高流态浆体材料封孔性能及工程应用研究

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作者 郝元伟 薛生 +5 位作者 郭鑫 孙奥宇 涂庆毅 鲁义 李贺 宋译 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第5期1020-1028,共9页

针对现有封孔材料存在价格高、固化收缩开裂、抗压强度不足等问题,研发高性能封孔材料对瓦斯抽采钻孔进行封孔,延长瓦斯抽采钻孔寿命。采用超声波检测法和低场核磁共振技术表征高流态浆体材料和普通矿用封孔材料的孔隙结构,从孔隙率、... 针对现有封孔材料存在价格高、固化收缩开裂、抗压强度不足等问题,研发高性能封孔材料对瓦斯抽采钻孔进行封孔,延长瓦斯抽采钻孔寿命。采用超声波检测法和低场核磁共振技术表征高流态浆体材料和普通矿用封孔材料的孔隙结构,从孔隙率、超声波衰减系数等方面探讨高流态浆体材料的作用机制,最后现场验证浆体材料性能。结果表明,经过高流态浆体材料注浆处理后,煤体的原生裂隙和孔隙变小,有效封堵煤体中的裂隙,使得煤体的结构更加稳定,减少了漏风通道;在保持矿方原工艺不变情况下,相较于普通水泥材料,使用高流态浆料封堵瓦斯抽采钻孔后,瓦斯浓度提高50%以上,抽采效率明显提高。 展开更多

关键词 浆体材料 核磁共振 高流态 孔隙结构 瓦斯抽采

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交变荷载下围岩-衬砌组合结构界面强度特性研究

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作者 付强 杨科 +3 位作者 刘钦节 宋涛涛 吴犇牛 于鹏 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期40-52,共13页

对于关闭煤矿硬岩巷道衬砌硐室储气空间而言,衬砌混凝土与围岩之间的良好黏结是保证储气空间承载层稳定与气密性的前提,但硐室内气压周期性的升高与下降会导致混凝土与围岩之间界面黏结力下降。为深入探究循环高内压交变荷载下围岩-衬... 对于关闭煤矿硬岩巷道衬砌硐室储气空间而言,衬砌混凝土与围岩之间的良好黏结是保证储气空间承载层稳定与气密性的前提,但硐室内气压周期性的升高与下降会导致混凝土与围岩之间界面黏结力下降。为深入探究循环高内压交变荷载下围岩-衬砌组合结构界面强度疲劳劣化特性,开展了不同界面粗糙度岩石-混凝土组合体试样不同法向荷载的先疲劳后剪切试验,从岩石部分试验前后界面特征变化、应力-位移曲线、峰值强度和界面破坏模式等方面分析其强度特性。试验结果表明:变荷载作用后岩石-混凝土组合体试样在剪切过程中应力-应变曲线可分为裂缝闭合阶段(塑性-弹性变形阶段)、裂缝扩展阶段(弹性变形阶段)和脆性断裂阶段(破坏阶段)3个阶段,粗糙度越高,法向应力越大,各阶段发展越充分;界面刻槽处嵌入混凝土与砂岩岩柱相互挤压和交错,水平应变与主应变均呈现出明显的分区错动分布特征;在交变荷载作用下,颗粒之间发生断裂,并伴随着微裂纹延伸发展,岩屑与裂纹数量随上限应力增大而增多;组合结构强度特性与疲劳程度、界面粗糙程度、内压大小等密切相关。该研究可为压气储能条件下关闭煤矿硬岩巷道衬砌硐室稳定研究提供试验参考。 展开更多

关键词 关闭煤矿 压气储能 交变荷载 强度特性 岩石-混凝土组合体

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安徽省关闭/废弃矿井地下空间储能潜力及减碳效益

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作者 杨科 魏家乐 +1 位作者 付强 吕鑫 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期45-55,共11页

