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机器学习方法在矿井水防治理论体系研究中的应用思考 被引量：7
1
作者 姚辉 尹慧超 +6 位作者 梁满玉 尹尚先 侯恩科 连会青 夏向学 张金福 吴传实 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期107-117,共11页
致灾机理、危险性评价、灾变预测共同构成矿井水防治理论体系基本内容,其在过去20多年里快速发展,目标是理解矿井水行为特征,预测演化趋势,服务矿区水害防治工作。机器学习是大数据时代进行数据分析和挖掘的有力工具。将机器学习应用于... 致灾机理、危险性评价、灾变预测共同构成矿井水防治理论体系基本内容,其在过去20多年里快速发展,目标是理解矿井水行为特征,预测演化趋势,服务矿区水害防治工作。机器学习是大数据时代进行数据分析和挖掘的有力工具。将机器学习应用于矿井水防治理论体系研究,已得到相对广泛的关注。针对理论体系的3项基本内容,重点讨论了机器学习在各内容建设中的具体应用,主要包括:根据不同水害类型分类简述致灾机理研究现状,指出机器学习应用暂为空白的原因为其不具备做出假设的能力。认为未来致灾机理研究方法依然以传统方法(理论分析、数值模拟、相似模拟等)为主,机器学习促进地质数据获取与处理,对机理研究作出贡献;分析方法优势,指出机器学习作用于危险性评价的主要方式为非结构化数据的处理及丰富评价方法;分析基于物理和基于数据的单一预测模式弊端,论述物理模型与数据驱动相结合的必要性,相应给出“模型-数据”双驱动预测模式的3种实现形式,并讨论了基于图像的灾变预测方法可行性。随着生产数据及地质数据的丰富,机器学习方法可推动理论体系研究快速发展,并为矿井水防治学科系统方法论研究作出贡献。 展开更多
关键词 机器学习 矿井突水 矿井水防治 理论体系 大数据
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矿井水监测预警系统研究进展及发展方向
2
作者 尹尚先 丁莹莹 +6 位作者 连会青 董东林 杜通 尹慧超 赵鹏 张义安 王雄 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期68-79,共12页
【背景】矿井水灾是采动影响或触发的地质体剧烈变化的偶发事件,由于地质体的复杂性、不均一性以及动态性,加之采动影响的随机性、瞬时性,导致矿井水灾事件具有不确定性、不稳定性、偶发性和瞬变性,矿井水监测预警作为灾害超前防控前置... 【背景】矿井水灾是采动影响或触发的地质体剧烈变化的偶发事件,由于地质体的复杂性、不均一性以及动态性,加之采动影响的随机性、瞬时性,导致矿井水灾事件具有不确定性、不稳定性、偶发性和瞬变性,矿井水监测预警作为灾害超前防控前置条件,其研究及系统建设具有重要理论意义和实用价值。【进展及展望】(1)伴随煤炭开发利用,在与矿井水灾斗争的历程中,监测预警从零起步,历经人为经验判识、物理机制导引的信息采集辨识、物理-数据双驱动的智能监测预警,到目前基本完成了系统化改造、工业化示范、规模化应用,在基础研究、技术研发与系统建设等方面取得了显著进展,部分典型场景实现了超前预警,树立了矿井水灾可防可控可预警的信念。(2)但灾变物理机制不清致使指标体系不完善、信息获取不全面、评估预测不准确,导致预警漏报、误报、虚报等频发,大部分场景还未达到超前精准预警的总体目标,仍面临严峻挑战。(3)梳理了矿井水监测预警系统研究进展,提出了系统架构,针对系统的指标体系、信息感知(监测)、评估预测、辨识预警4个关键技术进行理论探讨,总结其内涵及关联关系,凝练总结其面临挑战,指明了以物理机制为基础向“物理-数据”双驱动转变的监测预警总体发展方向。(4)提出了构建全面指标体系、优化感知系统布置、多灾害全要素联合监测、建立地质水文模型+深度学习预测模型、预警规则和因子阈值设置、实时及超前预警、图像监测及大数据处理等7个具体发展方向,为该领域理论研究、技术研发及系统建设奠定了基础。 展开更多
关键词 矿井水灾 监测预警系统 指标体系 信息感知(监测) 评估预测 超前预警
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煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术 被引量：14
