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基于LSTM-Transformer模型的突水条件下矿井涌水量预测 被引量：1
1
作者 李振华 姜雨菲 +1 位作者 杜锋 王文强 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期77-85,共9页
目的矿井涌水量精准预测对预防矿井水害和保障矿井安全生产具有重要意义,为精准预测矿井涌水量,构建适用于华北型煤田受底板L_(1-4)灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层水害威胁的矿井涌水量预测模型。方法以河南某典型矿井的水文监测数据为基... 目的矿井涌水量精准预测对预防矿井水害和保障矿井安全生产具有重要意义,为精准预测矿井涌水量,构建适用于华北型煤田受底板L_(1-4)灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层水害威胁的矿井涌水量预测模型。方法以河南某典型矿井的水文监测数据为基础,提出LSTMTransformer模型。利用LSTM捕捉矿井涌水量的动态时序特征,通过Transformer的多头注意力机制分析含水层水位变化和矿井涌水量之间的复杂时序关联,构建水位动态变化驱动下的矿井涌水量精准预测框架。结果结果表明,LSTM-Transformer模型预测精度显著优于LSTM,CNN,Transformer和CNN-LSTM模型的,其均方根误差为20.91 m^(3)/h,平均绝对误差为16.08 m^(3)/h,平均绝对百分比误差为1.12%,且和单因素涌水量预测模型相比,水位-涌水量双因素预测模型预测结果更加稳定。结论LSTM-Transformer模型成功克服传统方法在捕捉复杂水文地质系统中水位-涌水量动态关联上的局限,为矿井涌水量动态预测提供可解释性强、鲁棒性好的解决方案,也为类似地质条件下矿井涌水量预测提供了新方法。 展开更多
关键词 涌水量预测 水位动态响应 LSTM-Transformer耦合模型 时间序列预测 注意力机制 矿井安全生产
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煤矿突出动力灾害声电瓦斯智能监测预警技术与装备
2
作者 李忠辉 王恩元 +6 位作者 刘晓斐 欧建春 赵恩来 李楠 李保林 张超林 刘承飞 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期214-229,共16页
突出动力灾害仍是我国煤矿深部开采的主要灾害之一,随着开采深度及强度的不断增加,其影响因素及耦合关系日趋复杂,在高地应力、瓦斯压力及含量等共同作用下,灾害危险性显著增强,严重制约煤矿安全高效生产。准确、可靠的监测预警技术与... 突出动力灾害仍是我国煤矿深部开采的主要灾害之一,随着开采深度及强度的不断增加,其影响因素及耦合关系日趋复杂,在高地应力、瓦斯压力及含量等共同作用下,灾害危险性显著增强,严重制约煤矿安全高效生产。准确、可靠的监测预警技术与装备已成为深部突出动力灾害监测防控的迫切需求。研究了煤岩受载破坏声电效应理论及突出灾害声电瓦斯监测预警原理,明确了突出演化过程中煤体声电瓦斯信号的响应特征,研制了煤矿突出动力灾害声电瓦斯智能监测预警装备及系统,制定了掘进和回采工作面声电瓦斯分布式监测方法,进一步分析了煤矿突出动力灾害发生过程声电瓦斯响应前兆和其他扰动信号的时域-频域变化规律及其复杂演化特性,建立了突出危险声电前兆智能识别方法,基于此构建了煤矿突出动力灾害声电瓦斯监测预警技术体系,形成了煤矿突出动力灾害声电瓦斯综合智能分级预警方法,开发了煤矿突出动力灾害监测预警信息实时共享云平台,并选取现场典型案例对煤矿突出动力灾害声电瓦斯智能监测预警方法进行了应用验证;通过装备布设、数据集成及声电瓦斯特征挖掘与耦合关系综合判识,实现了突出动力灾害的智能精准识别及预警,为煤矿突出动力灾害的防控与应用推广提供理论及技术支撑。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 监测预警 声发射 电磁辐射 瓦斯体积分数
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大尺寸真三轴煤岩复合体水力压裂模拟实验的教学实践
3
作者 李波 王凯 +1 位作者 魏建平 张飞燕 《实验室研究与探索》 北大核心 2026年第2期160-165,188,共7页