随着“双碳”目标的持续推进,构建以可再生能源为主体的新型电力系统已成为我国能源转型的核心任务。大规模、高灵活性的储能技术需求与日俱增,这为关闭/废弃矿井抽水蓄能电站的开发提供了重要发展机遇。对安徽省关闭/废弃矿井地下空间... 随着“双碳”目标的持续推进,构建以可再生能源为主体的新型电力系统已成为我国能源转型的核心任务。大规模、高灵活性的储能技术需求与日俱增,这为关闭/废弃矿井抽水蓄能电站的开发提供了重要发展机遇。对安徽省关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能建设潜力进行评估,以期解决选址等因素对传统抽水蓄能电站建设的制约,探索矿区绿色转型与新型电力系统协同发展的创新路径,推进安徽省抽水蓄能高质量发展。通过文献计量与政策分析详细总结了近年抽水蓄能电站发展规划,分析了当前关闭/废弃矿井抽水蓄能电站建设的发展趋势,并结合安徽省关闭煤矿位置、地下空间规模和水资源分布等抽水蓄能资源禀赋,将近年全省60处关闭/废弃矿井按距主要水系距离划分为3个梯度:50 km内高潜力区、50~100 km中潜力区以及100 km外低潜力区,并分别选取典型矿井开展精细化评估,探讨抽水蓄能电站建设规模。以两淮矿区朱庄煤矿为例,从地下可利用空间、地下储水库有效库容等方面详细分析了朱庄煤矿建造抽水蓄能电站的可行性并设计朱庄煤矿拟建抽水蓄能电站装机容量达17.87 MW。采用关闭/废弃矿井抽水蓄能电站碳排放量计算模型,计算其相较传统火力发电碳减排量约为1.13万t/d。结果表明:利用关闭/废弃矿井建造抽水蓄能电站可以成为安徽省新型储能建设发展的有效支撑,为安徽省能源结构调整和碳中和目标作出积极贡献。 展开更多

关键词 关闭/废弃矿井 抽水蓄能 可行性 碳排放计算

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含水层下伏近距离工作面安全回采控制技术及应用

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作者 史文豹 苗壮 +3 位作者 袁本庆 许庆钊 刘鹏 闫澳运 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期36-45,共10页

针对松散含水层下伏近距离工作面回采面临的突水风险问题,以五沟煤矿“四含水”层下伏10101工作面为工程背景,通过数值模拟、理论分析和工程类比的方法预测下伏工作面裂缝带发育高度。基于10101工作面上覆基岩的赋存特征,现场采用注浆... 针对松散含水层下伏近距离工作面回采面临的突水风险问题,以五沟煤矿“四含水”层下伏10101工作面为工程背景,通过数值模拟、理论分析和工程类比的方法预测下伏工作面裂缝带发育高度。基于10101工作面上覆基岩的赋存特征,现场采用注浆改造技术对“四含水”层进行水体驱替,实现含水层“无水”改造,确保工作面安全回采。研究结果表明,10101工作面裂缝带发育高度为46.52~63.07 m;注浆改造技术显著降低了工作面回采初期的淋水现象,顶板淋水量控制在1 m^(3)/h以下,经系统排水后,工作面淋水对回采基本无影响;同时该技术的应用提高了工作面回采的安全性,成功实现了10101工作面的安全回采,回采时初次来压步距约为34.65 m,“四含水”层覆盖区周期来压步距约为7.84 m,非“四含水”层覆盖区周期来压步距约为10.45 m,“四含水”层覆盖区矿压显现更加明显。 展开更多

关键词 含水层 下伏近距离工作面 导水裂缝带 注浆改造技术 矿压显现

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麻地梁煤矿智能化开采研究 被引量：12

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作者 许日杰 杨科 +1 位作者 吴劲松 阚磊 《工矿自动化》 北大核心 2021年第11期9-15,共7页

现有的煤矿智能化开采研究成果未结合生产实践具体阐述智能化开采关键技术在煤矿的应用情况。以麻地梁煤矿为工程背景,阐述了该煤矿智能化开采建设成果——十大智慧系统,即智能调度远程集控系统、设备智能预警与远程会诊系统、智能采煤... 现有的煤矿智能化开采研究成果未结合生产实践具体阐述智能化开采关键技术在煤矿的应用情况。以麻地梁煤矿为工程背景,阐述了该煤矿智能化开采建设成果——十大智慧系统,即智能调度远程集控系统、设备智能预警与远程会诊系统、智能采煤系统、智能掘进系统、智能胶带运输系统、无人值守一体化煤质运销管控系统、智能交通安全管控系统、互联网+远程办公系统、物联网+智能仓储快递服务系统、智能通风系统的关键技术及应用效果。指出了现阶段煤矿智能化开采中存在的关键问题,包括思想理念亟需转变,前期投入大、投入产出比不平衡,开采模式适应性差,人才培养体系不健全,关键技术创新不够等。为解决上述问题,提出应进一步增强智能子系统间的相互协同性,推进智能机器人研究,提高设备自主感知、分析、决策能力,构建智能煤矿顶层架构与大数据应用中心等,以实现煤炭智能开采、运输与销售,提高矿井生产效率,保障工人生命安全,实现井下无人(少人)开采目标。 展开更多

