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新型聚能管设计及工程应用 被引量：2
1
作者 田家璇 张昌锁 +1 位作者 李泽 廖霖 《爆破》 北大核心 2025年第1期159-165,198,共8页
为了控制隧道成型一般采用光面爆破,光面爆破需要控制线装药密度,常规做法采用空气间隔轴向不耦合装药,各段炸药需用导爆索连接。但导爆索使用量大,价格高昂,审批困难,且做不到装药均散性。目前隧道掘进周边孔在不使用导爆索时均采用底... 为了控制隧道成型一般采用光面爆破,光面爆破需要控制线装药密度,常规做法采用空气间隔轴向不耦合装药,各段炸药需用导爆索连接。但导爆索使用量大,价格高昂,审批困难,且做不到装药均散性。目前隧道掘进周边孔在不使用导爆索时均采用底部集中装药结构,会产生严重超欠挖。为此设计了一种新型聚能管,这种新型聚能管结合了PVC半管和聚能罩,并增设了固定环,不仅能准确控制炸药用量,简化装药过程,还能保证整个装置的稳定性,且不受有水环境制约,确保能量的高效传送,有效控制了隧道超欠挖。为评价新型聚能管的爆破效果,首先通过殉爆试验验证在采用新型聚能管时,多节被发炸药在60 g药量下间隔30 cm可以稳定传爆,又通过数值模拟证明该新型聚能管切缝效果良好。新型聚能管在汾阳至石楼高速公路东山隧道进行了工程应用,实现线装药密度200 g/m无导爆索光面爆破,半孔留痕率达到90%,有效减少超欠挖,经济效益显著,具有较好的推广价值。 展开更多
关键词 光面爆破 殉爆 数值模拟 聚能切缝爆破 压力分析
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太原市生态环境质量时空演变及影响因素探究
2
作者 肖华 刘珺 《环境监测管理与技术》 北大核心 2025年第4期89-93,共5页
基于谷歌地球引擎(GEE),采用太原市2001—2022年的Landsat遥感影像,建立遥感生态指数(RSEI),利用Theil-Sen median趋势分析法、Mann-Kendall检验、空间转移矩阵和地理探测器分析该市生态环境的变化趋势和影响因素。结果表明:太原市2001... 基于谷歌地球引擎(GEE),采用太原市2001—2022年的Landsat遥感影像,建立遥感生态指数(RSEI),利用Theil-Sen median趋势分析法、Mann-Kendall检验、空间转移矩阵和地理探测器分析该市生态环境的变化趋势和影响因素。结果表明:太原市2001—2022年RSEI平均值为0.55,生态质量水平表现为中等;研究期间太原市RSEI发生了“良好→中等”“优→良好”“中等→较差”“较差→差”的变化,其生态环境质量整体变差;归一化植被指数、净生态系统生产力、缨帽变换湿度分量、年总降水、高程、年总太阳辐射、年最高温与RSEI呈正相关关系,地表温度和干度与RSEI呈负相关关系;各因素对生态环境质量的定量影响尚不明确,改善太原市生态环境质量须结合地形、植被覆盖、气候等因素进行综合治理。 展开更多
关键词 遥感生态指数 生态环境质量 时空演变 影响因素 太原市
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轻量化无线倾角测量系统关键技术开发及工程应用
3
作者 兰天龙 孙兴宇 +2 位作者 周迎春 鲁来强 王建民 《测绘通报》 北大核心 2025年第1期155-160,共6页
输煤栈桥在自身运载和外界环境作用下难免会发生倾斜,针对传统输煤栈桥监测方法效率低、成本高、实时性较差的问题,本文基于MEMS三轴重力加速度传感器倾角测量原理,设计了轻量化无线倾角实时测量系统。综合应用射频技术(BF)和4G CAT.1... 输煤栈桥在自身运载和外界环境作用下难免会发生倾斜,针对传统输煤栈桥监测方法效率低、成本高、实时性较差的问题,本文基于MEMS三轴重力加速度传感器倾角测量原理,设计了轻量化无线倾角实时测量系统。综合应用射频技术(BF)和4G CAT.1技术实现现场近距离无线数据采集和远程无线传输,系统具有轻量化、低功耗、高精度、安装快速等特点。经试验测试,该测量系统稳定可靠,在静态环境中倾角测量精度可达0.002°,结合物联网云平台可(近)实时监测输煤栈桥的倾斜姿态。应用结果表明,通过滤波回归算法有效去除了由皮带震颤引起的环境噪声,无线倾角测量系统的精度可达0.01°;当累计倾角大于0.18°时,及时发出预警信息,保障了输煤栈桥的稳定运行。 展开更多
关键词 倾斜监测 输煤栈桥 无线倾角仪 实时在线监测
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厚煤层综放面切顶留巷关键参数研究及其工程应用 被引量：1