水力压裂作为煤岩增透技术,已成功应用于煤层气开发,其通过建立水力缝网为瓦斯迁移提供通道,实现增透效果。为帮助学生更直观地认识煤岩体中裂缝的扩展过程,研究构建了基于真三轴物理模拟实验的教学创新体系。以煤-岩复合体为实验对象,... 水力压裂作为煤岩增透技术,已成功应用于煤层气开发,其通过建立水力缝网为瓦斯迁移提供通道,实现增透效果。为帮助学生更直观地认识煤岩体中裂缝的扩展过程,研究构建了基于真三轴物理模拟实验的教学创新体系。以煤-岩复合体为实验对象,依托自主研发的真三轴煤岩体水力压裂渗流试验系统,开展水力压裂模拟试验。通过在压裂液中添加示踪剂,并结合声发射装置监测煤岩体破裂源,系统研究裂缝起裂、扩展与贯通规律,以揭示岩体裂隙扩展机理。该实验体系通过理论与物理实验的深度融合,形成“理论—实验”全链条教学范式,旨在培养学生的专业技能、创新思维及解决实际工程问题的能力,不仅实现了教学内容与行业前沿技术的同步,也为行业培养高素质专业人才提供了支撑。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝扩展 真三轴 声发射监测 实验教学
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煤与瓦斯突出智能双重预防机制研究进展与展望
4
作者 李爽 翟成 +2 位作者 鹿乘 徐宁可 秦延霆 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期192-213,共22页
矿山智能化建设推动煤矿灾害防控向智能化发展,深部开采条件下煤与瓦斯突出灾害防控成为亟需解决的关键难题。然而,现有煤与瓦斯突出防控体系存在体系完整性不足、防控链条断裂和智能化水平有限等问题,难以实现风险的超前精准防控。旨... 矿山智能化建设推动煤矿灾害防控向智能化发展,深部开采条件下煤与瓦斯突出灾害防控成为亟需解决的关键难题。然而,现有煤与瓦斯突出防控体系存在体系完整性不足、防控链条断裂和智能化水平有限等问题,难以实现风险的超前精准防控。旨在构建煤与瓦斯突出智能双重预防机制的理论框架,厘清其研究边界,系统梳理其研究进展,提出研究展望,为构建煤与瓦斯突出智能防控体系提供理论支撑。基于双重预防机制理论,以煤与瓦斯突出灾害作为研究对象,采用文献分析与体系归纳相结合的方法,从风险识别、评估、预测、预警与管控5个环节出发,对煤与瓦斯突出智能双重预防机制进行了系统梳理与总结,归纳了现有研究的现状、贡献和问题,并提出了未来研究重点与方向。结果表明:煤与瓦斯突出智能双重预防机制涵盖风险识别、评估、预测、预警和管控以及隐患分类分级、排查、治理与验收环节,形成了灾害防控的系统框架。在研究贡献方面,智能识别实现了非结构化数据的自动提取与多因素耦合分析,智能评估构建了多属性决策与机器学习双轮驱动范式,智能预测推动了从单点感知向多源融合的演进,智能预警建立了“实时评估—超前预测—前兆监测”3层体系,智能管控推动了系统集成、协同智能和闭环管控发展。在研究问题方面,当前智能识别体系尚不成熟,智能评估模型碎片化且泛化能力不足,智能预测存在数据融合浅层与实时部署难题,智能预警系统性探索不足,智能管控闭环效能受限,导致全链条防控协同性较弱。未来研究应构建煤与瓦斯突出智能双重预防体系,深化识别中的多源数据融合、指标定性-定量转化和统一实时与周期风险,发展评估中的多层级融合框架与小样本、迁移学习等方法,突破预测中的机理-数据融合与模型部署难题,完善预警中的动态预警规则、多设备联动与管控响应机制,建立管控的自适应、协同智能与闭环机制,最终实现煤与瓦斯突出灾害的全链条闭环智能防控。 展开更多
关键词 智能双重预防机制 煤与瓦斯突出 风险识别 风险评估 风险预测 风险预警 风险管控
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煤矿灾后巷道混杂坍塌体结构分类
5
作者 连会青 张庆 +7 位作者 尹尚先 姚辉 晏涛 康佳 李启兴 王旭 乔秀杰 梁建斌 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期150-162,共13页
煤矿发生安全事故后,巷道坍塌堵塞现象极为普遍,如何快速研判混杂坍塌体内部结构、打通救援通道是现场迫切需要解决的问题。目前,没有指导混杂坍塌体结构快速研判的方法,现场需要花费大量时间研判混杂坍塌体结构,制约了救援时效性,不利... 煤矿发生安全事故后,巷道坍塌堵塞现象极为普遍,如何快速研判混杂坍塌体内部结构、打通救援通道是现场迫切需要解决的问题。目前,没有指导混杂坍塌体结构快速研判的方法,现场需要花费大量时间研判混杂坍塌体结构,制约了救援时效性,不利于救援通道的快速打通。为此,采用案例分析的方法开展了灾后巷道混杂坍塌体结构特征及其影响因素研究,建立灾害类型、围岩岩性和支护类型3个维度,每个维度依据其内在属性提取差异化指标,灾害类型维度分为渐进破坏和触发破坏2个指标,围岩岩性维度分为硬岩、中硬岩和软岩3个指标,支护类型维度分为锚杆/索支护系统、钢构和复合支护3个指标,3个维度不同指标组合得到18种混杂坍塌体结构类型及其特征,得出一种灾后巷道混杂坍塌体三维特征快速分类法,分类结果以代码(111-233)表示,第1位数表示灾害类型,1=渐变破坏型,2=触发破坏型;第2位数表示围岩岩性,1=硬岩,2=中硬岩,3=软岩;第3位数表示支护类型,1=锚杆/索支护系统,2=钢构,3=复合支护。对某矿113101工作面运输巷冒顶事故案例进行精细化分析,采用灾后巷道混杂坍塌体三维特征快速分类法对其灾后混杂坍塌体进行分类,分类结果是“131型”,主要特征是软岩塑性流动形成均匀致密堆积,锚杆被岩体包裹呈散落分布,金属网拉伸变形覆盖底部;采用颗粒流数值模拟软件对事故坍塌特征进行模拟,其模拟结果为软岩塑性破坏,锚杆和锚索在岩体中变形或断裂,金属网拉伸变形覆盖表层,模拟结果与“131型”分类结果特征分析基本吻合。并对两例案例进行应用,分类结果分别是“121型”和“132型”,且两例案例中混杂坍塌体结构特征与事故现场勘察结果吻合,验证了分类结果的合理性,证明了灾后巷道混杂坍塌体三维特征快速分类法的可行性,该方法可为煤矿事故应急救援中混杂坍塌体内部结构的快速研判与救援通道打通提供科学支撑。 展开更多