关键词 煤矿智能化 智能化开采 智能采煤 智能掘进 智能运输 智能通风 5G

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基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望 被引量：21

6

作者 薛生 郑晓亮 +2 位作者 袁亮 来文豪 张玉婷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期664-694,共31页

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统... 我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 机器学习 突出预测 特征选择

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纳米铝热剂与猛炸药制备起爆药的表征及性能研究 被引量：1

7

作者 杨耀勇 汪泉 +1 位作者 李瑞 徐小猛 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期23-29,35,共8页

为了探究纳米铝热剂-猛炸药混合物代替起爆药的可能性,以纳米铝、纳米Bi_(2)O_(3)、工业级太安(PETN)和黑索今(RDX)为原料,通过物理混合法制备了Al/Bi_(2)O_(3)-PETN和Al/Bi_(2)O_(3)-RDX。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)... 为了探究纳米铝热剂-猛炸药混合物代替起爆药的可能性,以纳米铝、纳米Bi_(2)O_(3)、工业级太安(PETN)和黑索今(RDX)为原料,通过物理混合法制备了Al/Bi_(2)O_(3)-PETN和Al/Bi_(2)O_(3)-RDX。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、热分析仪、敞开环境燃烧实验等方法对制备的Al/Bi_(2)O_(3)-PETN、Al/Bi_(2)O_(3)-RDX 2种样品进行表征和性能测试。结果表明:物理混合法制备的2种样品的形貌规整,Al/Bi_(2)O_(3)对PETN和RDX 2种猛炸药的包覆效果较好,且反应过程中生成大量的气态产物。Al/Bi_(2)O_(3)-PETN的热稳定性比Al/Bi_(2)O_(3)-RDX低,且静电感度均低于叠氮化铅和斯蒂芬酸铅。分别取2种样品81 mg装填于8#雷管中,通过铅板穿孔实验发现,2组样品均可使5 mm厚的铅板穿孔。根据5 mm的铅板穿孔直径判断,Al/Bi_(2)O_(3)-RDX起爆能力优于Al/Bi_(2)O_(3)-PETN。 展开更多

关键词 Al/Bi_(2)O_(3)-PETN Al/Bi_(2)O_(3)-RDX 物理混合法 起爆药

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基于改进YOLOv7的高垄草莓成熟度实时检测研究 被引量：2

8

作者 吴仁愿 王圆梦 +3 位作者 陈心怡 唐文超 赵家国 王双丽 《智慧农业导刊》 2024年第21期1-7,共7页

针对光照、遮挡、果实密集以及分布不均衡等复杂环境造成草莓识别不准确问题,该文提出一种基于YOLOv7的改进模型为YOLOv7-SCC,制作草莓样本数据集建立真实采摘的复杂环境数据,首先,使用轻量级特征提取网络ShuffleNetv2替换YOLOv7主干网... 针对光照、遮挡、果实密集以及分布不均衡等复杂环境造成草莓识别不准确问题,该文提出一种基于YOLOv7的改进模型为YOLOv7-SCC,制作草莓样本数据集建立真实采摘的复杂环境数据,首先,使用轻量级特征提取网络ShuffleNetv2替换YOLOv7主干网络,实现轻量化的同时有效减少模型参数量;其次,引入CBAM注意力机制模块,从而增强特征网络对草莓区域的识别;最后,选用内容感知特征重组(CARAFE)上采样来扩展特征融合网络中的感受野并充分利用语义信息。经实验,改进后的模型参数量降低59%,浮点数降低68.2%,准确率为99.6%。结果证明,改进后的YOLOv7-SCC可以实现草莓成熟度的准确识别,同时保持高精度,使其成为与其他算法相比更适合高垄草莓成熟度检测的选择。 展开更多