4
作者 马洁腾 张昌锁 +2 位作者 张胜利 张晨 韩秉呈 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期1031-1044,共14页
【目的】解决工作面采用混凝土柔模充填技术沿空留巷后巷道稳定性问题。【方法】采用“柔模充填+聚能爆破预裂技术”。基于工作面顶板覆岩特征,综合运用理论分析和数值模拟的方法,结合现场施工条件,确定了切顶高度20.5 m、切顶角度5... 【目的】解决工作面采用混凝土柔模充填技术沿空留巷后巷道稳定性问题。【方法】采用“柔模充填+聚能爆破预裂技术”。基于工作面顶板覆岩特征,综合运用理论分析和数值模拟的方法,结合现场施工条件,确定了切顶高度20.5 m、切顶角度5°的深孔预裂爆破方案。【结果】研究结果表明,切顶后煤壁内弹塑性交界线内移,内应力场范围增大,高位砌体梁结构作用明显。随切顶高度的增加,充填体支护阻力和围岩变形量先减小后稳定;随切顶角度的增加,充填体支护阻力和围岩变形量不断增大。现场切顶施工后围岩变形量相比不切顶时顶底板移近量减少了56%,两帮移近量减少了72%,减少了后期维护成本,可为同类条件下煤矿切顶留巷提供经验参考。 展开更多
关键词 厚煤层 沿空留巷 切顶卸压 柔模充填 顶裂
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智能采矿数智赋能技术内涵与应用范式 被引量：3
5
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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基于低位覆岩结构力学解析的特厚煤层大采高综放工作面支架工作阻力计算方法 被引量：1
6
作者 郭军 王子 +9 位作者 冯国瑞 段宏飞 白锦文 李丽绒 文晓泽 皇文博 张洁 杨龙龙 刘全 张家豪 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期98-111,共14页
为探究特厚煤层对超大采高综放工作面液压支架的压架机理和工作阻力计算方法,以大同矿区塔山井田为背景,通过相似模拟试验和理论分析研究了特厚煤层大采高综放采场上覆岩层结构特征及其演化规律,建立了上覆岩层“组合简支梁”和“砌体... 为探究特厚煤层对超大采高综放工作面液压支架的压架机理和工作阻力计算方法,以大同矿区塔山井田为背景,通过相似模拟试验和理论分析研究了特厚煤层大采高综放采场上覆岩层结构特征及其演化规律,建立了上覆岩层“组合简支梁”和“砌体梁”的结构模型,并对其进行了力学解析,研究结果表明:特厚煤层综放开采空间大,覆岩受影响范围广,上覆岩层存在多层厚硬岩层时,在高位易形成砌体梁结构,低位岩层形成“组合悬臂梁”结构,随着工作面推进,该结构先后经历了“回转—分离—反向回转—滑落”的运动过程。组合悬臂梁发生破断后向采空区一侧发生回转并对液压支架产生变形压力,随后“组合悬臂梁”结构发生滑动分离,形成“组合简支梁”结构,并将上覆岩层的荷载通过顶煤传递至工作面液压支架,当荷载大于支架工作阻力时易引发压架事故。通过力学分析,获得了“组合简支梁”结构任意层位岩层煤壁侧支撑力的表达式,并依次迭代获得该结构作用于支架上方顶煤处的压力,提出了低位“组合简支梁”结构作用下的特厚煤层超大采高综放工作面液压支架工作阻力的计算方法。其中“组合简支梁”结构作用于液压支架上的荷载由结构中各岩梁的厚度、长度、破断角和回转角决定。上述研究结果为进一步分析特厚煤层超大采高综放开采工作面支架围岩关系这一矿压控制的核心问题提供理论依据,对特厚煤层智能化超大采高开采设备的选型和自动控制有一定借鉴意义。 展开更多
关键词 特厚煤层 超大采高 覆岩结构 相似模拟 工作阻力
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水蒸汽与氧协同注入气化–热解无烟煤宏观渗流与细观结构演变
7
作者 王磊 王磊 +4 位作者 康志勤 孙丁伟 贾毅超 孟巧荣 杨栋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3760-3773,共14页