关键词 煤矿灾害 巷道坍塌 混杂坍塌体结构 分类方法 快速研判
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TBM穿越深埋断层破碎带突水灾变规律
6
作者 李智 董书宁 +1 位作者 石志远 童仁剑 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期161-171,共11页
【目的】TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险,严重制约工程安全与效率。【方法】为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律,提出超前防控技术,控制突水风险,以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景,考虑围岩应力-损... 【目的】TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险,严重制约工程安全与效率。【方法】为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律,提出超前防控技术,控制突水风险,以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景,考虑围岩应力-损伤-渗流耦合作用,通过FLAC^(3D)软件建立TBM穿越深埋断层破碎带三维数值模型,模拟分析TBM临近深埋断层过程中围岩位移、塑性区、渗透系数及涌水量的时空演化特征及规律。基于灾变机制,提出一套以超前分段注浆为核心的综合加固方案。【结果和结论】(1) TBM临近断层时,掘进面后方围岩位移与塑性区呈现显著的3阶段空间分异规律;而前方围岩位移及塑性区破坏深度呈指数增长,同时其渗透系数因损伤加剧而激增约106倍,形成贯通性导水裂隙网络,最终诱发围岩整体失稳与突水灾害。(2) TBM围岩涌水量随水力梯度升高呈指数递增,突水临界距离为3.0 m,此时瞬时涌水量达956.1 m^(3)/h。(3)对深埋断层破碎带影响区范围内围岩实施“地面定向钻孔+超前分段注浆”加固后,位移、涌水量和渗透系数变化均得到了有效的控制,确保了施工安全。研究成果不仅可为TBM安全掘进提供科学决策依据,同时对增强TBM装备在复杂水文地质条件下的环境适应性、完善突水灾害动态预警体系及防控技术具有重要工程价值。 展开更多
关键词 TBM掘进 深埋断层破碎带 位移 塑性区 渗透系数 涌水量 突水灾变规律 注浆加固
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数字孪生驱动的立井井筒结构性能在线监测
7
作者 贾晓芬 赵玉晨 +2 位作者 赵佰亭 胡锐 梁镇洹 《中国安全科学学报》 北大核心 2026年第2期66-76,共11页
为解决当前煤矿工作面智能化程度低、井筒结构性能监测研究较少的问题,提出基于数字孪生的立井井筒结构性能监测方法。首先,根据井筒的运行机制和性能监测的需求,提出立井井筒的数字孪生五维框架;其次,通过虚实映射技术结合网格降维的... 为解决当前煤矿工作面智能化程度低、井筒结构性能监测研究较少的问题,提出基于数字孪生的立井井筒结构性能监测方法。首先,根据井筒的运行机制和性能监测的需求,提出立井井筒的数字孪生五维框架;其次,通过虚实映射技术结合网格降维的有限元代理模型建立井筒的数字孪生体;然后,借助人工神经网络技术在线预测立井井筒应力,其中,预测数据是立井井筒运行过程中通过井筒有限元预测模型实时预测的井筒结构性能数据;最后,立井井筒有限元预测模型采用径向基函数(RBF)代理模型,并采用Unity3D虚拟引擎搭建平台,集成上述功能,实现立井井筒结构性能在线预测。结果表明:在井筒运行过程中,通过模拟120组不同工况的应力和应变,预测值和模拟值的平均决定系数为0.9955,预测应变与模拟应变有较高的相关性,验证了立井井筒数字孪生框架的可行性。 展开更多
关键词 数字孪生 立井井筒 结构性能监测 网格降维 代理模型 径向基函数(RBF)
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含柠檬酸的羧甲基纤维素钠溶液抑制煤自燃特性的实验研究
8
作者 蔡峰 沈澳 《煤矿安全》 北大核心 2026年第1期65-75,共11页
