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深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律研究 被引量：2
1
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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基于压汞-液氮吸附-核磁共振法的中低阶煤孔裂隙联合表征 被引量：2
2
作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 杨迪 高志扬 王丹 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期19-31,共13页
目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区... 目的为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区间的全孔径分形维数表征方法,即孔径r<140 nm时,使用低温液氮吸附法的FHH模型表征;140≤r<1000 nm时,使用核磁共振模型表征;r≥1000 nm时,使用压汞法的Menger海绵模型表征。结果结果表明:XJ的中/大孔主要由开放孔构成,微/小孔主要由封闭孔和半封闭孔构成,其中,大孔对孔容的贡献率最高,达到94%以上,中孔是孔比表面积的主要贡献者,贡献率为40.58%,微/小孔和中孔较发育,大孔几乎不发育,微/小孔的孔隙连通性较差,中大孔隙的连通性较好;HB孔隙主要由半封闭孔构成,其中孔容中大孔占比最高,占比达97%以上,孔比表面积主要由小孔贡献,贡献率为58.33%,以微/小孔发育为主,中孔、大孔和裂隙相对不发育,孔隙连通性较差;低温液氮吸附法的DFT模型可以得到XJ最发育的孔径为10~12 nm,HB最发育的孔径为1~4 nm;r<140 nm时,HB的内分形维数明显大于XJ的,此孔径范围内HB的非均质性比XJ的更强,孔隙结构更复杂;r>140 nm时HB的分形维数小于XJ的,此孔径范围内XJ的孔隙结构比HB的更复杂。结论研究结果揭示了中低阶煤储层孔隙分布规律,为中低阶煤层的裂隙扩展和瓦斯运移提供理论指导。 展开更多
关键词 中低阶煤 孔径分布 孔隙特征 分形维数 联合表征
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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：2
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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我国煤层爆破增透技术研究进展及展望 被引量：1
4
作者 刘泽功 乔国栋 +1 位作者 刘健 高魁 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2453-2476,共24页
煤层爆破增透技术为我国煤与瓦斯突出灾害的防治做出了巨大的贡献,在增透机理和现场实践方面得到了广泛深入的研究。为了总结以往经验,进一步提高新时代下深部煤层爆破增透技术水平,分析了煤层爆破增透的机理,建立了考虑动态抗压(拉)强... 煤层爆破增透技术为我国煤与瓦斯突出灾害的防治做出了巨大的贡献,在增透机理和现场实践方面得到了广泛深入的研究。为了总结以往经验,进一步提高新时代下深部煤层爆破增透技术水平,分析了煤层爆破增透的机理,建立了考虑动态抗压(拉)强度和理想爆轰条件下的爆破致裂煤岩体的数学模型,反演了不同地应力工况下爆破孔壁及其周围应力分布状态,阐述了我国煤层爆破增透技术的发展历程及研究进展,总结了近几十年来出现的煤层爆破增透技术类型。我国在煤层爆破增透技术的增透机理、施工工艺等理论与实践方面取得了一系列创新成果,解决了大量的理论及技术难题。然而,随着我国煤炭开采向深部转移,煤矿瓦斯地质条件日趋复杂,对煤层爆破增透技术提出了新的要求。鉴于此,提出了煤层爆破增透技术未来的发展趋势与展望。在深部构造区域煤层爆破增透方面,应发展精准定向爆破增透技术,精准增透的同时避免深部次生煤岩动力灾害的发生;在松软低渗煤层增透方面,应改变传统布孔工艺,在顶底板岩层中施工爆破孔,发展岩层爆破增透技术;在智能化爆破增透方面,应当结合人工智能、大数据分析手段,在爆破方案智能设计、爆破效果智能考察方向进行深入研究,从而进一步提高煤层爆破增透技术,与我国安全、智能的煤炭开采发展方向相符合。 展开更多
