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深部开采煤矿典型动力灾害孕灾主控因素与机制研究进展 被引量:4
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作者 杨科 郭鹏慧 +4 位作者 袁亮 曹安业 张永将 马衍坤 李家卓 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3466-3487,共22页
煤炭资源的开采逐渐进入深部开采阶段,煤岩的非线性行为、大范围高能级灾害、多物理场耦合等现象加剧,冲击地压和煤与瓦斯突出二者相互诱导、相互激励,煤矿典型动力灾害危险性和危害性渐趋严重,已成为制约我国深部煤炭资源安全高效生产... 煤炭资源的开采逐渐进入深部开采阶段,煤岩的非线性行为、大范围高能级灾害、多物理场耦合等现象加剧,冲击地压和煤与瓦斯突出二者相互诱导、相互激励,煤矿典型动力灾害危险性和危害性渐趋严重,已成为制约我国深部煤炭资源安全高效生产的绊脚石,防治煤矿典型动力灾害的前提和基础是深入研究其发生机理。因此,需要掌握我国煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害机理研究领域的整体进展以及孕灾主控因素与机制。文中总结了前人及研究团队已有研究成果,利用CiteSpace软件梳理文献,并通过关键词共现和突现知识图谱分析,阐述了煤矿典型动力灾害领域发展历程中每个阶段的研究热点以及未来的发展态势;厘清了不同孕灾条件对煤与瓦斯突出和冲击地压影响的差异性;探讨了煤矿典型动力灾害孕育的“五效应”机制。分析认为,围绕煤矿典型动力灾害领域的研究均以其发生机理及孕灾因素为基点,其中孕灾因素以天然地质条件为主、开采技术条件为辅,不同的孕灾环境形成的典型动力灾害表现形式不同,典型动力灾害孕育机制包括物质内在效应、应力超载效应、能量驱动效应、结构异变效应和煤岩体时变效应,五者相互作用、相互影响。根据当前深部开采面临的问题和亟需攻克的关键难题提出了研究展望,亟待深入研究煤矿典型动力灾害全生命周期孕育特征、演化特征、致灾机理,深部强扰动作用下煤矿典型动力灾害前兆信息智能辨识、预警指标融合,以及多灾种链生灾害联防联控体系,从而有效保障深部煤炭资源安全高效开采。 展开更多
关键词 深部开采 煤与瓦斯突出 冲击地压 煤岩瓦斯复合动力灾害 孕灾机制
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基于改进猎人猎物优化算法的煤矿开采沉陷预计模型参数反演研究
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作者 朱慕谦 余庆 郭庆彪 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期152-160,共9页
概率积分模型是分析煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通过概率积分模型可预计开采沉陷的关键参数,如何快速且准确地获取开采沉陷预计参数一直是学者关注的重点。为克服传统方法在这一领域的局限性,本文提出了一种基于改进猎人... 概率积分模型是分析煤炭开采引起地表变形规律的重要数学模型,通过概率积分模型可预计开采沉陷的关键参数,如何快速且准确地获取开采沉陷预计参数一直是学者关注的重点。为克服传统方法在这一领域的局限性,本文提出了一种基于改进猎人猎物算法(IHPO)的概率积分参数反演模型。IHPO是在标准猎人猎物算法(HPO)的基础上,引入Cubic映射初始化、透镜成像折射反向学习及强制切换策略等改进策略,显著增强了算法群体智能优化能力。将IHPO应用于概率积分参数反演,构建了基于IHPO的概率积分参数反演模型。模拟实验结果表明:IHPO反演概率积分预测参数相对误差控制在1.54%以内,参数拟合中误差不超过3.32,相较于HPO,其反演结果更为精确。此外,IHPO的参数反演模型具有良好的鲁棒性,能够抵御一定的粗差干扰、随机误差干扰及观测点缺失的影响,同时具有较强的全局搜索性能。在实际应用中,以顾桥煤矿1414(1)工作面为例,利用IHPO对其进行参数反演,反演结果的参数拟合中误差最大不超过8.92,其中,参数q、tanβ、b、θ的拟合中误差均小于0.50,体现了极高的准确性。基于IHPO预测的下沉值拟合中误差及水平移动值拟合中误差的平均值为93.99 mm,充分满足了实际工作面的精度需求,验证了该模型在煤炭开采沉陷预测中的有效性和实用性。 展开更多