为了研究煤炭水氧气化-热解反应过程中井网之间不同区域内煤层破裂规律与渗流演变特征,进行了水蒸汽与氧气协同气化-热解无烟煤的长距离反应试验,对距注热端不同距离的气化-热解煤样进行了宏观渗透率测试,通过高分辨率显微CT技术对煤样... 为了研究煤炭水氧气化-热解反应过程中井网之间不同区域内煤层破裂规律与渗流演变特征,进行了水蒸汽与氧气协同气化-热解无烟煤的长距离反应试验,对距注热端不同距离的气化-热解煤样进行了宏观渗透率测试,通过高分辨率显微CT技术对煤样进行了细观物理结构表征,并借助专业图像处理软件对煤样的三维孔裂隙结构进行重构与统计,明确了无烟煤水氧气化-热解的物理改性特征。研究表明:注热端附近无烟煤失重率可达60%,渗透率高达3.42×10^(-15)m^(2),远高于初始渗透率(10^(-19)m^(2)量级),而距注热端较远处无烟煤失重率不到20%,渗透率为1.26×10^(-15)m^(2)。整体上,从注热端到产气端无烟煤渗透率逐步降低,呈显著的Logistic非线性变化趋势,但最低渗透率亦可达初始无烟煤渗透率的8×10^(3)倍,这就为后续的气化-热解反应提供了更好的反应界面,无烟煤的气化或者热解反应、煤体内部的热应力效应、矿物质变化以及分解产物的排采共同作用致使无烟煤内部大量孔渗通道发育。将煤体内部细观裂隙结构划分为大裂隙、中裂隙和小裂隙3种级别,大裂隙的数量要远少于中裂隙和小裂隙,但其体积却远高于其他2种裂隙,整体上,不同区域煤体内部大裂隙占比处于88%~97%间,占绝对主导作用。从注热端附近的高温区(715~820℃)到产气端附近的低温区(410~535℃),煤体孔隙度逐渐降低,其变化趋势与渗透率变化趋势趋于一致,高温裂隙系统的高度发育提升了煤体的孔隙度,进一步通过增强孔隙连通性提高了渗透率。本研究进行了从注热井到生产井热流体注入-煤氧化还原反应-煤热解反应-产物排采全流程的实验室模拟,对深部煤炭原位水氧气化产气过程的理解和技术优化具有现实意义。后续围绕提升气化温度、开展多次注氧循环、拓展煤种与粒径对比实验等方面,深化对煤体在高温水氧环境下物理改性与渗流演化机制的理解。 展开更多
关键词 高温蒸汽 氧化还原 气化-热解 渗流特性 细观结构
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法向扰动下裂隙砂岩的剪切力学性质与细观演化特征
8
作者 张洁 冯国瑞 +5 位作者 郭军 文晓泽 冯文明 张旭 张亮 DIAS Daniel 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期178-193,共16页
为探究裂隙岩体在扰动作用下的剪切力学行为和细观演化特征,开展了恒定作用下裂隙砂岩的直剪试验,采用PFC^(2D)建立了不同裂隙角度离散元模型,分析了法向恒定和扰动作用下试样的剪切强度和破坏特征;基于剪切过程中细观演化规律,揭示了... 为探究裂隙岩体在扰动作用下的剪切力学行为和细观演化特征,开展了恒定作用下裂隙砂岩的直剪试验,采用PFC^(2D)建立了不同裂隙角度离散元模型,分析了法向恒定和扰动作用下试样的剪切强度和破坏特征;基于剪切过程中细观演化规律,揭示了扰动作用下裂隙砂岩的裂纹扩展规律和能量耗散机理。研究结果表明:①预制裂隙使岩石剪切强度显著降低,两种加载模式下不同裂隙角度的剪切强度降幅分别为9.79%~20.28%和11.12%~16.78%;随着裂隙角度增加,应力–应变曲线斜率降低,剪切强度和峰值位移呈现出先增大后减小的趋势,具有明显的角度效应,剪切强度与裂隙角度成三次函数关系;法向扰动削弱了角度效应的影响,使岩石抵抗剪切变形的能力减弱,破坏提前。②在剪切过程中,岩石内部力链呈现出与荷载方向一致的演化趋势,微裂纹主要从试样两端和预制裂隙两端萌生和发育;微裂纹倾角主要分布在20°~80°,破坏后剪切裂纹占比为78%~81%,扰动作用使该过程中产生的各类裂纹增多,起裂位移减小,剪切裂纹占比增大。③AE振铃计数的发展可分为平静期、缓增期、爆发期和稳定期,扰动作用下“平静期”较短,且在“缓增期”呈现出阶梯性增长趋势。④扰动作用下的剪切试验,试样失效点的总能量较低;直至试样破坏,大部分输入能都以弹性应变能的形式储存在试样中,且在扰动作用下的弹性能显著低于恒定作用下的,降幅达到9.87%~13.94%;扰动使试样储能能力降低,耗散能增加,更容易产生裂纹从而破坏。 展开更多
关键词 裂隙岩体 法向扰动 剪切特性 细观演化 能量耗散
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基于图像增强和改进YOLOv8的煤矿低光照目标检测
9
作者 王宏伟 刘学刚 +4 位作者 王浩然 曹文艳 付翔 刘泽平 李建忠 《工矿自动化》 北大核心 2025年第9期33-42,65,共11页