关键词 瓦斯治理 爆破增透 深孔预裂爆破 聚能爆破 顶板爆破增透 煤层气
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复杂矿井通风网络快速等效简化算法 被引量：1
5
作者 贾进章 尚文天 +1 位作者 刘剑 邓立军 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期421-431,共11页
矿井通风网络等效简化技术是分析通风网络的有效工具。然而,随着矿井通风网络中分支数量的增加,通风网络的复杂性也在不断增加,传统的等效简化算法难以保持精度和计算速度。针对这些问题,提出一种复杂矿井通风网络的快速等效简化算法。... 矿井通风网络等效简化技术是分析通风网络的有效工具。然而,随着矿井通风网络中分支数量的增加,通风网络的复杂性也在不断增加,传统的等效简化算法难以保持精度和计算速度。针对这些问题,提出一种复杂矿井通风网络的快速等效简化算法。该算法通过图论中的强连通块算法快速检测网络中的单向回路,并通过改进等效简化子网的判定公式,避免了对单向回路的错误等效简化;通过节点的出入度规律与分支的流出流入节点提出了局部串并联子网等效简化策略,从而实现对网络中不包含角联结构的串联和并联等效子网的快速等效简化;基于等效子网节点对出入分支的风量平衡规律,提出对网络中需进行深度搜索的节点对集合的优化策略,通过减少不必要的节点对深度搜索,来提高简化过程的精度和效率。首先通过具有100个分支与71个节点构成的矿井通风网络展示了所提算法的具体简化过程,验证了其有效性。然后通过对10个真实矿井通风网络的实证测试表明,所提的2种优化策略都提升了传统算法的性能,对于100~1001条分支的实际矿井通风网络,与传统算法相比,所提算法在增加等效简化完全性的同时,将以秒为单位的网络等效简化时间数量级自(10,10^(3))降低至(10^(-2),1)。 展开更多
关键词 矿井通风网络 等效简化 时间复杂度 单向回路 局部串并联子网 节点出入分支风量
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寒区露天矿边坡裂隙岩体冻-动联合损伤劣化特性研究 被引量：1
6
作者 田森 龚远恒 +3 位作者 李永新 赵映 王光进 司鹄 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期85-93,共9页
为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏... 为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏/细观尺度探究边坡岩体在冻-动(冻融循环与循环加卸载)联合作用下的损伤劣化特性与力学演化特征,并进一步研究裂隙岩体裂纹起裂、扩展以及破坏模式。结果表明:随裂隙倾角增大,裂隙岩体冻融损伤作用逐渐降低,但抗压强度和弹性模量呈线性趋势增长,疲劳抗性的最大变形为0.5583%(75°);相较于普通单轴加载,循环加卸载条件下裂隙岩体抗压强度最大降低5.6 MPa;不同岩样费利西蒂比(Felicity比)随加载循环等级增加而减小,在最终破坏阶段均低于0.7;随加载循环等级增加,累计耗散能的增幅随倾角增大而减小;岩样以张拉破坏为主,但倾角超过25°时,张拉和混合破坏有向剪切破坏转变的趋势。 展开更多
关键词 寒区露天矿 边坡岩体 裂隙岩体 冻融循环 冻-动联合 损伤劣化 声发射
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瓦斯爆炸抑制研究进展及发展趋势 被引量：3
7
作者 贾进章 田秀媛 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第1期95-107,共13页
