检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2022年第6期47卷 2182-2192页

作者：毕银丽罗睿王双明西安科技大学煤炭绿色开发地质保障重点实验室中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室

废弃矿井生态修复既包含井工采煤沉陷造成的根系拉伤修复，也包含露天开采边坡地质灾害治理。废弃矿井受采矿影响致使生态脆弱，植株成活率低，生态修复成为矿山环境治理的主要目标。利用微生物修复技术恢复根系功能成为研究热点。为了... 详细信息

废弃矿井生态修复既包含井工采煤沉陷造成的根系拉伤修复，也包含露天开采边坡地质灾害治理。废弃矿井受采矿影响致使生态脆弱，植株成活率低，生态修复成为矿山环境治理的主要目标。利用微生物修复技术恢复根系功能成为研究热点。为了深入揭示2类共生真菌丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi, AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)对根系抗拉强度及根土复合体抗剪强度的影响，以紫花苜蓿为研究对象，布设室内盆栽实验，设置不种植物不接菌为纯对照CK1、种植植物不接菌为对照CK2、单接菌AMF、单接菌DSE和双接菌AMF+DSE 5种处理，研究接菌对根系力学特性及菌根复合土的抗剪强度影响作用。结果表明：接菌与对照处理的土壤粒径组成大致相同：细砂粒>中砂粒>粗砂粒，接菌前后土壤构成中粗砂粒所占比重增高，细砂粒含量成倍降低。5种不同处理下的平均单根抗拉力及复合体抗剪强度由大至小依次为AMF+DSE,DSE,AMF,CK2,CK1;平均单根抗拉强度依次为AMF+DSE,CK2,AMF,DSE。5种处理下深度10～20,20～30 cm处菌根复合土黏聚力比30～40 cm深度处的显著增加，黏聚力与根系分布相关；不同处理的根土复合体黏聚力均存在最优根径，即根径约为0.6 mm时黏聚力达到最大。该研究成果为微生物复垦机理提供了一种新的力学方法，为采煤沉陷地和地质灾害生物减损修复提供了一种新的思路。

关键词：菌根复合土根系力学抗剪强度丛枝菌根真菌(AMF) 深色有隔内生真菌(DSE)

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基于空气耦合雷达的矿井煤岩界面随采动态探测原理及关键技术

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煤炭学报 2022年第8期47卷 2961-2977页

作者：许献磊彭苏萍马正朱鹏桥王一丹中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

矿井煤岩识别技术是制约煤炭智能开采的关键难题之一。受煤矿地质条件及复杂工况影响,目前诸多煤岩识别方法因其技术局限性而无法满足工业化实时、智能、高效的应用需求。在总结矿井煤岩识别技术演变历程基础上,提出煤岩识别技术已经进... 详细信息

矿井煤岩识别技术是制约煤炭智能开采的关键难题之一。受煤矿地质条件及复杂工况影响,目前诸多煤岩识别方法因其技术局限性而无法满足工业化实时、智能、高效的应用需求。在总结矿井煤岩识别技术演变历程基础上,提出煤岩识别技术已经进入到随采、自主、动态探测的新阶段,并提出了适用于智能综采工作面煤岩界面的非接触智能探测理论与技术框架,包括电磁波能量聚焦、位姿感知、支架姿态自适应调控、煤岩界面坐标转换4项技术内涵和聚焦发射空气耦合雷达天线、智能调节支架、煤岩界面识别与追踪技术方法、界面位置信息提取技术、系统位姿参数矩阵5项关键技术。系统阐释了基于空气耦合雷达天线煤岩界面随采动态探测系统的基本原理,首先,开发空气耦合屏蔽雷达天线,实现电磁波能量聚焦发射及煤岩界面的非接触式探测,天线悬空高度为30 cm;其次,研发智能天线支架,结合支架姿态自适应调控技术,以雷达数据探测的悬空距离(天线距煤表面距离)为判别依据,实现雷达天线位姿随工作面起伏变化的自适应调节;再次,研究多干扰源下的煤岩界面识别与追踪方法,准确识别出空气-煤界面、煤-岩界面的一次有效波反射点位,获取动态高精度的煤岩界面信息;最后,创建系统位姿参数矩阵,结合煤机惯性导航单元、智能支架动态位姿参数,建立大地坐标系、采煤机坐标系和天线坐标系3者空间关系模型,并创建煤岩界面等高曲线,并将该信息通过网络协议传输给煤机控制系统,从而实现采煤机截割滚筒自适应调高控制。实验结果表明:应用该煤岩识别系统识别煤岩界面位置平均误差为±1.2 cm,平均误差百分比为8.6%。实现了矿井煤岩界面随采动态探测,为智采工作面实现无人作业提供了新的理论技术支撑。

