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智能时代的矿井地质工作展望——矿井开采智能地质保障技术体系架构 被引量：8
1
作者 夏玉成 孙学阳 +2 位作者 苗霖田 郭晨 杜荣军 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期64-76,共13页
【背景和意义】面临碳达峰碳中和(“双碳”)目标的严峻挑战,煤矿智能化是新时期煤炭产业高质量可持续发展的必由之路和重要标志。矿井地质工作为地下煤矿开采提供地质基础和保障,在煤炭产业转型升级高质量发展中的重要性将日益增强。通... 【背景和意义】面临碳达峰碳中和(“双碳”)目标的严峻挑战,煤矿智能化是新时期煤炭产业高质量可持续发展的必由之路和重要标志。矿井地质工作为地下煤矿开采提供地质基础和保障,在煤炭产业转型升级高质量发展中的重要性将日益增强。通过“矿井地质+人工智能”,构建“矿井开采智能地质保障技术体系”,为矿井安全高效绿色智能开采提供全方位和全过程地质保障,是新时期矿井地质工作契合煤矿智能化建设目标的发展方向与必然趋势,必将成为助推矿井地质工作提质增效的新质生产力。【方法和结果】在探讨矿井开采智能地质保障技术体系科学内涵的基础上,初步搭建了矿井开采智能地质保障技术体系架构,并对构成该技术体系的5个子体系:基础地测信息智能化管理、矿井地质灾害的智能化预测预警、矿区生态环境的智能化监测预测预警、开采有利区块的智能化辨识、透明工作面子体系,及其核心工作模块进行系统梳理。【结论】同时特别强调,在地质探测、检测技术手段不断进步的前提下,矿井开采智能地质保障技术体系的有效性取决于原始数据的准确性和可靠性,归根结底取决于地测人员的数量和专业素养,呼吁进一步加强矿井地质专业人才的引进与培养。 展开更多
关键词 矿井地质 人工智能 地质保障 技术体系 人才队伍
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煤矸石在绿色矿山建设中的规模化利用技术研究进展 被引量：5
2
作者 史全林 龙力华 +2 位作者 杨前 王少辉 谢大伟 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期113-125,共13页
【背景】我国煤矸石固废产量大、堆存量持续增加,长期堆放会造成土地资源的浪费且污染矿区环境。利用煤矸石制备高附加值化工产品、提取有用元素等固废处理方式,存在消纳能力不足等问题,难以满足大宗固废规模化处置利用和绿色矿山建设... 【背景】我国煤矸石固废产量大、堆存量持续增加,长期堆放会造成土地资源的浪费且污染矿区环境。利用煤矸石制备高附加值化工产品、提取有用元素等固废处理方式,存在消纳能力不足等问题,难以满足大宗固废规模化处置利用和绿色矿山建设要求。【进展】煤矸石在矿区复垦、井下充填等领域综合利用,是实现其规模化处置利用的重要发展方向。系统总结了煤矸石的物理化学特性及其资源属性,并分析了煤矸石长期堆放对矿区大气、土壤、水体等影响;以绿色矿山建设为出发点,重点介绍了煤矸石作为塌陷区复垦、地聚物注浆、固体充填、膏体充填及似膏体充填等材料的固废规模化处置与利用技术的原理、发展及应用效果。发现煤矸石复垦材料能够改善土壤性质、促进植物生长,但存在短期内重金属迁移污染环境等问题;煤矸石作为地聚物注浆材料实现了煤矸石重金属物质的有效固化,降低了重金属元素释放对环境的危害;煤矸石固体充填技术具有煤矸石处理工艺简便、辅助材料使用少的优势,但面临充填效果不均匀、污染地下水等挑战;归纳了煤矸石膏体充填材料、似膏体充填材料的原料配方及流动性优势,分析了材料的微观水化机理与流动特性,为矿井充填开采提供了关键技术支撑。最后提出目前煤矸石存在活性难以充分激发并利用、应用缺乏前期分类预处理、井下充填注浆利用成本高以及规模化利用缺乏激励性政策支持等问题。【展望】为进一步推动煤矸石在矿区的安全高效、风险可控及规模化利用,未来将重点围绕煤矸石低成本复合活化方法、煤矸石固废利用过程环境友好性评估、煤矸石矿化封存CO_(2)与负碳利用等开展研究,为煤矸石“绿色−高效−高值”综合利用路径发展提供思路,提高煤矸石的规模化利用和风险防范能力,促进固废利用与绿色矿山建设的协同发展。 展开更多
关键词 绿色矿山 煤矸石 固废利用 复垦 充填 活化 负碳
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基于遥感指数的我国西部矿区生态质量监测——以彬长矿区为例 被引量：5
3
作者 姚顽强 李悠 +4 位作者 郑俊良 蔺小虎 相里海龙 惠伯辰 李文欣 《金属矿山》 北大核心 2025年第1期259-266,共8页
