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基于变权-云模型的煤矿安全生产评价研究 被引量：3
1
作者 程磊 史浩镕 +1 位作者 贺智勇 耿剑统 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期10-18,共9页
目的为了合理有效评价煤矿安全生产状况,方法通过组合赋权法,结合变权综合法,提出变权-云模型评估方法。根据河南省煤矿安全专项整治三年行动评估表及现场调研,从人员、设备、环境、管理4个方面选取24个评价指标,建立煤矿安全生产评价... 目的为了合理有效评价煤矿安全生产状况,方法通过组合赋权法,结合变权综合法,提出变权-云模型评估方法。根据河南省煤矿安全专项整治三年行动评估表及现场调研,从人员、设备、环境、管理4个方面选取24个评价指标,建立煤矿安全生产评价指标体系。采用变异系数法对G1法中指标重要性的确定进行改进,结合COWA客观赋权法,对评价指标进行组合赋权。通过变权综合法对常权权重进行修正,结合云模型理论绘制出安全生产评价云图,通过云图表征该煤矿整体安全风险等级。结果结果表明:提出的变权-云模型评估方法评估结果与现场考察评估结果相符,验证了评价方法的准确性。选取的评价指标和划分的风险等级较为合理,变权综合法可以较好地实现动态权重计算。结合云模型理论提出的变权-云模型评估方法可以实现评价指标的定性和定量分析,绘制出的云图可以表征评价结果的模糊性和随机性,很好地评估煤矿安全生产状况,验证了评价指标选取的合理性和变权-云模型评估方法的准确性,并指出该煤矿当前安全生产工作不足之处。结论构建的评价指标体系和评价模型可以应用于煤矿安全生产评价,为煤矿进一步加强安全生产工作提供指导和参考。 展开更多
关键词 改进G1法 COWA法 变权综合法 云模型 安全风险评价
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“双碳”目标下煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用技术研究 被引量：1
2
作者 韩颖 单非凡 +1 位作者 张飞燕 宋金星 《中国煤炭》 北大核心 2025年第5期96-104,共9页
在“双碳”总体目标的要求下,如何切实提高瓦斯利用率并有效降低瓦斯利用过程中的碳排放量,是我国煤炭开采领域亟待解决的关键问题。为此采用文献分析法对我国煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用技术进行了系统梳理与总结。目前,我国已经形成... 在“双碳”总体目标的要求下,如何切实提高瓦斯利用率并有效降低瓦斯利用过程中的碳排放量,是我国煤炭开采领域亟待解决的关键问题。为此采用文献分析法对我国煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用技术进行了系统梳理与总结。目前,我国已经形成了高浓度瓦斯直接利用、低浓度瓦斯及乏风瓦斯提纯增浓技术为主的阶梯式综合利用体系,其中,高浓度瓦斯主要用于发电、民用燃料、工业燃料、合成化工产品、提纯生产CNG或LNG,低浓度瓦斯主要采用内燃机发电、直燃和提纯增浓等技术加以利用,而乏风瓦斯主要采用蓄热/催化氧化、热逆流氧化、热逆流催化氧化和乏风助燃等技术加以利用。基于此,指明了下一步的重点研究工作,即研究对高浓度瓦斯利用过程中产生的CO_(2)进行有效捕集、利用和封存,攻克低浓度及乏风瓦斯利用过程中存在的发电机组效率低、提纯技术推广难、直燃技术安全性争议大、蓄热氧化装置能耗高等诸多难题,有效提升瓦斯转化与利用装备的智能化、高效性和安全性,进而构建以煤矿瓦斯全浓度区间梯级利用为核心的近零碳排放技术体系。 展开更多
关键词 “双碳”目标 煤矿瓦斯 全浓度区间 梯级利用技术 低浓度瓦斯 乏风瓦斯
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基于YOLOv8的煤矿安全帽和安全背心检测算法 被引量：1
3
作者 程磊 张俊展 +1 位作者 景国勋 王蒙 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第2期115-121,共7页
