干旱半干旱煤矿区重构土层水盐空间分布及微生物修复效应

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作者 毕银丽 谯寅初 +3 位作者 彭苏萍 柯增鸣 赫云兰 周杨 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期475-485,共11页

我国西部煤矿区蒸发量大、降水少,排土场无序覆土、生态系统脆弱,为缓解该区排土场水资源短缺条件下修复成功率和生态系统韧性的问题,选取准能黑岱沟露天矿为研究区,采用排土场不同的土层重构方式(三层结构和混合结构),并联合不同微生... 我国西部煤矿区蒸发量大、降水少,排土场无序覆土、生态系统脆弱,为缓解该区排土场水资源短缺条件下修复成功率和生态系统韧性的问题,选取准能黑岱沟露天矿为研究区,采用排土场不同的土层重构方式(三层结构和混合结构),并联合不同微生物组合(AM、DSE、AM+DSE、CK)进行生态重建,研究重构土层保水、涵水性、水盐空间分布、微生物对植物生长及水分利用策略的影响。结果表明,探地雷达验证了三层结构和混合结构的物理特性,三层结构土壤水分呈层状分布,表层黄土层(生态层)随深度增加,中层粗砂岩层(涵水层)水分分布均衡,含水率达到12%,底层砂质黏土层(隔水层)具有阻滞水分下渗功能,而混合结构水分分布无空间差异性。三层结构处理的水分保蓄能力提高了43.1%,并显著增加了对50~100 cm土层水分的吸收,进而促进植物根系对水分的利用,利用效率达到71.1%。AM+DSE处理显著促进了植物生长发育,有效提高植物对重构土层土壤的水分利用效率,与CK相比,紫花苜蓿水分利用效率提升42.7%,覆盖度提高1.2倍。因此,在西部干旱半干旱矿区,三层结构与AM+DSE处理相结合的方式,具有显著的生态修复潜力,本研究为矿区生态恢复提供新的思路和技术支持,有助于实现我国西部矿区的可持续发展。 展开更多

关键词 排土场 三层结构 AM DSE 水分利用效率

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绕射波GWO-VMD分离成像方法

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作者 林朋 刘育林 +3 位作者 彭苏萍 崔晓芹 郭偿波 杨婕 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期183-191,共9页

【背景】断层、陷落柱和尖灭点等小尺度不连续地质体广泛存在于地下空间,与煤炭、油气等地下资源的安全生产及开发有密切联系。作为小尺度不连续地质体的波场响应,绕射波可以克服传统反射波成像的不足,具备对小尺度地质体高精度识别和... 【背景】断层、陷落柱和尖灭点等小尺度不连续地质体广泛存在于地下空间,与煤炭、油气等地下资源的安全生产及开发有密切联系。作为小尺度不连续地质体的波场响应,绕射波可以克服传统反射波成像的不足,具备对小尺度地质体高精度识别和定位的能力。【目的和方法】为实现不连续地质体绕射波成像,以反射波和绕射波在运动学和动力学特征差异为基础,利用变分模态分解(VMD)方法的精准时频域自适应分解能力和灰狼算法(GWO)的高效稳定全局寻优能力,有效避免了经验误差和局部最优问题,同时提高了绕射波分离的精度与方法的自适应性。【结果和结论】相较于鲸鱼算法(WOA)和蚁群算法(ACO),粒子群算法(PSO)、麻雀搜索算法(SSA)和灰狼算法(GWO)的最优适应度值较小(3.172),具有较好的寻优性能。此外,相较于粒子群算法(PSO)和麻雀搜索算法(SSA),灰狼算法(GWO)具有更小的迭代收敛次数,仅通过6次迭代即可收敛至全局最优。由此证明了GWO算法在寻优性能和寻优速度方面的优越性。通过合成数据和实际数据的测试,验证了GWO-VMD算法在绕射波分离和强反射压制方面的有效性,能够实现对微尺度构造的高分辨率成像。 展开更多

关键词 不连续地质体 绕射波分离 变分模态分解 参数寻优 灰狼算法

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基于B-GFP荧光菌的煤层注水扩散的空间特征及隙网渗流规律的生物示踪研究 被引量：1

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作者 肖栋 彭苏萍 +1 位作者 李学臣 何海伦 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3085-3099,共15页

辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径... 辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径。为此,利用煤层杆菌与蓝绿荧光(B-GFP)表达质粒融合,构建具有荧光特征的人工基因改造蓝绿荧光菌,结合其在煤层环境中的优良适应性及稳定的表面吸附特性,确定B-GFP荧光菌生物示踪技术,系统分析不同稀释倍数的荧光菌在煤表面的吸附特征及其在煤层裂隙中的渗流路径,为煤层水力化措施效果评价提供了新途径。结果表明:菌液在煤层中的扩散受有机代谢物含量和裂隙特征双因素的影响,高浓度时具有较强的浸润性,易在煤表面形成菌-液两相膜,导致菌体聚集成易于观测的菌斑;而在高稀释倍数下,菌液的浸润性减弱,菌体更依赖鞭毛在粗糙表面分散吸附。50倍稀释度被发现是构建均匀菌膜的最佳条件,且具有最高的多类型的示踪可辨识度。此外,B-GFP荧光菌在预裂煤样贯通裂隙中能够稳定附着,不受裂隙二次发育和扩展的影响,能够可靠地标记出贯穿型大裂隙、缝网以及半封闭型裂隙分布。回采工作面煤层注水影响半径的生物示踪法评价研究发现,该项技术能够准确地刻画出不同裂隙的分布区域,且刻画出注入水的空间渗流特征。煤层注水的实际影响半径大于4m,钻孔间距可扩展至8m。该研究为优化煤矿瓦斯防治和水力化措施设计提供了重要的理论支持和实践依据,对提高水力化措施的有效性研究具有显著的应用价值。 展开更多

关键词 裂隙发育 煤层注水 生物示踪 水力化措施 矿山安全

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煤矿隐蔽致灾地质因素探测技术现状与趋势 被引量：1

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作者 彭苏萍 许献磊 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 2025年第5期78-86,共9页

目的我国煤炭地质结构复杂多变,煤炭安全高效智能开采受小断层、陷落柱、瓦斯富集区等矿井隐蔽致灾地质因素制约。方法结合国内外相关技术研究,梳理矿井隐蔽致灾地质因素精细探测技术演进历程:从20世纪80年代前煤田地质学主导的粗放式探... 目的我国煤炭地质结构复杂多变,煤炭安全高效智能开采受小断层、陷落柱、瓦斯富集区等矿井隐蔽致灾地质因素制约。方法结合国内外相关技术研究,梳理矿井隐蔽致灾地质因素精细探测技术演进历程:从20世纪80年代前煤田地质学主导的粗放式探测,到80~90年代矿井工程地质学与物探技术崛起,再到21世纪初高分辨三维地震技术推动精度跃迁至米级,如今在智能化驱动下向实时动态、多场融合精细探测技术跨越;分析了当前高精度探测技术存在探测精度与探测深度矛盾、多源数据融合壁垒、灾害预警决策不及时、装备适配性差等瓶颈问题。结果提出矿井隐蔽致灾地质因素精细探测技术未来的发展需构建基于多种尺度的综合探测技术体系,研发煤矿高分辨率三维地震多波场协同地质要素高精度地质探测与精准识别技术、矿井随钻多场原位一体化动态测量技术与装备、采煤工作面煤岩结构及分界面智能动态融合识别技术与装备、煤矿地质与开采环境数字孪生模型及全息显示技术装备、透明矿井地质大模型及云平台。结论为我国煤炭能源绿色安全高效智能开发提供技术支撑。 展开更多

关键词 矿井隐蔽致灾 精细探测技术 多源数据融合 智能开采

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内排边界约束影响下端帮陡帮开采方法研究

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作者 马力 李蒙博 +5 位作者 毕银丽 彭苏萍 李胤达 赵旭龙 常治国 于春雨 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第6期1090-1099,共10页

传统露天矿的缓坡端帮设计会压覆大量煤炭资源。分区开采压帮内排模式通过缩短端帮暴露时间,为实施更陡的边坡角度创造了条件。为提高端帮边坡角并增大资源回收率,文中以某矿西端帮为案例,探索了端帮陡帮开采的可行性。首先,分析了不同... 传统露天矿的缓坡端帮设计会压覆大量煤炭资源。分区开采压帮内排模式通过缩短端帮暴露时间,为实施更陡的边坡角度创造了条件。为提高端帮边坡角并增大资源回收率,文中以某矿西端帮为案例,探索了端帮陡帮开采的可行性。首先,分析了不同边坡形态下端帮角度提升对稳定性的影响,揭示内排土场发展与端帮边坡的动态关系;在此基础上,首次结合内排边界约束与时效边坡理论,推导出内排土场动态推进下端帮边坡的稳定性计算方法,并分析了内排边界约束对边坡稳定性的影响。然后,建立端帮内排边界约束数值模型,以不同内排推进距离为区间,分析端帮边坡的稳定性、位移和滑面面积等演变特征。结果表明:对于凸型边坡,内排土场的推进会使端帮边坡的位移区域趋于集中,且上部边坡位移峰值逐渐降低;在极限推进范围内,边坡稳定性的提升速率随内排土场追踪距离的减小而加快。 展开更多

关键词 陡帮开采 边坡稳定 内排边界 时效边坡

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矿井地质灾害隐患动态融合识别框架及关键技术

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作者 彭苏萍 许献磊 +2 位作者 马正 席宇何 耿恒高 《煤炭学报》 北大核心 2025年第12期5139-5157,共19页