3
作者 刘德民 尹尚先 连会青 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期9-15,共7页
准确圈定煤矿工作面底板突水预警重点监测区域,实现监测位置和潜在突水点位置在空间上的匹配,是突水灾害预警急需解决的问题之一。为研究煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术,采用水文地质分析、GIS空间分析及ANN预测等技... 准确圈定煤矿工作面底板突水预警重点监测区域,实现监测位置和潜在突水点位置在空间上的匹配,是突水灾害预警急需解决的问题之一。为研究煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术,采用水文地质分析、GIS空间分析及ANN预测等技术手段,建立了底板突水灾害预警重点监测区域评价指标体系,提出了将不连续指标转化为连续指标的方法,建立了评价模型,研发了重点监测区域评价GIS系统,实现了煤矿底板突水灾害预警重点监测区域GIS与ANN耦合评价技术,最后以赵庄煤矿5303回采工作面底板突水监测预警为例,利用研发的系统圈定了该工作面重点监测区域。研究表明,确定预警重点监测区域的影响因素主要有含水层水压、含水层富水性、含水层防(隔)水煤岩柱厚度、老空区危险性指数、断层危险性指数、陷落柱危险性指数和封闭不良钻孔危险性指数,利用分段函数可以有效将不连续指标转化为连续指标,研发的评价系统可以实现煤矿突水灾害预警监测位置自动评价,评价结果与现场揭露及水害预警系统监测结果一致。 展开更多
关键词 突水灾害 突水预警 重点监测区域 评价技术 赵庄煤矿
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矿井水防治学科基本架构及内涵 被引量：24
4
作者 尹尚先 徐斌 +3 位作者 尹慧超 曹敏 丁莹莹 梁满玉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期24-35,共12页
我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及... 我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及范围为边界且内部介质结构时变的高度复杂系统,水源输入和涌水输出齐备,采矿扰动激发而系统及时响应;构建了矿井水防治基本架构,即理论技术体系及技术管理体系等两大核心体系;理论技术体系涵盖理论基础、技术依托及工程支撑,致灾机理、条件评价、预测预报为理论基础,条件探查、预防治理、地质保障为技术依托,探水、防水、堵水、疏水、排水、截水、监水等七类为工程支撑;技术管理体系包括先进理念、总体思路和工作体系,按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字总体思路,以源头预防区域治理井上下结合工程治理治保结合先进理念为引导,建设理念先进,基础扎实,勘探清楚,科技攻关,综合治理,效果评价及应急救援“七位一体”水害防治工作体系,实现减少矿井水影响、防止水害事故、减轻环境影响的总体目标。展望未来,水灾变物理机制,数据驱动的灾变规律,或者二者融合,是基础理论突破的重点方向,将带动技术及工程全面突围。 展开更多
关键词 矿井水 矿井水系统 矿井水防治架构 矿井防治水 矿井突水
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矿井水灾害:原因·对策·出路 被引量：39
5
作者 尹尚先 王玉国 李文生 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期214-221,共8页