为了预防煤矿作业中因个人防护装备缺失导致的安全事故,提升工人安全帽和安全背心佩戴情况的智能检测能力。基于YOLOv8提出1种改进的目标检测算法SMT-YOLOv8s,该算法引入尺度感知调制模块(scale-aware modulation transformer,SMT)用于... 为了预防煤矿作业中因个人防护装备缺失导致的安全事故,提升工人安全帽和安全背心佩戴情况的智能检测能力。基于YOLOv8提出1种改进的目标检测算法SMT-YOLOv8s,该算法引入尺度感知调制模块(scale-aware modulation transformer,SMT)用于增强图像特征提取,设计跨通道增强通道注意力模块(cross-channel enhanced channel attention,C2ECA)以突出目标特征的表征能力,并提出增强型完全交并比(improved enhanced complete intersection over union,IE-CIoU),用于更精确地计算预测框与真实框之间的位置偏差。研究结果表明:提出的SMT-YOLOv8s算法相较于YOLOv8s模型在自建数据集上的mAP50和mAP50-95分别提高3.7百分点和2.7百分点。与其他算法相比,SMT-YOLOv8s兼具较高精度和计算效率。研究结果可为煤矿个人防护装备智能检测研究提供参考。 展开更多
关键词 YOLOv8 卷积神经网络 安全帽检测 安全背心检测 煤矿安全
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新近系含水层下厚煤层综放安全绿色开采及水资源清洁利用 被引量：10
4
作者 郭文兵 白二虎 +3 位作者 张璞 侯建军 张要展 李萌 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期30-37,共8页
煤炭开采在支撑国民经济和社会高质量发展的同时,也对矿区安全、生态环境造成严重影响。为加快推进绿色矿山建设进程,基于安全绿色开采与可持续发展理念,对新近系含水层下采煤的安全性进行了区域划分,提出了将顶板水转化为矿井水的井上... 煤炭开采在支撑国民经济和社会高质量发展的同时,也对矿区安全、生态环境造成严重影响。为加快推进绿色矿山建设进程,基于安全绿色开采与可持续发展理念,对新近系含水层下采煤的安全性进行了区域划分,提出了将顶板水转化为矿井水的井上、井下联合贯通疏放水及利用技术,解决了松散含水层水害威胁问题,实现了安全高效开采。分析了综放开采地表响应特征,阐明了地表动态演化规律,得到了地表动态移动变形参数;通过对沉陷区破坏程度进行区域划分,以工程复垦与生态复垦相结合的原则,对开采沉陷区实施了土地复垦措施;结合水资源与清洁能源综合利用理念,以全寿命周期理论为基础,建立了矿井供热方式的全寿命周期成本模型,分析研究了合理的矿井热源供应方式。结果表明:疏干排水解放了5.99 Mt的水体下压煤资源,且为覆岩含水层水资源的清洁利用提供了丰富的矿井水余热资源,以不同供热方式的全寿命周期成本进行分析,确定了余热利用是矿井热源供应的最佳方式,具有运行成本少、高效节能、绿色环保等特点,实现了清洁能源的高效利用;同时,以地表移动变形角量参数指导沉陷区土地复垦不仅提高了土地生产力,而且有效改善了矿区生态环境,加快了绿色矿山建设进程。 展开更多
关键词 新近系含水层 厚煤层综放 安全绿色开采 地表沉陷 水资源利用
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深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律研究
5
作者 陈立伟 王东杰 边乐 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期18-28,共11页
目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对... 目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对水力压裂裂纹扩展规律的影响,并根据现场情况设计水力压裂试验方案,实施水力压裂增透技术,分析现场施工效果。结果结果表明:预制裂纹沿着与原裂纹呈一定角度开裂并向外延伸,其扩展方向最终与最小主应力方向垂直;随着D增大,裂纹与原裂纹的夹角越来越小,当D较大时,裂纹呈现自相似的扩展状态;不同应力场下,裂纹扩展轨迹主要取决于主应力方向,最终与最小主应力方向垂直,水力裂缝为垂直缝,且在裂纹尖端有应力集中现象;现场监测发现,裂纹扩展符合最大周向拉应变准则,裂纹尖端沿着环向拉应变最大的地方扩展,环向拉应变达到最大时裂纹开始扩展,压裂过程中出现了较大环向裂隙,裂纹沿垂直于最小主应力方向延伸,与S5207回风巷的最大水平主应力方向大致相同,与数值模拟结果接近。结论研究结果可为深部强矿压工作面水力压裂提供参考和依据。 展开更多
关键词 水力压裂 裂纹扩展 强矿压 深部岩体 数值模拟 回风巷
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平顶山东部矿区煤系气资源量估算及有利开发层段预测
6
作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 赵锦程 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第2期147-155,共9页
