显著性检验法,评价影响煤基固废充填料浆流变特性的主次因素与影响显著性,得出主次影响因素的排序为料浆>水泥掺量>粉煤灰掺量,各因素影响显著性的排序为料浆浓度>水泥掺量>粉煤灰掺量。确定煤基固废充填料浆的质量分数为75.2%,各因素的最优配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶水质量比为12∶19.5∶43.7∶24.8。其次,建立煤基固废充填料浆长距离管道输送基于固液二相载体悬浮液的固体颗粒沉降模型,通过临界不沉粒径力学模型计算、粒度筛分试验、流变特征参数测试,确定固液二相载体悬浮液的密度为1 626.82 kg/m^(3),判别煤基固废充填料浆为非稳定浆体,不具备长距离管道输送的经时悬浮态稳定性。最后,确定使煤基固废充填料浆转变为悬浮态稳定浆体的悬浮临界屈服应力与悬浮临界塑性黏度分别为172.87 Pa、2.39 Pa·s,提出通过添加悬浮剂建立煤基固废充填料浆长距离管道输送稳定浆体体系的方法,以期解决煤矿煤基固废长距离充填开采工程实践问题。 展开更多
关键词 长距离输送 悬浮态稳定性 沉降模型 固液二相载体悬浮液 悬浮临界值
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深埋煤层群上被保护层卸压瓦斯精准溯源量化模型与方法
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作者 卫德俊 陈学习 +6 位作者 刘照辉 吴建宇 姚威 刘鹏 肖健 韦晓波 孙洪涛 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期150-157,共8页
为解决突出深埋煤层群采用保护层开采时上被保护层卸压瓦斯分布规律难以精准确定的问题,基于碳、氢同位素质量守恒原理,构建三端混源瓦斯精确量化溯源模型。通过采集丁_(5-6)、戊_(8)、戊_(9-10)煤层母本瓦斯气样及距开采层不同高度的... 为解决突出深埋煤层群采用保护层开采时上被保护层卸压瓦斯分布规律难以精准确定的问题,基于碳、氢同位素质量守恒原理,构建三端混源瓦斯精确量化溯源模型。通过采集丁_(5-6)、戊_(8)、戊_(9-10)煤层母本瓦斯气样及距开采层不同高度的混合瓦斯气样,开展碳、氢同位素测试分析。研究结果表明:回采工作面上隅角埋管抽采的混合瓦斯中,丁_(5-6)、戊_(8)、戊_(9-10)煤层瓦斯占比分别为16%、78%、6%;在戊_(9-10)煤层顶板8倍、10倍、12倍、14倍采高处,丁_(5-6)煤层卸压瓦斯占比依次为26%、31%、37%、45%,戊_8煤层卸压瓦斯占比则分别为72%、66%、61%、53%。该研究成果实现了开采空间内被保护层卸压瓦斯分布的量化分析,不仅可为保护层回采工作面邻近层卸压瓦斯的精准抽采提供指导,还能为评估被保护层的卸压保护效果提供重要参考依据。 展开更多
关键词 保护层开采 碳氢同位素 三端溯源模型 卸压瓦斯 瓦斯抽采
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基于深度学习模型的矿井火灾图像识别方法研究
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作者 王治峰 杨涛 +1 位作者 闵恒 张书超 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第8期146-154,共9页
为了解决传统矿井火灾监测模型反应迟缓、误报率高等问题,提升复杂工况下早期火源的检测精度与实时性,提出1种基于深度学习的矿井火灾图像识别算法。该算法在卷积神经网络基础上,融合迁移学习构建高效特征提取模块,引入多尺度特征融合策... 为了解决传统矿井火灾监测模型反应迟缓、误报率高等问题,提升复杂工况下早期火源的检测精度与实时性,提出1种基于深度学习的矿井火灾图像识别算法。该算法在卷积神经网络基础上,融合迁移学习构建高效特征提取模块,引入多尺度特征融合策略,并采用轻量化网络设计,实现对井下弱光、多尘、干扰源复杂环境的适应能力,保障模型在边缘计算设备上的实时部署。研究结果表明:X-YOLOv11模型在保持36.5 M的较小网络参数规模的同时,识别精度达到96%,检测速度为145 FPS,优于YOLOv8、YOLOv5和Faster R-CNN等主流算法,且能有效区分焊接火花、矿灯反光等干扰因素,显著提升火灾预警的准确性与及时性。研究结果可为高风险工业环境下的图像识别与灾害预警系统研发提供参考。 展开更多
关键词 神经网络 矿山火灾 计算机视觉 深度学习
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气体抽排对上隅角低氧治理效果及采空区煤自燃影响研究
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作者 刘刚 褚廷湘 +3 位作者 朱天儒 张曦 王雨钒 孟金伟 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期87-95,共9页