进入新世纪,煤炭行业经过十年黄金期高速发展,煤炭产量稳定在目前的45亿t左右。煤矿安全形势总体向好,事故由多发、频发甚至群发,重特大事故时有发生,到单发、偶发,特别重大事故得到有效遏制;矿井水灾害仍为我国煤矿的主要灾害类型,是... 进入新世纪,煤炭行业经过十年黄金期高速发展,煤炭产量稳定在目前的45亿t左右。煤矿安全形势总体向好,事故由多发、频发甚至群发,重特大事故时有发生,到单发、偶发,特别重大事故得到有效遏制;矿井水灾害仍为我国煤矿的主要灾害类型,是仅次于瓦斯灾害的第二大杀手。分析表明,客观上开采环境复杂以及主观上重视不够,是事故发生的主要原因;井田水文地质条件勘查、隐患探查治理、突水征兆辨识等“三道关”失守,是事故发生的主要技术原因。相应提出了依规勘查查清条件、照章探放消除隐患、异常辨识及时撤人3项过“三道关”技术措施,规范了“查疑、设计、施工、评价”超前探放水工作流程,强调了勘查理论技术体系和防治水工作体系及其各环节的新进展以及智能精准感知辨识技术为“守关”的科技支撑作用。展望未来,深度学习、智能感知及升尺度方法等理论探索,“三维透明地质体”及其属性探测技术的突破,是解决地质体的随机性、流体的时变性和采矿的动态性的根本出路,可实现我国矿井水可防可控的终极目标。 展开更多
关键词 矿井水灾害 事故原因 主客观对策 “三道关” 根本出路
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煤矿防治水“三区”划分方法及其水害防治意义 被引量：21
6
作者 曾一凡 于超 +7 位作者 武强 赵菱尔 尹尚先 张博成 刘泽洋 崔雅帅 阚雪冬 黄浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3605-3618,共14页
为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出... 为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出水害致灾因素和水害治理情况等与划分标准结合不紧密,并且技术上未针对不同煤层和采区进行区别划分,同时划分区域范围和划分结果的规范性和时效性存在不统一。据此,结合防治水“三区”划分的目的,对比了新“三区”划分与老空水“三区”划分的异同,明确了以水文地质条件勘查程度、水害隐患分析、水害治理情况为要素的划分原则,理清了“三区”划分的技术路径;结合我国常见的5种煤矿水害类型特征,提出了不同类型水害的划分方法,即:地表水害应根据井田内地表水体的分布发育特征以及大气降水、滑坡等地质灾害对开采的影响程度等进行划分。顶板水害应根据导水裂隙带范围内是否存在富水性强或者富水性中等静储量丰富含水层、松散含水层等对开采造成威胁进行划分。底板水害应根据煤层带压开采区域底板隔水层厚度与矿压破坏带深度之间的关系以及底板突水系数大小进行划分。老空水害应根据矿井及周边矿井老空积水分布范围、积水量情况进行划分,构造水害应根据井田内断层、陷落柱、溶洞等地质构造和不良地质体的富水性、含水性、与水源导通情况进行划分;总结了划分工作的要点和难点,即:明晰划分时空范围、综合分析划分标准、明确“三区”管理职责、动态转换划分结果等;在此基础上,选择水害类型多样和水文地质条件复杂的典型煤矿井,遵循划分原则,根据划分标准,分煤层、分采区划分了可采区、缓采区、禁采区,并加以详细的解释说明;阐明了开展“三区”划分工作具有提升综合探测水平、强化预测预报能力、找准水害治理方向的水害防治意义,以期指导和规范我国煤矿防治水“三区”划分工作。 展开更多
关键词 煤矿水害防治 “三区”划分 水文地质条件 水害致灾因素 水害治理措施
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环境照明对安全标志识别的视觉疲劳影响
7
作者 宋富美 王明 +3 位作者 张艺馨 燕雨薇 李东明 张超 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9613-9620,共8页
为探讨环境照明对安全标志识别过程中视觉疲劳程度的影响,以照度和色温为环境变量,设计了12种混合光照环境,通过眼动追踪技术,测试不同条件下受试者的眼动数据并进行双因素方差分析,结合反应速度和舒适度的测试结果,分析在不同光照条件... 为探讨环境照明对安全标志识别过程中视觉疲劳程度的影响,以照度和色温为环境变量,设计了12种混合光照环境,通过眼动追踪技术,测试不同条件下受试者的眼动数据并进行双因素方差分析,结合反应速度和舒适度的测试结果,分析在不同光照条件下的视觉疲劳变化。实验结果表明:照度的变化对视觉疲劳有显著影响,在低照度环境中受试者更易出现视觉疲劳;色温的变化对视觉疲劳的影响相对较小,但在不同混合光照环境下,色温的变化会影响受试者的视觉舒适度,疲劳状态随之发生改变。作业环境照明条件中较为适宜的色温范围为2100~3500 K,照度范围为550~900 lx。可见企业要重视生产过程中照明条件的改善,避免因视觉疲劳而降低作业人员对安全标志的识别效率,确保劳动者的安全与健康。 展开更多