近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特... 近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特征,提出有利层段优选模型。结果表明:二1煤层和四2煤层的平均实测含气量分别为12.36和9.77 m^(3)/t,平均含气量梯度分别为2.56和1.60 m^(3)/(t·hm);二煤段、三煤段和四煤段的平均实测全烃值分别为0.39%、1.04%和0.85%,含煤岩系的含气量随全烃值的增加呈线性增大;平顶山东部矿区的煤系气总资源量为214.20×10^(8) m^(3),资源丰度为2.15×10^(8) m^(3)/km^(2);在区域分布上,首山一矿煤系气的总资源量最高,平煤八矿和十三矿中等,平煤十矿较低;垂向上,二煤段煤系气总资源量最高,四煤段次之,三煤段最小;研究区的有利指数为0.005~0.475,平均为0.172,煤系气开发有利层段3个,较有利层段5个,不利层段4个;区域上的优先开发顺序依次为首山一矿、平煤十矿、平煤十三矿和平煤八矿,垂向上的优先开发层段依次为二煤段、四煤段和三煤段。研究成果可为平顶山东部矿区煤系气有利开发层段的优选提供地质依据。 展开更多
关键词 煤系气 含气量 资源量 有利层段 平顶山矿区
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双酸协同强化浸出赤泥中铝铁的试验研究
7
作者 王鸿齐 朱晓波 +2 位作者 李望 袁彩凤 王梦园 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第2期34-40,共7页
为促进赤泥中铝铁资源的回收利用,本文研究了赤泥中Al、Fe在双酸(硫酸+盐酸)体系中的浸出行为,系统考察了双酸浓度、硫酸与盐酸体积比、浸出温度、液固比和浸出时间对Al、Fe元素浸出率的影响,得到了如下Al、Fe的最佳浸出条件:硫酸和盐... 为促进赤泥中铝铁资源的回收利用,本文研究了赤泥中Al、Fe在双酸(硫酸+盐酸)体系中的浸出行为,系统考察了双酸浓度、硫酸与盐酸体积比、浸出温度、液固比和浸出时间对Al、Fe元素浸出率的影响,得到了如下Al、Fe的最佳浸出条件:硫酸和盐酸总体积分数28%、硫酸与盐酸体积比1∶1、浸出温度100℃、液固比9 mL/g和浸出时间60 min。在此条件下Al和Fe的浸出率分别可达到97.5%和73.8%。双酸浸出产生了有效的协同效应,盐酸可以与Fe^(3+)形成稳定的络合物,而硫酸则提供必要的酸度和氧化性,促进Al^(3+)的溶解,显著提高了铝铁的浸出效率,为赤泥资源化利用提供了新的路径。 展开更多
关键词 赤泥 铝 铁 浸出 硫酸 盐酸 协同效应
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深部巷道围岩裂隙注浆加固浆液扩散规律研究 被引量：13
8
作者 肖同强 余子豪 +1 位作者 李怀珍 许磊 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期16-24,共9页
目的为了解决深部巷道围岩裂隙注浆加固难题,方法采用现场矿压观测、数值模拟等方法,结果研究得到深部巷道围岩破坏特征:深部巷道呈现“顶、帮、底”全断面大变形现象,围岩破坏深度显著增加;深部巷道围岩由浅至深形成裂隙发育区、裂隙... 目的为了解决深部巷道围岩裂隙注浆加固难题,方法采用现场矿压观测、数值模拟等方法,结果研究得到深部巷道围岩破坏特征:深部巷道呈现“顶、帮、底”全断面大变形现象,围岩破坏深度显著增加;深部巷道围岩由浅至深形成裂隙发育区、裂隙扩展区和原生裂隙区,其中裂隙扩展区裂隙较小,注入难度较大。采用数值模拟方法,分析裂隙特征、注浆压力、浆液水灰比等因素对浆液扩散特征的影响规律,结果表明:裂隙开度对浆液扩散半径影响显著,而裂隙粗糙度的影响较小;对于裂隙开度较大的裂隙发育区,采用常规注浆压力;对于裂隙扩展区,裂隙开度较小(小于0.10 mm),应采用高于10 MPa的注浆压力;浆液扩散半径与注浆压力、水灰比呈正比,但对于深部微围岩裂隙而言,注浆压力存在临界点,不应盲目增大注浆压力,选取水灰比时,应综合考虑浆液扩散半径和浆液析水效应。结论对于注浆工程而言,选取浆液配比及注浆压力时,应考虑巷道开挖后围岩裂隙开度的发育状态。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩裂隙 注浆加固 浆液扩散
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黄河流域煤炭开发区地下水污染成因分析及防治建议 被引量：5
9
作者 焦华喆 陈曦 +5 位作者 张铁岗 杨柳华 陈新明 HONAKER Rick 马俊伟 余洋 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期143-156,共14页