目前煤矿井下图像增强技术在实际应用中存在稳定性不足和生成图像质量波动较大的问题,影响后续目标检测的精度;而目前基于YOLOv8的煤矿井下目标检测技术在低光照环境下应用时,由于图像特征弱化和信息丢失,YOLOv8的性能仍然存在一定局限... 目前煤矿井下图像增强技术在实际应用中存在稳定性不足和生成图像质量波动较大的问题,影响后续目标检测的精度;而目前基于YOLOv8的煤矿井下目标检测技术在低光照环境下应用时,由于图像特征弱化和信息丢失,YOLOv8的性能仍然存在一定局限性。针对上述问题,提出一种基于图像增强和改进YOLOv8的煤矿低光照目标检测算法。采用去噪概率扩散模型(DDPM)对原始图像进行去噪和增强处理,恢复图像的光照及细节信息;在YOLOv8基础上进行改进,通过引入低频滤波增强模块(LEF)和特征增强模块(FEM)提高低光照图像的特征提取性能,并将YOLOv8模型原有的CIoU回归损失更换为MPDIoU,得到YOLOv8-DLFM;使用YOLOv8-DLFM进行目标检测,提高目标检测准确性和鲁棒性。实验结果表明:(1)与目前主流的图像增强方法进行对比,DDPM的峰值信噪比为28.379 dB,结构相似性为0.886,感知相似性为0.104,表现出优越的图像重建质量和结构相似性。(2) YOLOv8-DLFM在综合性能上表现优异,准确率、召回率和mAP@0.5分别达到0.878,0.791和0.896,帧率达到88.6帧/s,相较于原始YOLOv8n模型,YOLOv8-DLFM的准确率、召回率与m AP@0.5分别提升了8.13%,6.6%和8.74%。(3)与目前主流目标检测模型相比,YOLOv8-DLFM在复杂低光照环境下具有更强的鲁棒性和更高的检测精度;在目标遮挡、光照干扰、目标稀疏和目标密集等典型工况下,YOLOv8-DLFM展现出较高的鲁棒性和适应性。 展开更多
关键词 井下目标检测 低光照 图像增强 YOLOv8n 去噪概率扩散模型 低频滤波 特征增强
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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
10
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) 煤 断裂特征 冲击载荷 能量耗散
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真三轴高压电脉冲岩体致裂试验系统及定向破裂特征
11
作者 郭军 刘全 +8 位作者 冯国瑞 白锦文 王志强 文晓泽 米鑫程 冯文明 张洁 张旭 李丽绒 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1957-1968,共12页
设计并研制了一种真三轴应力作用下高压电脉冲岩体定向致裂试验系统。首先,将真三轴试验机与高压电脉冲系统相结合,构建了试验系统的核心框架;其次,采用超动态应变仪高精度监测致裂过程中的应变;最后,对红砂岩试样进行试验,从放电能量... 设计并研制了一种真三轴应力作用下高压电脉冲岩体定向致裂试验系统。首先,将真三轴试验机与高压电脉冲系统相结合,构建了试验系统的核心框架;其次,采用超动态应变仪高精度监测致裂过程中的应变;最后,对红砂岩试样进行试验,从放电能量、负载电极结构和单向围压3个方面系统研究了其高压电脉冲致裂的破裂特征。研究结果表明:该系统由高压电脉冲系统、应力加载控制系统和数据采集系统3个子系统组成,能够实现复杂应力条件下岩体致裂过程的精确控制和实时监测;负载电极的能量转换效率稳定在10%~20%;放电能量对致裂效果具有最优值,在低放电能量下,定向致裂效果不明显;而当能量过高时,非聚能方向会产生较多次生裂纹,导致能量利用率下降;增大放电孔宽度可显著提升冲击波的传播效率,12 mm聚能孔的能量释放定向性比6 mm聚能孔的优;单向围压抑制垂直围压方向的裂纹萌生与扩展,而促进平行围压方向的裂纹;在相同能量下,随着单向围压增大,裂纹扩展方向与围压方向的平均夹角减小,裂纹宽度和长度显著增加。 展开更多
关键词 液电效应 试验系统 真三轴 定向致裂 峰值应变
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黏土矿物类型对煤力学非均质性影响的分子机制
12
作者 张彬 孙蓓蕾 +7 位作者 王德璋 康天合 冯智杰 李立功 李昊洋 梁晓敏 朱文庆 张俊爽 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2567-2580,共14页