关键词 开采沉陷 概率积分模型 猎人猎物优化算法 Cubic映射 透镜成像折射反向学习 强制切换策略
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煤矿安全生产中人的行为影响因子系统动力学(SD)仿真分析 被引量:40
3
作者 何刚 张国枢 +1 位作者 陈清华 乔国通 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2008年第9期43-47,共5页
在构建影响人的安全行为因素因果关系的基础上,运用系统动力学(SD)理论和方法,对影响人的安全行为关键因素进行动态预测,并通过仿真计算、对比分析安全投入增加对系统安全水平的影响。应用该方法建立的煤矿生产中人的安全行为指标水平模... 在构建影响人的安全行为因素因果关系的基础上,运用系统动力学(SD)理论和方法,对影响人的安全行为关键因素进行动态预测,并通过仿真计算、对比分析安全投入增加对系统安全水平的影响。应用该方法建立的煤矿生产中人的安全行为指标水平模型,以求证安全投入与人的安全行为水平的相关性,为煤矿安全管理决策提供一种新的思路,亦有助于政府和煤矿企业科学地明确安全投入方向,降低人因事故率,提高煤矿生产的安全水平。 展开更多
关键词 系统动力学(SD) 煤矿安全 人的安全行为 影响因子 仿真分析
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基于B/S与C/S混合模式的煤矿安全信息系统研究 被引量:14
4
作者 祁运田 吕品 《中国安全生产科学技术》 CAS 2008年第5期62-65,共4页
通过对煤矿企业安全信息利用现状的调查研究,发现安全信息未得到充分利用,因此有必要建立一个充分利用安全信息的煤矿安全信息系统,对比B/S与C/S结构的特点,结合煤矿自身的复杂性,选定以B/S结构为主,C/S结构为辅的系统结构,并对系统的... 通过对煤矿企业安全信息利用现状的调查研究,发现安全信息未得到充分利用,因此有必要建立一个充分利用安全信息的煤矿安全信息系统,对比B/S与C/S结构的特点,结合煤矿自身的复杂性,选定以B/S结构为主,C/S结构为辅的系统结构,并对系统的功能结构进行深入研究,完善了系统的功能。系统的应用可为煤矿安全信息的及时传递和利用提供平台支持,同时可通过系统内置的安全评价等模块对系统安全状况进行分析,为矿山安全管理人员提供更深层次的煤矿安全信息,使安全管理更及时到位。 展开更多
关键词 煤矿安全 安全信息 信息系统 安全评价
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宜兴煤矿安全经济护巷煤柱宽度的研究确定 被引量:3
5
作者 袁和勇 何启林 袁和旭 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2013年第9期54-58,共5页
为节省资源,留最窄护巷煤柱,在借用FLAC3D模拟软件掌握不同护巷煤柱宽度下巷道围岩应力应变后,结合模拟的结果和实验室试验新材料GRT-201加固后的煤岩体强度指标,最终确定煤柱留设宽度为2m,较正常煤柱宽度留设减小了20多米。现场操作后... 为节省资源,留最窄护巷煤柱,在借用FLAC3D模拟软件掌握不同护巷煤柱宽度下巷道围岩应力应变后,结合模拟的结果和实验室试验新材料GRT-201加固后的煤岩体强度指标,最终确定煤柱留设宽度为2m,较正常煤柱宽度留设减小了20多米。现场操作后巷道的变形率控制在5%以内,大大降低留设煤柱宽度的同时保证了工作面的正常接替和安全回采。 展开更多
关键词 小煤柱护巷 护巷煤柱宽度 FLAC3D 固瑞特GRT-201