关键词 视觉疲劳 安全标志 光照环境 眼动实验 照度 色温
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突水系数60年:面临困境及发展方向 被引量：1
8
作者 尹尚先 姚辉 +6 位作者 梁满玉 吴威 连会青 侯恩科 赵鹏 张义安 王雄 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期600-609,共10页
自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法... 自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法发展历史,认为突水系数法演变主要围绕“有效隔水层厚度”这一概念展开,临界突水系数无法确定限制了其他版本突水系数法的应用。从充水水源、强度、通道、时间、水质5个维度阐释了浅部与深部水害特征及异同,指出了深部开采条件下突水系数法局限所在;总结改良版本,指明深部条件下突水系数法改良方向:围绕针对性不强、隔水层厚度影响、考虑因素单一等进行改良。剖析学科概念,回归突水危险性评价命题本身,危险性评价应回答突水的可能性及突水的危害程度两部分内容;梳理突水危险性影响因素,指出突水系数法缺陷:对地质构造、含水层富水性等重要影响因素考虑不全面。展望未来,探讨了突水系数法发展方向,包括与其他理论及方法形成组合模型、选用大数据评价方法。随着信息化技术的进步及煤矿智能化建设进程的稳步推进,深度学习、机器学习以及配套方法等将成为主流评价方法,特别是物理机制约束下的大数据评价方法是未来攻关热点。 展开更多
关键词 带压开采 深部开采 突水危险性评价 突水系数法
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化学示踪连通试验在矿井充水条件探查中的应用 被引量：27
9
作者 尹尚先 徐斌 +1 位作者 徐慧 夏向学 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期129-134,共6页
为获取地下水流速和渗透系数等水文地质参数、查清含水层水力联系、查明矿井充水条件,在内蒙古某矿设计实施了化学示踪试验。通过对国内外化学示踪试验资料整理、统计分析,总结出化学示踪剂用量与投放距离、含水层性质的经验关系式,并... 为获取地下水流速和渗透系数等水文地质参数、查清含水层水力联系、查明矿井充水条件,在内蒙古某矿设计实施了化学示踪试验。通过对国内外化学示踪试验资料整理、统计分析,总结出化学示踪剂用量与投放距离、含水层性质的经验关系式,并对本次示踪剂用量做出了评价。同时,对试验中监测点水中均未出现Cl-浓度增高现象进行了科学解释,提出类似含Cl-示踪剂中的某些离子可能被地下岩层特定矿物质吸附时,只要化学试剂中的一种离子能达到试验效果,且具有成本低、易获取等特点,即可选择其作为示踪剂的观点。 展开更多
关键词 示踪试验 矿井充水 示踪剂用量 水文地质参数 Cl^-吸附
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华北型煤田岩溶陷落柱研究70年:成因·机理·防治 被引量：91
10
作者 尹尚先 连会青 +1 位作者 刘德民 尹慧超 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1-29,共29页