煤层气是我国重要的非常规天然气资源,但无机矿物影响下的煤储层具有强烈的力学非均质性,存在已成功使用的工程技术在其他煤层气井不适用的情况,深入研究煤中无机矿物与有机质的相互作用及其对煤力学非均质性的影响机制具有重要的意义... 煤层气是我国重要的非常规天然气资源,但无机矿物影响下的煤储层具有强烈的力学非均质性,存在已成功使用的工程技术在其他煤层气井不适用的情况,深入研究煤中无机矿物与有机质的相互作用及其对煤力学非均质性的影响机制具有重要的意义。利用分子模拟对比分析了高岭石、伊利石和蒙脱石3种典型黏土矿物与无烟煤有机质的相互作用范围、位置和强度及差异性,阐明了不同黏土矿物对煤孔隙率的影响规律,揭示了煤力学非均质对黏土矿物类型的响应特征。结果表明:高岭石或伊利石与煤有机质的径向分布函数呈双峰特性,同时存在氢键作用和范德华力,而蒙脱石的径向分布函数呈单峰分布,相互作用以范德华力为主,占总能量变化的89.36%,不存在氢键作用;矿物分子进入到煤有机质后会相互堆叠填充,形成具有一定的非均质性且形状不规则的纳米孔隙结构,相同矿物含量下,含不同矿物类型煤的孔隙率大小顺序为:蒙脱石>伊利石>高岭石;黏土矿物与煤有机质的相互作用强度主要取决于黏土矿物分子的尺寸,呈反比例关系;不同高岭石含量下,无烟煤的体积模量、弹性模量和剪切模量非均质性可分为5个部分,存在变异性极高的区域,而含伊利石和含蒙脱石无烟煤除了剪切模量存在高变异区域,其他力学参数均处于低变异范围以下,高岭石对无烟煤力学非均质的影响程度要大于伊利石和蒙脱石的影响。研究成果将为预测煤储层力学性质的变化规律且根据煤中不同黏土矿物特征有针对性的制定储层改造措施和开发方案提供力学依据。 展开更多
关键词 无烟煤 黏土矿物类型 力学性质 非均质性 分子模拟
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褐煤腐植酸的超临界CO_(2)萃取及增效作用机制
13
作者 樊玉萍 金伟 +3 位作者 马晓敏 付元鹏 董宪姝 朱本康 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2679-2691,共13页
超临界CO_(2)(ScCO_(2))萃取技术是煤炭中可溶性有机质提取的有效途径之一,其强大的溶解及萃取能力可改变煤样形貌特征及孔隙结构。以内蒙古某地褐煤及用10%过氧化氢溶液预处理后的褐煤为原料,以乙醇为共溶剂,进行褐煤的ScCO_(2)萃取腐... 超临界CO_(2)(ScCO_(2))萃取技术是煤炭中可溶性有机质提取的有效途径之一,其强大的溶解及萃取能力可改变煤样形貌特征及孔隙结构。以内蒙古某地褐煤及用10%过氧化氢溶液预处理后的褐煤为原料,以乙醇为共溶剂,进行褐煤的ScCO_(2)萃取腐植类物质实验。利用ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计等对腐植类产物进行分析;利用扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪等探究在ScCO_(2)萃取过程中煤样的形貌特征及孔隙的变化,揭示ScCO_(2)萃取技术对腐植类物质提取的作用机制。研究结果表明,过氧化氢溶液预处理后的煤样会让有乙醇共溶的ScCO_(2)更有效地渗透到褐煤的孔隙中,与黄腐酸官能团之间通过氢键等作用发生相互作用,使得黄腐酸从褐煤基质中大量溶解到超临界流体中,萃取后的煤样整体疏松孔隙更多有利于后续腐植酸的提取。萃取出的黄腐酸溶液中Mg、P、K和Fe等植物营养必需元素的离子质量浓度大幅度提高,分别为21432.77、148.83、8823.84、415.12μg/L。萃取后的煤样具有最大的总孔容为0.0179 cm^(3)/g及比表面积为3.3743 m^(2)/g,以其为原料制备出的腐植酸产率高(49.38%)、O/C高(0.74)、N/C高(0.12)、含硫量低(1.11%)、富含羰基和羧基、芳香度低、分子量较小、表面多孔粗糙。这表明ScCO_(2)萃取技术对黄腐酸及腐植酸的有效提取及品质提高具有重要启示作用。 展开更多
关键词 褐煤 ScCO_(2)萃取 黄腐酸溶液 腐植酸 作用机制
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碱激发钢渣−粉煤灰固废充填材料的制备及强度形成机理
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作者 戚庭野 成思远 +6 位作者 冯国瑞 王林飞 徐宏涛 李潞彬 祁新凯 许柯欣 杨星悦 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期236-249,共14页