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卸荷与补偿路径下深部岩体力学特性与变形破坏特征 被引量:1
6
作者 戚敏杰 赵光明 +2 位作者 刘崇岩 许文松 王坤 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1541-1554,共14页
为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响,采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷试验和应力补偿路径下岩体破坏试验,基于Mg-C强度准则研究了2种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响,分析... 为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响,采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷试验和应力补偿路径下岩体破坏试验,基于Mg-C强度准则研究了2种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响,分析了应力补偿后卸荷岩石的力学特性和变形特征。结果表明:在研究范围内,即使是在非常规真三轴状态下,中间主应力σ_(2 )的增大同样可以有效提高岩石的承载能力和稳定性,使岩石由塑性向脆性转化;2种应力路径下卸荷岩石的破坏模式存在差异,岩石的整体破坏模式随着σ_(2 )的梯次增大由张拉向张拉-剪切复合再到剪σ_(3)'切破坏发展,卸荷面附近的破碎区逐渐由深部向浅部转移,而随着卸荷面补偿应力的梯次增大,整体破坏模式由张拉-剪切复合破坏向剪切破坏转变,卸荷面附近的破碎区逐渐由浅部向深部转移;岩石在单面卸荷与应力补偿支护过程中,伴随着ε_(3)的扩容与压缩,ε_(2)基本上无明显变化,但是ε_(1)和ε_(v)发生2次明显的回弹变形,且ε_(1)和ε_(v)的变形与ε_(3)同步;应力补偿可以有效补偿卸荷引起的岩石应力损失,提高砂岩的黏聚力和破坏强度,使砂岩加卸载期间的补偿系数η(m1)、η(m^(3))、η(mv)逐渐增大,但对内摩擦角和η(m2)影响较小;在任意补偿应力条件下压裂系数ξ(m2)和ξ(m^(3))均为负值,岩石在σ_(2 )和σ_(3)方向处于扩容状态,而ξ(m1)和ξ(mv)正好相反,在任意补偿应力条件下均为正值,岩石处于压缩状态。 展开更多
关键词 真三轴 单面卸荷 中间主应力 卸荷效应 应力补偿
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深部厚硬顶板综放开采覆岩运移三维物理模拟试验研究 被引量:27
7
作者 杨科 刘文杰 +3 位作者 焦彪 张庆贺 刘帅 张寨男 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期85-93,I0004,共10页
为分析深部厚硬顶板破断对厚煤层安全开采的影响,根据胡家河矿402102工作面工程地质和开采条件,构建了大型真三维相似物理模拟试验(3500 mm×3000 mm×2000 mm),开展了留煤柱双工作面开采的试验研究。利用光栅位移连续监测装置... 为分析深部厚硬顶板破断对厚煤层安全开采的影响,根据胡家河矿402102工作面工程地质和开采条件,构建了大型真三维相似物理模拟试验(3500 mm×3000 mm×2000 mm),开展了留煤柱双工作面开采的试验研究。利用光栅位移连续监测装置对采动覆岩位移进行实时监测,获得了厚硬顶板条件下厚煤层开采覆岩破断运移规律和"三带"动态演化特征。研究结果表明:厚硬关键层变形破断时,软弱岩层会发生协同运动,位移监测点位移量发生突增,监测点位移曲线随工作面推进呈"台阶式"变化。在一侧临空条件下,402102工作面亚关键层1(粉砂岩)初次破断步距为43 m,周期破断步距为21 m;亚关键层2(含砾粗砂岩)初次破断步距为74 m,周期破断步距为51 m;亚关键层3(中砂岩)初次破断步距为171 m。当亚关键层2发生周期性破断和亚关键层3发生初次破断时,采空区位移监测点位移量均发生增幅,覆岩发生大范围整体性运动,矿压显现较为剧烈;受402103采空区采动覆岩结构的影响,在402102工作面回采时,其回风巷侧覆岩运移较为剧烈,巷道受动压影响较大。根据位移监测点的位移量和覆岩变形碎胀因子max(Ki)的大小,对采动覆岩"三带"发育形态进行了初步判别,亚关键层1(粉砂岩)和亚关键层2(含砾粗砂岩)均处于冒落带中,且随着工作面推进,冒落带和裂隙带高度呈"台阶式"增大。 展开更多