煤炭自燃是煤矿安全生产中的一项重大隐患,而传统的煤自燃抑制材料存在原理单一、制备工艺复杂、成本较高等问题。针对现有问题,以羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸、仲烷基磺酸钠(H95)为原料,通过合理配比,制备一种能够在煤炭氧化过程中同... 煤炭自燃是煤矿安全生产中的一项重大隐患,而传统的煤自燃抑制材料存在原理单一、制备工艺复杂、成本较高等问题。针对现有问题,以羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸、仲烷基磺酸钠(H95)为原料,通过合理配比,制备一种能够在煤炭氧化过程中同时起到物理阻隔和化学抑制2种作用的新型凝胶阻化材料。通过傅里叶红外光谱对新材料配制前后的化学结构进行了表征;通过对新材料黏度、润湿性和保水性的测试,分析了其阻化性能;基于程序升温实验和热重分析实验评估了新材料对煤炭氧化的抑制作用。结果表明:在所制备的新材料中,CMC与柠檬酸产生了化学交联与氢键作用,证明了凝胶与化学阻化剂复合成功;CMC质量分数为2%时,新材料与纯CMC凝胶黏度分别达到1.12、3.83 Pa·s,此时新材料的溶液状态最适宜喷洒;新材料、质量分数2%纯CMC凝胶、去离子水对煤粉的最大润湿高度分别为12.5、10.3、9.9 mm,三者真空干燥10 h后的失水率分别为87.06%、82.71%、97.61%;经过新材料处理的煤样交叉点温度相较原煤和柠檬酸处理煤分别升高5.5、2.1℃,在氧化温度达到180℃时,CO体积分数、耗氧速率、放热强度相较原煤分别降低50.57%、69.50%、59.50%,相较柠檬酸处理煤分别降低33.1%、45.1%、28.3%;经新材料处理的煤样在热重分析实验中的5项氧化特征温度点显著低于原煤和柠檬酸处理煤,表现出的自燃倾向性弱于另外2组煤样。研究验证了新材料抑制煤炭自燃的可行性,并提出了将新材料适用于井下的雾化喷洒工艺。 展开更多
关键词 煤自燃 凝胶阻化材料 阻化剂 羧甲基纤维素钠 柠檬酸 程序升温 热重分析
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典型有限空间作业场所毒害气体防控进展与展望
9
作者 蒋仲安 杨向东 +1 位作者 王伊可 陈雅 《金属矿山》 北大核心 2026年第2期1-13,共13页
有限空间作业场所内存在的毒害气体对工作人员的身心健康造成了显著影响。为有效遏制毒害气体危害,降低职业健康风险,保障工作人员的生命安全,立足有限空间安全作业需求,详细分析了有限空间内毒害气体的主要类型及危害,从通风排毒、气... 有限空间作业场所内存在的毒害气体对工作人员的身心健康造成了显著影响。为有效遏制毒害气体危害,降低职业健康风险,保障工作人员的生命安全,立足有限空间安全作业需求,详细分析了有限空间内毒害气体的主要类型及危害,从通风排毒、气体消纳、膜分离及个体防护4个方面,总结了当前有限空间毒害气体防控技术发展现状,分别围绕食品加工业、造纸业、农场设施、皮革制造业4个典型行业有限空间作业场所毒害气体防控进展进行了阐述,并总结了相应的毒害气体防控措施。结果表明:(1)硫化氢、二氧化碳、甲烷和一氧化碳是有限空间作业场所中常见的毒害气体,因理化特性不同,其在有限空间内的分布存在差异;毒害气体积聚导致氧气浓度下降,对工人健康构成严重威胁。(2)有限空间作业场所毒害气体防治技术手段中,通风排毒、毒害气体消纳、膜分离以及个人防护技术是当前有限空间毒害气体治理的主要方法,在实际应用中往往存在防治效率低下、单一技术控制效果受限的问题。(3)食品加工、造纸、农场设施及皮革制造等行业,因其生产环境和工艺特性各异,导致毒害气体种类及浓度分布存在显著差异;在上述典型有限空间作业场所,中毒、窒息等安全风险不容忽视,且不同场所的典型作业及其治理技术亦有所区别。在此基础上,系统深入剖析了当前有限空间作业场所毒害气体防治技术存在的不足,主要体现在毒害气体特性及作用机理认识不足、毒害气体防控技术效果受限、毒害气体防控设备智能化水平较低等不足。“十五五”乃至更长一段时期该领域研究应聚焦于:(1)深化有限空间毒害气体运移及防控理论研究;(2)持续攻关有限空间有毒气体高效防控关键技术;(3)研发集成化、自动化和智能化的毒害气体防控设备;(4)开展典型有限空间毒害气体防控设备工程应用示范。 展开更多
关键词 有限空间 毒害气体 通风排毒 气体消纳 膜分离 个体防护
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基于PLC和改进YOLOv11模型的矿井风门监控系统研究
10
作者 张磊 白涛 +2 位作者 陶虹京 王飞宇 郑奥 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期56-63,共8页