透明矿井构建是我国煤矿智能化建设实施的关键。受矿井地质探测、多场融合识别理论与技术的限制,现有矿井地质灾害隐患识别的精度、准确度及时效性仍难以满足新时期透明矿井构建对多源地质信息数据的应用要求。在总结现有震电联合反演... 透明矿井构建是我国煤矿智能化建设实施的关键。受矿井地质探测、多场融合识别理论与技术的限制,现有矿井地质灾害隐患识别的精度、准确度及时效性仍难以满足新时期透明矿井构建对多源地质信息数据的应用要求。在总结现有震电联合反演、井地联合反演、多波多属性联合动态反演、多源多尺度多物理场联合反演等技术发展的基础上,提出“三尺度−三精度−一个模型”的透明矿井构建思想,三尺度即矿区、采区(精度3 m)、工作面(精度0.5 m和0.1 m)三个尺度,一个模型即时空统一的透明地质模型。设计了多源异构数据管理方式,包括多源、多模态矿井数据的规范化采集、清洗、标注及湖仓一体化管理方法,为地质大模型提供了高可信度的数据支撑;提出了矿井地质灾害隐患动态识别技术框架,包括多源多场信息的实时感知与汇聚、多场地球物理数据的综合集成与处理、多场联合反演、特征构建与动态识别、预警发布、模型更新与大模型交互等5项技术内涵,通过“数据感知−数据处理−多场反演−特征构建−动态识别−反馈优化”的闭环流程实现矿井地质灾害隐患的持续感知与智能决策。系统阐述了矿井典型地质灾害隐患识别模型构建的关键技术,包括:地面地球物理多场联合反演及识别、掘进巷道随钻原位探测识别、综采面煤岩层位及结构识别、瓦斯地质识别、富水地质识别、以及扰动条件下地质构造动态识别等6类识别模型。为构建智能化、透明化、实景化的透明矿井地质云平台提供新的理论技术支撑。 展开更多

关键词 矿井地质灾害隐患 透明矿井 融合识别 多尺度多场联合反演 动态识别

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矿山小构造智能化地震解释研究进展--以煤矿断层解释为例

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作者 邹冠贵 罗镇奇 +3 位作者 彭苏萍 刘郑羿飞 韩成阳 薛静雯 《有色金属(矿山部分)》 2025年第6期1-13,共13页

小构造的识别精度对于矿山安全与高效开采具有重要意义。以煤矿断层为例,由于小断层的隐伏性和复杂性,传统人工地震解释方法往往难以满足高效、精准的要求。近年来,随着机器学习技术的迅速发展,智能算法在地震解释领域的应用取得了显著... 小构造的识别精度对于矿山安全与高效开采具有重要意义。以煤矿断层为例,由于小断层的隐伏性和复杂性,传统人工地震解释方法往往难以满足高效、精准的要求。近年来,随着机器学习技术的迅速发展,智能算法在地震解释领域的应用取得了显著进展,为断层自动识别提供了新的技术途径。本文系统回顾了煤矿断层识别的传统技术方法,并深入分析其在精度与效率方面的局限性。同时,对具有代表性的机器学习算法在断层识别中的发展现状与优缺点进行了归纳总结。研究表明,支持向量机在处理小样本、高维度和非线性数据方面具有显著优势,因此重点探讨了支持向量机在煤断层自动识别应用,通过利用主成分分析(PCA)、核主成分分析(KPCA)对地震属性进行降维,用降维后的属性特征作为输入训练模型。实验结果表明,KPCA-SVM模型的断层识别准确率均高于SVM和PCA-SVM模型。综合分析显示,融合属性优化与降维技术的SVM模型可显著提升断层识别精度,减少人为因素干扰。最后,对小构造智能化地震解释的发展前景进行展望。 展开更多

关键词 小断层识别 机器学习 支持向量机

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煤矿地学大数据智能湖仓系统建设与应用 被引量：3

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作者 耿恒高 彭苏萍 +3 位作者 王占刚 许娜 许献磊 杜文凤 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页

为满足煤矿智能化发展过程中对海量、多源、异构数据高效管理与应用的需求,提出基于多种大数据技术的煤矿地学大数据智能湖仓系统。针对多源异构煤矿地学数据的高效索引需求,提出基于希尔伯特曲线与GeoHash编码的时空分类方法,将时间、... 为满足煤矿智能化发展过程中对海量、多源、异构数据高效管理与应用的需求,提出基于多种大数据技术的煤矿地学大数据智能湖仓系统。针对多源异构煤矿地学数据的高效索引需求,提出基于希尔伯特曲线与GeoHash编码的时空分类方法,将时间、空间、分类等多维属性进行统一编码,降低数据索引维度,提升数据检索效率。智能湖仓系统的构建不仅提高煤矿地学数据的整合与利用效率,还为煤矿企业的数字化转型与透明化发展提供重要实践经验,推动煤矿行业向智能化、透明化、高效化方向迈进。 展开更多