关键词 高垄草莓 成熟度检测 YOLOv7 ShuffleNetv2 CBAM CARAFE

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深井切顶留巷底鼓机制及其防控 被引量：1

9

作者 华心祝 李琛 +3 位作者 刘啸 杨朋 陈登红 祁亚宝 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期955-968,共14页

沿空切顶巷道所处应力环境复杂、留巷服务期长,一次采动及留巷期间底鼓问题突出。以淮南丁集煤矿1462(1)轨顺切顶留巷条件为工程研究背景,建立离散元数值计算模型,分析得到一次采动至留巷稳定阶段底板非对称变形特征及其受力状态。构建... 沿空切顶巷道所处应力环境复杂、留巷服务期长,一次采动及留巷期间底鼓问题突出。以淮南丁集煤矿1462(1)轨顺切顶留巷条件为工程研究背景,建立离散元数值计算模型,分析得到一次采动至留巷稳定阶段底板非对称变形特征及其受力状态。构建一次采动至留巷稳定阶段两端固支二次超静定底板梁力学模型,并引入等效载荷概念求解得到了各分布力作用下底板挠度数学表达式,运用叠加原理推导出切顶留巷底板变形表达式。结合留巷条件,求得该巷道平均底鼓量为0.74 m,最大底鼓量为0.77 m,最大鼓起位置偏向采空区侧,距巷中1.15 m,计算结果与现场实测和数值计算结果较为吻合。依据所求得的底板变形表达式,分析了留巷底鼓影响因素,底鼓量与底板刚度的增加呈负指数减小,底板刚度在5~13 MN·m^(2)之间内变化时,巷道底鼓对其变化较为敏感;与底板载荷、支架载荷、煤帮载荷及应力集中系数λ均呈线性正相关,增长率分别为0.0826、0.0349、0.0272 m/MPa和0.007 m。基于对留巷底板受力变形及其影响因素的分析,提出了“顶底互控、帮角加固、底板强化”的防控对策。工程实践表明,相较于留巷初期底板变形得以有效控制,底鼓降幅明显,所留巷道能够满足复用要求。 展开更多

关键词 底鼓机制 沿空留巷 切顶卸压 底鼓防控

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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

10

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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基于相似日聚类组合模型的短期光伏发电功率预测

11

作者 郑晓亮 王虎 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第27期11632-11641,共10页

为提高光伏发电功率的预测精度,减少光伏发电对电网调度的影响,提出一种基于相似日聚类的PCC-EEMD-BES-ELM光伏发电功率短期预测模型。通过Pearson相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)筛选出主要因素作为预测模型的输入,集... 为提高光伏发电功率的预测精度,减少光伏发电对电网调度的影响,提出一种基于相似日聚类的PCC-EEMD-BES-ELM光伏发电功率短期预测模型。通过Pearson相关系数(Pearson correlation coefficient,PCC)筛选出主要因素作为预测模型的输入,集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)能够提取出光伏发电功率的多层次特征,秃鹰搜索算法(bald eagle search,BES)能有效选择出重要特征并进行模型优化,而优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)则通过快速的学习机制进行高效的预测,从而形成一个能够在复杂环境下提供高精度预测的强大模型。最后利用相似日聚类将天气分成晴天、雨天、多云分别进行发电功率预测。以实际的光伏电站数据对模型进行验证,结果表明该模型最小的根均方差(root mean square error,RMSE)达到0.0481,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)达到0.0359,平均相对百分误差(mean absolute percentage error,MAPE)达到0.947%。可见在不同季节不同天气下,该模型均表现出最低的预测误差,证明其在光伏发电功率短期预测中的有效性和稳定性。 展开更多

关键词 光伏发电 功率预测 秃鹰搜索优化算法 极限学习机

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围岩变形作用下考虑杆体屈服和锚固界面滑移的全长锚固锚杆力学解析方法 被引量：1