为有效控制和减小瓦斯爆炸事故造成的破坏性影响,不断完善抑爆理论体系,对瓦斯爆炸特性、抑爆材料和抑爆机理等方面的研究现状进行了综述和探讨。在瓦斯爆炸特性研究方面,主要总结了初始条件(瓦斯体积分数、煤尘的参与、点火源位置及点... 为有效控制和减小瓦斯爆炸事故造成的破坏性影响,不断完善抑爆理论体系,对瓦斯爆炸特性、抑爆材料和抑爆机理等方面的研究现状进行了综述和探讨。在瓦斯爆炸特性研究方面,主要总结了初始条件(瓦斯体积分数、煤尘的参与、点火源位置及点火能、试验管道类型及属性、其他可燃气体组分及含量)对爆炸特性的影响。从惰性气体、细水雾、粉体、多孔介质、卤化烃和协同抑爆六个方面总结了瓦斯抑爆材料和抑爆机理的研究进展。分析发现,抑爆机理主要包括物理惰化、蒸发吸热、抑爆剂分解吸热、吸附自由基、消耗自由基、协同作用等。提出了当前抑爆材料的局限性并给出了改进建议,将光学诊断技术、分子动力学、化学动力学和流体动力学的研究手段结合是揭示抑爆机理的发展趋势,抑制多元混合气体爆炸的研究及揭示抑制多元混合气体爆炸机理的研究有待深入,贴合实际矿井管路结构的试验研究设备对工程应用更具指导性。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯爆炸 抑爆机理 抑爆材料 抑爆设备
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EMD-GRU组合模型在煤矿瓦斯体积分数预测中的应用 被引量：2
8
作者 盛武 樊斌斌 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1339-1348,共10页
为更好厘清瓦斯体积分数数据中长期依赖关系,实现更加精确的瓦斯体积分数预测,提出一种基于经验模态分解算法—门控循环单元(Empirical Mode Decomposition-Gated Recurrent Unit,EMD-GRU)组合的瓦斯体积分数预测方法。该方法通过经验... 为更好厘清瓦斯体积分数数据中长期依赖关系,实现更加精确的瓦斯体积分数预测,提出一种基于经验模态分解算法—门控循环单元(Empirical Mode Decomposition-Gated Recurrent Unit,EMD-GRU)组合的瓦斯体积分数预测方法。该方法通过经验模态分解算法(Empirical Mode Decomposition,EMD)将复杂瓦斯体积分数数据分解为多个平稳序列,并对每个序列采用双层门控循环单元(Gated Recurrent Uni,GRU)进行时序预测;然后,将各分量预测结果叠加重构,得到最终的预测结果;最后,将EMD-GRU模型应用于某矿智能综采工作面瓦斯气体体积分数预测。结果表明:EMD-GRU模型较经验模态分解-长短期记忆(Empirical Mode Decomposition-Long Short-Term Memory,EMD-LSTM)神经网络模型、传统长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络模型和GRU模型,其均方误差(ERMS)分别减少11.57%、33.86%、48.78%,平均绝对百分比误差(EMAP)分别降低19.55%、28.23%和32.76%,同时,在测试集中有着更高的拟合效果(R2=0.9789),验证了该模型有较高的精准度和泛化性。 展开更多
关键词 安全工程 经验模态分解 门控循环单元 井下监测数据 瓦斯体积分数预测
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CO_(2)-水-岩作用后储层力学损伤演化特征研究进展
9
作者 郝建峰 张家豪 +3 位作者 孙维吉 梁冰 秦冰 郭春雨 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第7期141-150,共10页
为揭示CO_(2)地质封存水-岩耦合作用机制,采用文献调研和理论分析方法介绍CO_(2)-水-岩反应试验条件和方法、CO_(2)作用后储层物化特性、微观结构演化和力学性质劣化特征等,提出CO_(2)-水-岩石多场耦合作用方面的关键问题,并总结分析每... 为揭示CO_(2)地质封存水-岩耦合作用机制,采用文献调研和理论分析方法介绍CO_(2)-水-岩反应试验条件和方法、CO_(2)作用后储层物化特性、微观结构演化和力学性质劣化特征等,提出CO_(2)-水-岩石多场耦合作用方面的关键问题,并总结分析每个关键问题的研究进展。结果表明:CO_(2)浸泡试验缺乏对不同相态及长期动态溶蚀作用的系统性研究,试验装置难以模拟CO_(2)在真实储层内的运移特征;CO_(2)-水-岩反应沉淀生成-运移-粘附机制尚未明确,导致储层孔隙结构演化与力学性质劣化的关联性研究比较薄弱;储层微观结构与宏观力学参数的实质关系尚未建立,制约了多尺度损伤演化模型的构建;储层力学性质劣化模型未充分考虑热-流-固-化-损伤多场耦合作用。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 CO_(2)-水-岩 力学性质 损伤演化 微观结构