系统阐述了华北型煤田陷落柱及其突水的研究历程和取得的成就。20世纪30年代煤田岩溶陷落柱偶然发现于煤炭开采中,因其带来开采及安全影响,研究不断深化。新中国成立伊始,百业待兴,能源先行,陷落柱对煤炭开发的影响逐渐显现,在解决现场... 系统阐述了华北型煤田陷落柱及其突水的研究历程和取得的成就。20世纪30年代煤田岩溶陷落柱偶然发现于煤炭开采中,因其带来开采及安全影响,研究不断深化。新中国成立伊始,百业待兴,能源先行,陷落柱对煤炭开发的影响逐渐显现,在解决现场技术问题的同时,基础理论得到蓬勃发展,至1984年开滦范各庄矿陷落柱特大突水事故震惊世界,其成功封堵复矿标志着我国治理技术基本成熟,该事件得以成功处理成为划时代的里程碑;其后能源行业从萧条到黄金10年,煤炭开发向深部、西部转移,陷落柱突水威胁日趋严重,新理论新技术的应用,促进相关研究不断向纵深发展,到目前为止,基本理论及治理技术日臻完善。由于其局域性和特殊性,国外仅有岩溶塌陷和采矿垮落的理论可作为研究借鉴。从基本特征、分布规律、成因机制、导水性、突水模式及机理、预测探查和治理等方面全方位进行了总结,归纳了岩溶陷落柱空间形态特征、充填物特点、揭露特征、结构构造特征等,系统梳理了岩溶陷落柱分类及类型;探讨了岩溶陷落柱导水性,建立了岩溶陷落柱预测指标体系及预测模型,分类提出了陷落柱突水模式和机理及力学判据,研讨了陷落柱突水量预测的可行性,规范了陷落柱预测探查及治理的程序,总结了陷落柱治理技术。作者指出了目前陷落柱研究中存在的不足,凝练了岩溶陷落柱成因、导水性、预测、突水机理及突水量预测等方面的待解科学命题,列举了陷落柱精细化探查、突水监测预警、治理装备技术等方面技术难题,指明了未来探索及发展方向。应当指出,尽管现有成果基本成型,但距离技术理论体系的完善、满足保障矿井安全生产还有很长的路要走。 展开更多
关键词 岩溶陷落柱 华北型煤田 成因机制 突水机理 防治技术
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深部底板奥灰薄灰突水机理及全时空防治技术 被引量：80
11
作者 尹尚先 王屹 +6 位作者 尹慧超 徐斌 王铁记 杨俊文 田午子 徐维 曹敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1855-1864,共10页
奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高... 奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高度与奥灰导升带高度之和、突水系数将底板隔水层类型综合划分为极薄、薄、中、厚及巨厚5种类型,淡化突水系数在极薄、厚及巨厚隔水层中的应用。阐述了薄层灰岩在串连奥灰与煤层形成水害的独特作用,定义了深部底板奥灰及薄灰水害概念及突水模式,总结了其五维度特征,概括为充水水源的总源递进、充水通道的面状分散、充水强度的台阶增长、充水时间的滞后出水、充水水源水质的交换吸附,阐明了奥灰水渗透、扩容、压裂、导升经薄灰中转储运形成面状散流的突水机理,提出了相应的突水危险性评价公式P0>3σ3-σ1-Pp+Rm。针对巨厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全控制深部突水的现状,创新了全时域与全空域四维度奥灰及薄灰水害的“全时空”综合防治理念,空域上井上下相结合、奥灰及薄灰多层次区域治理与井下薄灰钻孔探治验相结合的全空间多层次立体网状防控布局,创建了全空域立体交叉网络探查、治理、验证、补充的“全空域”立体防治模式,形成了条件评估、探治验补、检验评价、监测保障的全时域“四位一体”技术质量控制流程,创立了“四位一体”立体网状全时空深部底板奥灰及薄灰水害防治方法。以邯邢矿区梧桐庄井田2603工作面为工程案例,确定奥灰顶面以下40~60 m和20~30 m、薄灰大青和山伏青灰岩为目标实施多层段地面超前区域治理及补充治理,配合野青和山伏青为目标井下补充治理和验证,形成立体网络治理;采用奥灰薄灰水文地质条件评估确定治理目标,用地面区域探查治理、补充探查治理以及传统井下查缺补漏验证前期治理效果,以治理效果检验、底板完整性评价、突水危险性评价、涌水量预测、排水能力评价等全面评估能否回采工作面,回采过程中采取水文监测、微震系统、矿压系统等综合监测手段紧盯薄层灰岩关键层,实现了工作面安全回采。 展开更多
关键词 奥陶系灰岩及薄层灰岩水害 全时空防治 突水机理 立体网状 四位一体
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孔隙压力梯度对煤的渗透性影响实验 被引量：7
12
作者 李波 孙东辉 +1 位作者 魏建平 张路路 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期35-40,共6页
