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深部煤炭资源安全高效开采科学问题及关键技术 被引量：4
1
作者 袁亮 张通 +3 位作者 王玥晗 王新中 王雅亭 郝宪杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
在百年未有之大变局加速演变国际大背景下,我国能源行业面临“双碳”战略目标实现与能源资源稳定供给的双重挑战,向地球深部进军成为我国能源资源开发的必由之路。系统梳理了地质勘测、智能开采、灾害预警、生态修复等领域的技术发展现... 在百年未有之大变局加速演变国际大背景下,我国能源行业面临“双碳”战略目标实现与能源资源稳定供给的双重挑战,向地球深部进军成为我国能源资源开发的必由之路。系统梳理了地质勘测、智能开采、灾害预警、生态修复等领域的技术发展现状,分析了现有技术针对深部资源开发的适用性。基于现有技术现状及深部矿产资源原位贮存及采动特性,提炼出了深部矿井建设运营全过程面临的关键理论及技术问题,进一步指出了实现深部煤炭资源安全高效开采未来的技术攻关方向。通过分析数字孪生、人工智能、大算力模型等新兴技术的发展趋势,明确了地质透明化、智能开采工艺、灾害预警体系、生态环境修复等重要领域的技术突破路径,构建了深部资源安全−高效−智能−绿色开采的可行技术发展战略。未来,通过逐步在跨尺度地质体演化动态表征、非线性煤岩多相多场耦合致灾机理研究、耐高温高压多功能材料与新型勘探开采装备研发、泛适应性无人开采工艺构建、地质生态高效绿色精准修复、矿区建设−生产−修复区域智能决策大模型孕训等方向形成突破,奠定深部矿产资源稳定、高效、智能、绿色开采的基础技术保障,深部资源开采必将实现少人/无人开采及全网络分布式智能调控开采,为国家能源安全战略保障提供核心支撑。 展开更多
关键词 深部煤炭资源 安全、高效、智能、精准、绿色开采 关键技术 多相多场响应 人工智能 泛工艺
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采煤工作面物的不安全状态界定体系构建与应用研究
2
作者 秦汝祥 沈涛 +2 位作者 李世辉 操俊杰 叶峰 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第6期2142-2152,共11页
物的不安全状态界定和消除是落实隐患排查工作的核心环节之一。为保障生产系统中物质的安全性,从种类多样的物质中提取物质共有属性进行归类,提炼基于物质属性的物质不安全特征空间。并建立依据衡量参数和评判规则的物质模式空间,实现... 物的不安全状态界定和消除是落实隐患排查工作的核心环节之一。为保障生产系统中物质的安全性,从种类多样的物质中提取物质共有属性进行归类,提炼基于物质属性的物质不安全特征空间。并建立依据衡量参数和评判规则的物质模式空间,实现对特征空间的抽象概括和定量表达,确保物质状态识别过程的客观、科学。再根据计算结果,将模式空间的抽象数据转化为包含物质状态的类型空间,进而建立四六结构模型(46Model)实现物的不安全状态界定,在此基础上提出三位一体化手段促进物的不安全状态的消除。某矿140个物质状态的验证结果表明:建立的物的不安全状态界定体系可实现物的不安全状态界定的定量化和精细化,可用率为86.43%,适用率为67.86%,准确率为78.51%;平均界定时长约为0.5 h。此外,还通过编码规律对界定与消除过程进行了标准化,研究结果对提升行业整体隐患排查治理水平具有现实意义。 展开更多
关键词 安全工程 物的不安全状态 界定体系 46Model 防护效能 采煤工作面
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煤矿安全管理缺陷研究概述
3
作者 秦汝祥 沈涛 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期203-210,共8页
煤矿安全管理缺陷是导致煤矿事故发生的根本原因,但煤矿安全管理缺陷排查整改现状不容乐观,煤矿安全管理与现代化管理水平仍有差距。为减少我国煤矿安全管理存在的缺陷、促进排查整改工作的落实,梳理了煤矿安全管理缺陷的发展历程;分析... 煤矿安全管理缺陷是导致煤矿事故发生的根本原因,但煤矿安全管理缺陷排查整改现状不容乐观,煤矿安全管理与现代化管理水平仍有差距。为减少我国煤矿安全管理存在的缺陷、促进排查整改工作的落实,梳理了煤矿安全管理缺陷的发展历程;分析了煤矿安全管理缺陷的研究现状和实践现状;提出以管理缺陷为主线的事故致因模型;探讨了煤矿安全管理缺陷的概念、具体内容和未来展望。研究表明:煤矿安全管理缺陷的敏感性、特殊性、复杂性、隐蔽性和模糊性是导致其在我国煤矿实践中难以进行的根本原因。最后,根据研究结果给出了关于对管理缺陷进行排查和整改的理论模型、实践流程的发展建议。 展开更多