我国西部矿区是煤炭资源开采的主要地区,也是最具代表性的生态脆弱区,探讨西部矿区自然生态环境的演变趋势及影响机制,对于矿区自然环境保护与有序恢复有着重要意义。以彬长矿区为例,通过遥感和GIS技术,利用Sentinel-2和Landsat 8遥感... 我国西部矿区是煤炭资源开采的主要地区,也是最具代表性的生态脆弱区,探讨西部矿区自然生态环境的演变趋势及影响机制,对于矿区自然环境保护与有序恢复有着重要意义。以彬长矿区为例,通过遥感和GIS技术,利用Sentinel-2和Landsat 8遥感影像数据,基于遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)模型,在深入剖析该矿区土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)和生态环境时空演变的基础上,分析了该矿区LUCC的生态质量。结果表明:①2017—2022年矿区LUCC结构上出现明显的转移特征,形成以林地、耕地和建设用地为主的新LUCC格局,并伴随着林地大范围转出为耕地和建设用地的情况,转移量约191.04 km^(2)。②5 a中,矿区生态环境质量呈下降趋势,RSEI由0.54降至0.47,研究发现矿区生态环境质量主要受绿度和干度指标因子影响。③2017—2022年矿区生态环境质量改善的面积占总面积的9%,生态环境质量恶化的面积占总面积的22%,分析结果可为西部矿区生态环境保护和修复提供参考。 展开更多
关键词 生态修复 遥感 GIS 遥感生态指数 土地利用/覆被变化 生态质量
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煤矿井下钻进工况参数智能控制技术发展与展望 被引量：2
4
作者 王清峰 刘洋 +2 位作者 陈航 史书翰 崔小超 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期20-29,共10页
煤矿智能化和高产高效矿井的建设,对煤矿井下钻探智能化技术提出了更高要求。梳理了煤矿井下智能钻探技术发展历程,指出经过井下远距离手动控制、地面远距离手动控制、地面远距离自动控制、双模式自动控制等4个发展阶段后,煤矿井下钻探... 煤矿智能化和高产高效矿井的建设,对煤矿井下钻探智能化技术提出了更高要求。梳理了煤矿井下智能钻探技术发展历程,指出经过井下远距离手动控制、地面远距离手动控制、地面远距离自动控制、双模式自动控制等4个发展阶段后,煤矿井下钻探技术目前正处于智能化钻探探索阶段。从基于专家数据库、机器学习、云系统等3个方向,总结阐述了煤矿井下钻探智能化的关键核心技术——钻进工况参数智能控制技术的发展情况:专家数据库方面,介绍了其在矿业领域的主要应用范围,以及被引入到智能化钻探领域后的4个发展阶段,并对比给出了每个阶段的技术特点和先进性;机器学习方面,总结了在优化模型、优化算法、辅助控制手段等方向的最新研究成果,阐明了每个研究方向面临的难题和未来的研究思路;云系统方面,从石油开采、地质勘探、煤矿井下钻探3个方向探讨了最新发展情况。结合当前应用条件,综合评述了3种钻进工况参数智能控制方法的优缺点,分析了当前智能钻进存在的控制手段单一、多功能拓展应用不足等问题,从技术延展、控制闭环、策略多元、体系统一等角度对煤矿井下钻进工况参数智能控制与煤矿智能化建设深度融合应用提出了展望,为基于多信息融合的自适应钻进技术研究提供理论支撑。 展开更多
关键词 智能化钻进 钻进工况参数 智能控制 专家数据库 机器学习 云系统
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露天煤矿周边沟壑排土填沟造地协同开采治理技术模式 被引量：2
5
作者 雷少刚 张建莹 +2 位作者 刘昶 王亮 贾振旺 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期374-381,共8页
大规模露天采矿活动对黄土沟壑区地形地貌和生态环境产生了显著的影响。为缓解露天矿普遍面临内排空间不足,进而引起的边坡角过大,超标高排土,产量受限,以及煤矿周边的自然沟壑区水土流失和破碎沟壑土地难治理难利用等问题,提出了一种... 大规模露天采矿活动对黄土沟壑区地形地貌和生态环境产生了显著的影响。为缓解露天矿普遍面临内排空间不足,进而引起的边坡角过大,超标高排土,产量受限,以及煤矿周边的自然沟壑区水土流失和破碎沟壑土地难治理难利用等问题,提出了一种露天矿周边沟壑排土填沟造地协同开采治理技术模式,其原理是基于技术经济环境效益分析,将原本要排弃到排土场的部分适宜的剥离岩土物料,仿自然地层地貌重构过程将运移物料回填到矿区外适宜治理的邻近沟壑,最后再覆土与植被建设,从而实现节约排土空间和再利用沟壑区土地。主要技术环节包括:基于构建内外同心矩形窗口遍历算法提取区域待治理沟壑选址、基于“源汇”理论统筹排土场土方调配路径优化、基于近自然地貌重塑的沟壑区域复填、排土物料筛选与沟壑复填土层剖面重构、覆土绿化与土地再利用、以及协同开采治理的生态效果评价等关键步骤。以内蒙古准格尔旗某露天煤矿为例开展研究,结果表明,该模式治理的露天矿周边自然沟壑总面积为2.588×105 m^(2),为矿区减少约1.536×10^(7) m^(3)的土方内排量;结合CLiDE地貌演化与土壤侵蚀评估模型,模拟并评价了30 a期间周边沟壑协同治理后区域土壤侵蚀量减少66.53%,同时协同治理后的地貌表现出较为稳定的演变趋势,同时新增了大量可供利用的土地,达到了“一土两用”目的。为保障该技术模式的推广,还需要有相应的政策支持和严格的过程监管,以确保该模式产生最大的综合效益,并避免引起新的土地占用和生态环境问题。 展开更多