关键词 煤矿智能化 地学大数据 大数据技术 智能湖仓

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宁东矿区三维地震勘探现状与进展 被引量：3

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作者 王军 王晓东 +5 位作者 黄忠正 董青山 彭苏萍 邹冠贵 佘佳生 韩成阳 《有色金属(矿山部分)》 2025年第2期16-22,共7页

系统总结了宁东矿区三维地震勘探技术的发展情况,为矿区煤炭资源的开发利用提供技术支持。从三维地震采集、处理和解释三个方面入手,详细介绍了各技术环节的发展历程和最新进展。在采集方面,采用宽方位的5 m×5 m小面元尺寸、高覆... 系统总结了宁东矿区三维地震勘探技术的发展情况,为矿区煤炭资源的开发利用提供技术支持。从三维地震采集、处理和解释三个方面入手,详细介绍了各技术环节的发展历程和最新进展。在采集方面,采用宽方位的5 m×5 m小面元尺寸、高覆盖次数方法;在处理方面,应用高精度地表静校正、叠前噪声压制、振幅补偿、反褶积、叠前时间偏移等技术;在解释方面,从传统解释发展到多属性解释、人工智能解释等新技术。经过近20年的发展,然而,三维地震技术在宁东矿区的应用仍需在采集参数优化、高精度处理、智能解释等方面继续提升。三维地震技术在宁东矿区的应用取得了显著进步,提高了煤田小断层识别精度,优化了采集参数,提高了处理效果和解释精度。三维地震技术的不断进步,为矿区煤炭资源的精准化、透明化开发提供了有力技术支持,对保障矿区煤炭安全高效生产具有重要意义。提出了采集参数优化、高精度处理和智能解释等作为未来三维地震技术发展的重点方向。 展开更多

关键词 宁东矿区 三维地震勘探 高精度静校正技术 多属性解释技术 人工智能解释技术

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基于RF-PSO-LSTM模型的探地雷达煤岩界面智能识别方法

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作者 靳晓鹏 邹冠贵 +4 位作者 彭苏萍 许献磊 王泽铭 薛静雯 韩成阳 《煤炭学报》 北大核心 2025年第12期5253-5267,共15页

面向煤矿智能化开采中煤岩界面识别的需求,针对多噪声、实时与动态场景下专家解释在效率与一致性方面的局限,构建了一种融合随机森林(Random Forest,RF)、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)与长短期记忆网络(Long Short-Term... 面向煤矿智能化开采中煤岩界面识别的需求,针对多噪声、实时与动态场景下专家解释在效率与一致性方面的局限,构建了一种融合随机森林(Random Forest,RF)、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)煤岩界面智能识别方法。以山西阳泉新景矿15219工作面的钻孔柱状图为参照,采用有限时域差分法建立砂岩-煤层-泥岩的3层倾斜界面正演模型,模拟结果为特征的分析和筛选提供了无噪声的基础数据。对每道信号中的1024个采样点提取18项时频域特征,利用RF算法,以贡献度大于总值的60%为阈值筛选出8个关键特征:一阶差分、原始信号振幅、希尔伯特包络、小波系数均值、中心频率、信号均值、低频能量与频谱带宽,并采用Z-score标准化消除量纲影响。在此基础上,采用粒子群优化算法对LSTM及作为对比的RNN和SVM模型进行超参数自动寻优,获得LSTM模型的最优参数:单元数128,初始学习率3.3×10^(-3),Dropout率0.394。针对不同模型特性,其中LSTM与RNN的模型输入为[样本数,1024时间步,8特征]的张量形式组织数据,以确保模型可以学习到电磁波在介质中传播的动力学特征与相位连续性,SVM则使用对应的二维特征矩阵。最终在15219工作面低位抽采巷实测的GPR数据上开展试验。结果显示:在相同测试集上RNN模型的定量评价指标要优于LSTM模型,针对这种“反差”情况,对LSTM模型的预测结果进行分析,其预测的煤层顶界面中,呈现出连续性中断、剧烈起伏等与原始标签不符的异常区域,恰好对应工区内地质勘探资料所揭示的陷落柱和巷道地面积水区等地质构造影响范围。分析其机理在于,LSTM独特的门控机制使其在学习时可以从信号的局部与整体特征、细节与结构的信息中提取到蕴藏的深层次信息,结果更贴近实际矿区的地质情况,具有突破依赖人工标签的能力。相比之下,RNN仅能拟合训练标签,SVM难以处理高维时序特征而识别结果零散。综合结果表明,LSTM模型在探地雷达的时序数据特征解析方面具有独特的优势,不仅能学习给定标签信息,胜任识别煤岩界面的任务,更能深入挖掘GPR数据中隐含的物理规律,更加全面地识别出人工解释时难以察觉的,由地质构造引起的微弱的信号差异。 展开更多