为了研究煤体渗透率与压力梯度之间的关系,在考虑煤体吸附变形的基础上建立了煤体渗透率与瓦斯压力梯度的数学模型,并在恒温条件下进行同一压力梯度不同吸附平衡压力的条件下和同一吸附平衡压力不同压力梯度条件下的渗流实验。研究结果... 为了研究煤体渗透率与压力梯度之间的关系,在考虑煤体吸附变形的基础上建立了煤体渗透率与瓦斯压力梯度的数学模型,并在恒温条件下进行同一压力梯度不同吸附平衡压力的条件下和同一吸附平衡压力不同压力梯度条件下的渗流实验。研究结果表明:在较低的孔隙压力条件下,煤体渗透率随着吸附平衡压力和压力梯度的增加而减小;建立的渗透率动态演化模型能够较好地描述煤层瓦斯抽采过程中瓦斯的流动规律。研究结果可以为我国煤矿瓦斯治理和抽采工作提供一定的理论支撑,具有一定的指导和实践意义。 展开更多
关键词 渗透率 压力梯度 瓦斯 吸附平衡
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冲击地压矿井采区下山保护煤柱合理宽度研究 被引量：18
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作者 刘金海 郑学军 +3 位作者 刘虎 王永 卢绪涛 王维斌 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期52-60,共9页
留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动... 留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动规律、支承压力演化特征、冲击地压类型及其发生机制,分析了现场工作面推采过程中的微震监测数据和应力动态监测数据,综合确定了李楼煤矿工作面采动影响范围,提出了以防范各类冲击地压为原则的采区下山保护煤柱宽度的综合确定方法,并进行了工程验证。结果表明:①随着工作面向采区下山推进,采区下山保护煤柱宽度逐渐减小,工作面超前支承压力与采区下山侧向支承压力及两翼工作面超前支承压力将发生叠加、集中,震动附加应力与采区下山侧向支承压力叠加程度逐渐增大;②采区下山可能发生静动载叠加型、应力叠加型和蠕变型等3类冲击地压;③工作面超前、滞后采动影响距离为235 m,侧向采动影响距离为105.5 m;④从防范采区下山动静载叠加型、应力叠加型和延后蠕变型冲击地压的角度,综合确定李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱宽度应不小于235 m。回采后期现场监测结果与收尾情况初步验证了当前李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱240 m的合理性。 展开更多
关键词 保护煤柱 采区下山 冲击地压 应力监测 微震监测
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新版《煤矿安全规程》(防治水部分)修订要点解读与讨论 被引量：13
14
作者 尹尚先 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第7期139-143,共5页
为更好理解新版《煤矿安全规程》中有关防治水条款的修订情况,依据总体修订原则,按照"坚持以人为本、强化企业主体、夯实基础地位、吸取事故教训、严格工作程序、体现科技进步"六项防治水条款修订原则,重点梳理了修订后的内... 为更好理解新版《煤矿安全规程》中有关防治水条款的修订情况,依据总体修订原则,按照"坚持以人为本、强化企业主体、夯实基础地位、吸取事故教训、严格工作程序、体现科技进步"六项防治水条款修订原则,重点梳理了修订后的内容。同时分析说明了"顶板含水层下采煤不属于带压开采范畴",提出第302条中带压开采应仅针对承压含水层上采煤时的底板带压开采;指出了《煤矿防治水规定》附录四、附录五有关安全隔水层厚度计算存在矛盾,从理论上分析论证了斯列萨列夫公式与突水系数公式分别适用于掘进巷道工作面与回采工作面安全隔水层厚度计算评价,突水系数公式适用于回采工作面且底板隔水层厚度小于50 m的情况。 展开更多
关键词 矿井水防治 带压开采 隔水层厚度 突水系数
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不同流场条件下的煤样瓦斯解吸规律实验研究 被引量：3
15
作者 齐黎明 赵嵘 +1 位作者 梁为 吕志强 《矿业安全与环保》 北大核心 2016年第2期5-7,12,共4页