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考虑时空特征的瓦斯涌出量预测模型及其可解释性分析
10
作者 杨小彬 韩超 +6 位作者 胡慢谷 陈立辉 付天予 吕伏 孙溪成 刘思远 张骁俊 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期3794-3802,共9页
针对瓦斯涌出量数据量少、无序性强、时空依赖性高,预测模型效果不佳的问题,提出一种基于可解释性分析的瓦斯涌出量时空预测模型。采集甘肃某矿井瓦斯涌出量数据,辅以多个矿井的瓦斯涌出量数据集以改善小样本问题;利用卷积神经网络(Conv... 针对瓦斯涌出量数据量少、无序性强、时空依赖性高,预测模型效果不佳的问题,提出一种基于可解释性分析的瓦斯涌出量时空预测模型。采集甘肃某矿井瓦斯涌出量数据,辅以多个矿井的瓦斯涌出量数据集以改善小样本问题;利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络联合模型提取数据时空特征,加入注意力机制(Attention Mechanism,AM)强化特征提取能力以应对数据无序性;采用随机森林(Random Forest,RF)模型防止过拟合,以夏普利加性解释解决瓦斯时空分布黑匣子问题。结果显示,对瓦斯涌出量预测而言,CNN-LSTM-AM-RF模型预测精度较高,原始瓦斯含量、煤层厚度、煤层埋深是影响模型输出的主要因素,分别在煤层埋深大于550 m、煤层厚度大于3.8 m、煤层倾角大于20°,推进速度大于4 m/d时,对预测结果有正向影响,反之则有负向影响。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯涌出量预测 特征提取 注意力机制 CNN-LSTM-AM-RF模型
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矿工安全生产责任压力的影响因素及路径研究
11
作者 陈铁华 畅嘉伦 李红霞 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期98-107,共10页
安全生产责任压力会影响矿工行为。探究矿工安全生产责任压力的影响因素,分析因素间的层级和结构关系,可有效管理矿工压力,规范矿工行为。基于此,首先通过文献梳理、深度访谈,并结合扎根理论,确定了13个影响矿工安全生产责任压力的因素... 安全生产责任压力会影响矿工行为。探究矿工安全生产责任压力的影响因素,分析因素间的层级和结构关系,可有效管理矿工压力,规范矿工行为。基于此,首先通过文献梳理、深度访谈,并结合扎根理论,确定了13个影响矿工安全生产责任压力的因素;然后采用决策试验与评价试验法(DEMATEL)计算了各因素的中心度与原因度,结合解释结构模型(ISM)构建了多层递阶模型,梳理了因素间的层次结构与路径;最后运用交叉影响矩阵相乘法(MICMAC)分析了因素的驱动与依赖关系。结果表明:矿工安全生产责任压力受3个维度13个因素的影响,包括生理、心理、个人发展3个最直接的表层影响因素,人口统计特征、早期绩效惩处经历、人格特征和监管障碍等6个连接表层与本质层的过渡层与深层次因素,以及领导风格、监管不确定性、安全责任与生产责任4个本质层因素。长期监控本质层和深层因素,重视过渡层因素,有针对性地调整表层因素,是改善矿工安全生产责任压力的有效路径。 展开更多
关键词 安全生产责任压力 矿工 影响因素 决策试验与评价试验法 解释结构模型 交叉影响矩阵相乘法 影响路径
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液态CO_(2)脉动致裂低渗煤细观结构演化特征分析
12
作者 高建良 李星 +1 位作者 刘佳佳 朱有彬 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期955-967,共13页