关键词 探地雷达 煤岩界面 长短期记忆网络 随机森林 粒子群寻优

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深部煤层气储层各向异性岩石物理建模及应用

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作者 龚飞 彭苏萍 +4 位作者 程绩伟 邹冠贵 张钊基 王国伟 刘毅 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期476-491,共16页

岩石物理建模作为一种定量刻画油气储层性质的重要手段,鲜少应用于煤层气储层,已建立的岩石物理模型大多针对中浅部煤层气储层,主要考虑煤层气的赋存状态和水平裂缝的影响,忽略了煤层气储层固有各向异性的影响。基于深部煤层气储层特征... 岩石物理建模作为一种定量刻画油气储层性质的重要手段,鲜少应用于煤层气储层,已建立的岩石物理模型大多针对中浅部煤层气储层,主要考虑煤层气的赋存状态和水平裂缝的影响,忽略了煤层气储层固有各向异性的影响。基于深部煤层气储层特征与微观物性特征,聚焦深部煤层气储层复杂的孔隙结构难以表征和固有各向异性成因不明的问题,提出了一套适用于深部煤层气储层的双重孔隙各向异性岩石物理模型,并通过超声实验数据和实际测井数据验证了模型的有效性和可靠性。微观观测结果表明:研究区深部煤样煤体结构较为致密,以圆形气孔为主,但仍含有少量随机分布的微观裂缝。有机质构成深部煤样岩石骨架,呈条带状且定向分布,部分黏土矿物在成岩过程中呈水平定向排列,使得深部煤层气储层表现出较强的固有各向异性特征。将构建的深部煤层气储层岩石物理模型应用于鄂尔多斯盆地东南缘某工区某井,实现了裂缝结构参数和层状因子的反演与速度各向异性参数的定量预测,预测的纵、横波速度与实际测井数据吻合良好,误差小于3%。目标储层反演的裂缝孔隙度为0.88%~3.15%,裂缝纵横比为0.01~0.1,层状因子为1~120,预测的速度各向异性数值较大,说明目标储层有较强的地震各向异性。在目标深度范围内,速度各向异性参数与有机质和黏土含量大体呈正相关关系,与层状因子呈负相关关系。研究结果可为揭示深部煤层气储层的地震岩石物理机理和后续的工程“甜点”关键参数的高精度预测提供理论支撑。 展开更多

关键词 深部煤层气储层 孔隙结构 岩石物理建模 弹性特征 各向异性

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地震物理模拟技术在地球物理专业教学中的应用

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作者 龚飞 彭苏萍 +2 位作者 邹冠贵 刘毅 陈豪 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第2期88-95,共8页

地震勘探的基本概念抽象、理论知识范围广泛,需要学生切身实践才能达到教学效果。然而,野外实际勘探周期长、危险系数高、制约因素多,不利于教学工作开展。为帮助学生深入理解地震勘探理论方法,加强工程实践能力,该文提出将地震物理模... 地震勘探的基本概念抽象、理论知识范围广泛,需要学生切身实践才能达到教学效果。然而,野外实际勘探周期长、危险系数高、制约因素多,不利于教学工作开展。为帮助学生深入理解地震勘探理论方法,加强工程实践能力,该文提出将地震物理模拟技术融入地球物理专业教学。以基于地震物理模拟的页岩储层脆性特征研究为例,详细介绍地震数据采集、处理和解释技术流程,明确在实施过程中可能遇到的难点以及需要掌握的要点。通过开展地震物理模拟技术全过程教学,学生能够实践地震数据采集、处理和解释流程,学习地震波传播规律,提升对地质信息的深度解读能力。 展开更多

关键词 物理模拟教学 地球物理学 地震勘探 数据采集

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深部煤层气储层正交各向异性岩石物理建模及应用:以鄂尔多斯盆地本溪组煤岩为例

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作者 龚飞 彭苏萍 +3 位作者 韩刚 杨华东 王国伟 张钊基 《地球物理学报》 北大核心 2025年第12期4835-4850,共16页

岩石物理建模作为一种定量刻画油气储层性质的重要手段,鲜少应用于深部煤层气储层特征研究.本文基于储层地质特征与孔隙结构分析,构建了一套考虑层理与高角度裂缝的深部煤层气储层正交各向异性岩石物理模型.通过多参数耦合正演分析,深... 岩石物理建模作为一种定量刻画油气储层性质的重要手段,鲜少应用于深部煤层气储层特征研究.本文基于储层地质特征与孔隙结构分析,构建了一套考虑层理与高角度裂缝的深部煤层气储层正交各向异性岩石物理模型.通过多参数耦合正演分析,深入探讨了有机质-黏土矿物组分、有效应力演化及裂缝发育特征等对储层弹性参数及各向异性参数的影响规律.以鄂尔多斯盆地临兴—神府区块A井为研究对象,建立了层压系数、裂缝孔隙度及裂缝纵横比多参数同步反演方法,实现了储层各向异性参数的定量表征.研究结果表明:有机质与黏土矿物含量增加导致弹性刚度系数下降,各向异性参数整体增强;裂缝孔隙度和裂缝纵横比的增大使[y, z]平面纵、横波各向异性增强;随着有效应力逐渐增大,各向异性参数逐渐趋于定值.井数据应用结果表明,模型纵、横波速度预测误差均小于5%,横波预测精度略低于纵波预测精度.目标层内[y, z]对称平面的各向异性最显著,纵波各向异性参数为0.11~0.22,横波各向异性参数为0.35~0.49.目标储层反演的裂缝孔隙度为2.0%~4.5%,裂缝纵横比为0.01~0.03,层压系数为1~100.本研究建立的岩石物理模型为深部煤层气储层表征提供了基础依据,对深部煤层气储量评估与开发方案优化具有重要指导意义. 展开更多