关键词 管理缺陷 煤矿安全 煤矿事故致因模型 循环整改机制 优化后的6S管理
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含煤基固废漂珠低爆速乳化炸药的爆炸特性和热安全性 被引量：1
4
作者 韦箫 程扬帆 +2 位作者 朱容康 孙仁浩 汪泉 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期67-77,共11页
选用粉煤灰中的漂珠作为敏化剂和惰性添加剂来制备低爆速乳化炸药,研究了漂珠粒径和含量对乳化炸药爆炸特性和安全性的影响;采用探针法、铅柱压缩法和空中爆炸测试法分别测得添加不同粒径含量漂珠乳化炸药的爆速、猛度和空中爆炸冲击波... 选用粉煤灰中的漂珠作为敏化剂和惰性添加剂来制备低爆速乳化炸药,研究了漂珠粒径和含量对乳化炸药爆炸特性和安全性的影响;采用探针法、铅柱压缩法和空中爆炸测试法分别测得添加不同粒径含量漂珠乳化炸药的爆速、猛度和空中爆炸冲击波参数,并通过储存期实验和热分析实验对乳化炸药进行安全性测试。结果表明,乳化炸药的爆速、猛度、冲击波峰值压力、正冲量和正压作用时间均随漂珠含量的增加呈先增大后降低的趋势。当漂珠质量分数为15%时,乳化炸药的爆轰性能最佳;当漂珠质量分数为45%时,炸药的爆速显著降低,爆速范围在2191~2312 m/s,可满足爆炸焊接用炸药的使用条件。此外,漂珠含量相同时,添加D_(50)=79μm漂珠的乳化炸药爆轰性能要高于添加D_(50)=116μm和D_(50)=47μm漂珠的乳化炸药。储存期和热分析实验结果表明,添加漂珠的低爆速乳化炸药储存期显著优于传统添加黏土颗粒的低爆速乳化炸药,漂珠的加入并未引发乳化基质产生新的热分解反应,添加15%漂珠的乳化炸药的热分解活化能比乳化基质只增加了0.3%,说明漂珠的加入并未对乳化基质热稳定性产生明显影响。 展开更多
关键词 乳化炸药 煤基固废 漂珠 爆炸焊接 低爆速炸药
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煤矿安全隐患监管策略演化与动态惩罚机制研究
5
作者 何茵楠 王帮俊 +1 位作者 秦汝祥 李方虎 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期328-337,共10页
为研究动态惩罚机制下煤矿企业面对不同监管措施时的行为策略,将前景理论与演化博弈相结合,构建了地方政府与煤矿企业之间的演化博弈模型。在讨论静态惩罚机制和动态惩罚机制下系统的演化稳定策略基础上,通过数值仿真分析了不同参数变... 为研究动态惩罚机制下煤矿企业面对不同监管措施时的行为策略,将前景理论与演化博弈相结合,构建了地方政府与煤矿企业之间的演化博弈模型。在讨论静态惩罚机制和动态惩罚机制下系统的演化稳定策略基础上,通过数值仿真分析了不同参数变化对博弈双方的演化轨迹的影响。结果显示,动态惩罚机制可以抑制静态惩罚机制中的博弈双方策略选择的波动性;在动态惩罚机制下,过度增大监管频率和惩罚额度的上限值会增大双方博弈的时间,不利于提高监管效率;监管频率与惩罚额度上限值的合理取值范围,受事故损失成本、隐患整改成本、政府和企业的感知收益以及政府监管部门的监管成本的影响。 展开更多
关键词 安全隐患 前景理论 动态惩罚机制 演化博弈
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基于轻量化YOLOv7的井下高压场景安全识别研究 被引量：1
6
作者 柏跃屹 华心祝 《煤炭工程》 北大核心 2024年第4期157-163,共7页