针对传统基于PLC的矿井风门监控技术存在检测速度慢、自动化控制水平低等问题,提出一种基于PLC和改进YOLOv11模型的矿井风门监控系统,通过在传统基于PLC的矿井风门监控系统架构中嵌入改进YOLOv11模型,实现井下人车目标的实时精准识别与... 针对传统基于PLC的矿井风门监控技术存在检测速度慢、自动化控制水平低等问题,提出一种基于PLC和改进YOLOv11模型的矿井风门监控系统,通过在传统基于PLC的矿井风门监控系统架构中嵌入改进YOLOv11模型,实现井下人车目标的实时精准识别与风门启闭的智能联动控制。以YOLOv11为基础模型,提出EAW−YOLO模型:首先,在C3k2模块中引入指数平均数指标(EMA)注意力机制,组合成C3k2−EMA模块,增强模型特征提取能力;然后,引入ADown卷积,在通道降维的同时保留关键信息;最后,引入WIoU损失函数,通过动态调节不同锚框的重要性,增强模型回归收敛的速度。实验结果表明:①EAW−YOLO模型的准确率较YOLOv11提升了1.6%,mAP@0.5提升了1.9%,模型参数量下降了19.2%,推理速度提升了9.7%,达到86.7帧/s。②EAW−YOLO模型较YOLOv11,Faster−CNN,EfficientDet,RT−DETR的准确率分别提升了1.6%,0.6%,2.0%,0.2%,mAP@0.5分别提升了1.9%,0.7%,1.6%,1.1%,参数量分别降低了0.5×10^(6),135.0×10^(6),1.8×10^(6),40.7×10^(6)个,推理速度分别提升了7.7,51.2,9.8,35.1帧/s,模型大小分别减少了0.4,102.9,11.1,80.9 MiB。③面对近距离大目标的不同车辆,EAW−YOLO模型的检测精度更高;面对小目标、远距离的不同车辆,EAW−YOLO模型的检测精度略有提升;面对远距离、边缘特征模糊的人员小目标,EAW−YOLO模型的检测精度提升幅度更大,且能正确识别人员目标;在遮挡且高逆光的场景中,EAW−YOLO模型的检测精度更高。为验证基于PLC和改进YOLOv11模型的矿井风门监控系统的可行性,在实验室进行验证,结果表明:当摄像头捕获到车辆模型时,识别信号实时传输至PLC,从而精确控制风门装置的开启与关闭动作。 展开更多
关键词 矿井通风系统 矿井风门控制 多目标检测 YOLOv11 EAW−YOLO EMA注意力机制
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液态CO_(2)相变气爆爆破孔爆能分布特征
11
作者 赵宝友 季廷秀 孙建宁 《振动与冲击》 北大核心 2026年第3期271-281,共11页
液态CO_(2)致裂器喷射到爆破孔中的CO_(2)是其致裂煤岩体的唯一能量源,爆破孔爆能即CO_(2)的冲击压力分布特征对煤岩体致裂效果与机理的研究具有重要意义。采用自主研发的气爆爆能测试系统开展了现场原型致裂器气爆爆破孔爆能测试的试... 液态CO_(2)致裂器喷射到爆破孔中的CO_(2)是其致裂煤岩体的唯一能量源,爆破孔爆能即CO_(2)的冲击压力分布特征对煤岩体致裂效果与机理的研究具有重要意义。采用自主研发的气爆爆能测试系统开展了现场原型致裂器气爆爆破孔爆能测试的试验研究,考虑CO_(2)等熵流动,建立了液态CO_(2)相变气爆形成的超临界CO_(2)射流模型,并结合试验结果系统分析了气爆爆破孔爆能分布特征及其成因。结果表明:受到爆破孔限制,超临界CO_(2)射流流体产生连续脉冲式的冲击波,远离致裂器喷气口的爆能时程呈现多次间隔性瞬间升高和降低且显著非对称的倒“V”字型;宏观上爆压时程呈现快速升高和降低的三角形脉冲形式,且最高爆能分布于致裂器喷气口附近,爆压峰值可达230.000 MPa,其峰前升压和峰后降压速率均显著大于爆破孔其余位置的爆能时程特征;渗失孔即爆生裂隙周围的冲击压力还具有梯形脉冲特征,气爆爆能主要聚集在爆生裂隙周围,越靠近爆生裂隙爆能越高,爆生裂缝周围冲击压力为79.160~84.970 MPa,其中20.000 MPa以上的高压持时可维持220.000 ms左右,即液态CO_(2)相变气爆属于典型的长持时中频动载。基于试验所获得的爆能分布规律,对当前气爆工艺进行改进,提出了超临界CO_(2)点式射流冲击气爆致裂新方法。研究成果可为液态CO_(2)致裂器气爆的现场应用和理论研究提供参考。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 气爆 爆能 爆破孔 冲击波 等熵流
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基于高斯过程回归的瞬变电磁信号去噪方法
12
作者 王鹏 史佳兴 +3 位作者 鲁恺 胡锦儒 温广源 翟好杰 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期192-202,共11页