关键词 三维相似模拟试验 光栅位移连续监测 厚煤层开采 覆岩运移
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上行开采上部煤层合理巷道位置选择研究 被引量:6
8
作者 苏亚峰 袁国辉 +1 位作者 高岩 张兵 《煤炭工程》 北大核心 2016年第4期5-8,12,共5页
根据淮北朱仙庄煤矿Ⅱ5采区8煤解突要求,采用开采10煤作为下保护层的上行开采方法。数值模拟表明,Ⅱ1051工作面开采过程中,在工作面上覆岩层中形成由高应力束构成的应力壳。在回采之初,应力壳形成较为完整,同时上方壳体应力集中程度较高... 根据淮北朱仙庄煤矿Ⅱ5采区8煤解突要求,采用开采10煤作为下保护层的上行开采方法。数值模拟表明,Ⅱ1051工作面开采过程中,在工作面上覆岩层中形成由高应力束构成的应力壳。在回采之初,应力壳形成较为完整,同时上方壳体应力集中程度较高,随工作面向前推进,应力壳范围逐步向上发展,壳高最大约111.4m,受应力壳作用,在应力壳内部受应力壳保护的低应力区不断变大,同时壳体应力集中程度减弱。综合数值模拟与相似模拟实验得出8煤回采巷道和底板巷道应分别布置于应力壳保护内和8煤底板约14m处,此处巷道围岩应力集中程度最低,破坏范围最小,巷道最为稳定,利于8煤的安全回采。 展开更多
关键词 上行开采 应力壳 数值模拟 相似模拟 开采设计 保护层开采
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深部长壁开采采动应力壳演化模型构建与分析 被引量:13
9
作者 杨科 谢广祥 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1066-1071,共6页
结合走向长壁开采特点及深部开采采动应力壳演化和采动裂隙发育特征,构建了采动应力壳演化的三维分析模型,引入移动坐标系统和椭球面方程,获得了非充分采动条件下首采工作面和护巷煤柱宽度影响下采动应力壳演化形态方程和采动裂隙发育... 结合走向长壁开采特点及深部开采采动应力壳演化和采动裂隙发育特征,构建了采动应力壳演化的三维分析模型,引入移动坐标系统和椭球面方程,获得了非充分采动条件下首采工作面和护巷煤柱宽度影响下采动应力壳演化形态方程和采动裂隙发育范围。基于影响采动应力壳演化和采动裂隙发育特征的因素分析,获得了采动应力壳壳体演化形态方程和采动裂隙发育各参量间的关系。分析表明,采动应力壳演化最易在煤柱侧壳基、壳肩或壳顶发生失稳,其演化失稳模式主要有压缩失稳模式、拉伸失稳模式、剪切失稳模式和复合失稳模式,整体揭示了采动应力壳演化特征及其与采动裂隙发育的动态效应。 展开更多
关键词 走向长壁开采 采动应力壳 演化模型 采动裂隙 形态方程
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安全工程专业本科生实验教学改革与实践 被引量:24
10
作者 蔡峰 薛安家 黄植 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第10期171-174,共4页
针对安全工程专业实验教学中存在的问题,提出了安全工程创新实验教学理念和安全工程实验教材改革方案,明确了安全工程实验教学过程中常规性实验和开放性实验对提高学生综合素质的作用。以安徽理工大学安全工程专业为例,说明了包括新开... 针对安全工程专业实验教学中存在的问题,提出了安全工程创新实验教学理念和安全工程实验教材改革方案,明确了安全工程实验教学过程中常规性实验和开放性实验对提高学生综合素质的作用。以安徽理工大学安全工程专业为例,说明了包括新开设实验课程要求、实验设备管理、改进实验教师指导方式、实验教学管理以及实验考核体系的安全工程专业本科生实验教学改革。 展开更多