为了使杨柳煤矿安全监测平台精准快速地识别机电人员高压作业场景中存在的不安全行为,以井下中央变电所为例,聚焦绝缘护具佩戴情况设计安全识别框架。基于YOLOv7目标检测算法引用部分卷积(PConv),提高模型在处理遮挡或缺失画面的鲁棒性... 为了使杨柳煤矿安全监测平台精准快速地识别机电人员高压作业场景中存在的不安全行为,以井下中央变电所为例,聚焦绝缘护具佩戴情况设计安全识别框架。基于YOLOv7目标检测算法引用部分卷积(PConv),提高模型在处理遮挡或缺失画面的鲁棒性和泛化能力;融合快速神经网络结构(FasterNet),降低计算冗余优化检测性能;最后融合时间空间注意力模块(CBAM),提高算法的特征提取能力。实验结果表明:轻量化处理后较原模型体积缩小30.5%,计算量减少23.7%,识别平均精度可达97.3%,单张图片检测速度提升38.1%。在复杂背景下小目标检测任务中有效地解决了漏检问题。 展开更多
关键词 井下高压作业 煤矿机电人员 YOLOv7-tiny 绝缘护具 部分卷积
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我国废弃/关闭煤矿瓦斯抽采现状及发展趋势 被引量：1
7
作者 华心祝 秦浩 +4 位作者 郝定溢 石必明 林柏泉 赵志根 张苗 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期15-28,共14页
在“双碳”目标的驱动下,我国能源结构迎来高质量发展。截至目前,已累计淘汰落后煤炭产能10亿t,废弃/关闭煤矿数量快速增加,据研究预计到2030年,我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处,其中赋存非常规天然气近5000亿m3。为构建清洁低碳、安全... 在“双碳”目标的驱动下,我国能源结构迎来高质量发展。截至目前,已累计淘汰落后煤炭产能10亿t,废弃/关闭煤矿数量快速增加,据研究预计到2030年,我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处,其中赋存非常规天然气近5000亿m3。为构建清洁低碳、安全高效的能源体系,加快发展新质生产力,亟需加大我国对废弃/关闭煤矿遗留瓦斯的抽采与开发力度。系统性地总结分析了我国现阶段废弃煤矿瓦斯地面抽采理论、技术及工艺设备的研究进展与存在问题,提出了未来研究的关键方向与潜在热点。首先,总结了废弃/关闭煤矿瓦斯赋存规律,归纳对比了遗留瓦斯资源量评估方法,分析了废弃煤矿地面抽采过程中瓦斯渗流及运移规律。其次,总结了2种常见的废弃/关闭煤矿瓦斯地面抽采技术,以及采用的钻井抽采工艺设备,对比分析了与生产矿井地面钻井瓦斯抽采工艺的异同。然后,从废弃/关闭煤矿瓦斯抽采理论、技术和工艺设备等方面分析了研究中存在的不足:①瓦斯资源赋存空间和机理不明;②瓦斯资源量评估不精准;③瓦斯次生运移及动态积聚规律不清;④瓦斯抽采渗流及运移规律研究不充分;⑤瓦斯抽采关键技术不成熟;⑥地面钻井工艺设备不全面;⑦瓦斯抽采系统不完善。最后,凝练提出了未来的研究方向:揭示不同影响因素下的遗留瓦斯资源赋存特征与运移机理,构建废弃煤矿瓦斯储量与资源精准预测理论模型,阐明遗留瓦斯次生运移聚集范围分布特征及演化过程,丰富完善地面抽采过程中遗留瓦斯渗流及运移规律研究理论,逐步优化废弃煤矿地面瓦斯抽采技术体系,系统升级废弃煤矿瓦斯地面钻井工艺设备,逐步实现废弃煤矿地面钻井工艺智能化,深入改进废弃煤矿地面瓦斯抽采工艺设备。废弃/关闭煤矿瓦斯资源的精准与安全开发研究,对于提升废弃/关闭煤矿安全水平、促进能源结构调整、保障国家能源安全和推动经济持续健康发展具有重大意义。 展开更多
关键词 废弃/关闭煤矿 遗留瓦斯 赋存特征 瓦斯抽采 工艺设备
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基于FEDformer-LGBM-AT架构的采煤工作面上隅角瓦斯浓度预测 被引量：1
8
作者 梁运培 李赏 +4 位作者 李全贵 郭亚博 孙万杰 郑梦浩 王程成 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期360-378,共19页