气体抽排技术作为治理浅埋煤层工作面上隅角低氧现象的有效措施,其应用过程中存在采空区漏风量增加可能导致煤自燃风险升高的问题。以中煤平朔集团有限公司井工一矿19112工作面为研究对象,在典型浅埋煤层工作面上隅角低氧致因分析基础上... 气体抽排技术作为治理浅埋煤层工作面上隅角低氧现象的有效措施,其应用过程中存在采空区漏风量增加可能导致煤自燃风险升高的问题。以中煤平朔集团有限公司井工一矿19112工作面为研究对象,在典型浅埋煤层工作面上隅角低氧致因分析基础上,构建了采空区流−固−化多场耦合数学模型,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法分析了90,120,240,360 m^(3)/min气体抽排流量下上隅角低氧治理效果与采空区煤自燃风险程度。研究结果表明:①上隅角低氧现象是由煤层处于CO_(2)−N_(2)带且惰性气体下泄、采空区遗煤低温氧化、采空区与地表形成贯通裂隙发育通道及工作面U型负压通风方式等因素共同作用形成的。②当气体抽排流量提升至360 m^(3)/min时,上隅角区域O_(2)体积分数显著提升,低氧现象得到有效控制。③低氧范围宽度与气体抽排流量呈二次函数拟合关系。④在上隅角安装抽排通风机进行抽排时虽然会使采空区氧化带宽度有一定程度增加,但其最大宽度(53.8 m)仍远低于理论采空区氧化带宽度安全阈值(604.8 m),表明气体抽排技术在有效治理低氧的同时,不会显著增加采空区煤自燃风险。 展开更多
关键词 上隅角 低氧现象 气体抽排 采空区 煤自燃
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株洲市地下水中有机污染物的污染特征与健康风险评价
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作者 刘志尧 刘慧林 贺凯凯 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第6期2615-2626,共12页
随着工农业的不断发展,地下水中有机污染问题对人体的健康造成的威胁也逐渐被重视。根据美国国家环保局(U.S. Environmental Protection Agency, USEPA)推荐的健康风险评价方法,结合当地自然地理和水文地质条件,对株洲市地下水有机污染... 随着工农业的不断发展,地下水中有机污染问题对人体的健康造成的威胁也逐渐被重视。根据美国国家环保局(U.S. Environmental Protection Agency, USEPA)推荐的健康风险评价方法,结合当地自然地理和水文地质条件,对株洲市地下水有机污染物进行检测,并利用健康风险评价模型对饮水、皮肤、呼吸3种暴露途径产生的非致癌风险和致癌风险进行健康风险评价,结果表明:株洲市地下水中主要有机污染物为二氯甲烷、1,2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、p, p′-DDE、p, p′-DDD。地下水中的有机污染物非致癌风险均小于规定限值,而所有采样点的致癌风险指数均超过了致癌风险限值,且ZZS119采样点超过了最大可接受致癌风险限值。地下水中有机物主要暴露途径均是呼吸途径,占总风险比例的81%左右,产生致癌风险最大的有机污染物为四氯乙烯,占比81.08%,其次是三氯乙烯,占比11.65%。株洲市地下水由于城市排污、化工厂挥发性有机物、林木杀虫剂的使用、生活废水的的排放等原因受到了严重的有机物污染,且对当地居民造成了不可接受的致癌风险。 展开更多
关键词 有机污染 污染特征 健康风险评价 地下水
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矿井粉尘防治技术研究进展及发展趋势
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作者 司俊鸿 王雨晨 +2 位作者 李林 范若婷 郭晓洁 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期64-79,共16页
粉尘对矿井的工作环境和作业人员的职业健康造成威胁,制约着矿井安全生产。为进一步改善工作环境,从粉尘产生原因、特性和危害出发,系统梳理了国内外近20 a矿井粉尘防治技术的研究进展,建立了矿井粉尘防治技术体系,通过对比技术优劣势,... 粉尘对矿井的工作环境和作业人员的职业健康造成威胁,制约着矿井安全生产。为进一步改善工作环境,从粉尘产生原因、特性和危害出发,系统梳理了国内外近20 a矿井粉尘防治技术的研究进展,建立了矿井粉尘防治技术体系,通过对比技术优劣势,指明了现阶段矿井粉尘防治技术的研究方向。结果表明:矿井粉尘防治技术主要包括抑尘剂降尘、煤层注水、喷雾降尘、除尘器捕尘、通风排尘、密闭控尘和个体防护7大类,其中:①抑尘剂降尘技术的研究聚焦于绿色复合抑尘剂开发、抑尘作用机理分析和特殊工况产品定制;②煤层注水技术和喷雾降尘技术聚焦于技术创新、参数优化和技术联合应用;③除尘器捕尘和通风排尘致力于实现智能低耗管理目标,研发高性能系统或设备;④密闭控尘注重材料结构的升级和智能化系统研发;⑤个体防护材料的研发重点是兼具高性能与舒适感的轻便防护用品。基于上述分析,剖析了各类技术研究存在的薄弱环节,并给出了未来发展方向。认为:①煤层注水工艺参数与实际煤层地质条件的适配性差,导致向煤层注入的水分呈不均匀分布,降尘效率低;②抑尘剂降尘与喷雾降尘技术受环境波动影响大;③喷雾降尘技术、除尘器捕尘技术和通风排尘技术在参数优化与调控方面存在技术应用滞后问题,密闭控尘结构负压适配差,有逸散风险,在智能监测、负压调控及协同联动方面存在不足;④个体防护难以平衡舒适性与防护性能的关系。该领域未来研究重点在于:突破粉尘防治理论研究瓶颈,完善矿井粉尘防治理论体系;加大粉尘防治技术与设备的研发及应用力度;积极引入人工智能和大数据技术,提升矿井粉尘防控的智能化水平。 展开更多
关键词 矿井粉尘防控 绿色矿山 研究进展 发展趋势
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