关键词 露天矿 排土场 填沟造地 生态修复 地貌重塑
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地理知识图谱辅助的煤矿区生态损伤智慧识别研究 被引量：1
6
作者 王行风 陈国良 《地球信息科学学报》 北大核心 2025年第2期367-380,共14页
【目的】验证基于知识图谱的空间推理方法在煤矿区生态损伤主动发现和智慧识别的适应性,探索新时期煤矿区生态环境治理的新思路与新技术。【方法】基于知识图谱构建技术,对接矿山“天-空-地-人”多源监测、感知数据,总结概括煤矿区生态... 【目的】验证基于知识图谱的空间推理方法在煤矿区生态损伤主动发现和智慧识别的适应性,探索新时期煤矿区生态环境治理的新思路与新技术。【方法】基于知识图谱构建技术,对接矿山“天-空-地-人”多源监测、感知数据,总结概括煤矿区生态单元的位置、形态、群体分布、分布格局以及时空演变等知识,设计了煤矿区生态单元的描述指标,构建了知识图谱辅助下的煤矿区生态损伤智慧识别推理规则,以辅助实现煤矿区地表生态环境采动损伤的主动发现与智能识别。【结果】以山西省某矿区作为研究区,构建了精准识别采动扰动塌陷单元和自然水面单元的空间推理规则。实验证明,知识图谱辅助下的煤矿区采动扰动单元的精准化、智能化识别精度能得到一定的提升,与传统识别结果相比,本文方法对错误图斑的剔除率为21.43%。【结论】知识图谱在煤矿区生态环境分析与评估具有良好适应性,可为采动扰动生态单元的主动发现、快速和精准识别提供技术支持,可为解决新时期复杂条件下的煤矿区生态环境治理问题提供了新的技术手段。 展开更多
关键词 煤矿区 生态环境 地理知识图谱 智慧识别 空间推理 主动发现 领域知识 时空大数据 采动灾害
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浅埋煤层开采地表裂缝发育规律及形成演化机理 被引量：4
7
作者 侯恩科 慕佳欣 +6 位作者 谢晓深 冯栋 杨磊 李研 何涛 包康光 陈小绳 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期107-117,共11页
【目的】地表裂缝是陕北煤矿区最常见的一种地质灾害,不仅损伤地表生态环境,与覆岩裂隙贯通的地表裂缝还是地表水溃入井下的主要通道,威胁井下安全生产。【方法】为进一步揭示浅埋煤层开采地表裂缝发育规律,并阐明其形成及演化机理,以... 【目的】地表裂缝是陕北煤矿区最常见的一种地质灾害,不仅损伤地表生态环境,与覆岩裂隙贯通的地表裂缝还是地表水溃入井下的主要通道,威胁井下安全生产。【方法】为进一步揭示浅埋煤层开采地表裂缝发育规律,并阐明其形成及演化机理,以陕北红柳林煤矿15218工作面和25213工作面为研究对象,采用地表裂缝填图、裂缝动态监测和数值模拟等方法,对地表裂缝进行深入研究。【结果和结论】研究表明:(1)浅埋煤层开采地表裂缝整体呈“C”形展布,其发育特征与发育位置和地貌类型密切相关。相同开采条件下黄土沟壑区>5 cm宽度的裂缝数量占比是风沙滩地区的2.15倍,发育程度明显大于风沙滩地区;工作面边界裂缝发育程度明显大于面内裂缝。(2)浅埋煤层开采地表裂缝具有超前和滞后2种动态发育特征,其中,25213工作面开采诱发的地表裂缝滞后回采位置发育,滞后距6.49 m;15218工作面开采诱发的地表裂缝超前回采位置发育,超前距20.07 m;面内裂缝具有4种活动特征,边界裂缝宽度仅呈现“开裂-增大-稳定”的活动特征,地表裂缝整体活动时间4~14 d。(3)采空区地表附近形成压缩区、拉压转换区和拉伸区,随着工作面推进,采空区顶板岩层和地表移动变形破坏区不断向前扩展。地表下沉盆地范围略大于采空区,最大下沉系数0.82。(4)非贯通裂缝主要由地表移动盆地边缘土体拉伸变形超过其极限值所引起,贯通裂缝是覆岩内部上行裂缝与地表裂缝相接或直接导通地表的结果。随着工作面推采,基本顶周期破断引起地表裂缝向前不断扩展。地表裂缝宽度变化特征与裂缝两侧块体的复杂运动密切相关。研究成果对浅埋煤层开采区地表裂缝防治具有重要参考价值。 展开更多
关键词 浅埋煤层 开采损害 地表裂缝 数值模拟 红柳林煤矿
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基于PSO-XGBoost的煤层断层智能识别方法研究 被引量：3
8
作者 林朋 孙成 +2 位作者 任珂 刘育林 李阳 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第1期57-69,共13页