为实现钢渣固体废弃物的资源化利用,采用碱激发钢渣−粉煤灰胶凝材料替代水泥作为胶结剂,煤矸石作为骨料制备全固废煤矿胶结充填材料。试验研究了碱激发反应中激发剂(Na_(2)SiO_(3))模数与碱浓度对胶凝材料宏观性能与微观物相变化的影响... 为实现钢渣固体废弃物的资源化利用,采用碱激发钢渣−粉煤灰胶凝材料替代水泥作为胶结剂,煤矸石作为骨料制备全固废煤矿胶结充填材料。试验研究了碱激发反应中激发剂(Na_(2)SiO_(3))模数与碱浓度对胶凝材料宏观性能与微观物相变化的影响,得出最优激发剂参数并用于不同钢渣掺量充填材料的制备,并使用XRD、SEM及FT-IR等表征手段探究碱激发钢渣−粉煤灰制备充填材料时的反应机理。试验结果表明:钢渣与粉煤灰质量比为6∶4时,胶凝材料7 d和28 d抗压强度分别达5.35 MPa和8.71 MPa,强度增幅62.8%。激发剂模数为1.75、碱当量为8%(Na_(2)O质量分数)时,制备的胶凝材料28 d抗压强度达20.85 MPa。微观与成分表征显示,碱激发剂促进钢渣与粉煤灰中矿物相解离,释放Ca、Al、Si等离子,水化生成C−(A)−S−H凝胶,聚合以提升材料强度。将最优胶凝材料用于制备煤矸石充填材料时,各成分质量比为煤矸石∶钢渣∶粉煤灰∶水=5∶4∶1∶2时,充填体7 d和28 d抗压强度分别达1.80 MPa和2.94 MPa。SEM-EDS分析表明,激发剂促使煤矸石表面与胶凝材料基体反应,形成致密界面过渡区,减少孔隙并增强骨料黏结。研究表明:激发钢渣−粉煤灰胶凝材料可替代水泥作为胶结剂制备低碳高固废利用率的煤矸石充填材料,实现钢渣工业固废大规模利用。 展开更多
关键词 钢渣 碱激发 煤矿胶结充填 抗压强度 微观结构
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井下煤炭运输多环节复杂背景下高精度煤矸识别方法
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作者 栾亨宣 安乐 +7 位作者 田莹 顾颉颖 张强 陈宏伟 付翔 胡成军 崔志芳 陈锐 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期459-468,共10页
煤矸智能分选是发展煤炭智能绿色开采的关键技术之一。准确识别煤矸石是智能分选的先决条件,如何克服井下复杂环境的影响,已成为影响机器视觉识别效果的现实难题。针对井下煤炭运输系统,构建具有单一、二混合和三混合背景的11类图像数据... 煤矸智能分选是发展煤炭智能绿色开采的关键技术之一。准确识别煤矸石是智能分选的先决条件,如何克服井下复杂环境的影响,已成为影响机器视觉识别效果的现实难题。针对井下煤炭运输系统,构建具有单一、二混合和三混合背景的11类图像数据集,包含水渍、煤粉、碎煤与碎矸石及运输设备部件等背景干扰因素。提出了一种融合多种注意力与残差连接的高精度煤矸智能识别方法,高分辨率阶段使用残差卷积块快速生成高质量标记(token),后续阶段使用级联的Channel Spatial Swin Transformer Block(CSSTB)进行深层表征学习。为提升模型对背景噪声的抗干扰能力,网络集成全局、通道、空间多种注意力机制,增强特征表达的鲁棒性。CSSTB中利用基于负斜率特性强化稀疏激活的LeakyReLU线性注意力机制建模全局信息,通过卷积注意力机制模块(CBAM)优化模型注意力分布,提升模型泛化能力。此外,考虑到煤、矸石和输送设备零部件的尺度差异,跨阶段使用残差连接以增强多尺度特征的通信和信息流通。结果表明:所提模型在单一、二混合和三混合背景上的平均准确度达到95.06%、97.77%、95.65%,相较于基线网络Swin Transformer-Tiny分别提高7.01%、4.83%、1.03%。可视化试验表明,对比模型在水渍、暗光和反光等复杂背景干扰下难以准确区分煤和矸石,而所提出模型能够精准聚焦于煤和矸石的关键特征区域,抗干扰能力强。研究结果为井下原煤运输中的煤矸高效分选提供了理论参考。 展开更多
关键词 深度学习 煤矸识别 井下环境 注意力机制 梯度加权类激活热图
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急倾斜夹持煤体承载特征及地面斜井压裂防冲方法
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作者 于斌 李勇 +8 位作者 彭明贤 高瑞 杨文连 李明 邰阳 尚子榆 丁俊 苗伟东 赵鸿杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2773-2788,共16页