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作者 王想君 李英明 +3 位作者 赵光明 孟祥瑞 范朝涛 付强 《岩土力学》 北大核心 2025年第9期2687-2702,共16页

全长锚固锚杆在巷道围岩支护过程中存在杆体屈服和锚固界面滑移失效问题。为探究这两种失效模式下杆体应力传递机制,基于实际围岩变形和锚杆受力边界条件,建立了锚杆-围岩相互作用模型,推导出锚杆在支护平衡状态下杆体轴力和锚固界面剪... 全长锚固锚杆在巷道围岩支护过程中存在杆体屈服和锚固界面滑移失效问题。为探究这两种失效模式下杆体应力传递机制,基于实际围岩变形和锚杆受力边界条件,建立了锚杆-围岩相互作用模型,推导出锚杆在支护平衡状态下杆体轴力和锚固界面剪应力沿杆长分布的解析表达式。在此基础上,引入杆体拉伸应力-应变本构模型和三(二)折线黏结滑移模型,解析了全长锚固锚杆在围岩变形作用下杆体屈服和锚固界面滑移的受力分布计算方法,并通过将理论计算结果与典型隧道工程锚杆实测数据进行对比,验证了其合理性。基于该方法探讨了围岩变形、锚杆长度、界面剪切峰值强度和托盘反力对杆体轴力和界面剪应力分布的影响。研究结果表明:(1)锚杆最易在中性点处发生塑性屈服,且屈服后杆体轴力和界面剪应力不再增长,轴力分布呈现屈服平台,中性点逐渐演变为“中性段”;杆体的屈服变形量随着围岩变形、锚杆长度和托盘反力的增加而增大。(2)锚固界面滑移从孔口位置开始,并逐步向锚固远端呈现软化脱黏特征;围岩变形和锚杆长度增加使界面滑移范围明显增大,从而削弱了对围岩变形的抑制作用;提高界面剪切峰值强度和安装托盘能有效抑制锚固界面的软化脱黏行为。该研究成果对认识全长锚固锚杆支护力学特性与参数设计具有一定指导意义。 展开更多

关键词 全长锚固锚杆 围岩变形 杆体屈服 软化脱黏 受力特性

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我国煤岩动力灾害研究进展及面临的科技难题 被引量：168

13

作者 袁亮 王恩元 +2 位作者 马衍坤 刘玉冰 李晓亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1825-1845,共21页

随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警... 随着我国浅部煤炭资源日益枯竭,煤矿开采转向深部将成为保障我国能源需求的新常态。针对深部煤炭资源开采面临的煤与瓦斯突出、冲击地压及其复合动力灾害等问题,分析了我国煤岩动力灾害机理研究进展,阐述了煤岩动力灾害评价和监测预警关键技术,总结了煤岩动力灾害防治和风险管控措施及技术手段,提出了煤岩动力灾害预防及研究面临的科技难题和科学研究展望:在研究手段方面,研发能真实反映现场复杂地质条件、工程条件及其多场耦合作用过程的科研仪器,发展矿山动力灾害演化模拟与再现技术,揭示煤岩动力灾害的耦合演化机制;在危险区探测方面,进一步发展基于地球物理手段的工作面动力灾害危险区超前精细探测理论与技术,研发原位条件及采掘影响下煤岩层多参量时空分布钻测与反演技术;在风险评价方面,开展深部复杂地层和采掘工程耦合条件下灾害危险性评价关键指标及智能评价方法研究;在监测预警方面,建立煤矿多灾害融合监控预警平台,实现煤矿多灾害融合监控、智能预警和安全态势的准确分析;发展煤岩动力灾害的远程精准区域防治技术,实现煤岩动力灾害的超前区域防控;研究煤岩动力灾害事故数字化应急决策理论与关键技术,实现煤岩动力灾害智能应急决策。通过理论、技术及设备等系统研究,为实现动力灾害有效防控、保障煤炭资源安全高效开采提供保障。 展开更多

关键词 煤岩动力灾害 演化机理 风险评价 监测预警 防治与管控

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真三轴单面临空下煤岩组合体冲击破坏特征试验研究 被引量：21

14

作者 杨科 刘文杰 +2 位作者 马衍坤 许日杰 池小楼 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期15-27,共13页

煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学... 煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学特征和强度条件,探究了不同应力边界下煤岩组合体的破坏形态、动力显现特征和声发射信号的演变规律。研究结果表明:(1)受煤岩变形相互制约的影响,交界面处砂岩强度被“弱化”。当界面处煤体裂隙尖端的应力大于“弱化”后砂岩强度时,裂隙将穿过煤岩界面发育至砂岩中,砂岩呈现出屈曲层裂、劈裂成板的破坏形态。(2)高静载作用下,煤岩组合体变形破坏特征和声发射信号具有明显的前兆规律,组合体发生承载失效前煤体局部颗粒弹射动能增大、弹射颗粒块度降低,声发射信号由“高频低能”向“高频高能”转变,组合体的破坏形态以剪切-张拉复合破坏为主。(3)受冲击动载影响,顶底板砂岩夹持作用减弱,煤体裂纹尖端应力得不到有效积聚,裂纹扩展到煤岩交界面时被阻隔,组合体以煤样的张拉破坏为主,声发射信号呈现出“高频高能”的特点,但大多集中在冲击破坏之后,导致组合体动力破坏难以预测。(4)与纯静载作用相比,虽然动静载耦合作用下静载水平较低,但煤岩组合体的抛射质量和抛射碎块的分形维数较大、平均破碎块度较小,说明动载对煤岩组合体的破坏起到了正向激励的作用,静载为煤岩体动力破坏提供了应力和能量条件。 展开更多

关键词 采矿工程 冲击地压 动静耦合加载 煤岩组合体 动力显现特征 前兆信息规律

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厚硬顶板下大倾角软煤开采灾变机制与防控技术 被引量：12

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作者 杨科 刘文杰 +3 位作者 李志华 刘钦节 池小楼 魏祯 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期12-20,共9页

针对潘四东煤矿11513大倾角工作面煤壁片帮、支架滑移倾倒和顶板大面积来压问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的研究方法对厚硬顶板下大倾角软煤开采的灾变机制和防控技术开展研究。研究结果表明:在厚硬顶板下大倾角软煤开采初期,... 针对潘四东煤矿11513大倾角工作面煤壁片帮、支架滑移倾倒和顶板大面积来压问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的研究方法对厚硬顶板下大倾角软煤开采的灾变机制和防控技术开展研究。研究结果表明:在厚硬顶板下大倾角软煤开采初期,围岩塑性破坏主要集中在煤壁和底板岩层;邻近工作面区域煤岩体位移表现出煤壁挤出位移量>底板鼓起位移量>顶板下沉位移量的特征;由于厚硬顶板的存在,随工作面推进距离的增大,煤壁挤出位移量逐渐增大,煤壁片帮失稳的概率倍增。根据厚硬顶板下大倾角软煤开采围岩位移和变形破坏特征,结合现场观测提出厚硬顶板下大倾角软煤开采2种灾害模式,一是以“片帮-冒顶”为主导,诱发“支架-围岩”系统发生大范围失稳的动态互馈的时发性灾害,二是厚硬砂岩破断诱发冲击动力显现的瞬发性灾害。基于厚硬顶板下大倾角软煤开采灾变机制,采用厚硬顶板深孔预裂爆破初次放顶技术,控制厚硬顶板运动;采取煤壁注浆加固、支架防倒防滑以及“铺金属网+工字钢”辅助液压支架管理破碎直接顶等措施,防治煤壁片帮和破碎顶板漏冒,保证“支架-围岩”系统的稳态工作。通过对支架工作阻力和煤壁片帮统计分析发现,11513工作面采取系列防治措施后,煤壁得到有效控制,初次来压时,支架工作阻力较为富裕,安全阀开启较少且支架无明显倾倒滑移现象,实现了厚硬顶板下大倾角软煤的安全高效开采。 展开更多

关键词 厚硬顶板 煤壁片帮 支架-围岩系统 灾变机制 防控技术

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超临界CO_(2)-H_(2)O作用下不同煤阶煤体孔隙结构演化及分形特征

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作者 宋学梅 张琨 +4 位作者 董良 马萌芽 刘会虎 徐宏杰 王智 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第6期995-1006,共12页