为进一步提高地下断层识别准确率和解释效率,使用极限梯度提升树(XGBoost)机器学习算法对煤层断层进行智能识别,并结合粒子群算法(PSO)优化模型相关参数,构建基于PSO-XGBoost的断层构造识别模型。建立正演模型对PSO-XGBoost模型进行检验... 为进一步提高地下断层识别准确率和解释效率,使用极限梯度提升树(XGBoost)机器学习算法对煤层断层进行智能识别,并结合粒子群算法(PSO)优化模型相关参数,构建基于PSO-XGBoost的断层构造识别模型。建立正演模型对PSO-XGBoost模型进行检验,并基于滇东矿区采集的实际数据对比分析PSO-XGBoost模型与PSO-RF、PSO-SVM模型的分类预测性能,选择准确率和对数损失值作为评价分类器预测模型的主要指标评价各模型的准确度。结果表明,基于PSO-XGBoost的模型在断层构造识别中展现出较高的准确率和更好的稳定性。 展开更多
关键词 断层识别 XGBoost PSO 机器学习 参数优化
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时空信息融合赋能下矿井底板水害透明化防治体系 被引量：2
9
作者 刘再斌 晏俊生 +6 位作者 王江宏 高耀全 杨辉 白宝军 鲁晶津 王宏伟 王刚 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期130-141,共12页
【背景】矿井水害常造成巨大的人员伤亡,严重影响着煤矿安全开采。【方法】在实景三维建设、煤矿智能化不断推进的行业背景下,以内蒙古唐家会煤矿智能地质保障系统研发、底板奥陶系灰岩(简称奥灰)水害防治为例,详细阐述在时空信息赋能下... 【背景】矿井水害常造成巨大的人员伤亡,严重影响着煤矿安全开采。【方法】在实景三维建设、煤矿智能化不断推进的行业背景下,以内蒙古唐家会煤矿智能地质保障系统研发、底板奥陶系灰岩(简称奥灰)水害防治为例,详细阐述在时空信息赋能下,通过透明地质模型提升工作面回采周期内的矿井水害防治能力。【结果和结论】梳理了矿井水害防治过程中的时空信息与时空智能基本概念,并将水害防治过程分为超前预测预报、采前隐患探查、采中水害治理以及治后实时监测4个阶段,总结了各阶段水害时空探测方法、时空配准同步以及时空信息赋能模式,建立了基于透明地质模型的矿井水害全过程防治体系。具体而言,在透明地质模型构建及动态更新的基础上,利用微震监测、随采地震探测等装备提高预测预报频次及准确性,通过定向钻探、三维地震勘探精确圈定工作面底板异常区边界,结合井上定向长钻孔靶向治理,辅以孔中瞬变电磁以及孔间电阻率法对隐患异常区域进行循环注浆工程,治理完成后,随着工作面不断推进,将微震监测以及孔间电阻率法相结合,动态监测工作面底板导水裂隙发育、富水性分布变化情况。研究表明,将各阶段水害时空信息与透明地质模型相融合,能够形成二三维一体化的矿井水害透明化防治体系,从而为唐家会煤矿底板奥灰防治水工作提供有效支撑。 展开更多
关键词 煤矿智能化 实景三维建设 智能地质保障 底板奥灰水害 水害时空探测 内蒙古唐家会煤矿
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磷尾矿基矿山复垦基质土在矿山生态修复中的应用分析
10
作者 谷守玉 赵漫茹 +6 位作者 侯翠红 王孟来 杜令攀 郭永杰 肖亚楠 苗俊艳 关红玲 《中国矿业》 北大核心 2025年第7期183-192,共10页
昆阳磷矿地处云南省昆明市滇池水质保护流域,矿山复垦及生态修复对滇池水域环境保护意义重大。以昆阳磷矿浮选产生的大量磷尾矿进行矿山复垦基质土改良,通过土柱淋溶试验提出有效生态修复方法,并在中试试验中验证该方法的可行性与有效性... 昆阳磷矿地处云南省昆明市滇池水质保护流域,矿山复垦及生态修复对滇池水域环境保护意义重大。以昆阳磷矿浮选产生的大量磷尾矿进行矿山复垦基质土改良,通过土柱淋溶试验提出有效生态修复方法,并在中试试验中验证该方法的可行性与有效性,为流域矿山复垦提供新思路与方向。在实验室研究阶段,以磷尾矿为基质,选取黑页岩、填料、堆肥、固磷剂、团粒剂为改良剂,探究改良剂对基质土入渗率、pH值、容重及饱和含水量等性质的影响因素,明确各改良剂不同添加量与基质土上述性质变化的关联;设计土柱淋溶试验模拟降雨环境,探究改良剂对磷尾矿磷含量的改良效果。经实验数据对比分析,当填料SZ添加量为15%、堆肥为12%、固磷剂FP-1为0.15%、团粒剂为0.02%时,淋滤液磷酸盐含量仅为0.18 mg/L(以P计),相较于对照处理CK,磷含量大幅下降97.8%,入渗率从7.464 mm/h提升至8.508 mm/h,pH值从6.87调整为7.23,EC值从2.625 mS/cm降低至0.961 mS/cm。中试试验深入实施阶段,对基质土进行物化性质分析,包括pH值、EC值、有机质、养分、重金属等检测指标,均达到《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)行业标准;渗滤液水质分析表明,pH值、EC值、磷酸盐、氟化物、重金属等重要检测指标均符合《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)国家标准;各试验区内植物生长态势良好,验证了磷尾矿基矿山复垦基质土与种植方案的有效性。 展开更多