在煤矿智能化升级的大环境下,从海量的工作面监测数据中挖掘高质量的信息来构建科学的模型从而提高预测时长和精度是防范上隅角瓦斯浓度超限的关键。然而,上隅角瓦斯浓度影响因素众多,海量数据利用匮乏,瓦斯浓度预测精度高但时长较短,仅... 在煤矿智能化升级的大环境下,从海量的工作面监测数据中挖掘高质量的信息来构建科学的模型从而提高预测时长和精度是防范上隅角瓦斯浓度超限的关键。然而,上隅角瓦斯浓度影响因素众多,海量数据利用匮乏,瓦斯浓度预测精度高但时长较短,仅为0~30 min,而中长时30~60 min预测精度低、泛化能力差。为了解决这个问题,以山西某矿回采工作面为研究对象,对该工作面的煤层瓦斯含量进行动态提取,组建煤层瓦斯含量、瓦斯浓度、采煤机、风速的特征集合,并对该特征集合进行预处理,通过相关性分析对不同特征进行筛选,进一步构造相关特征的短时趋势、长时趋势、周期趋势以及拼接特征,首先构建基于频率增强分解Transformer(FEDformer)的瓦斯浓度预测层,构建基于轻量梯度增强机(LGBM)的残差修正层,然后引入自适应阈值(AT)技术构建阈值感知层,最终组成3层瓦斯超限预测模型架构,对未来60 min内上隅角瓦斯浓度进行预测,并通过召回率(TPR),误报率(FPR),平均绝对误差(MAE)以及平均绝对百分误差(MAPE)对预测性能进行考察。结果表明:所构建的基于FEDformer-LGBM-AT架构的上隅角瓦斯浓度预测模型的短时TPR为0.956,FPR为0.035,MAE为0.033,MAPE为0.183;长时预测的TPR为0.940,FPR为0.035,MAE为0.047,MAPE为0.262;与传统的灰色模型(GM)、支持向量机(SVM)、反向传播(BP)、门控循环单元(GRU)、粒子群优化的长短期记忆(PSOLSTM)、Transformer等模型的长时预测能力相比,FEDformer-LGBM-AT架构模型具有更好的长时预测精度和泛化能力,自适应阈值感知使得模型对高值瓦斯浓度敏感。该架构模型弥补短期预测局限性和泛化性,支撑现场瓦斯超限防治措施,可为回采工作面瓦斯浓度智能预测提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 瓦斯浓度 深度学习 特征构造 自适应阈值 长时预测
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基于Boltzmann时间函数的地表任意点沉陷动态预计 被引量：1
9
作者 徐良骥 孙志豪 +2 位作者 刘潇鹏 张坤 曹宗友 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期715-731,共17页
煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一。为实现煤炭地下开采... 煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一。为实现煤炭地下开采导致地表沉陷动态过程的准确预计,根据地表沉陷动态规律总结出理想时间函数模型的形态,据此引入Boltzmann时间函数模型,从下沉量、下沉速度、下沉加速度3个方面对该模型进行分析,发现其能够满足地表沉陷动态趋势;探究该时间函数模型各参数对模型图像的影响,确定其物理意义并分别定义为最终下沉量A、最大下沉速度出现时间t0、下沉急缓程度系数B,从而构建基于Boltzmann时间函数的动态预计模型参数体系;通过对单点实测下沉量进行拟合发现该模型拟合精度较传统动态预计模型更高,拟合优度R^(2)达到0.9988;对矿区地表监测点实测下沉量进行参数反演,根据反演结果建立了沉陷盆地内任意点动态预计参数与地表最大下沉量、回采速度及覆岩岩性系数的相关关系,给出了该模型各动态预计参数在地表任意点的计算方法,并利用收集的6个工作面数据验证其精度可靠;构建了融合Boltzmann时间函数与概率积分法的地表沉陷动态预计模型,可实现对沉陷盆地内任意点任意时间的地表沉陷预计;运用该预计模型求得多时期下沉量并对其进行精度验证,结果显示开采过程中的动态预计相对误差保持在6.0%以内,相对误差最小值为2.7%。 展开更多
关键词 开采沉陷 动态预计 Boltzmann时间函数 概率积分模型 下沉速度
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我国煤层爆破增透技术研究进展及展望
10
作者 刘泽功 乔国栋 +1 位作者 刘健 高魁 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2453-2476,共24页