我国西北部地区作为“一带一路”沿线的重要枢纽,同时作为国家煤炭资源的主产区,其能源安全保障意义重大。受复杂地质构造演化影响,该区域广泛发育急倾斜煤层。独特的地质赋存条件导致这类煤层开采过程中形成特殊的顶底板“夹持”结构,... 我国西北部地区作为“一带一路”沿线的重要枢纽,同时作为国家煤炭资源的主产区,其能源安全保障意义重大。受复杂地质构造演化影响,该区域广泛发育急倾斜煤层。独特的地质赋存条件导致这类煤层开采过程中形成特殊的顶底板“夹持”结构,采场冲击地压灾害频发。然而,当前对“夹持”作用下煤体应力与能量分布仍缺乏定量分析,现有防治技术存在明显局限。为此,构建了基于Timoshenko梁理论的急倾斜悬臂顶板弹性支撑力学模型,结合Winkler弹性地基支撑力与挠度的定量关系,推导出煤体荷载与能量分布解析式,量化分析了顶板悬臂长度、厚度及倾角对两者的影响。创新提出了地面斜井区域压裂改造“夹持”结构、调控应力环境的冲击地压防治新方法,初步明确了该方法的防冲机理与效果。研究表明:煤体荷载与能量峰值随顶板悬臂长度和厚度的增加显著提升。悬臂长度由15m增至45m,煤体峰值荷载增长13倍,能量增加168倍;顶板厚度由10m增至22m,荷载与能量峰值分别增至11.5×10^(9)N和3.9×10^(10)J,且峰值位置向远离煤壁端偏移。相比之下,岩层倾角对煤体荷载与能量分布影响较小。地面斜井区域压裂通过构建网格化裂缝,将完整顶板分割为规则岩段,使覆岩运动模式由传统悬顶结构周期性破断转变为压裂岩段沿裂缝面滑移失稳,从根本上弱化了顶底板对煤层的“夹持”作用,并将顶板破断动载由突发性冲击转变为渐进式释放,有效削弱了冲击地压风险。压裂后形成“采动-压裂”协同破裂效应,使致冲关键层提前破断,消除大跨度悬顶结构,缩短悬顶时间,煤层剪切应力峰值降低41.9%。此外,压裂裂缝的“通道”效应促进覆岩裂隙发育高度增加31.4m,垮落矸石量增多,碎胀性作用下采空区充填质量增强,形成更稳定的“矸石-顶板”承载体系,有效抑制顶板弯曲变形,促使覆岩应力通过矸石向底板岩体转移。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 冲击地压 煤体荷载与能量 地面斜井区域压裂 覆岩裂隙
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马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及其破坏前兆特征
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作者 李彦荣 王智斌 +2 位作者 孙晓慧 何晟迪 赵鉴菠 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期171-179,共9页
目的为研究单轴压缩条件下马兰黄土变形破坏过程的有效前兆信息,进行马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及破坏前兆特征分析。方法对马兰黄土试样开展单轴压缩试验,采集试样变形破坏全过程的应力-应变和声发射信息,分析受压破坏过程中声... 目的为研究单轴压缩条件下马兰黄土变形破坏过程的有效前兆信息,进行马兰黄土单轴压缩的声发射演化规律及破坏前兆特征分析。方法对马兰黄土试样开展单轴压缩试验,采集试样变形破坏全过程的应力-应变和声发射信息,分析受压破坏过程中声发射信号的演化规律。结果结果表明,干燥马兰黄土变形破坏过程中有明显声发射信号产生,声发射振铃计数与试样变形破坏阶段展现出良好的对应关系;随着含水率增加,声发射信号的规律性逐渐减弱。干燥条件下,声发射振铃计数在临近峰值强度时呈现快速增大趋势,试样破坏前亦出现振铃计数峰值,表明马兰黄土单轴压缩条件下声发射异常超前于轴向应变,利用声发射监测预测马兰黄土的破坏是可行的。声发射信号RA-AF值的分布特征可反映马兰黄土变形破坏过程中的裂纹扩展模式,其中剪切破坏为试样主要破坏形式;峰值强度前,声发射分形维数与b值突降,高频信号消失,低频信号突增,高能量信号呈明显向低频区域大幅度运移的发展态势,反映了马兰黄土试样受压破坏过程中小尺度微破裂向大尺度破裂的演化过程。结论可将声发射振铃计数峰值点、分形维数与b值突降点、声发射信号的“高频消失,低频突升”作为马兰黄土破坏前兆特征点。 展开更多
关键词 马兰黄土 声发射 振铃计数 分形维数 频谱特征
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中国铷铯资源类型、分布、矿床成因、富集规律及分离提取技术研究进展 被引量：3
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作者 李峥岩 侯殿保 +8 位作者 常宏 贺茂勇 程原原 饶辉辉 刘志康 罗家馨 郭钧桦 周江迪 张晓琳 《中国矿业》 北大核心 2025年第2期265-283,共19页