关键词 磷尾矿 基质土 生态修复 矿山复垦 重金属
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煤矿隐蔽致灾因素内涵及普查要点辨析
11
作者 连会青 王旭 +8 位作者 尹尚先 夏向学 曹敏 李启兴 吴晓明 张斌 王阳雨 张庆 王国安 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期99-110,共12页
【背景】为系统规范煤矿隐蔽致灾因素普查工作,国家矿山安全监察局于2024年颁布了《矿山隐蔽致灾因素普查规范》。当前煤矿企业在实施过程中仍面临隐蔽致灾因素内涵界定模糊、普查范围宽泛、实施阶段不明确、勘查与普查脱节、结论表述... 【背景】为系统规范煤矿隐蔽致灾因素普查工作,国家矿山安全监察局于2024年颁布了《矿山隐蔽致灾因素普查规范》。当前煤矿企业在实施过程中仍面临隐蔽致灾因素内涵界定模糊、普查范围宽泛、实施阶段不明确、勘查与普查脱节、结论表述不当等突出问题,严重制约了隐蔽致灾因素普查工作的科学性和可操作性。【方法】回顾了隐蔽致灾因素普查的研究历程,梳理总结了各发展阶段的主要技术成果,剖析存在问题,凝练关键技术和科学问题,展望业界未来所面临的挑战,指出迎接挑战的关键技术及理论方向。【进展】在此基础上,界定隐蔽致灾因素内涵仅包括地质类因素和采矿类因素,进一步划分为5大类,煤层储存条件、地质体、地质构造、采矿及其他因素;普查实施阶段应摒弃传统的“3年周期普查”模式,采用建井前区域探查、生产前补充勘探、采区设计前精细勘查、采掘前综合探治、采掘过程中动态补充的递进式普查治理方法,突出隐蔽致灾因素普查与治理的动态演化特征,实现灾害防控与采掘工程的动态协同;建立隐蔽致灾因素资料评估机制,即已经查明直接引用、部分存疑局部验证、尚未查明全面探查,实现勘查与普查的高效协同,避免重复探查;提出“一般规定−资料分析−现场探查−危险性评价−结论建议”的标准化普查流程。【展望】我国复杂的地质构造决定了隐蔽致灾因素在采掘过程中的重要地位,在未来隐蔽致灾领域将跟随科学脚步,面向智能、透明化矿山需求,构建“区域−矿井−煤层”的隐蔽致灾评估体系,推动灾害防控和采掘活动的动态协同,为煤矿安全开采提供地质保障,为煤矿隐蔽致灾因素普查提供科学指导,对提升矿山灾害防控能力具有重要意义。 展开更多
关键词 煤矿 隐蔽致灾 因素分类 普查难点 动态探查 普查 研究进展
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鄂尔多斯盆地西南缘某煤田放射性地质环境调查评价
12
作者 聂浩刚 张乐中 +1 位作者 校培喜 胡永兴 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期428-436,共9页
放射性元素兼具化学毒性和放射性。煤炭资源在开发和利用过程中,煤层中可能赋存的放射性元素经过迁移、衰变、扩散等过程,会对矿区及周围的地质环境造成辐射污染,进而影响人居健康,因此有必要根据实际调研情况,对某些可能存在辐射污染... 放射性元素兼具化学毒性和放射性。煤炭资源在开发和利用过程中,煤层中可能赋存的放射性元素经过迁移、衰变、扩散等过程,会对矿区及周围的地质环境造成辐射污染,进而影响人居健康,因此有必要根据实际调研情况,对某些可能存在辐射污染的煤田开展放射性地质环境调查评价。项目实施过程中,在鄂尔多斯盆地西南缘某煤田多个勘查钻孔中发现含煤岩系存在放射性异常,由此推测该煤田在开采过程中可能存在放射性辐射污染。为进一步查明该煤田开采过程中放射性核素对地质环境的影响,文章运用环境地表γ辐射剂量率测量、氡浓度测定及样品测试等技术手段,对研究区开展了放射性地质环境调查与评价。γ辐射剂量率和氡浓度测量分析表明,研究区煤矿开采整体上对矿区及周边放射性地质环境影响不大,属豁免监管类。同时结合样品测试分析结果,对研究区主要环境影响因子进行了放射性评价。评价结果显示:煤炭开发利用产生的煤渣煤灰等废弃物存在潜在的放射性污染,不可作为建筑物主体材料和A,B类装饰装修材料,仅可作为C类装饰装修材料,用于建筑物的外饰面和室外其他用处材料;煤田及周边土壤放射性污染为可接受水平,煤矿开采对周边土壤及底泥放射性环境影响不大,对居民放射性危害处于安全范围内;煤田开发过程中所排放的废水对区域地表水和地下水不存在放射性污染,但水体不能直接作为生活饮用水水源。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 煤田 放射性 地质环境 污染
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黄河中游黄土采煤沉陷对坡面水土流失经济损失的影响规律
13
作者 宋世杰 李源红 +3 位作者 王艺 刘露 田雨 谈庆钰 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期33-44,共12页