煤层爆破增透技术为我国煤与瓦斯突出灾害的防治做出了巨大的贡献,在增透机理和现场实践方面得到了广泛深入的研究。为了总结以往经验,进一步提高新时代下深部煤层爆破增透技术水平,分析了煤层爆破增透的机理,建立了考虑动态抗压(拉)强... 煤层爆破增透技术为我国煤与瓦斯突出灾害的防治做出了巨大的贡献,在增透机理和现场实践方面得到了广泛深入的研究。为了总结以往经验,进一步提高新时代下深部煤层爆破增透技术水平,分析了煤层爆破增透的机理,建立了考虑动态抗压(拉)强度和理想爆轰条件下的爆破致裂煤岩体的数学模型,反演了不同地应力工况下爆破孔壁及其周围应力分布状态,阐述了我国煤层爆破增透技术的发展历程及研究进展,总结了近几十年来出现的煤层爆破增透技术类型。我国在煤层爆破增透技术的增透机理、施工工艺等理论与实践方面取得了一系列创新成果,解决了大量的理论及技术难题。然而,随着我国煤炭开采向深部转移,煤矿瓦斯地质条件日趋复杂,对煤层爆破增透技术提出了新的要求。鉴于此,提出了煤层爆破增透技术未来的发展趋势与展望。在深部构造区域煤层爆破增透方面,应发展精准定向爆破增透技术,精准增透的同时避免深部次生煤岩动力灾害的发生;在松软低渗煤层增透方面,应改变传统布孔工艺,在顶底板岩层中施工爆破孔,发展岩层爆破增透技术;在智能化爆破增透方面,应当结合人工智能、大数据分析手段,在爆破方案智能设计、爆破效果智能考察方向进行深入研究,从而进一步提高煤层爆破增透技术,与我国安全、智能的煤炭开采发展方向相符合。 展开更多
关键词 瓦斯治理 爆破增透 深孔预裂爆破 聚能爆破 顶板爆破增透 煤层气
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受载褐煤孔隙结构可压缩性与渗透率的相关性试验研究
11
作者 马衍坤 胡明烨 +3 位作者 张曦 杨文旺 颜泽文 张珍 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期165-172,共8页
为分析褐煤受载孔隙结构可压缩性与渗透率的相关性,采用单轴压缩在线核磁共振测试方法,测试得到了褐煤受载过程T2图谱演化曲线及其渗透率,研究了不同应力水平下褐煤孔隙结构的可压缩性系数与渗透率的关系。根据T2图谱计算发现,褐煤内小... 为分析褐煤受载孔隙结构可压缩性与渗透率的相关性,采用单轴压缩在线核磁共振测试方法,测试得到了褐煤受载过程T2图谱演化曲线及其渗透率,研究了不同应力水平下褐煤孔隙结构的可压缩性系数与渗透率的关系。根据T2图谱计算发现,褐煤内小孔、中孔、大孔的占比分别为50%~60%、20%~30%、5%~20%,其中小孔可划分为吸附孔,中孔和大孔可划分为渗流孔。在褐煤受载破坏的全过程中,煤体孔隙变化主要集中在渗流孔,吸附孔虽占比超过50%,但对于煤体宏观变形的贡献几乎可以忽略。渗流孔的可压缩性较强,可压缩系数变化值达到0.07~0.23,而吸附孔的可压缩系数变化值仅为0.01~0.02。煤体的渗透率变化趋势与渗流孔可压缩系数变化趋势一致,相关系数均大于0.893,煤体骨架的可压缩性与渗流孔可压缩性的线性关联证明了煤体渗透率随应力的变化,主要取决于渗流孔。 展开更多
关键词 褐煤 可压缩性 渗透率 孔隙结构 单轴压缩
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煤自燃过程中声波效应及前兆特征研究进展
12
作者 孔彪 钟建辉 +5 位作者 陆伟 胡相明 高李阳 庄则栋 孙晓磊 时林超 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期211-221,共11页
基于声波技术感知煤自燃温度的方法具有应用场景广、实时连续性强等优势,但煤自燃过程中声波信号的前兆特征还未有揭示,进行煤自燃过程中声波效应和前兆特征的研究,为声波法探测预警煤自燃提供理论基础。首先理论分析煤岩热损伤破裂演... 基于声波技术感知煤自燃温度的方法具有应用场景广、实时连续性强等优势,但煤自燃过程中声波信号的前兆特征还未有揭示,进行煤自燃过程中声波效应和前兆特征的研究,为声波法探测预警煤自燃提供理论基础。首先理论分析煤岩热损伤破裂演化过程、声波传输特征,在此基础上建立了3种尺寸煤自燃声波信息测试系统,测试了煤升温及燃烧过程中次声波、声发射及声波声速信息,利用线性拟合、多重分形理论、傅里叶变换等方法,围绕声波信号的时序特征、与温度相关性、空间特征、非线性特征及频谱等方面进行分析,揭示煤自燃过程中声波信号前兆特征规律。结果表明:煤自燃过程中,随着温度升高,次声波声压值阵发性增长,声发射信号的振铃计数、能量值及声波声速与温度正相关;煤自燃前期次声波信号、声波声时变化更为明显,声发射信号在100℃之后的增大变化更显著;声波信号具有空间特征,随着热源距离增加,振铃计数、能量发生降低变化,温度升高不同距离下的声速值均不断增加,声速与温度拟合方程R2均超过0.9;煤升温过程中次声波、声发射信号具有多重分形特征并与煤自燃热破裂具有较好对应性;此外,煤升温过程中次声波主频发生迁移、主频幅值不断增加。最后对煤田高温异常区进行声发射测试,温度异常区域声发射信号变化明显。 展开更多