在节能减排的背景下,液态CO_(2)致裂技术不仅能对煤层进行增透,还能对CO_(2)进行地质封存,因此该技术在强化煤层开采领域逐渐被重视。针对低渗煤孔隙之间连通性差且孔隙度低的问题,利用自主搭建的试验系统对低渗煤开展液态CO_(2)脉动致... 在节能减排的背景下,液态CO_(2)致裂技术不仅能对煤层进行增透,还能对CO_(2)进行地质封存,因此该技术在强化煤层开采领域逐渐被重视。针对低渗煤孔隙之间连通性差且孔隙度低的问题,利用自主搭建的试验系统对低渗煤开展液态CO_(2)脉动致裂试验,基于压汞法、核磁共振法联合表征煤岩的孔隙结构,分析煤岩中不同孔径范围的孔隙比表面积、孔径分布、分形维数和孔隙度等参数的变化,揭示液态CO_(2)脉动作用下低渗煤中细观结构的演化特征。结果表明:液态CO_(2)脉动致裂技术可改变煤岩的孔隙结构和增大煤岩的渗透率;最大累计进汞量和滞后环的相对大小分别增大47.0%和51.8%;微孔和小孔的孔径占比大幅度减小,中孔和大孔的连通性得到显著增强,煤样中出现新生裂隙;渗流孔的分形维数降低,煤样的孔隙分布变得更加规则、孔隙表面变得更加平滑;吸附孔的占比降低超过25%,有效孔隙度增大超过4倍,处理后煤样的渗透率增大超过30倍。 展开更多
关键词 安全工程 液态CO_(2) 脉动致裂 孔径分布 孔隙度 渗透率
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高水平应力厚煤层巷道围岩变形机理及控制技术研究
13
作者 霍丙杰 张海波 +3 位作者 吕华新 陈涛 张丞博 陈英震 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第9期3493-3503,共11页
为解决高水平应力场中孤岛工作面回采巷道在掘进过程中围岩大变形问题,以新疆生产建设兵团塔什店联合矿业有限责任公司8303孤岛工作面回采巷道为研究对象,采用试验研究、数值模拟和现场试验等研究方法,从煤层质地、顶板特征、应力环境... 为解决高水平应力场中孤岛工作面回采巷道在掘进过程中围岩大变形问题,以新疆生产建设兵团塔什店联合矿业有限责任公司8303孤岛工作面回采巷道为研究对象,采用试验研究、数值模拟和现场试验等研究方法,从煤层质地、顶板特征、应力环境和孤岛开采等方面综合分析巷道变形机理。针对8303工作面回采巷道的地质条件,通过改变巷道围岩煤体强度分析其对巷道变形的影响,确定煤体强度与巷道承载能力呈线性关系;分析复合顶板离层导致锚索支护失效进而造成顶板下沉甚至冒顶的影响效应;以水平应力大小和是否为孤岛开采环境为变量,揭示巷道变形随水平应力的变化情况,得到孤岛开采的工作面比单一工作面的巷道变形更剧烈的机理;建立巷道在复杂应力条件下的力学模型。基于巷道变形机理,提出“锚杆(索)+金属网+全巷道分段架棚支护+局部补强支护”的联合支护形式。工业性试验表明优化后的支护方案有效地控制了巷道变形,围岩稳定性显著提升。 展开更多
关键词 安全工程 高水平应力巷道 变形机理 数值模拟 围岩控制 全巷道分段架棚支护
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基于DAS-VMD的甲烷/一氧化碳痕量气体同步监测及噪声抑制方法
14
作者 邵昊 袁玉洁 +2 位作者 王凯 张贝 黎奉标 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第10期88-95,共8页
为提高煤矿有毒有害气体CH_(4)和CO的实时动态监测能力,基于直接激光吸收光谱(DAS)与变分模态分解法(VMD),研究CH_(4)和CO双组份气体同步在线监测系统,并进行试验验证。针对CH_(4)和CO痕量气体,选用中心波长为1653.4 nm和2325.2 nm的2... 为提高煤矿有毒有害气体CH_(4)和CO的实时动态监测能力,基于直接激光吸收光谱(DAS)与变分模态分解法(VMD),研究CH_(4)和CO双组份气体同步在线监测系统,并进行试验验证。针对CH_(4)和CO痕量气体,选用中心波长为1653.4 nm和2325.2 nm的2台分布式反馈激光器,采用时分复用(TDM)技术,构建双组份痕量气体同步在线监测系统,克服双激光器工作时的相互干扰;优化VMD方法,实现信号分解和噪声抑制,提高检测系统的信噪比;搭建煤自燃在线监测实验平台,开展煤自燃长时间的在线监测试验。研究结果表明:降噪后CH_(4)和CO的探测极限分别为9.4×10^(-6)%与9.9×10^(-6)%,CH_(4)和CO检测极限降幅为38.4%,39.2%;所构建系统在煤自燃过程中对CH_(4)和CO体积分数变化具有良好的跟踪能力与检测可靠性。研究结果可为煤矿灾害气体的高精度、高稳定性实时监测提供可靠的技术手段,提高煤自燃早期预警能力。 展开更多