【背景】定量评估沉陷坡面水土流失产生的经济损失,不仅是科学制定采煤沉陷区水土流失经济补偿标准的重要依据,也是实现高效治理的重要基础。【方法】以陕北典型黄土采煤沉陷区内不同形态的沉陷坡面为研究对象,通过野外采样、室内测试... 【背景】定量评估沉陷坡面水土流失产生的经济损失,不仅是科学制定采煤沉陷区水土流失经济补偿标准的重要依据,也是实现高效治理的重要基础。【方法】以陕北典型黄土采煤沉陷区内不同形态的沉陷坡面为研究对象,通过野外采样、室内测试、环境经济学分析等方法,构建了采煤沉陷坡面尺度的水土流失经济损失定量评价指标体系,揭示了采煤沉陷坡面水土流失经济损失的变化规律。【结果和结论】(1)构建了包含4个子系统(土壤水分损失、土壤养分损失、土地废弃损失、泥沙损失)及8个量化指标(土壤水分、有机质、碱解氮、速效磷、土壤速效钾损失量、土地废弃面积、泥沙滞留量、泥沙淤积量)的采煤沉陷坡面水土流失的经济损失定量评价指标体系。(2)黄土沉陷坡面水土流失导致的水分、有机质、碱解氮、速效钾的经济损失均随坡度的增大而明显减小,而泥沙滞留的经济损失会随坡度的增大而明显增大。(3)黄土沉陷坡面土壤水分、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾产生的经济损失均在“直线坡+≤5°”时达到最大,而土地废弃、泥沙滞留、泥沙淤积产生的经济损失均在“直线坡+>15°”时达到最大。(4)直线形和凸形、复合形、凹形沉陷坡面水土流失的总经济损失随坡度增大依次呈现“先增后降”“持续下降”“先稳后增”的变化规律。(5)泥沙滞留、土壤有机质损失、土地废弃等3项经济损失总和占黄土沉陷坡面水土流失总经济损失的91.69%,应作为沉陷坡面水土流失事后高效治理和经济补偿的重点。研究结果可为黄河中游采煤沉陷区水土流失的精准治理提供科学依据。 展开更多
关键词 水土流失 经济损失 影响规律 采煤沉陷 坡面尺度 黄河中游
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新质生产力赋能煤炭地质工作发展
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作者 王双明 孙强 +7 位作者 郭晨 代世峰 耿济世 师庆民 鲍园 牛超 侯恩科 王生全 《中国煤炭》 北大核心 2025年第10期1-16,共16页
煤炭是我国当前能源安全的兜底保障。新质生产力的提出和发展,驱动着煤炭地质工作理论与技术创新、生产要素创新配置、人才学科体系重塑、产业结构转型升级、产业链提质增效等快速发展。围绕着新质生产力赋能下煤炭地质工作的核心内涵... 煤炭是我国当前能源安全的兜底保障。新质生产力的提出和发展,驱动着煤炭地质工作理论与技术创新、生产要素创新配置、人才学科体系重塑、产业结构转型升级、产业链提质增效等快速发展。围绕着新质生产力赋能下煤炭地质工作的核心内涵、实施路径和发展动态,阐述了煤炭地质工作的服务业态、研究对象、研究内容、驱动范式和发展架构的关键特征和转型方向,解析了新质生产力驱动下煤炭地质工作生产力要素特征,明确了创新人才保障、科研环境保障、政策机制保障相互协同下的煤炭地质工作新质生产力创新保障模式,结合富油煤开发、煤炭地下气化、深部煤系气开发、煤系关键战略金属开发、煤炭智能绿色低碳开发等发展动态,论证了系统科学思想和多学科融合交叉在煤地质学科融合发展、保障国家能源资源安全、服务煤炭工业转型升级、助力生态文明和“双碳”目标中的重要作用。煤炭地质工作的新质生产力研究,对于服务于国家重大战略需求、煤炭工业转型升级、经济社会可持续发展有重大指导意义。 展开更多
关键词 新质生产力 煤炭地质 能源安全 核心内涵 多学科交叉融合 创新发展
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煤系地层数值模拟力学参数分布特征与取值范围研究
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作者 王楠 李杨 +7 位作者 PANEIRO Gustavo André 雷兴海 石孝明 李宜杭 崔宇彤 刘浩天 曹晋龙 王铁记 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3400-3423,共24页
数值模拟方法在煤矿开采领域的应用广泛,尤其在模拟复杂地质条件和多变力学环境方面,为预测围岩动态变化、应力分布以及开采活动可能引发的问题提供了重要研究手段。在煤层开采数值模拟研究中,煤岩层参数的准确设定是实现模拟精确性的... 数值模拟方法在煤矿开采领域的应用广泛,尤其在模拟复杂地质条件和多变力学环境方面,为预测围岩动态变化、应力分布以及开采活动可能引发的问题提供了重要研究手段。在煤层开采数值模拟研究中,煤岩层参数的准确设定是实现模拟精确性的关键。为给煤层开采数值模拟提供更为准确的参数设定参考,收集整理了中国100余个矿井的1 000余条煤岩层数值模拟力学参数,通过MATLAB进行分类整理,构建了煤系地层数值模拟参数的取值参考数据集;基于该数据集,给出了各省数据可信度权重设定与动态优化方法,并对不同地区煤系地层力学参数的差异性和分布规律进行了多维度数据分析,揭示了其在不同地质区域的分布特征和多样性。