关键词 煤自燃 次声波 声发射 时空演化 频域特征
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硅灰-橡胶水泥砂浆的蠕变性能及微观机制
13
作者 张金松 唐雨轮 +2 位作者 占佳佳 张向阳 江丙友 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第4期291-298,共8页
为探究硅灰掺量及橡胶粒径对水泥砂浆蠕变性能的影响,设计16组试件进行正交试验,分别对不同硅灰掺量、不同橡胶粒径水泥砂浆的无侧限抗压强度、蠕变特性及微观特征进行分析.结果表明:橡胶颗粒会减小砂浆的无侧限抗压强度,增大其蠕变变形... 为探究硅灰掺量及橡胶粒径对水泥砂浆蠕变性能的影响,设计16组试件进行正交试验,分别对不同硅灰掺量、不同橡胶粒径水泥砂浆的无侧限抗压强度、蠕变特性及微观特征进行分析.结果表明:橡胶颗粒会减小砂浆的无侧限抗压强度,增大其蠕变变形,但在硅灰加入后橡胶砂浆(为掺橡胶颗粒的水泥砂浆的简称,下同)的强度回升,蠕变变形减少;橡胶砂浆与普通砂浆都经历了三级加载,且橡胶砂浆的蠕变历时更长,硅灰的加入使试件发生破坏的载荷等级明显提高;基于减速蠕变阶段和等速蠕变阶段的试验数据对Burgers模型的参数进行辨识,发现二者的吻合情况较好;微观结构与细观模型很好地阐明了橡胶、硅灰对砂浆蠕变性能的协同作用机理. 展开更多
关键词 水泥砂浆 橡胶粒径 硅灰 蠕变 微观结构
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基于YOLOv5s的轻量化森林火灾探测算法
14
作者 刘惠临 方琼 +3 位作者 江宇 魏华章 王涛 张树川 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第1期75-83,共9页
为解决当前基于深度学习的森林火灾探测算法存在结构复杂、规模庞大,且难以兼顾检测精度和效率的问题,提出一种基于YOLOv5s的轻量化森林火灾探测算法。首先,采用优化的背景差分技术消除背景图像中类火物体的干扰,减少分析图像所需的时间... 为解决当前基于深度学习的森林火灾探测算法存在结构复杂、规模庞大,且难以兼顾检测精度和效率的问题,提出一种基于YOLOv5s的轻量化森林火灾探测算法。首先,采用优化的背景差分技术消除背景图像中类火物体的干扰,减少分析图像所需的时间;其次,设计分组混洗策略优化常规卷积,并在特征提取的C3模块中融入高效通道注意力(ECA)机制和深度可分离卷积,增强图像特征提取与融合能力的同时有效降低模型的参数量;然后,采用动态非单调聚焦机制优化Wise-交并比(WIOU)损失函数,减少低质量样本产生的有害梯度;最后,在构建的森林火灾数据集上将所提算法与其他算法做充分的试验对比。结果表明:所提算法在各类场景均展现出良好的泛化性,对火焰目标的检测精度达到86.1%,较标准YOLOv5s检测精度提升2.7%,检测速度提升11.4%,有效降低了火灾误报率,增强了模型的检测性能。 展开更多
关键词 YOLOv5s 轻量化 森林火灾探测 深度可分离卷积 注意力 Wise-交并比(WIOU)
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深部开采强动载波形分类特征及震源参量响应规律
15
作者 李家卓 邱航 +3 位作者 窦林名 王剑 刘舜 马衍坤 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期73-89,共17页