以实验室实验为研究手段,研究了单向、径向和球向3种不同流场条件下的瓦斯解吸规律。首先对实验进行了设计,包括实验原理、不同流场设计,并对现有吸附罐进行设计改造,实现了单向、径向及球向3种瓦斯流场状态;然后对实验装置进行加工与制... 以实验室实验为研究手段,研究了单向、径向和球向3种不同流场条件下的瓦斯解吸规律。首先对实验进行了设计,包括实验原理、不同流场设计,并对现有吸附罐进行设计改造,实现了单向、径向及球向3种瓦斯流场状态;然后对实验装置进行加工与制作,开展了不同流场条件下的煤样瓦斯解吸实验,绘制出相应的瓦斯解吸量曲线。研究结果表明:在相同的瓦斯解吸时间内,3种流场的瓦斯解吸量与平均瓦斯解吸速度不同,且都呈现出球向流场最大,径向流场次之,单向流场最小的规律,对煤矿瓦斯防治工作具有指导意义。 展开更多
关键词 瓦斯解吸 单向流场 径向流场 球向流场
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煤矿水害防治基础科学发展思考 被引量：13
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作者 尹尚先 《煤炭工程》 北大核心 2016年第B11期96-100,共5页
针对目前煤矿水害防治技术发展不平衡及后劲不足的现状,从矿井水灾致灾机理、预测、探测以及综合治理利用等关键环节,总结了其基础学科发展深层次科学原因,提出了基础科学发展的方向。研究认为,应加强基于岩体(水)力学+水文地质学的多... 针对目前煤矿水害防治技术发展不平衡及后劲不足的现状,从矿井水灾致灾机理、预测、探测以及综合治理利用等关键环节,总结了其基础学科发展深层次科学原因,提出了基础科学发展的方向。研究认为,应加强基于岩体(水)力学+水文地质学的多重介质多场耦合本构模型研究,在采动条件下探究水灾致灾的力学机理,提高矿井涌(突)水及涌(突)水量预测预报的准确性或者精度,从理论上为矿井水害防治技术体系的整体突破奠定坚实基础。 展开更多
关键词 煤矿水害 岩体(水)力学 水文地质学 水害防治技术体系 本构模型
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基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法研究 被引量：7
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作者 刘德民 顾爱民 闫凯迪 《煤炭工程》 北大核心 2023年第1期87-93,共7页
为解决当前水源识别仅考虑矿井水化学特性及水位观测等少量因素,缺乏矿井突水力学支撑相关问题,以林西煤矿1021中回采工作面为例,提出了一种基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法。该方法首先根据封闭不良钻孔、断层、老... 为解决当前水源识别仅考虑矿井水化学特性及水位观测等少量因素,缺乏矿井突水力学支撑相关问题,以林西煤矿1021中回采工作面为例,提出了一种基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法。该方法首先根据封闭不良钻孔、断层、老空区、底板等矿井突水力学模型,求解涌(突)水点不同水源或通道突水的临界防隔水煤岩柱厚度Lv;其次对比Lv和实际隔水煤岩柱厚度Le之间定量关系,判定不同水源突水的先验概率;然后以先验概率为纽带,利用贝叶斯判别分析,建立基于水力学与水化学耦合的矿井突水水源识别模型;最后利用该模型对1021中回采工作面涌水点水源进行验证识别。研究结果表明:由于第Ⅲ含水层、第Ⅳ含水层水化学特征相似,建立单一的水化学识别模型,会将涌(突)水点水源误判为第Ⅲ含水层水。而基于水力学与水化学耦合的水源识别模型可精确识别出该涌(突)水点水源属于第Ⅳ含水层水,判识结果与工程实际情况一致,有效提高了矿井涌(突)水水源识别精度。 展开更多
关键词 突水力学模型 贝叶斯判别 先验概率 水源识别
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低温作用下煤体细观结构变化及相变致裂实验研究 被引量：3