关键词 深部煤层气储层 岩石物理模型 弹性性质 正交各向异性

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我国关键矿产及其材料产业供应链高质量发展战略研究 被引量：61

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作者 干勇 彭苏萍 +7 位作者 毛景文 裴荣富 李仲平 屠海令 孙传尧 陈其慎 谢曼 郑文江 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2022年第3期1-9,共9页

关键矿产和材料是事关国民经济、国防建设、居民生活的基础原料,其供应链的稳定性意义重大。本文将矿产资源与材料产业进行关联,从资源勘查、采选、冶炼,材料加工、制造,产品回收等全产业链条的角度着手,分析了我国关键矿产及其材料产... 关键矿产和材料是事关国民经济、国防建设、居民生活的基础原料,其供应链的稳定性意义重大。本文将矿产资源与材料产业进行关联,从资源勘查、采选、冶炼,材料加工、制造,产品回收等全产业链条的角度着手,分析了我国关键矿产及其材料产业的战略需求与发展现状;凝练了以产业链不畅通,资源端关键矿产供给不足,冶炼端耗能高、规模过大,材料端支撑保障能力不足、创新能力不强、产业基础薄弱,循环利用端发展滞后等问题。按照“找得着”(勘查)、“采得出”(采矿)、“用得上”(基础原材料制备)的基本思路,论证提出了2035年“三步走”目标,并从采选、冶炼、基础原材料方面剖析了技术发展重点。系统提升国内矿产资源供给保障能力、全面提升新材料技术竞争力、畅通资源‒冶炼‒材料‒循环利用产业链,以此为重点举措来推动我国关键矿产及其材料产业供应链的高质量发展。 展开更多

关键词 关键矿产 材料 全产业链 供应链 高质量发展 循环利用

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煤层采动覆岩富水性变化规律瞬变电磁法动态监测 被引量：23

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作者 胡雄武 徐虎 +2 位作者 彭苏萍 张平松 付茂如 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1576-1586,共11页

黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时... 黄河流域中上游煤炭资源的大规模开发已造成生态环境的持续恶化,掌握煤炭开采对地下水系统的影响规律有助于实现煤炭资源开发与生态环境保护的协调发展。以陕北柠条塔煤矿南翼为研究区,通过地质与地电条件的分析,建立了地电模型;基于时域电磁场理论,模拟分析了正常(不含水)和异常(局部含水)地电模型条件下瞬变电磁场的扩散过程和发射回线中心点电压曲线的衰减特征,结果反映10 ms内含水异常体的瞬变电磁场响应明显,且不同层位含水体的响应时间和幅值有较大差异,从理论上表明了利用瞬变电磁法探测研究区地下水的可行性。针对研究区测试条件,结合数值模拟和现场试验结果,确定选择25 Hz的发射频率有利于瞬变电磁场衰减早、中期数据的获取。通过对研究区地层的瞬变电磁场动态监测,对比分析了2^(-2)煤层开采前后地层在纵横向上的电性变化特征,表明煤层开采总体上降低了直罗组(J2z)和延安组(J2y5)岩层的富水性,且相对富水区位置从采前的中至北部变化为采后稳定期的东北部,指出富水性的变化与地层结构的改变、上覆土层隔水性能的变化以及地下水补给等密切相关,进一步反映了煤炭开采对地下水系统具有显著影响。最后,讨论认为瞬变电磁动态监测结果有一定的局限性,应进一步综合研究区其他成果从整体上揭示煤层开采对地下水系统的影响规律,从而为该矿区生态环境保护与修复提供参考。 展开更多

关键词 煤炭开采 采动覆岩 富水性 瞬变电磁法 动态监测

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构建煤炭资源强国的战略路径与对策研究 被引量：38

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作者 张博 彭苏萍 +1 位作者 王佟 宋梅 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期88-96,共9页