结果表明:山西、陕西和内蒙古等地区数据可信度权重较高,研究活动较为集中;煤层力学参数数据点主要集中在埋深200~690 m,呈现出一定的趋势和特点,体积模量、剪切模量、弹性模量以及黏聚力等参数在实际应用中的差异性较大。不同岩性的统计分析表明:粉砂岩和细砂岩在研究中最为常见,各岩性在力学特性上的差异性明显,中砂岩在体积模量和弹性模量上分布最广,而石灰岩则在多个参数上表现出较高的稳定性。此外,通过对不同地区煤层与主要岩性模拟力学参数的分析,研发了煤系地层数值模拟力学参数取值范围参考与异常值检测系统,该系统可以实现快速查询煤岩层力学参数取值、异常值检测以及自定义数据集导入分析等功能,以期为煤系地层数值模拟研究中力学参数的确定提供更为科学的参考依据与便捷的工具方法。 展开更多
关键词 煤系地层 数值模拟 力学参数 取值分布 系统开发
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岩土体单桥静力触探曲线MCP-DD预测方法研究
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作者 高睿 胡修任 +2 位作者 王泽良 李畅 吴月秀 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期226-235,共10页
工程中常采用静力触探获得地层信息,但因触探孔位相对稀疏,场地中存在大量未知区域,影响了设计和施工对地层信息的准确判断。提出一种岩土体单桥静力触探曲线的MCP-DD预测方法:①通过邻域半径搜索算法筛选相关数据点;②基于B样条基函数... 工程中常采用静力触探获得地层信息,但因触探孔位相对稀疏,场地中存在大量未知区域,影响了设计和施工对地层信息的准确判断。提出一种岩土体单桥静力触探曲线的MCP-DD预测方法:①通过邻域半径搜索算法筛选相关数据点;②基于B样条基函数的改良MCP算法计算相关数据的趋势估计函数;③通过空间相关函数对趋势估计函数进行DD加权,得到综合预测模型。运用该方法预测某工程场地的单桥静力触探曲线,结果表明:相比于线性插值法,MCP-DD预测方法有更高的决定系数R^(2),平均绝对误差MAE减小26.8%~55.8%,均方根误差RMSE减小25.2%~54.9%。此外,预测半径R0的最佳取值范围为25.0~37.8 m,平均相关数据点个数越多,平均相对距离越小,模型预测效果越好。 展开更多
关键词 单桥静力触探 趋势估计函数 空间相关性 MCP-DD算法
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公路压覆石膏矿采空区勘探与稳定性评价——以江苏省邳州X301县道某段为例
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作者 汪传胜 宋涛 +3 位作者 李健 葛斐 刁谦 孔玉柱 《地质与勘探》 北大核心 2025年第1期162-171,共10页
石膏采空区具有隐蔽性和复杂性,造成的塌陷严重威胁人民生命和财产安全。为查明江苏省邳州X301县道某段压覆石膏采空区分布及其稳定性,通过In SAR监测对面积1.64 km^(2)的研究区在2017~2021年间的地面沉降特征进行分析并圈定了沉降异常... 石膏采空区具有隐蔽性和复杂性,造成的塌陷严重威胁人民生命和财产安全。为查明江苏省邳州X301县道某段压覆石膏采空区分布及其稳定性,通过In SAR监测对面积1.64 km^(2)的研究区在2017~2021年间的地面沉降特征进行分析并圈定了沉降异常,投入高密度电阻率法测线6.24 km和验证钻探261.10 m实施地下采空区勘探,综合多源信息建立三维地质模型,推断解释了采空区7处;确定6项采空区稳定性影响因素,采用综合评价法进行了采空区稳定性评价。评价结果表明,研究区共有2处不稳定采空区和5处基本稳定采空区。实践证明,在InSAR监测和高密度电阻率法联合勘探隐伏采空区的基础上,采用多因素综合评价法进行采空区稳定性评价,具有可靠的效果和良好的推广意义。 展开更多
关键词 石膏矿采空区 稳定性评价 高密度电法 沉降监测 邳州 江苏
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煤层顶板水平井分段水力压裂微震监测与评价
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作者 李全贵 彭淑悦 +5 位作者 梁运培 李文禧 钱亚楠 程春晖 余长君 湛金飞 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期46-57,共12页