关键词 实验教学 教学改革 安全工程
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深部直墙半圆拱巷道围岩时效损伤劣化特征与动态补强技术 被引量:11
11
作者 赵光明 刘之喜 +1 位作者 孟祥瑞 秦志宏 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期61-75,共15页
随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一。为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究。研究结... 随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一。为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究。研究结果表明:(1)基于Laplace逆变换推导出圆形轴对称巷道的变形规律解析解,结合理论分析、非圆形巷道等效变换和现场试验确定塑性区半径为1.5~2.1m,进一步得到直墙半圆拱巷道时效变形解析解;(2)基于弹性与弹塑性巷道模型,采用能量耗散表征了围岩损伤劣化的时效特征与塑性区演化趋势,并提出了一次支护的时机;(3)阐明了围岩在一次支护后的时效性损伤劣化的演化趋势,基于垂直应力峰值比率,提出了二次支护方案与时机,进一步分析围岩剪应力与垂直应力,确定了二次支护锚杆的长度为3.0 m,支护时机为40~70 d。研究结果可为深部煤矿巷道的设计与维护提供理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 深部巷道 损伤劣化 时效特征 动态补强
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深部高瓦斯低渗煤层定向聚能爆破裂纹扩展规律试验研究 被引量:3
12
作者 张鑫 刘泽功 +4 位作者 高魁 张健玉 傅师贵 乔国栋 杨帅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期217-226,共10页
针对深部高瓦斯低渗煤层爆破增透时爆破有效致裂范围较小,爆破能量利用率低的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后利用自主搭建的爆破试验平台进行了有无地应力... 针对深部高瓦斯低渗煤层爆破增透时爆破有效致裂范围较小,爆破能量利用率低的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后利用自主搭建的爆破试验平台进行了有无地应力普通爆破及地应力下不同聚能方向爆破试验研究;最后将爆破后4组试块的裂纹扩展及应力发展规律分别进行对比分析,得出爆生裂纹的扩展规律以及应力峰值的涨幅关系。研究结果表明,在裂纹扩展方面,地应力的存在对煤岩体普通爆破裂纹的扩展起抑制作用,整体裂纹扩展范围较小且呈椭圆形分布;聚能方向与水平较大主应力方向一致时,有利于定向裂纹的扩展,整体裂纹扩展范围较大;聚能方向与竖直较小主应力方向一致时,在爆破初期因聚能效应裂纹沿聚能方向扩展,在裂纹扩展后期,受地应力影响垂直方向上煤岩体受到的切向压应力较大,制约了定向裂纹的扩展,整体裂纹扩展范围较小。应力传播方面,在无地应力与加载地应力普通爆破情况下,爆破孔周围应力呈下降趋势,最高降幅达39.1%;地应力下水平方向聚能爆破相对于普通爆破时,聚能方向的应力峰值提高了72.2%。研究成果运用于深部高瓦斯低渗煤层爆破中,可以有效提高爆破能量利用率和裂纹扩展范围,对瓦斯解吸具有积极意义。 展开更多
关键词 地应力 聚能爆破 爆炸应力波 裂纹扩展范围 损伤特征
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深部高瓦斯煤层爆破致裂增透裂纹扩展规律研究 被引量:5
13