关键词 直接激光吸收光谱(DAS) 变分模态分解法(VMD) 甲烷 一氧化碳 痕量气体 噪声抑制
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不同煤阶煤中水分自发渗吸特性试验研究
15
作者 杨明 江舒纬 +3 位作者 徐靖 周子恒 王明洋 高建良 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第8期110-117,共8页
为了解不同煤阶煤自发渗吸过程中水分运移特征,以蒙泰满来梁矿、九里山矿、天地王坡矿、平顶山十矿煤样为研究对象,利用低场核磁共振(NMR)试验系统测试煤样渗吸过程中水分在不同时刻的T_(2)谱,结合煤样中水分质量变化,探究煤样在渗吸过... 为了解不同煤阶煤自发渗吸过程中水分运移特征,以蒙泰满来梁矿、九里山矿、天地王坡矿、平顶山十矿煤样为研究对象,利用低场核磁共振(NMR)试验系统测试煤样渗吸过程中水分在不同时刻的T_(2)谱,结合煤样中水分质量变化,探究煤样在渗吸过程中水分随时间和空间的变化特征。结果表明:低阶煤润湿性较高阶煤和中阶煤好,相同试验条件下,低阶煤的渗吸量最大,其次是高阶煤,中阶煤的渗吸量最小;根据煤样渗吸过程中水分随时间变化情况,可将煤样渗吸过程划分为3个阶段:渗吸初期、渗吸中期和渗吸后期。渗吸初期,低阶煤对水力作用的敏感程度高于高阶煤和中阶煤,低阶煤渗吸速度最大,其次是中阶煤,高阶煤的渗吸速度最小。渗吸中、后期,高阶煤的渗吸速度较中阶煤大;在渗吸过程中,微小孔/中孔范围内由于毛细管力作用,水分会从孔径较小的孔隙向孔径较大的孔隙运移,运移过程中,水分在低阶煤中受到的阻力小于在高阶煤中受到的阻力。 展开更多
关键词 不同煤阶 煤中水分 自发渗吸 润湿效果 低场核磁共振(NMR) 毛细管力
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疲劳对金属矿山井下作业人员危险识别的影响
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作者 张舒 鲍子怡 +2 位作者 王艳 史秀志 黄小丰 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期1036-1044,共9页
为预防金属矿山由疲劳导致的生产安全事故,运用眼动追踪技术剖析其危险识别过程,通过分析危险识别过程的注视时长、注视次数、眼跳速度、热点图等,深入探讨疲劳对金属矿山井下作业人员危险识别的影响。结果表明:(1)在严重疲劳状态时,作... 为预防金属矿山由疲劳导致的生产安全事故,运用眼动追踪技术剖析其危险识别过程,通过分析危险识别过程的注视时长、注视次数、眼跳速度、热点图等,深入探讨疲劳对金属矿山井下作业人员危险识别的影响。结果表明:(1)在严重疲劳状态时,作业人员识别的危险数量降低了14.6%;(2)在严重疲劳状态时,作业人员的总注视时长和注视次数分别下降29.1%和21.2%,表明作业人员对危险信息的处理倾向和对危险点的目标感减弱,从而对全局危险的侦测水平降低,导致识别的危险数量减少;(3)在严重疲劳状态时,作业人员的首次注视时长下降了25.0%,表明疲劳可能导致作业人员更容易受到环境中无关刺激的影响,从而分散注意力;(4)在严重疲劳状态时,作业人员的平均眼跳速度降低了15.7%,表明疲劳降低人的反应速度和执行能力,进一步导致危险信息获取速度下降;(5)注意力热点图显示,在严重疲劳状态时,作业人员难以识别出昏暗环境中的危险,且倾向于将注意力集中于人因,并易忽略人员上方的危险。研究结果对金属矿山的疲劳风险管理具有重要参考价值,有利于从疲劳视角开展事前事故预防工作。 展开更多
关键词 安全人体学 疲劳 矿工 危险识别 眼动试验 疲劳风险管理
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半监督学习模型下的露天矿高陡岩质边坡裂隙识别研究