深部煤层注入CO_(2)强化煤层气抽采兼具环保效益与经济效益,有广阔的发展前景。为探讨不同类型煤体在CO_(2)注入后的煤体结构变化情况,选用最大镜质体反射率(R_(o,max))不同的5个样品,开展模拟煤层埋深为1500 m温压条件下的超临界CO_(2... 深部煤层注入CO_(2)强化煤层气抽采兼具环保效益与经济效益,有广阔的发展前景。为探讨不同类型煤体在CO_(2)注入后的煤体结构变化情况,选用最大镜质体反射率(R_(o,max))不同的5个样品,开展模拟煤层埋深为1500 m温压条件下的超临界CO_(2)注入实验,利用低温N_(2)吸附法和压汞法测试注入前后煤样的孔隙结构变化特征,并采用分形理论定量比较其变化程度。N_(2)吸附实验结果显示:经过超临界CO_(2)-H_(2)O作用前后煤样孔容均随煤阶增加先减小后增大,在焦煤处形成拐点,孔容在微孔阶段(孔隙直径介于0~2 nm)增幅最大。压汞实验的孔容变化情况较为复杂,在过渡孔(孔隙直径介于>2~50 nm)和裂隙(孔隙直径大于1000 nm)阶段增幅明显,这是由于超临界CO_(2)-H_(2)O反应增加了煤中的非有效连通孔隙,提升了煤样的局部连通性;部分样品反应后总孔容甚至有减小趋势,可能与脱落的矿物质堵塞孔隙有关。对反应前后样品的孔隙参数分形分析结果显示:不同样品的孔隙结构变化取决于煤体特征参数,低煤阶、高煤阶煤反应后孔容变化幅度更大,且矿物质含量越高变化程度更大。该研究有助于深入理解深部煤层CO_(2)注入对煤层孔隙结构的改造作用,可为CO_(2)地质封存与煤层气强化开发(CO_(2)-ECBM)工程选址提供参考。 展开更多

关键词 超临界CO_(2) CO_(2)-ECBM 煤阶 孔隙变化 分形

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深部采动响应与灾害防控研究进展 被引量：230

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作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期716-725,共10页

掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演... 掌握深部采动响应机制与灾害防控技术对于保障煤炭资源安全高效开采具有重要的现实意义。针对深部开采面临高地应力、高地温、高岩溶水压和强开采扰动的复杂环境,探讨了深部采动煤岩体响应特征。阐述了煤炭开采多物理化学场时空动态演化规律和多资源全生命周期动态叠加多相多场耦合致灾机理。最后,基于上述采动响应特征和多场耦合规律及致灾机理,从透明矿山及地质保障关键技术、灾害风险判识与监控预警关键技术和典型动力灾害防控关键技术3个方面讨论了深部采动灾害防控方法。未来应继续加大对深部开采基础研究支持力度,大力支持自主创新重大仪器及科学装置研究,重点开展深部煤炭开采应用基础理论和关键技术研究,依靠科技创新突破制约我国深部煤炭开采的理论与技术瓶颈。加强深部采动多物理化学场耦合灾变机理分析,实现深地资源地质精准勘探和三维地质可视化,建立深部采动灾害风险判识及合理性评价模型,以及开展多参量灾害预警与防控技术和装备研究,实现对灾害的有效预警和精准防控,综合形成深部煤矿灾害防控理论与技术标准体系。同时,在充分认清深部各种灾害特征、治理能力极限和技术经济可行性的基础上,科学确定开采下限。最终有效解决深部煤炭开采面临的科学问题和重大技术难题,促进深部煤炭安全高效开采。 展开更多

关键词 深部开采 采动响应 灾害防控 地质保障 多场耦合

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煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想 被引量：221

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作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-7,共7页