[研究目的]黄河流域内由于煤炭资源开发导致地下水污染严重,从整体角度对流域内重点煤炭开发区地下水进行归纳总结,为其可持续健康发展和地下水资源改善提供防治建议。[研究方法]从黄河流域战略地位出发,对地下水污染成因和污染模式进... [研究目的]黄河流域内由于煤炭资源开发导致地下水污染严重,从整体角度对流域内重点煤炭开发区地下水进行归纳总结,为其可持续健康发展和地下水资源改善提供防治建议。[研究方法]从黄河流域战略地位出发,对地下水污染成因和污染模式进行归纳总结。采用改进后的综合水质指数法对流域内九大煤炭基地的地下水进行水质评价。选用主成分分析法赋权指标,并引入改进的内梅罗污染指数法,按照WPI分级法进行评价。[研究结果]通过对黄河流域各重点断面水质评价,得到目前流域内煤炭基地水质结果中Ⅲ、Ⅳ类占比较多,水质较差。分析成因当前流域内存在高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊组分矿井水污染,同时阐述污染地下水形成的浅层和深层两种污染模式。[结论]对3种矿井水采用相应防治方法,并提出膏体充填技术和微生物修复技术2种防治技术建议,通过应用实际矿山为例,印证污染防治技术能够改善由煤炭开采引发的流域内地下水污染严重的问题,以期研究结果能够对成功推动中国绿色矿山的快速发展具有参考意义。 展开更多
关键词 地下水 煤炭开采 水质评价 水文地质调查工程 矿产勘查工程 黄河流域
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深部开采高温热液侵蚀煤自燃特性 被引量：4
10
作者 潘荣锟 胡代民 +3 位作者 贾海林 晁江坤 沈何迪 刘伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1906-1916,共11页
深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量... 深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量热实验,分析了热液侵蚀作用对煤体孔隙度、孔径分布、力学强度、氧化热特征参数的影响规律,并结合相关性分析,定量描述了各个参数间的相关度。研究结果表明:热液侵蚀煤体受热应力和溶胀作用的双重影响,内部孔隙结构发生显著变化,热液温度与煤体总孔隙度之间存在显著正相关关系,相关系数为0.97;随着热液温度的升高,煤体总孔隙度由0.24%增长至1.35%,微孔占比由69%以上降至60%以下,中孔、大孔占比增大;煤体孔隙大小显著影响着氧气的扩散系数,随着煤体孔隙宽度的线性增加,氧气扩散系数呈指数增加;受高温热液侵蚀作用影响,煤体孔隙发育以及部分有机质的溶解显著降低了煤体的力学强度,从原煤到80℃热液侵蚀煤体,其抗压强度均值由23 MPa降低至11.6 MPa,降低了50%;相较于原煤,热液侵蚀煤体的放热强度更高,放热量更大,TH40、TH50、TH60、TH70、TH80放热量分别增加了12.61%、16.63%、17.32%、19.36%和25.02%,热液温度与煤氧化放热量间相关系数为0.92。高温热液侵蚀作用显著影响着煤的孔隙度及氧化过程,随着热液温度升高,煤体孔隙度增大,力学强度减弱,氧化过程耗氧量及氧化速率加快,放热量增加。高温热液侵蚀煤具有更高的自燃危险性,且热液温度越高,风险越大。 展开更多
关键词 煤自燃 深部开采 热液侵蚀 孔隙 氧化
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采动岩体损伤与断层冲蚀协同致灾时空演化机制 被引量：4
11
作者 姚邦华 李硕 +4 位作者 杜锋 李振华 张勃阳 曹正正 王戈 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2212-2221,共10页
随着我国煤矿开采向深部延伸,断层突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。基于采动诱发断层突水相关研究成果,笔者提出了采动岩体损伤破裂−破碎岩体(断层)冲蚀协同致灾的突水概念模型,推导了2种介质的渗透性演化方程,系统性构建了工... 随着我国煤矿开采向深部延伸,断层突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。基于采动诱发断层突水相关研究成果,笔者提出了采动岩体损伤破裂−破碎岩体(断层)冲蚀协同致灾的突水概念模型,推导了2种介质的渗透性演化方程,系统性构建了工作面采动破坏与断层内部颗粒冲蚀协同致灾力学模型;数值模拟研究了采动岩体变形破坏、断层内颗粒运移以及渗流通道演化特征,系统性阐释了采动诱发断层突水的渗流灾变时空演化机制。研究结果表明:①随着工作面不断推进,底板采动岩体损伤场与断层冲蚀裂隙相连通,形成了含水层—断层—采动裂隙—工作面的渗流路径,并随着冲蚀时间增加,最终发展成为数条优势导水通道,造成工作面涌水量的急剧增大并发生滞后突水。②随着渗流时间增加,断层内部涌水量、裂隙开度均表现为缓变—突增—稳定3个阶段,冲蚀颗粒体积分数则呈现先增大后减小的变化趋势。③在研究矿区地质条件下,为预防发生断层突水,可采取超前注浆或留设防水煤柱等方法,超前注浆时间应在底板裂隙带连通断层之前,若不采取注浆措施则合理防水煤柱的留设宽度不应低于20 m。 展开更多