随着科技革命的进行,各国对于战略性新兴产业的扶持力度逐渐加大。铷和铯作为关键战略金属资源,在新兴技术领域的优势也逐渐显露,被称为稀有金属中的“绝代双骄”。中国铷铯资源类型多、禀赋好,是推动新兴技术产业转型极为重要的后备资... 随着科技革命的进行,各国对于战略性新兴产业的扶持力度逐渐加大。铷和铯作为关键战略金属资源,在新兴技术领域的优势也逐渐显露,被称为稀有金属中的“绝代双骄”。中国铷铯资源类型多、禀赋好,是推动新兴技术产业转型极为重要的后备资源。本文聚焦于中国铷铯资源整体格局,通过对铷铯资源的赋存形态、地理位置、矿床成因、富集规律及分离提取技术进行分析,总结其资源类型、分布、物源、成矿模式,以及铷铯元素的分离提取、分析测试和铷同位素的应用。研究结果表明,我国铷铯矿床分布较为广泛,主要集中在各大断裂带及次级断裂带周围,形成了沿地质构造呈条带状分布的铷铯矿床成矿区。同时,通过分析不同位置铷铯矿床的成矿过程,明确铷铯矿床成矿元素的来源均与岩浆的高度分异和热液活动密切相关。目前铷铯元素的分离提取与分析测试技术已经相对成熟,并且在科技革命的推动下不断创新,而铷同位素对岩浆热液及流体活动的高敏感性使其在未来的科技发展格局中会发挥越来越重要的作用。 展开更多
关键词 铷铯资源 稀有金属 成矿规律 成矿模式 分离提取 地球化学 铷同位素
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超临界CO_(2)作用下不同高度比煤岩组合体力学特性及能量演化规律 被引量：1
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作者 蔚默然 王开 +2 位作者 张小强 姜玉龙 蔡婷婷 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期134-141,共8页
为研究煤岩组合体在超临界CO_(2)作用下三轴力学特性及能量演化规律,采用超临界CO_(2)浸泡系统,对4种不同高度比煤岩组合体试件进行浸泡和三轴压缩试验。试验结果表明:随着煤岩组合体高度比的增大,三轴抗压强度和弹性模量逐渐降低,破坏... 为研究煤岩组合体在超临界CO_(2)作用下三轴力学特性及能量演化规律,采用超临界CO_(2)浸泡系统,对4种不同高度比煤岩组合体试件进行浸泡和三轴压缩试验。试验结果表明:随着煤岩组合体高度比的增大,三轴抗压强度和弹性模量逐渐降低,破坏时应变变形逐渐增大。被超临界CO_(2)浸泡后,组合体三轴抗压强度和弹性模量均有不同程度的降低;随着煤岩高度比的增大,组合体三轴抗压强度和弹性模量劣化程度逐渐增大。组合体加载破坏后,岩体部分无明显裂隙,主要为煤体发生破坏,经超临界CO_(2)浸泡后,煤体破坏更为破碎。组合体总能量、弹性能、耗散能随煤岩高度比增大逐渐降低;超临界CO_(2)浸泡会使组合体总能量、弹性能、耗散能降低,但耗散能占比升高。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 煤岩组合体 高度比 三轴抗压强度 弹性模量 能量演化
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我国智能浮选核心感知技术研究与应用进展 被引量：1
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作者 于跃先 刘帆 +6 位作者 石伟 王海生 赵永喜 魏立勇 田立新 佟顺增 叶贵川 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期8-17,共10页
近几年,随着相关政策的出台以及传统产业数字化转型,我国智能矿山建设步伐明显加快。由于其特殊性,智能浮选是矿物加工智能化中的难点。文章从选煤和选矿两个维度,按照智能控制程度对现有浮选技术进行梳理,重点阐述了当前智能浮选核心... 近几年,随着相关政策的出台以及传统产业数字化转型,我国智能矿山建设步伐明显加快。由于其特殊性,智能浮选是矿物加工智能化中的难点。文章从选煤和选矿两个维度,按照智能控制程度对现有浮选技术进行梳理,重点阐述了当前智能浮选核心感知技术,并列举了工业应用实例。分析认为,围绕智能浮选的研究集中在智能感知技术和智能决策系统的开发。工业应用表明,智能浮选可实现相关操作参数的自动控制,可在一定程度上稳定产率和产品指标。但整体建设仍处在初级阶段,有关智能浮选技术的感知精度、时效性、抗干扰性、环境适用性等方面仍有较大提升空间,新型高精度矿浆品位(灰分)测量技术亟待开发。受限于智能感知技术的精度,大规模推广应用仍有待进一步发展。 展开更多
关键词 智能浮选 系统架构 灰分检测 品位检测 粒度分析
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