人民健康已成为国家优先发展战略,以煤工尘肺为主的职业安全健康问题严重制约“健康中国”发展。从煤矿粉尘现状、基础研究、关键技术装备、政策标准等方面系统总结分析煤矿粉尘防控与职业安全健康面临挑战,在此基础上,提出煤矿粉尘防... 人民健康已成为国家优先发展战略,以煤工尘肺为主的职业安全健康问题严重制约“健康中国”发展。从煤矿粉尘现状、基础研究、关键技术装备、政策标准等方面系统总结分析煤矿粉尘防控与职业安全健康面临挑战,在此基础上,提出煤矿粉尘防控与职业安全健康科学构想。该构想基于理工医多学科交叉融合,以大数据、云技术、人工智能和物联网等高新信息技术为支撑,创新“四位一体”科学研究方法,以煤矿无害作业、职业病精准治疗和职业安全健康智能预警等为核心,最终实现煤矿从业人员职业生命全周期职业安全健康。本文凝练了煤矿粉尘防控与职业安全健康6个主要关键科学问题,围绕煤矿粉尘产尘机理与高浓度粉尘分源高效防控理论、煤工尘肺多维度多层次生命信息流的发病机理、煤矿无尘化开采及粉尘精准防控技术与装备、煤工尘肺智能判识与精准诊疗技术装备、煤矿粉尘与职业安全健康智能预警等方面提出了5个主要研究方向。我国应加强理工医交叉融合协同创新与科研平台建设,深入开展基础研究工作,研发适合我国煤矿生产实际的成套技术与装备,重视示范工程建设和成果转化,加大政策支持力度和标准体系完善,构建煤矿粉尘防控及职业安全健康长效机制,实现煤矿无尘化作业和职业病少(零)发病,以煤矿职业安全健康助力健康中国发展。 展开更多

关键词 煤矿粉尘 职业安全健康 煤工尘肺 预警 防控

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煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究进展 被引量：124

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作者 袁亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1557-1566,共10页

围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术”,以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与... 围绕拟解决的重大科学问题“煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术”,以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与风险判识及监测预警、煤与瓦斯突出灾变机理及监测预警、煤矿典型动力灾害信号采集传输和智能化分析、煤矿典型动力灾害监控预警系统平台等研究,开发了大尺度、真三维、全封闭自动开挖煤与瓦斯突出物理模拟实验装置,研制了包括光纤光栅微震传感、三轴应力传感、分布式多点激光甲烷检测等在内的动力灾害前兆信息新型感知与多网融合传输传感装置,建立了井下传感器数据的多元海量动态信息的聚合理论与方法,提出了基于漂移特征的潜在煤矿典型动力灾害预测方法与多粒度知识挖掘方法,构建了基于大数据分析和数据挖掘的煤矿动力灾害风险判识和监控预警模型。通过现场实践,表明能实现全面采集人机环参数,且采集传感器具有故障自诊断、响应时间短、标校周期长等优点。监控预警系统稳定运行无故障率达到了99%,抗干扰等级不低于3级,系统监控预警准确率大于90%,实现了煤矿典型动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时预警。 展开更多

关键词 煤矿 典型动力灾害 风险判识 监控 预警

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基于低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测

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作者 杨俊辉 苗常盛 +3 位作者 张继达 郑晓亮 薛生 程王峰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10182-10192,共11页

针对低浓度瓦斯直流(direct current, DC)氧化系统主管瓦斯浓度预测实时性有限,以及在甲烷浓度等传感器下的适应性不足等问题,提出了低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测方法。首先基于灰色关联度分析(grey relational analys... 针对低浓度瓦斯直流(direct current, DC)氧化系统主管瓦斯浓度预测实时性有限,以及在甲烷浓度等传感器下的适应性不足等问题,提出了低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测方法。首先基于灰色关联度分析(grey relational analysis, GRA)选择与主管瓦斯浓度相关性高的特征指标建立规范化数据集,以增强模型的适应性;其次构建主管瓦斯浓度预测模型对主管瓦斯浓度进行预测;进一步对模型的适应性和预测实时性从均方误差和样本运行时间进行对比分析;最后将模型集成于基于人工智能与软件界面开发的直流氧化系统主管瓦斯浓度预测平台。实验结果表明:主管瓦斯浓度预测模型的均方误差为0.061 1,运行时间为4 023 s,对主管瓦斯浓度的预测效果优于(long short-term memory, LSTM)等模型,在直流氧化系统主管瓦斯预测平台的预测效果接近监测值,为系统安全运行提供技术保障。 展开更多

关键词 低浓度瓦斯 直流(DC)氧化系统 主管瓦斯浓度预测模型 实时性 适应性 预测平台

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