【目的】瞬变电磁法是当前探测煤田地下水的主要地球物理方法,探测结果直接影响煤矿防治水工作的开展。针对数据采集过程难以避开输电线路等电磁干扰源,瞬变信号容易混入电磁噪声,而主要的小波变换、经验模态分解去噪技术尚需进一步改... 【目的】瞬变电磁法是当前探测煤田地下水的主要地球物理方法,探测结果直接影响煤矿防治水工作的开展。针对数据采集过程难以避开输电线路等电磁干扰源,瞬变信号容易混入电磁噪声,而主要的小波变换、经验模态分解去噪技术尚需进一步改进的客观现状,提出一种基于高斯过程回归的瞬变电磁信号去噪新方法。【方法】对含噪信号进行时间补偿,使信号幅值处于基本相当的幅度;采用径向基函数核对时间补偿后的信号进行非参数回归拟合,捕捉信号非线性趋势并分离噪声;恢复时间补偿得到去噪结果。【结果】(1)对分别添加正弦噪声、三角波噪声、均匀噪声和高斯噪声4种单类型噪声的瞬变电磁理论信号进行去噪后,信噪比提升24.61 dB~36.03 dB,平均相对误差降低5.93%~9.06%;(2)对分别添加2种混合噪声的瞬变电磁信号去噪后,信噪比分别提升28.05 dB、26.92 dB,平均相对误差分别降低5.22%、8.35%;(3)现场实验数据去噪结果相比含噪信号的信噪比提升18.76 dB,平均相对误差降低175.92%,实验点感应曲线中噪声的振荡影响被大幅消除,实验线反演电阻率断面恢复了地层的纵向地电结构和横向连续性,与无噪实验结果基本一致,相对小波变换结果有明显提升。【结论】基于高斯过程回归的去噪算法对含有理论噪声或现场实验噪声的瞬变电磁信号,均取得了较为明显的去噪效果,可改进其协方差函数以进一步提高去噪效果,并在生产工作中应用。研究成果为瞬变电磁信号去噪提供了新手段并具有实用价值。 展开更多
关键词 煤田 瞬变电磁法 高斯过程回归 去噪 电磁噪声 曲线拟合
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煤层透气性系数测定方法研究进展
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作者 陈学习 马静怡 +4 位作者 胡嘉英 韩沛学 毕瑞卿 孙际宏 刘子健 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期230-241,共12页
煤层透气性系数是评价瓦斯抽采难易程度、保护层卸压增透效果、煤与瓦斯突出危险性大小的重要指标。简要回顾了煤层透气性系数测定方法的发展历程,重点讨论了实验室法、径向流量法、瓦斯压力恢复曲线法及注气法的研究进展及各自特点。... 煤层透气性系数是评价瓦斯抽采难易程度、保护层卸压增透效果、煤与瓦斯突出危险性大小的重要指标。简要回顾了煤层透气性系数测定方法的发展历程,重点讨论了实验室法、径向流量法、瓦斯压力恢复曲线法及注气法的研究进展及各自特点。分析结果表明:实验室法具有操作简单、成本低等优点,但难以构建与井下完全一致的模拟环境,未来可作为现场测定的重要辅助手段;径向流量法虽在现场应用比较广泛,但存在计算步骤繁琐、取值不连续等问题,诸多学者虽提出多种优化策略,却尚未建立统一计算标准;瓦斯压力恢复曲线法具有原位测试性强、数据解析直观等特点,但受封孔质量和测压精度影响较大,难以准确拾取中期径向流斜率段;注气法在复杂渗流煤层中展现出良好潜力,为各向异性透气性测定提供可行思路,但现场测定过程复杂,现场测试精度与数据稳定性受限。未来煤层透气性系数测定方法应重点从构建多场耦合与多尺度统一的理论模型、统一径向流量法行业标准与计算规范、提升压力恢复曲线识别与分析精度、优化注气介质选择与测点布局、提升现场监测精度与自动化水平等几个方面深化研究。 展开更多
关键词 煤层透气性系数 径向流量法 瓦斯压力恢复曲线 注气法 研究进展
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通风方式对沿空留巷采空区自燃危险区域影响分析
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作者 张春 王蓉蓉 +1 位作者 郑旭峰 张帅杰 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2026年第2期106-112,共7页
为研究不同通风方式下沿空留巷采空区的气体分布特征,以黑眼泉矿SA1104工作面为工程背景,采用数值模拟方法从三维层面上对比“Y”型通风与“W”型通风2种方式下采空区的漏风流场特征及自燃危险区域分布规律。研究结果表明:“Y-2”型、“... 为研究不同通风方式下沿空留巷采空区的气体分布特征,以黑眼泉矿SA1104工作面为工程背景,采用数值模拟方法从三维层面上对比“Y”型通风与“W”型通风2种方式下采空区的漏风流场特征及自燃危险区域分布规律。研究结果表明:“Y-2”型、“Y-1”型与“W”型通风方式下,自燃区域面积占比分别为34.2%,27.5%和23.4%。在“Y”型通风方式下,采空区浅部与深部漏风流相互连通,整体呈扇形运移;而“W”型通风方式下,采空区浅部与深部漏风流不连通,采空区内氧气体积分数分布不均匀。综合分析认为,“Y-1”型通风方式在降低沿空留巷采空区煤炭自燃风险方面效果更佳。研究结果可为矿井通风安全设计和煤炭自燃防治提供参考。 展开更多
关键词 自燃危险区域 沿空留巷 通风方式 数值模拟 漏风流场
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目标检测和知识图谱联合应用的矿山事故隐患识别推理
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作者 李雯静 万尧 +1 位作者 马倩 孙中宁 《金属矿山》 北大核心 2026年第1期188-197,共10页