作者 张鑫 刘泽功 +4 位作者 张健玉 傅师贵 乔国栋 杨帅 常帅 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期89-100,共12页
针对深部高瓦斯煤层在地应力作用下爆破增透时裂纹扩展规律尚不明确的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后通过室内试验研究了不同地应力条件下单孔爆破裂纹扩... 针对深部高瓦斯煤层在地应力作用下爆破增透时裂纹扩展规律尚不明确的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后通过室内试验研究了不同地应力条件下单孔爆破裂纹扩展特征,在此基础上,对不同侧压系数下双孔爆破裂纹扩展机理以及贯通过程进行数值模拟研究,并结合ImageJ图像识别软件和LS-Pre-Post软件,以裂纹密度和扩展长度为量化指标表征地应力对裂纹发育程度的影响;最后根据室内试验和数值模拟研究结果,给出考虑地应力影响下的煤层爆破致裂增透爆破孔布置方案建议。单孔爆破室内试验结果表明:地应力可以减小爆破荷载引起的拉应力,从而抑制裂纹扩展;在非静水地应力条件下,与较大主应力方向正交的拉应力受到削弱,导致该方向的裂纹扩展受到抑制,使裂纹优先向高应力方向扩展;双孔爆破数值模拟研究结果表明:侧压系数不为1时,爆生裂纹扩展呈现出方向性,主裂纹倾向于向较高地应力方向扩展,造成爆破裂纹区域呈椭圆形,长轴和较大地应力方向一致。根据室内试验和数值计算结果,在深部煤层进行爆破致裂增透时,宜沿较大地应力方向钻孔,有利于提高爆破致裂增透效果。研究成果对深部高瓦斯煤层爆破增透时了解裂纹扩展机理以及优化炮孔布置方案具有指导意义。 展开更多
关键词 高瓦斯煤层 地应力 裂纹扩展 裂隙区范围 爆破增透
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煤矿井下WSN中基于自适应粒子群聚类算法的多sink节点部署 被引量:5
14
作者 胡长俊 袁树杰 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2018年第11期103-107,123,共6页
多sink节点的部署是井下传感器网络的重要研究课题,对网络性能的影响很大。针对目前采用的部署方法存在计算过程复杂、收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,在标准粒子群聚类算法的基础上,提出一种基于自适应粒子群聚类算法的井下多sin... 多sink节点的部署是井下传感器网络的重要研究课题,对网络性能的影响很大。针对目前采用的部署方法存在计算过程复杂、收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,在标准粒子群聚类算法的基础上,提出一种基于自适应粒子群聚类算法的井下多sink节点部署算法(简称A-PSOCA算法),在惯性权重系数中考虑了粒子的进化和聚合状况,使改进的算法的自适应能力更强,并在算法迭代过程中引入预防粒子位置重叠策略,防止粒子搜索局部最优化。仿真结果表明,A-PSOCA算法可以得到合理的sink节点位置,算法的收敛速度比标准粒子群聚类算法快1倍,所对应的网络的平均能耗和均衡性以及网络生存期也优于其他基于粒子群算法,适用于井下通信环境。 展开更多
关键词 矿井监测 多sink节点部署 自适应算法 粒子群算法 聚类算法
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麻地梁煤矿智能化开采研究 被引量:12
15
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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煤与瓦斯突出相似模拟实验材料制备及实验验证
16
作者 纪海龙 高魁 +3 位作者 乔国栋 李亮 李梦娣 王有为 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第12期11-14,33,共5页