关键词 断层突水 采动岩体 冲蚀作用 突水通道
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基于组合赋权三维云评估技术的深部煤矿顶板事故风险分析 被引量：3
12
作者 程磊 许艳之 景国勋 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期413-422,共10页
为了更好地对深部煤矿顶板事故展开风险评价,提出了组合赋权三维云评估技术。基于事故统计及事故致因理论,对深部煤矿顶板事故风险指标体系展开研究,采用博弈论对改进层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和熵权法进行博弈分析,... 为了更好地对深部煤矿顶板事故展开风险评价,提出了组合赋权三维云评估技术。基于事故统计及事故致因理论,对深部煤矿顶板事故风险指标体系展开研究,采用博弈论对改进层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和熵权法进行博弈分析,以实现风险指标的组合赋权,通过构建三维云模型,对深部煤矿顶板事故危险性进行可视化分析。结果表明:包括行为、技术、设备、环境、管理5大风险因素在内的一级指标并其下20个二级风险指标是深部煤矿顶板事故风险评价指标体系的主体内容,且以环境风险权重最大;由三维云评估技术分析可知,平煤九矿的顶板事故风险级别为Ⅲ级,即修复后可接受,与该矿生产实际情况相符。组合赋权三维云评估技术的提出有助于完善深部煤矿顶板事故风险评价方法,可应用于工程实践。 展开更多
关键词 安全工程 深部煤矿 顶板事故 风险评估 指标体系 组合赋权 三维云评估模型
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深部采空区煤自燃早期预测预报方法研究 被引量：1
13
作者 晁江坤 刘爽 +3 位作者 胡代民 韩学锋 余明高 潘荣锟 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期34-41,共8页
目的煤矿深部开采中出现的“三高一扰动”特点,导致深部采空区煤自燃危险区域出现判定困难和煤自燃早期预测预报理论依据不足等问题。方法在分析深部高应力条件下,煤氧化气体衍生规律的基础上,计算不同轴向应力下煤体的格雷哈姆系数和... 目的煤矿深部开采中出现的“三高一扰动”特点,导致深部采空区煤自燃危险区域出现判定困难和煤自燃早期预测预报理论依据不足等问题。方法在分析深部高应力条件下,煤氧化气体衍生规律的基础上,计算不同轴向应力下煤体的格雷哈姆系数和链烷比,结果结果表明:不同承压状态下,煤样氧化自燃过程中CO,CO_(2)气体的生成量随温度升高而增加;相同温度条件下,随着轴向应力增加,CO和CO_(2)气体的生成量先增加后减小。相同温度条件下,随着轴向应力增大,格雷哈姆系数先增大后减小,R1在9 MPa时达到极大值,R2在6 MPa时达到极大值,R3在9 MPa时达到极大值;相同轴向应力条件下,随着煤样室内温度升高,格雷哈姆系数基本呈线性变化。相同温度条件下,随着轴向应力增加,煤样的链烷比逐渐增大;不同承压状态下链烷比随着温度升高而升高。结论研究结果可为深部煤自燃早期预测预报提供理论依据。 展开更多
关键词 煤自燃 深部开采 预测预报 格雷哈姆系数 链烷比
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深部高瓦斯强动压巷道切顶卸压机制及技术研究 被引量：2
14
作者 肖同强 任勇辉 +4 位作者 神文龙 贾义雪 许磊 刘发义 代晓亮 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期126-140,共15页