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作者 江松 章睿 +4 位作者 崔智翔 王会杰 刘仲光 吴祥业 饶彬舰 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期3821-3829,共9页
针对传统露天矿边坡人工检测效率低、主观性强的问题,提出一种基于半监督学习的裂隙智能识别方法,旨在实现高效、精准的自动化检测。构建双模型协同训练框架:通过无人机采集露天矿高陡岩质边坡裂隙图像数据,利用少量人工标注样本与大量... 针对传统露天矿边坡人工检测效率低、主观性强的问题,提出一种基于半监督学习的裂隙智能识别方法,旨在实现高效、精准的自动化检测。构建双模型协同训练框架:通过无人机采集露天矿高陡岩质边坡裂隙图像数据,利用少量人工标注样本与大量未标注数据,设计主模型与评判模型协同迭代优化的半监督学习策略,分析模型在复杂背景下的特征学习能力,并验证半监督机制对性能的提升作用。结果表明:双模型协同训练框架在裂隙识别的精确率、召回率、交并比和平均像素精度分别达到91.9%、91.5%、88.7%和90.2%,均显著优于单一监督模型与传统图像分割算法。研究通过半监督学习策略融合标注数据与未标注数据的特征信息,为露天矿边坡裂隙检测提供了高效、鲁棒的技术路径,可降低对人工标注的依赖,提升复杂场景下的裂隙识别精度。 展开更多
关键词 安全工程 裂隙识别 图像分割 半监督学习 掩膜区域卷积神经网络 U形网络
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CO 2封存过程煤分子结构演化规律的光谱研究
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作者 高飞 林菀 +4 位作者 贾喆 白企慧 刘婧 王一凡 李伟英 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1791-1800,共10页
为研究CO_(2)封存于不可开采煤层后对煤的孔隙结构和分子结构造成的影响,采用低温液氮吸附、低温CO_(2)吸附、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)实验,探究了煤吸附不同压力CO_(2)后的孔隙结构、表面官能团、微晶... 为研究CO_(2)封存于不可开采煤层后对煤的孔隙结构和分子结构造成的影响,采用低温液氮吸附、低温CO_(2)吸附、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)实验,探究了煤吸附不同压力CO_(2)后的孔隙结构、表面官能团、微晶结构及大分子结构的演变规律。结果表明:煤吸附CO_(2)后微孔的累积比表面积与累积孔体积呈减小趋势,介孔、大孔的累积比表面积与累积孔体积呈增大趋势,微孔的平均孔径整体增大,孔隙结构中微孔向介孔和大孔的方向转变。同时煤芳香烃总体含量减少,芳香层间距d 00_(2)增加,微晶堆积高度L_(c)、晶体堆叠平均层数n、芳香度f_(a)减小,含氧官能团与羟基含量升高,—CH_(2)—含量减小,—CH_(3)含量小幅度升高,CH_(3)/CH_(2)值升高,说明煤吸附CO_(2)后大芳香结构向小芳香结构发展,芳环上的支链逐渐变短且增多,芳香微晶结构被破坏,芳香层堆积的更加松散,导致晶体化程度减小。随着煤吸附CO_(2)压力的升高,D峰和G峰的峰位差d(G-D)减小,强度比I_(D)/I_(G)、D峰半峰宽(FWHM-D)、G峰半峰宽(FWHM-G)与W_(D)/W_(G)值增加,代表缺陷结构的峰面积比A_(S)/A_(total)、A_(S)/A_(D)、A_(D)/A_(G)、A_((GR+VL+VR))/A_(D)值也均增大,这说明煤吸附不同压力的CO_(2)后,煤中大分子结构发生胀裂,石墨结构占比减少且杂质结构占比增加,煤结构整体上朝无序化增强的方向发展。研究结果可为CO_(2)地质封存技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 碳封存 孔隙结构 大分子结构 傅里叶红外光谱 X射线衍射 拉曼光谱
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基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型及可解释性分析