煤炭是我国的优势矿产资源,在能源结构中具有基础性地位。作为全球煤炭资源开发利用大国,新形势下我国建设煤炭资源强国的重要性日益凸显。本文在界定煤炭资源强国概念与内涵的基础上,辨识了煤炭资源强国的主体要素特征,并从绿色煤炭资... 煤炭是我国的优势矿产资源,在能源结构中具有基础性地位。作为全球煤炭资源开发利用大国,新形势下我国建设煤炭资源强国的重要性日益凸显。本文在界定煤炭资源强国概念与内涵的基础上,辨识了煤炭资源强国的主体要素特征,并从绿色煤炭资源、工程技术、人才教育、企业经济、"一带一路"等要素层面,全面评价了我国实现煤炭资源强国的差距,进而明确了构建煤炭资源强国的战略目标与路径,最终提出了相应的政策建议。研究发现,我国已经具备建设煤炭资源强国的基础,但在煤炭资源勘探开发与转化利用相关的技术、产业、市场等方面仍存在诸多问题。实现煤炭资源强国,亟待强化绿色煤炭资源基础、工程科技创新能力、企业发展与市场环境建设以及人才与制度保障,系统提升煤炭工业的全球竞争力。 展开更多

关键词 煤炭资源 强国 可持续发展 能源战略

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红沙泉露天煤矿碳储量时空动态变化分析 被引量：14

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作者 刘英 魏嘉莉 +3 位作者 毕银丽 彭苏萍 岳辉 何雪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期214-224,共11页

明确矿区碳储量的演变规律及其对采矿活动的响应机制,是在碳达峰、碳中和“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段。以土地利用/覆被为基础,利用InVEST模型评估新疆红沙泉矿区2007—2020年的碳储量变化,探究采矿... 明确矿区碳储量的演变规律及其对采矿活动的响应机制,是在碳达峰、碳中和“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段。以土地利用/覆被为基础,利用InVEST模型评估新疆红沙泉矿区2007—2020年的碳储量变化,探究采矿扰动下土地利用变化对固碳功能的影响,构建景观指数-采煤面积-碳储量耦合协调度模型探寻3者的发展协调程度,并利用景观生态功能贡献率量化矿业景观的影响范围。结果表明:(1)2007—2020年,红沙泉矿区未利用地以1.95 km^(2)/a的速度持续缩减,工矿用地和交通运输用地分别以1.68,0.16 km^(2)/a的速度持续扩张且2者的土地利用动态度最高(分别为79.86%,46.25%),其余地类变化并不明显;(2)2007—2020年,红沙泉矿区碳储量以6550.769 t/a的速率呈持续下降的趋势,累计减少固碳8.516×10^(4)t,其减小区域主要位于矿区北部,表现为北部未利用地(碳密度为96.34 t/hm^(2))逐渐被不断扩张的工矿用地(碳密度为53.48 t/hm^(2))斑块状分割侵占;草地和未利用地向工矿用地转移是造成碳储量下降的主要原因;(3)景观尺度上,红沙泉矿区景观破碎化加重(斑块数目NP、斑块密度PD、形状指数LSI的增幅分别为194,1.185,6.856,聚合度AI的降幅为0.104),生物多样性SHDI和均匀度SHEI上升(增幅为0.445,0.236);斑块尺度上,工矿用地和交通运输用地的景观向聚集化有序性发展,而草地和未利用地向破碎化无序型发展;景观指数、采煤面积与碳储量的耦合协调度呈不断减小趋势,由2007年的0.948(优质协调)下降为2020年的0.602(初级协调);(4)距离红沙泉矿区矿业景观15 km内,距离越远,平均单位面积碳储量越高;矿区碳储量敏感区可分为3级:极敏感区(0~7 km)、敏感区(7~15 km)、不敏感区(15 km以外)。该研究能够定量反映矿区固碳功能及其与景观格局、采煤面积的耦合机制,以及矿业景观的影响范围,可为矿区实施低碳高质量发展提供思路,促进矿区精准服务于碳达峰、碳中和“双碳”目标。 展开更多

关键词 红沙泉矿区 碳储量 生态系统服务 土地利用 采矿活动

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探地雷达结合钻孔探测采煤塌陷区土壤剖面层次及含水率 被引量：15

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作者 吴志远 彭苏萍 +1 位作者 崔凡 聂俊丽 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期243-251,共9页

为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精... 为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精度。结果表明:1)雷达探测钻探结果显示,煤矿开采区浅层(<10 m)土壤介质结构从上之下主要包含砂层、黏土层和风化层3类。2)探地雷达探测含水率与实测含水率随深度变化规律相似,4个钻孔两种方法探测所得含水率相关系数分别为0.875、0.88、0.94和0.84,表明探地雷达反演浅部地层含水率的可行性,黏土、含砂黏土的含水率远远大于砂层含水率。3)煤矿开采对浅部地层土壤剖面具有一定影响,但土壤剖面整体不变。煤矿开采后浅层土壤含水率下降明显,第1、3次探测L1测线砂层和黏土层含水率损失率平均为28.26%、12.85%。这表明煤层开采对砂层结构土壤含水率影响较大。第二、四次探测砂层平均含水率分别为5.31%,7.44%,含水率增大2.11%,土壤含水率增大范围在5%~56%之间,平均增大范围为27.89%示。黏土层两次探测含水率分别为11.46%、11.96%,含水率增大0.5%,含水率增大范围在-19.13%~19.59%,平均增大范围为4.79%。即黏土类结构层含水量变化较小,砂层结构含水量变化较大,说明黏土类地层受降雨影响较小,砂层结构地层含水量受降雨影响较大,表明浅部地层土壤水分主要受降雨影响。 展开更多