为了揭示深部开采过程中强动载震源机制及震源参量响应规律,以古城煤矿3105工作面为工程背景,分析了开采期间强动载事件分布特征与震源机制,并采用HHT方法对不同类型的强动载波进行了时频特征分析,定量计算了3类动载的震源参量,揭示了... 为了揭示深部开采过程中强动载震源机制及震源参量响应规律,以古城煤矿3105工作面为工程背景,分析了开采期间强动载事件分布特征与震源机制,并采用HHT方法对不同类型的强动载波进行了时频特征分析,定量计算了3类动载的震源参量,揭示了不同类型动载的能量释放特征与破裂模式。研究结果表明:强动载可分为顶板运动型、煤柱失稳型和断层错动型。断层区域动载断层两侧应力出现变化,发生压缩破坏;顶板区域动载受顶板破坏机制影响,主要发生压缩破坏和剪切破坏;煤柱区域动载主要发生压缩破坏。断层型强动载倾向角范围主要为30°~45°,顶板型强动载为10°~65°,煤柱型强动载为40°~50°。3类动载波在频率分布、能量分布上存在较大差异,其震源破裂时能量释放特征各不相同。顶板型强动载波边际谱呈单峰分布,频率主要集中在50~90 Hz;断层型强动载波边际谱呈双峰分布,频率主要集中在0~50 Hz;煤柱型强动载波边际谱呈宽频谱分布,频率主要集中在10~100 Hz。煤柱型强动载的地震矩最大,其次为顶板型,断层型最小。在震源半径相同的情况下,断层型动载的非弹性变形导致体积增大程度最大,煤柱型强动载次之,顶板型强动载最小。研究结果可为冲击地压矿井分源防控提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 冲击地压 深部开采 强动载 时频特征 震源机制
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侧向约束下加载系统刚度对砂岩非稳定破坏模式与能量演化的影响
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作者 赵光明 吴旭坤 +4 位作者 许文松 刘之喜 刘崇岩 张启航 周俊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期877-889,共13页
为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制。结果表明:从能量耗散与释放角度来分析... 为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制。结果表明:从能量耗散与释放角度来分析岩样与试验机系统之间的相互作用,揭示了加载系统刚度下岩石破坏过程中能量耗散与释放的关系,并将其划分为稳定破坏(W_(d)>W_(u)+W_(e))、临界状态(W_(d)=W_(u)+W_(e))及不稳定破裂(W_(d)<W_(u)+W_(e))3种模式;在低刚度条件下,岩样的应力应变曲线表现出显著的应力跌落与起伏,呈现局部非稳态破坏,而在高刚度条件下,岩样的峰后应力缓慢下降,曲线呈台阶状并存在残余阶段;随着加载系统刚度的增大,岩样的最大应变能释放量和最大耗散能均呈非线性减少,而侧向约束力的增加则导致最大应变能释放量和最大耗散能的非线性增加;侧向约束的施加增强了刚度回弹效应,改变了岩石破裂时的能量释放模式,在峰后前期(ΔW_(pe)>ΔW_(pd)),能量释放较为迅速,峰后中期(ΔW_(pe)<ΔW_(pd)),能量主要以耗散为主,峰后后期(ΔW_(pe)≈ΔW_(pd)),能量释放和耗散进入稳定阶段。研究结果为理解加载系统刚度对岩石峰后破坏机制及动力灾害防治提供了理论基础,并提出通过侧向约束力、分阶段能量控制和降低岩体储能能力等措施,以改善能量释放模式,增强能量耗散,提升巷道围岩稳定性。 展开更多
关键词 加载系统刚度 侧向约束力 能量释放与耗散 峰后应力 非稳态破坏模式
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高速红外测温系统
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作者 郭来功 刘安坤 +1 位作者 黄晨瑞 穆朝民 《红外技术》 北大核心 2025年第1期36-43,共8页
针对于高速测温系统存在的响应时间慢、校准复杂、不适用特殊环境等问题,设计了以STM32F429IGT6微控制器为控制核心,以光学系统、制冷型红外探测器为主体的制冷型高速红外测温系统。光学系统采用金属抛物面反射镜构建光学组件,结合制冷... 针对于高速测温系统存在的响应时间慢、校准复杂、不适用特殊环境等问题,设计了以STM32F429IGT6微控制器为控制核心,以光学系统、制冷型红外探测器为主体的制冷型高速红外测温系统。光学系统采用金属抛物面反射镜构建光学组件,结合制冷型红外探测器完成光电转换,由微控制器进行高速采集。系统采样率为1 MHz,采用SD卡进行数据存储,可在屏幕上显示温度变化波形。采用黑体炉静态标定法进行温度标定,对温度与电压信号之间的关系进行最小二乘拟合,得到了电压-温度关系式,测量误差为±1℃,温度测量有效范围为10~200℃。标定后使用霍普金森压杆冲击实验进行了系统应用测试。测试结果表明,制冷型高速红外测温系统具有微秒级温度变化的探测能力,响应时间快,操作与校准简单,在动态高速测温领域具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 光学系统 制冷型红外探测器 高速采集 黑体炉 霍普金森压杆