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作者 秦跃平 唐飞 +3 位作者 王海蓉 王鹏 郭铭彦 王世斌 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第7期40-47,共8页
为提高矿井淋水井筒风温预测的准确性、稳定性及模型的可解释性,首先,通过皮尔逊相关性系数分析特征变量;其次,采用开普勒优化算法(KOA)优化双向长短期记忆网络(BiLSTM)模型,建立基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型;然后,在相同... 为提高矿井淋水井筒风温预测的准确性、稳定性及模型的可解释性,首先,通过皮尔逊相关性系数分析特征变量;其次,采用开普勒优化算法(KOA)优化双向长短期记忆网络(BiLSTM)模型,建立基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型;然后,在相同样本条件下,与反向传播(BP)、随机森林(RF)、最小二乘增强(LSBoost)和支持向量机(SVM)算法进行综合对比;最后,利用沙普利可加性特征解释算法(SHAP)进行可解释性分析及实例验证。研究结果表明:KOA-BiLSTM模型的绝对误差范围为-1.24~0.5℃,比优化前模型的预测精度提高3.98%;与另外4个模型相比,该模型的平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和均方误差(MSE)等均为最佳,表明该模型具有最优的预测效果和泛化能力;SHAP分析表明:井口风流温度对预测结果影响最大,而地面压力影响最小;KOA-BiLSTM模型实例验证的绝对误差范围为-0.49~0.38℃,预测精度可满足实际工作需要。 展开更多
关键词 开普勒优化算法(KOA)-双向长短期记忆网络(BiLSTM)模型 淋水井筒 风温预测模型 可解释性分析 皮尔逊相关性
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过碳酸钠脱除煤中硫的反应参数优化及机理研究
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作者 高飞 张子琪 +1 位作者 贾喆 张芸鸣 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第5期1979-1986,共8页
为寻找一种适用于煤炭脱硫的高效、环保型氧化剂,研究对过碳酸钠的脱硫效果、最佳反应条件及反应机理进行了探究,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱及离子色谱等测试揭示了过碳酸钠脱硫反应的机理。研究结果显示:... 为寻找一种适用于煤炭脱硫的高效、环保型氧化剂,研究对过碳酸钠的脱硫效果、最佳反应条件及反应机理进行了探究,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱及离子色谱等测试揭示了过碳酸钠脱硫反应的机理。研究结果显示:过碳酸钠可以有效降低煤的全硫质量分数,较相同浓度的过氧化氢其脱硫效果更显著。随着过碳酸钠浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长,脱硫率均呈先上升后趋于平缓的趋势。当过碳酸钠反应浓度为0.4 mol/L、反应温度为30℃、反应时间为60 min时,脱硫率最高可达22.98%。过碳酸钠不仅能脱除煤中无机硫分,还能使煤中含硫键断裂,从而有效脱除煤中的有机硫。脱硫后煤中硫铁矿的含量有所下降,硫醇、硫醚含量显著减少,(亚)砜含量显著增加,且溶液中检测到了硫酸根离子,表明过碳酸钠能将硫铁矿等无机硫氧化成可溶性硫酸盐硫,将硫醇、硫醚、噻吩等有机硫氧化成(亚)砜、硫酸盐等高价态产物。研究结果为氧化脱硫法的工业应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 环境工程学 煤炭脱硫 过碳酸钠 单因素试验法 反应机理
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