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作者 李波 吕小权 +2 位作者 黄来胜 任永婕 姜蒙生 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期25-29,共5页
为了研究低温作用下煤体细观结构演化规律,采用CT扫描不同冻结温度下干燥和饱水煤样细观结构图像,构建三维可视化裂隙模型,探究冻结煤体裂隙演化机理。研究结果表明:随着温度的降低,煤样内部产生的拉应力逐渐增大,加之,冰水相变产生冻胀... 为了研究低温作用下煤体细观结构演化规律,采用CT扫描不同冻结温度下干燥和饱水煤样细观结构图像,构建三维可视化裂隙模型,探究冻结煤体裂隙演化机理。研究结果表明:随着温度的降低,煤样内部产生的拉应力逐渐增大,加之,冰水相变产生冻胀力,导致煤样内部裂隙网格不断扩展演化;冰水相变产生的冻胀力是饱水煤样和干燥煤样裂隙演化具有差异性的原因,孔隙、裂隙水冰点随着孔隙、裂隙的半径减小而逐渐下降,从而导致壁厚较大的裂隙中水分先行冻结,随着温度的继续降低,壁厚较小的裂隙中水分才发生冻结。 展开更多
关键词 低温作用 细观结构 显微CT 裂隙体积
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亚微米矿尘产涡凝聚的实验研究
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作者 张江石 王亚萌 《矿业科学学报》 2019年第2期144-151,共8页
为探索亚微米矿尘在产涡凝聚装置中的凝聚规律,通过离散相模型模拟和实验研究了产涡凝聚装置、涡片间距和含尘气流入口风速对亚微米矿尘凝聚的影响。模拟显示:产涡凝聚装置改变了颗粒的运动轨迹;涡片间距减小、含尘气流入口风速增大都... 为探索亚微米矿尘在产涡凝聚装置中的凝聚规律,通过离散相模型模拟和实验研究了产涡凝聚装置、涡片间距和含尘气流入口风速对亚微米矿尘凝聚的影响。模拟显示:产涡凝聚装置改变了颗粒的运动轨迹;涡片间距减小、含尘气流入口风速增大都可以增大凝聚区气流的湍流强度值和涡量值,使颗粒轨迹更杂乱。实验结果表明:产涡凝聚装置可以促进凝聚,凝聚效率随入口风速的增大而增大,随涡片间距的增大而减小。 展开更多
关键词 亚微米 矿尘 产涡 凝聚
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我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害分类、预测与防控 被引量：49
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作者 朱斯陶 刘金海 +8 位作者 姜福兴 尚晓光 孙希奎 张修峰 宋大钊 张明 王爱文 谢华东 曲效成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期807-816,共10页
针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层... 针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层断裂型、关键层回转型和关键层滑移型3类矿震,建立了基于“关键层运动状态”的顶板运动型矿震的能量预测模型,分别提出了3类顶板运动型矿震能量的计算方法;(2)基于顶板运动型矿震诱发井下和地面灾害机制,建立了顶板运动型矿震诱发井下冲击地压和地面建筑物震动损害的一体化力学模型和评估方法,为煤矿顶板运动型矿震诱发灾害的预测提供了基础;(3)提出了分类防控、源头减震、吸能抗震协同防控顶板运动型矿震的理念,形成了以低矿震能量、低围岩密度和高抗震能力为基础的煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害防控体系,开展了地面直井压裂源头防控顶板运动型矿震的技术试验研究;(4)根据工作面在压裂区开采期间的矿压显现和相似材料模拟试验结果,大范围压裂措施能够降低大能量矿震发生频次,但也可能改变关键层运动模式,甚至增大井下矿压显现强度。 展开更多
关键词 坚硬顶板 矿震 冲击地压 矿震分类 矿震预测 地面震动损害 地面压裂
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