矿山事故隐患智能判别是制约矿山安全智能化转型的关键工程难题,传统矿山事故隐患识别方法面临应用范围受限、语义推理能力不足的双重挑战,难以满足矿山安全领域智能化管理需求。分析了目标检测与知识图谱在矿山安全领域独立应用的局限... 矿山事故隐患智能判别是制约矿山安全智能化转型的关键工程难题,传统矿山事故隐患识别方法面临应用范围受限、语义推理能力不足的双重挑战,难以满足矿山安全领域智能化管理需求。分析了目标检测与知识图谱在矿山安全领域独立应用的局限性,结合两者的技术优势,提出了一种基于信息融合的联合应用框架,将视觉感知结果结构化映射为知识图谱的语义节点,建立“矿山图像—知识图谱—隐患推理”的闭环认知链条,实现矿山事故隐患智能识别推理。首先,根据行业标准建立矿山实体三级分类体系,构建矿山实体知识图谱并将安全规程转换为Cypher规则库,为事故隐患推理提供依据;其次,改进YOLOv8n模型并引入SE注意力机制,提高矿山实体识别精度,结合矿山事故推理规则库实现矿山事故隐患识别推理;最后,设计实现了基于B/S架构的矿山事故隐患识别推理原型系统,将识别推理结果可视化展示并进行典型场景应用。研究表明:该框架中的目标检测方法针对矿山复杂场景中的14类关键实体平均识别精度达到71%。原型系统中的矿山事故隐患识别推理模块可自动推理当前场景是否存在事故隐患,验证了该框架针对复杂场景中的矿山事故隐患进行识别推理的可行性,为矿山事故隐患智能判别提供了新思路。 展开更多
关键词 矿山安全 目标检测 知识图谱 智慧矿山 事故隐患推理
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确定突出敏感指标相对敏感度的测定方法及应用
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作者 陈裕佳 蒋承林 +1 位作者 曹腾飞 傅强 《煤炭科技》 2026年第1期1-5,共5页
相对敏感度是一种反映预测指标随煤层突出危险性变化而变化的指标,其以统计期间各预测指标的最低测定值为基础,计算并统计出预测期间各预测值的平均相对敏感度和最大相对敏感度,定量反映各预测指标对预测煤层突出危险的敏感程度。对3个... 相对敏感度是一种反映预测指标随煤层突出危险性变化而变化的指标,其以统计期间各预测指标的最低测定值为基础,计算并统计出预测期间各预测值的平均相对敏感度和最大相对敏感度,定量反映各预测指标对预测煤层突出危险的敏感程度。对3个煤矿的采掘工作面突出预测进行了跟踪,计算出各预测指标的相对敏感度,并对预测期间的瓦斯动力现象进行了分析。结果表明,单位长度钻孔瓦斯涌出量指标的相对敏感度平均值比其他预测指标高2倍以上,最高值比其他指标高5倍以上。研究为确定预测煤层的敏感指标提供了一种新的分析方法。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 预测指标 软分层 敏感性 临界值
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CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律研究
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作者 董国伟 牛润杰 雷红艳 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期249-262,共14页
为探究CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律,以CO_(2)突出严重的甘肃窑街矿区金河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验室测试与物理实验模拟相结合的方法,系统研究了CO_(2)的吸附特性与突出发生规律。开展5种不同比例CH4/CO_(2)混合气... 为探究CO_(2)突出煤体吸附特性及突出致灾规律,以CO_(2)突出严重的甘肃窑街矿区金河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验室测试与物理实验模拟相结合的方法,系统研究了CO_(2)的吸附特性与突出发生规律。开展5种不同比例CH4/CO_(2)混合气体的等温吸附试验,分析了突出煤体中CO_(2)的适用吸附模型;通过3种压力下的CO_(2)动力效应模拟试验,揭示了CO_(2)突出后的致灾规律。研究结果表明:Langmuir模型不适用于描述CO_(2)在煤体中的吸附行为,基于微孔填充理论的D-A模型对CO_(2)吸附的拟合效果最优;当CO_(2)摩尔分数增加时,考虑表面非均质性的扩展L-F模型能更好地预测混合气体吸附量变化趋势。CO_(2)突出的临界压力为0.542 MPa,其压力随时间的变化关系可由幂函数P=a·ti描述。突出后两相流以悬浮流、栓流、沙丘流及分层流等不稳定流动形式在巷道中传播,相对突出强度与瓦斯压力呈正相关;主巷道内煤粉质量分布呈现“中部高、两端低”的特征,回风巷的突出煤粉质量大于进风巷。瓦斯内能是突出发生的主要能量来源,包括吸附瓦斯解吸内能与游离瓦斯内能,其中CO_(2)吸附瓦斯体积采用D-A模型计算;大部分瓦斯内能用于煤体破碎,且瓦斯压力越大,煤体破碎程度越高,仅少部分能量用于煤体的抛出。这些研究成果进一步丰富了CO_(2)突出灾害防治的基础理论,为CO_(2)突出灾害防控提供科学指导。 展开更多