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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
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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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大容量磷酸铁锂电池热失控特性实验研究
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作者 袁树杰 申来雨 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期220-226,共7页
为研究大容量磷酸铁锂电池的热失控风险,以86 Ah储能用方形磷酸铁锂电池单体为对象,通过自主搭建的锂离子电池热失控实验平台,开展不同荷电状态(SOC)大容量锂离子电池的热失控特性实验研究。研究结果表明:SOC越大,电池热失控时的内部化... 为研究大容量磷酸铁锂电池的热失控风险,以86 Ah储能用方形磷酸铁锂电池单体为对象,通过自主搭建的锂离子电池热失控实验平台,开展不同荷电状态(SOC)大容量锂离子电池的热失控特性实验研究。研究结果表明:SOC越大,电池热失控时的内部化学反应越活跃且热失控越剧烈,质量损失越多。电池从25%SOC增加到100%SOC,安全阀打开时间缩短了19%,热失控触发时间缩短了53.1%。锂离子电池的SOC与热失控时的温度成正比。电池电压快速下降时间均早于发生热失控时间,随着电池SOC的增加,电压波动减小,电池电压快速下降时刻提前,有利于利用电压变化对热失控进行预警。 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池 热失控 热滥用 荷电状态
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盐溶液浸泡后三元锂离子电池热失控行为试验研究
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作者 彭伟 朱思婷 张少杰 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第8期162-167,共6页
为探究盐溶液浸泡后锂离子电池的热失控行为,以18650型三元锂离子电池为研究对象,分析不同质量分数盐溶液浸泡后锂离子电池发生热失控时的热失控起始时间、表面温度及明火持续时间等特征参数。研究结果表明:盐溶液质量分数越大,浸泡过... 为探究盐溶液浸泡后锂离子电池的热失控行为,以18650型三元锂离子电池为研究对象,分析不同质量分数盐溶液浸泡后锂离子电池发生热失控时的热失控起始时间、表面温度及明火持续时间等特征参数。研究结果表明:盐溶液质量分数越大,浸泡过程中对锂电池腐蚀作用越强;浸泡后锂离子电池先后发生热失控时所对应的盐溶液种类依次为Na_(2)SO_(4),Na_(2)CO_(3),NaCl;NaCl、Na_(2)SO_(4)及Na_(2)CO_(3)这3种盐溶液浸泡后的锂离子电池热失控燃爆危险性最大所对应的溶液质量分数分别为5.0%,2.0%,5.0%;溶液质量分数越大,NaCl溶液浸泡后的电池热失控产生明火危害越大,Na_(2)CO_(3)溶液浸泡后的电池热失控产生明火危害越小。研究结果有助于辨识盐溶液浸泡后锂离子电池的受损程度和热失控风险,为锂离子电池的安全设计提供重要参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 热失控 盐溶液浸泡 质量分数 安全
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