深部邻空巷道面临强动压、高瓦斯的双重困扰。为解决深部邻空巷道严重变形问题,以13131巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,研究了采空区侧向上覆岩层运动特征、邻空巷道围岩变形机制以及邻空巷道切顶卸压技术参数。... 深部邻空巷道面临强动压、高瓦斯的双重困扰。为解决深部邻空巷道严重变形问题,以13131巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,研究了采空区侧向上覆岩层运动特征、邻空巷道围岩变形机制以及邻空巷道切顶卸压技术参数。结果表明:6.0m粉砂岩是上覆岩层亚关键层,弧形三角块破断导致厚硬岩层共同运动,致使侧向支承压力及其影响范围增大,造成邻空巷道严重变形;切顶卸压效果与切顶高度、切顶角度密切相关,只有当切顶高度达到关键层顶部时,才能有效降低邻空巷道变形量,超过关键层高度后,效果提升不再明显;当切顶角度为0°时,岩块传递的侧向支承压力最小,切顶角度由0°增加至10°时,邻空巷道变形量呈轻微上升趋势,由10°增加至20°时,邻空巷道变形量大幅增大。基于切顶关键技术参数及顶板瓦斯抽放钻孔空间分布特征,提出了“预留超前安全距离+留设抽放钻孔保护距离+封孔长度差异化+瓦斯监测与安全保障”爆破切顶技术方案,并开展了现场试验,有效控制了邻空巷道变形量,保证了顶板钻孔瓦斯抽采效果。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩控制 覆岩运动 切顶卸压 瓦斯抽采
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铜改性TiO_(2)/碳纤维膜光热协同催化H_(2)O_(2)脱除燃煤烟气中NO性能 被引量：2
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作者 杨娟 冷冲冲 +2 位作者 张鸽 单启月 丰之翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2099-2114,共16页
燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢... 燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物(NO_(x)),太阳能驱动的光催化技术为烟气脱硝提供了近零排放的新途径,但单一光催化脱硝效率有限,为实现燃煤烟气中高浓度NO的有效脱除,亟需开发基于光催化的协同氧化脱硝技术。采用水热法并结合氢气还原处理制备了富含氧空位的TiO_(2)纳米片(Defective TiO_(2),D-TiO_(2))后,利用液相浸渍法将铜氧化物(CuO_(x))负载至D-TiO_(2)表面,制得复合样品CuO_(x)/D-TiO_(2)。利用透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、室温电子顺磁共振(EPR)及紫外-可见漫反射光谱等表征技术对复合催化剂的微观组成和能带结构进行测定分析,结果表明,负载的铜物种为混合价态CuO_(x),CuO_(x)改性未影响D-TiO_(2)的微观形貌,但可使D-TiO_(2)的导带电势负移,增强光生电子的还原能力。以CuO_(x)/D-TiO_(2)作为活化H_(2)O_(2)的催化剂,在模拟太阳光照射下考察CuO_(x)负载量对NO脱除率的影响,并以性能最佳的5%CuO_(x)/D-TiO_(2)为光催化剂,研究模拟烟气流速和NO初始体积分数对脱硝活性的影响。基于密度泛函理论的DFT计算结果表明,氧空位有利于NO吸附与活化,光电化学和EPR测试结果表明,复合CuO_(x)不仅增强了D-TiO_(2)的光生电荷分离效率,同时CuO_(x)作为H_(2)O_(2)分解产生·OH的活性位点,起到了助催化剂的关键作用。自由基猝灭实验结果表明,表面·OH是NO光氧化脱除的主要活性自由基,助催化剂CuO_(x)和氧空位的协同作用使NO脱除率由TiO_(2)的15.1%提升至5%CuO_(x)/D-TiO_(2)的63.8%。同时,将5%CuO_(x)/D-TiO_(2)固载至改性碳纤维(MCF)表面构筑了整体式催化剂CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF,MCF载体的光热效应可将吸收的近红外光转化为热,使CuO_(x)/D-TiO_(2)表面产生局部温升,有效加速光电子界面传输与H_(2)O_(2)分解反应动力学,进一步提升NO脱除率达95.2%。此外,NO光氧化脱除的主要产物是可用于生产氮肥的NO_(3)^(-),副产物NO_(2)的质量浓度仅为4.7 mg/m^(3),NO_(2)与残余NO质量浓度均远低于燃煤锅炉NO_(x)质量浓度不超过50 mg/m^(3)的超低排放标准,且该整体式催化剂可在连续操作的工况下净化烟气中高浓度NO。基于CuO_(x)/D-TiO_(2)/MCF的光热协同催化体系在实际工业烟气脱硝与氮资源化利用领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 NO氧化脱除 光热协同催化 氧空位 CuO_(x) 整体式催化剂