煤与瓦斯突出危险性强、破坏性大,难以开展现场实验研究。室内相似模拟实验是一种安全、有效的研究方法,相似材料配比对突出实验至关重要。以腐殖酸钠为胶结剂,通过相似材料配比实验,研究型煤相似材料物理力学性质与腐殖酸钠质量分数之... 煤与瓦斯突出危险性强、破坏性大,难以开展现场实验研究。室内相似模拟实验是一种安全、有效的研究方法,相似材料配比对突出实验至关重要。以腐殖酸钠为胶结剂,通过相似材料配比实验,研究型煤相似材料物理力学性质与腐殖酸钠质量分数之间的关系,优选出可用于煤与瓦斯突出实验的煤层相似材料质量比为:煤粉(粒径0~1 mm)∶煤粉(粒径1~3 mm)∶腐殖酸钠水溶液(质量分数8%)=9.5∶3.0∶1.0。为了验证相似材料配比的科学性与适用性,基于相似准则,以典型突出事故为原型,利用突出实验装置开展煤与瓦斯突出相似模拟实验。实验结果表明,突出后管道中部煤粉质量占整个管道内煤粉质量的57.48%,管道后部煤粉质量约占5.51%,煤粉呈正态分布,突出孔洞口小腔大,与现场突出事故现象相似,因此该相似材料可以很好地用于煤与瓦斯突出实验。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出实验 相似材料 腐殖酸钠 煤粉分布
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动载循环作用下砂岩的动态力学响应及破坏特征 被引量:2
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作者 赵光明 秦志宏 孟祥瑞 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期18-33,共16页
针对深部矿井开采过程中岩体自稳能力差、动力灾害频发等问题,采用自主研发的ZST-1500微机控制电液伺服煤岩动静组合自适应耦合试验系统,开展了不同幅值与频率的砂岩单轴动载扰动试验,分析了动载作用下砂岩动态力学响应规律与破坏特征... 针对深部矿井开采过程中岩体自稳能力差、动力灾害频发等问题,采用自主研发的ZST-1500微机控制电液伺服煤岩动静组合自适应耦合试验系统,开展了不同幅值与频率的砂岩单轴动载扰动试验,分析了动载作用下砂岩动态力学响应规律与破坏特征。研究结果表明:(1)随动载幅值增加,砂岩滞回环由“疏-密”向“疏-密-疏”变化,依据动载循环期间试样塑性变形量,将动载周期划分为对数上升阶段Ⅰ、匀速损伤阶段Ⅱ和指数加速阶段Ⅲ。(2)动载对试样强度的弱化作用存在阈值,当动载水平为70%σ_(c)时,诱发砂岩发生破坏的幅值阈值在17.5%~22.5%σ_(c)范围内,低于阈值的动载作用不会造成砂岩失稳,越过阈值后砂岩强度、破坏前动载持续时间与动载幅值及频率均成负相关。(3)动载幅值与频率对砂岩弱化作用机制存在差异,动载幅值、频率均与动载单次循环平均塑性变形Δε_((i))^(-)成正相关,但Δε_((i))^(-)对动载幅值更为敏感,在阶段Ⅰ、Ⅱ内随幅值增大呈指数型增长。动载幅值主要通过提升塑性变形量来实现对砂岩的弱化作用;而动载频率提升降低了动载循环间隔,在砂岩内部形成小增量、短时、连续的损伤,从而实现对砂岩的弱化作用。(4)砂岩AE信号累计能量与振铃计数率随动载幅值的增大呈指数型变化,也随动载频率的增加同步增长。随着动载幅值增加,砂岩微观裂隙起裂、扩展程度递增,剪切裂纹占比增大;随着动载频率增大,砂岩拉伸裂纹占比增大。 展开更多
关键词 岩石力学 砂岩 循环动载 动态力学响应 渐进损伤
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高水灰比下超细加工对硫铝酸盐水泥注浆材料微结构与力学性能影响
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作者 王艳芬 艾洁 +3 位作者 程详 赵光明 李英明 孟祥瑞 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期304-315,共12页