【背景】微震监测作为一种无损监测技术被广泛用于煤层水力压裂效果评价,但由于建立层状波速模型时缺乏对同层介质中垂向波速梯度的考虑,导致走时计算和震源定位精度有待提高,影响了煤层水力压裂评价的准确性。【目的和方法】以安徽某... 【背景】微震监测作为一种无损监测技术被广泛用于煤层水力压裂效果评价,但由于建立层状波速模型时缺乏对同层介质中垂向波速梯度的考虑,导致走时计算和震源定位精度有待提高,影响了煤层水力压裂评价的准确性。【目的和方法】以安徽某矿煤层分段水力压裂工程为背景,提出了一种基于泛克里金插值法改进的波速模型。结合各向异性因子约束,在声波测井波速模型的基础上,对同层介质中网格波速数值进行插值计算,表征其各向异性特征,并以此修正弹性波传播路径。通过已知位置射孔事件的震源定位精度对比,验证了改进波速模型的有效性。基于该模型,进一步计算了储层渗透率和储层改造体积(stimulated reservoir volume,SRV),实现了对煤层水力压裂效果的综合评价。【结果与结论】结果表明,泛克里金波速插值相比于线性插值能够有效提升震源定位精度,对于同一射孔点,插值后模型定位误差较初始层状模型最高降低了7.22 m。水力压裂效果评价中,波速插值后的震源定位结果得到改善,微震事件在垂向方向离散性得到有效约束,各压裂段有效影响半径约90 m。煤层区域内微震事件分布密度与渗透率存在差异,各段井筒附近压后渗透率较高。储层改造体积总计为1.977×10~7 m^(3),改造体积及水力裂缝长度与注入总液量正相关,基于微震评价的压裂改造效果与预期设计相符。 展开更多
关键词 水力压裂 微震监测 各向异性 泛克里金插值法 波速模型 网格搜索
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水力压裂过程中煤体复电性频散响应特征试验研究
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作者 雷东记 刘丽英 +1 位作者 贾子强 刘宁 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期42-50,共9页
目的为研究水力压裂过程中煤体复电性频散响应特征,方法通过实测水力压裂煤体的复电阻实部R和虚部X,分析其变化以判断煤体内部裂隙发育进程,并用激发极化理论分析其频散特征。结果结果表明:(1)水力压裂过程中,每个压力点煤体实部频散曲... 目的为研究水力压裂过程中煤体复电性频散响应特征,方法通过实测水力压裂煤体的复电阻实部R和虚部X,分析其变化以判断煤体内部裂隙发育进程,并用激发极化理论分析其频散特征。结果结果表明:(1)水力压裂过程中,每个压力点煤体实部频散曲线随频率变化均为“三段式”,虚部均为“U”形;实部频散曲线随水压变化呈现“先上移,后下移,压裂时大幅度下移”的趋势。(2)虚部极值点可以敏感反映由于小范围的弹性变形和剪切破坏造成的阻值变化,极值点频率能识别较大范围的剪切破坏,可作为预测煤体破裂的有效指标。(3)水力压裂过程中,由于煤体固气固交界面发生激发极化,煤体实部和虚部随频率出现“三段式”和“U”型变化。(4)由于煤体压裂先出现弹性变形,随后出现剪切破坏,最终煤体含水导电通道完全贯通,实部频散曲线随水压变化呈现“先增大,后减小,压裂时迅速下降”的趋势。结论采用复电阻率法监测煤体水力压裂过程中的复电参数,研究该参数随水压变化规律并判断煤体裂隙发育进程,运用激发极化理论分析复电参数随水压和随交流电频率的响应特征,为煤层频谱激电法评价煤层裂隙和压裂效果奠定基础。 展开更多
关键词 复电阻率法 水力压裂 响应特征 频散机理 激发极化
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煤体水压致裂与冲孔过程中复电性实部响应实验研究
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作者 雷东记 杨帆 +2 位作者 刘佳佳 刘宁 刘丽英 《能源与环保》 2025年第5期27-32,40,共7页
为了对水压致裂与冲孔的效果进行评测,采用复电阻率法并用cole-cole模型进行反演处理,对煤体实部频散响应特征进行研究,分析煤体煤体复电阻实部在水压致裂与冲孔下的变化规律。研究表明,对端割理、层理、面割理在水压致裂与冲孔过程中... 为了对水压致裂与冲孔的效果进行评测,采用复电阻率法并用cole-cole模型进行反演处理,对煤体实部频散响应特征进行研究,分析煤体煤体复电阻实部在水压致裂与冲孔下的变化规律。研究表明,对端割理、层理、面割理在水压致裂与冲孔过程中的复电阻实部进行测量,任何一条煤体实部频散曲线随着频率的变化均为先缓慢下降、后快速下降、再缓慢下降的“三段式”走势;在水压致裂过程中,煤体复电性模型参数Z_(0)、c拟合效果较好,均随着压力的升高出现先增大、后降低的趋势;水力冲孔过程中,参数Z_(0)拟合效果较好,随着流速的增加呈现出缓慢下降趋势,Z_(0)值能够反映煤体受力破坏程度,判别水压致裂与冲孔过程中煤体破裂效果。研究为水压致裂与冲孔的评测提供了理论基础。 展开更多
关键词 复电性 水压致裂 水压冲孔 频散曲线 COLE-COLE模型
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