关键词 土壤 含水率 探地雷达 煤矿开采区

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新疆戈壁煤矿露天开采对生态环境扰动定量分析 被引量：13

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作者 刘英 许萍萍 +4 位作者 毕银丽 岳辉 彭苏萍 韩勇 姜凯升 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期959-974,共16页

新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤... 新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤矿生态指数(IACME),并运用M-K检验与Sen趋势分析法揭示研究区IACME时空演变特征与规律,评价干旱矿区的生态环境质量状况,同时利用多元回归、神经网络、随机森林和支持向量机方法分别建立五彩湾矿区气候因素与IACME的关系模型,预测得到基于气候条件下的I′_(ACME),结合残差分析与双重差模型定量评估采矿活动的影响。结果表明:(1)近30 a来研究区IACME均值为0.28,总体上IACME呈下降趋势,由1990年的0.30下降到2020年的0.22。变化幅度方面,退化区面积占比为62.63%,远高于改善区28.3%,由于采矿活动的影响,显著退化面积占比增加12.96%,主要集中在以矿井为中心向外辐射区域,显著改善面积占比下降17.28%。(2)利用多元回归、神经网络、随机森林、支持向量机4类方法分别建立气候因素与IACME的关系模型,得到基于麻雀搜索算法的随机森林(SSA-RF)精度最高,验证集R^(2)=0.82、均方根误差E_(RMS)=0.109,该模型在所使用的建模方法中可靠性更高,适用性较强;(3)通过SSA-RF预测基于气候条件的I′_(ACME),气候影响下,研究区生态环境以较差(0.2~0.4)和中等(0.4~0.6)为主。假设不存在采矿活动,研究区2006—2020年I′_(ACME)在0.26~0.59,I′_(ACME)平均值为0.40,与同年份实际的IACME空间分布相比,环境显著改善的区域明显增多,主要集中在研究区中部矿井所在区域。(4)利用残差定量分析得知研究区采矿活动对生态环境具有负向效应,平均残差δ为-0.116,通过双重差分模型得出采矿对生态环境的定量影响为-0.112,进一步表明煤炭开采对生态环境存在负面扰动,导致生态环境质量下降;2种方法计算结果相近,表明SSA-RF与双重差分模型均可用于定量分析煤炭开采的影响。(5)采矿活动导致研究区生态环境退化占比为57.52%,改善占比为34.67%;气候条件下导致生态环境退化占比为42.28%,改善占比为65.33%,采矿导致生态环境退化占比超过50%,说明采矿活动是影响生态退化的重要原因之一。综上所述,五彩湾矿区生态系统亟待恢复,必要时应辅以人工干预,来推动五彩湾戈壁矿区整体的环境保护、生态系统修复与综合治理。 展开更多

关键词 干旱煤矿生态指数 煤尘指数 麻雀搜索算法 随机森林 采矿活动

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煤层瓦斯突出危险区综合预测方法 被引量：30

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作者 李冬 彭苏萍 +2 位作者 杜文凤 邢朕国 李泽辰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期466-472,共7页

常规的瓦斯突出预测技术,主要从单一角度出发,无法达到多因素影响下的瓦斯突出危险区域预测精度。以某研究区为例,利用基于遗传算法的支持向量机(SVM)网络,预测了瓦斯含量;将孔隙度作为构造煤的判别因子,并通过概率神经网络(PNN)反演方... 常规的瓦斯突出预测技术,主要从单一角度出发,无法达到多因素影响下的瓦斯突出危险区域预测精度。以某研究区为例,利用基于遗传算法的支持向量机(SVM)网络,预测了瓦斯含量;将孔隙度作为构造煤的判别因子,并通过概率神经网络(PNN)反演方法,得到了构造煤分布情况;介绍了基于自然伽马曲线的拟密度反演方法,获得了煤层顶板岩性情况。综合瓦斯含量、构造煤分布及煤层顶板岩性3个方面特征,建立了一套瓦斯突出危险区域综合预测方法,为判断瓦斯突出危险区提供了理论基础。经过与实际突出位置做验证,预测结果吻合,说明了综合预测方法在此研究区具有较高的准确性。 展开更多

关键词 瓦斯突出 瓦斯含量 构造煤 顶板岩性 综合预测

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