为解决矿用水泥注浆材料渗透性差、早期强度低等难题,有效控制深部巷道围岩变形,以硫酸盐水泥熟料、工业副产品脱硫石膏、生石灰作原料,利用煅烧处理协同超细加工工艺研发一种早强超细水泥注浆材料。基于多种表征手段,探究不同水灰比(0.... 为解决矿用水泥注浆材料渗透性差、早期强度低等难题,有效控制深部巷道围岩变形,以硫酸盐水泥熟料、工业副产品脱硫石膏、生石灰作原料,利用煅烧处理协同超细加工工艺研发一种早强超细水泥注浆材料。基于多种表征手段,探究不同水灰比(0.8、1.0、1.2)下原料颗粒粒径对硫铝酸盐水泥注浆材料(SCGM)的浆液特性、力学性能和微观结构的影响规律。研究结果表明:随水灰比、粒径减小,SCGM的凝结时间缩短,泌水率降低,抗压强度逐渐提高;在0.8水灰比下原料粒径为1.5µm时,SCGM2的8 h和7 d抗压强度分别为4.5、14.6 MPa,比对照组SCGM0提升80.0%、45.5%,初凝时间低至3 min,几乎无泌水现象,且实现微膨胀。TG-DTG、XRD及FTIR微观表征证实,SCGM的主要水化产物为AFt、Calcite和C-S-H凝胶,其中AFt含量随水灰比增大、粒径减小而提高;基于CEMDATA18数据库,建立硫铝酸盐水泥热力学模型,验证不同水灰比下SCGM水化产物的演变趋势,并证实随水灰比增大可促进AFt形成与生长;SEM分析表明,水灰比、粒径因素会影响SCGM水化产物的形貌、组分与结构密实度,在0.8水灰比下SCGM2中水化产物相互交接搭配,形成密实的三维网络结构,优化结石体结构,为早强超细水泥基注浆材料的研发提供新思路。 展开更多
关键词 注浆材料 硫铝酸盐水泥 脱硫石膏 高水灰比 超细加工 力学性能
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受加载速率影响花岗岩破坏试验及前兆研究
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作者 殷志强 韩宁 +5 位作者 齐潮 张驰 张永坤 刘浩 章新生 曹坤 《中国矿业》 北大核心 2025年第3期194-204,共11页
为研究受加载速率效应影响深部硬岩巷道围岩失稳破坏过程中各阶段破裂响应机制,对花岗岩开展了五种不同加载速率的试验并配以声发射监测系统,分析了变加载速率下花岗岩试件各应力阶段的破裂演化特征、力学参数、声发射参数的变化规律,... 为研究受加载速率效应影响深部硬岩巷道围岩失稳破坏过程中各阶段破裂响应机制,对花岗岩开展了五种不同加载速率的试验并配以声发射监测系统,分析了变加载速率下花岗岩试件各应力阶段的破裂演化特征、力学参数、声发射参数的变化规律,并基于声发射振幅集中度曲线Γ的变化规律,获得花岗岩失稳破坏前兆的预警信息。结果表明:加载速率越大,试件破坏所需时间越短且破坏越烈;试件峰值强度,弹性模量与加载速率呈现出良好的正相关性,当加载速率超过0.1kN/s时二者增幅均减缓,峰值强度增幅由26.00%下降至6.50%,弹性模量增幅由35.60%下降至12.00%,峰值应变与加载速率呈现出良好的负相关性;声发射活动度呈现明显的阶段性增长,AE振铃计数呈现出指数增长,AE能量信号逐渐由“孤震型”向“群震型”转化;声发射b值随加载时间总体呈现出“W”型变化,试件破坏时声发射b值随加载速率的升高而降低,由0.47(0.02kN/s)降至0.30(0.50kN/s),该现象表明加载速率越大,试件的破裂尺度越大,试件破坏的越彻底;RA-AF散点数据在各应力阶段分布特征表明,加载速率越大,试件内部剪切裂纹随发育越好;振幅集中度曲线Γ在震荡上升阶段和骤然上升阶段之间的斜率突变点定义为变加载速率下花岗岩试件的临界损伤因子,该点可作为岩石失稳破坏前的预警信息。 展开更多
关键词 花岗岩 加载速率效应 破裂演化特征 声发射 破坏前兆
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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
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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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