关键词 CO_(2)突出煤体 吸附特性 突出实验 致灾规律
原文传递
2023年煤矿安全事故特征分析与防治措施研究
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作者 田冬梅 杨凯硕 姚建 《煤炭科技》 2026年第1期81-85,90,共6页
基于2023年我国煤矿安全事故数据,从事故类型、时间分布、地域分布、事故致因4个方面对煤矿安全事故特征进行分析。结果表明,煤矿发生的多类安全事故中顶板事故仍是重点,而针对运输与机电事故高频次、低致死率,以及瓦斯与火灾事故低频... 基于2023年我国煤矿安全事故数据,从事故类型、时间分布、地域分布、事故致因4个方面对煤矿安全事故特征进行分析。结果表明,煤矿发生的多类安全事故中顶板事故仍是重点,而针对运输与机电事故高频次、低致死率,以及瓦斯与火灾事故低频次、高致死率的特点,应采取差异化防治策略;时间分布呈现年初复工期、高温作业期、年末冲刺期3个高危时段,区域分布呈北多南少,其中山西省因煤矿基数大、地质条件复杂、智能化改造困难、技术装备参差不齐等因素叠加影响,事故起数与死亡人数呈双高态势;2023年煤矿事故直接致因集中于人的不安全行为、物的不安全状态及管理缺陷,需构建严密、精细、智能化的双重预防机制与管控系统,实现对人、物体不安全因素的有效管控,从源头保障生产安全。 展开更多
关键词 煤矿安全 煤矿事故 统计分析 事故特征 应对措施
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矿井瓦斯“探-抽-调-采-用”全流程智能防治与利用体系构建
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作者 赵鹏翔 张艺波 +5 位作者 李树刚 卓日升 金士魁 刘元嘉 金欢 常泽晨 《智能矿山》 2026年第1期117-123,共7页
在智慧矿山与“双碳”目标双重驱动下,煤矿瓦斯治理正由被动防控向精准化、智能化、资源化方向演进。笔者系统构建了涵盖瓦斯赋存精准探测、智能抽采、动态调控、数据平台与梯级利用的全流程综合治理体系,通过集成多源传感、数字孪生与... 在智慧矿山与“双碳”目标双重驱动下,煤矿瓦斯治理正由被动防控向精准化、智能化、资源化方向演进。笔者系统构建了涵盖瓦斯赋存精准探测、智能抽采、动态调控、数据平台与梯级利用的全流程综合治理体系,通过集成多源传感、数字孪生与人工智能技术,突破传统治理中“探测、抽采、利用”环节割裂的瓶颈,提升了从地质透明化到瓦斯利用各个治理环节的联系。研究成果为深部高瓦斯矿井的安全高效开采与瓦斯资源清洁利用提供了系统化解决方案,对推动煤炭行业绿色转型与能源安全保障具有重要理论与实践意义。 展开更多
关键词 动态调控 数据平台 智能抽采 全流程智能防治
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深部煤与瓦斯突出特征及鉴定判识方法
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作者 王恩元 张国锐 《华北科技学院学报》 2026年第1期18-28,共11页
随着煤矿开采深度的增加,受地应力、瓦斯增大及多因素复杂耦合的影响,近年来低参数、低指标突出事故时有发生。传统有危险与无危险的“二分类”突出鉴定判识方法存在一定不确定性,特别是在临界值附近的突出危险难以判定,不能满足现场防... 随着煤矿开采深度的增加,受地应力、瓦斯增大及多因素复杂耦合的影响,近年来低参数、低指标突出事故时有发生。传统有危险与无危险的“二分类”突出鉴定判识方法存在一定不确定性,特别是在临界值附近的突出危险难以判定,不能满足现场防突需求。针对此问题,提出并研究了突出危险鉴定的“三分类”(危险、威胁、无风险)智能判识方法。分析了深部历史典型突出事故特征,结合煤层埋深、瓦斯压力、坚固性系数等18类鉴定判识指标,构建1378组煤层突出危险性样本数据库。采用特征信息挖掘(离散型类别、缺失值和指标筛选)预处理数据,以降低高维、小样本规模对鉴定判识方法建模的影响。搭建了不同机器学习判识模型,并结合优化算法进行超参数寻优。结果表明,集成学习BO-LightGBM模型的“三分类”判识性能明显优于基础机器学习模型。通过案例验证,该方法“无突出风险-Ⅰ”判识准确率为100%,“突出威胁-Ⅱ”及“突出危险-Ⅲ”的整体判识准确率为88.9%,实现了突出危险性数据的可靠准确判识,为突出危险性鉴定提供了一种有效的智能化判识方法。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 临界判定 小样本挖掘 BO-LightGBM模型 低参数灾害
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