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煤矿软弱围岩锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法与实验 被引量：5
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作者 贺德印 刘少伟 +3 位作者 付孟雄 贾后省 张玮钰 宋伟鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期108-120,共13页
锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工... 锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工时扩孔区锚固剂固化及充填效果不理想等问题,显然这不利于锚固孔扩孔锚固性能的充分发挥。为明晰锚固孔扩孔锚固时扩孔区锚固问题及其影响,并寻找有效的解决途径,以确保锚固孔扩孔条件下锚杆(索)的锚固性能,采用数值模拟及实验室实验相结合的方法开展了系统研究。研究结果表明:施工过程中树脂锚固剂弯折(曲)进入扩孔区使锚索无法对它进行有效搅拌及破碎,以及扩孔位置锚固孔体积的增大使得锚固剂不能有效充满,是导致扩孔区锚固问题的主要原因;锚索拉拔模拟结果显示扩孔区锚固缺陷对锚索的锚固性能及锚固系统的失效形式有较大影响;为改善扩孔区的锚固效果,提出了锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法,并实验验证了该方法的有效性,实验结果表明该方法有效确保了软弱围岩锚固孔底部扩孔区的锚固效果,增强了锚索的锚固性能。本研究有效解决了锚固孔扩孔区的锚固问题,有助于煤矿软弱围岩条件下锚索高强支护能力的充分发挥,为确保锚索对软弱围岩巷道支护效果提供了技术途径。 展开更多
关键词 锚杆支护 锚固孔扩孔 锚固效果 软弱围岩 锚固力提升
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基于差分进化算法的旧采空区水分质利用优化配置 被引量：1
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作者 郑立军 岳俊超 +3 位作者 魏亚辉 郭水涛 罗文骏 王心义 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期68-76,共9页
大部分矿井水污染程度低,稍加处理即可供饮用、工业、农业、生态等使用。焦作煤田吴村矿旧采空区水可供水量为718 m^(3)/h,矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态等用户需水量为1073.74 m^(3)/h,旧采空区水仅能满足66.87%的用水需求;旧... 大部分矿井水污染程度低,稍加处理即可供饮用、工业、农业、生态等使用。焦作煤田吴村矿旧采空区水可供水量为718 m^(3)/h,矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态等用户需水量为1073.74 m^(3)/h,旧采空区水仅能满足66.87%的用水需求;旧采空区水需处理达标后才能供给用户,不同用户的水处理工艺和费用差异较大,依据水质优化配置旧采空区水量具有重要意义。目的为了实现矿井排水综合利用效益最大化,方法以焦作煤田吴村矿旧采空区水为研究对象,在计算其供水量和分析水质基础上,结合矿区周围饮用、电厂、灌溉、养殖、生态需水量及水质要求,构建718 m^(3)/h旧采空区水分质利用优化配置数学模型,并利用差分进化算法求解。结果结果表明:灌溉期分配饮用水6.00 m^(3)/h、电厂用水334.95 m^(3)/h、灌溉用水353.89 m^(3)/h、养殖用水19.76 m^(3)/h、生态用水3.40 m^(3)/h;非灌溉期分配饮用水6.00 m^(3)/h、电厂用水688.84 m^(3)/h、灌溉用水0 m^(3)/h、养殖用水19.76 m^(3)/h、生态用水3.40 m^(3)/h时,旧采空区水分质利用年收益最大。结论研究结果可为类似矿井旧采空区水和矿井排水资源化利用提供借鉴。 展开更多
关键词 差分进化算法 旧采空区水 分质利用 优化配置
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闭坑矿井和生产矿井之间老空水水力联系密切程度定量判识
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作者 司良成 李放 +3 位作者 高吾斌 岳俊超 张波 王心义 《矿业安全与环保》 北大核心 2024年第6期138-146,共9页
为了精确识别老空水与生产矿井出水点之间的水力联系,遴选采空区未压实比、导水裂隙带内岩层渗透系数、断层发育程度、老空水直线流速、碘离子的质量浓度主次峰频度为指标因子,采用熵权-TOPSIS模型定量判别平顶山煤田香安矿与九矿、十... 为了精确识别老空水与生产矿井出水点之间的水力联系,遴选采空区未压实比、导水裂隙带内岩层渗透系数、断层发育程度、老空水直线流速、碘离子的质量浓度主次峰频度为指标因子,采用熵权-TOPSIS模型定量判别平顶山煤田香安矿与九矿、十一矿井下出水点的老空水水力联系密切程度。研究表明:香安矿副井与十一矿22091风巷出水点、十一矿16150机巷外口出水点、九矿42机巷出水点、十一矿-593 m泄水巷各出水点之间老空水的水力联系程度量化值分别为0.81、0.56、0.35、0.01,即水力联系程度自强至弱依次为十一矿22091风巷、十一矿16150机巷外口、九矿42机巷、十一矿-593 m泄水巷。判识结果与香安矿停排水后4个井下出水点涌水量变化相一致,说明了指标因子遴选的合理性,验证了熵权-TOPSIS模型法的可靠性。研究成果可为类似矿井亟待解决的水力联系密切程度精准识别提供参考。 展开更多
关键词 老空水 水力联系 采空区压实 示踪试验 熵权-TOPSIS模型
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深部地热水多开采井联合运行模式优化
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作者 平宇 李放 +4 位作者 季文清 袁筱莹 齐玉峰 邓晓颖 王心义 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期140-151,共12页
深部地热水作为一种清洁低碳的可再生能源,对促进实现“双碳”目标具有重要意义,但其不合理开采将导致水量减少、水位下降、工程效益低等一系列问题。以河南开封市城区已有的地热井勘探资料为基础,构建表征地热水运移的水文地质模型及... 深部地热水作为一种清洁低碳的可再生能源,对促进实现“双碳”目标具有重要意义,但其不合理开采将导致水量减少、水位下降、工程效益低等一系列问题。以河南开封市城区已有的地热井勘探资料为基础,构建表征地热水运移的水文地质模型及对应的数学模型,利用Galerkin有限单元法对模型进行识别与验证。针对现有地热井单独运行、按需开采的弊端,围绕开封市城区主采的埋深1200~1400 m热储层,以水位降深最小、井间干扰最小、运行费用最低为目标函数,以水位降深、供需平衡为约束条件,建立地热水开采井运行模式优化模型。为提高收敛的准确性和结果可靠性,引入Pareto-灰狼算法求解模型并用TOPSIS理论对结果进行排序。研究表明:优化后剖分节点水位降深之和减少70.3%,地热井之间水位降深影响值之和减少10.83%,分区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水位降深分别减少12.85%、28.14%、43.77%,-80和-90 m水位等值线包围的降落漏斗面积分别降低15.5%和28.7%,地热井运行总费用降低28.7%。研究成果通过构建优化模型和引入改进算法,为地热水合理开发提供科学依据,优化地热水开采井的运行模式,不仅可以减少水资源浪费,提高水资源利用效率,还可以降低地热井运行费用,对于地热水合理开发与科学保护具有重要指导作用。 展开更多
关键词 地热能开采 地热管理模型 多井联合 GALERKIN有限元法 Pareto-灰狼算法 TOPSIS理论 开采优化
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深部矿井TBM掘进巷道通风及降温耦合模拟分析 被引量：1
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作者 荣腾龙 任箫剑 +3 位作者 陈召 王嘉尉 王龙飞 刘鹏炬 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期18-26,共9页
目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素... 目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素对巷道内通风和降温过程的影响。结果结果表明:巷道平均风速与风筒出口风速基本呈线性关系,风筒布置在巷道顶部通风降温效果最佳;风筒出口风速与巷道温度呈负指数相关关系,增加风速可以降低巷道温度;风筒出口温度与巷道截面平均温度基本呈线性关系,巷道内温度随着风筒出口温度升高而升高;掘进工作面达到26℃及以下时风筒出口风速和风筒出口温度之间的多项式关系得到了确定。结论研究结果可为解决TBM掘进深井巷道的高温问题提供参考。 展开更多
关键词 深部矿井 TBM 掘进巷道 通风降温 数值模拟 影响因素
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