关键词：煤岩识别空气耦合雷达随采动态非接触式探测智能识别自适应调控

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接菌影响模拟重构土层水分布及水同位素分馏

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煤炭科学技术 2023年第9期51卷 274-283页

作者：毕银丽田乐煊柯增鸣西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院陕西西安710054 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

水资源决定着生态恢复过程中的植被结构和种类,是矿区实现绿色生产、生态修复的主要限制因素。为了研究半干旱煤矿区接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)对植物根系提水、模拟土壤水分分布及水同位素分馏的影响,本研究... 详细信息

水资源决定着生态恢复过程中的植被结构和种类,是矿区实现绿色生产、生态修复的主要限制因素。为了研究半干旱煤矿区接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)对植物根系提水、模拟土壤水分分布及水同位素分馏的影响,本研究以玉米为供试植物,布设室内分层土柱模拟试验。设置纯土柱(CK1)、土柱+玉米(CK2)、土柱+接菌玉米(AMF)三个处理,每个处理3个重复,测定土柱毛细水上升高度、土壤含水率以及玉米茎水与土壤水的氢氧同位素。分析了不同处理之间玉米生长发育情况、水分运移规律以及不同深度土壤水同位素分馏的差异,结果表明:①接菌有效促进玉米生长发育,株高、地上生物量、地下生物量、总根长比CK2处理分别提高15.78%、23.39%、43.40%、21.0%。②AMF促进根系吸收底部黏土层内的蓄水,提高毛细水上升高度18.9%,玉米吸水空间扩大约50%,进而影响土柱水分分布。③土柱表层、深层土壤水与初始水相比分馏差异较大。在表层0~10 cm处,CK2与AMF处理的18O、2H富集系数显著低于CK1处理,在深层60~70 cm处,AMF处理的18O、2H富集系数显著高于CK2处理,表明AMF可以增强深层土壤水同位素分馏的现象。综上,接菌可以提高玉米对重构土层内深部土壤水的吸收,促使根系通过提水效应反释至上部干燥土壤,提高水分重分配能力,影响不同深度的土壤水同位素分馏,该结果为解决半干旱煤矿区排土场土地复垦水资源短缺问题提供了科学依据和技术支持。

关键词：矿区生态修复土柱试验丛枝菌根水同位素分馏土壤水运移提水作用

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接菌对根土复合体抗剪拉作用机理及其矿山生态修复潜力

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煤炭科学技术 2023年第1期51卷 493-501页

作者：毕银丽罗睿柯增鸣薛超西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院陕西西安710054 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

煤炭开采形成了露天排土场和井工沉陷地,改变了原始地貌和生态。露天排土场边坡不稳易水土流失造成滑坡剪切植被根系,井工沉陷致使地裂缝发育拉伤植物根系,因而矿山生态修复的关键之一是增强植物根系的抗剪切和抗拉伤性能。微生物复垦... 详细信息

煤炭开采形成了露天排土场和井工沉陷地,改变了原始地貌和生态。露天排土场边坡不稳易水土流失造成滑坡剪切植被根系,井工沉陷致使地裂缝发育拉伤植物根系,因而矿山生态修复的关键之一是增强植物根系的抗剪切和抗拉伤性能。微生物复垦具有改善土壤理化性状、促进植物根系发育和抗逆境等功能,接菌对根土复合体抗剪切和拉伤的作用对于揭示其矿山生态修复机理奠定了基础。人工修复后,植物根系与土壤形成根土复合体,可大幅增加土体的抗剪强度,增强浅层土体的稳定性,有效降低了露天排土场边坡水土流失和缓解了根系拉伤。丛枝菌根真菌(AMF)和深色有隔内生真菌(DSE)两种微生物在根际普遍存在,与根系形成的菌根共生体和根际土壤黏结在一起成为根菌土复合体,其抗剪切作用机理及影响因素目前研究较少。因此,本文针对根土复合体的力学特性及影响因素、接菌后对根土复合体抗剪切影响及在煤矿区生态修复潜力进行综述,同时结合试验数据分析得出,联合接种AMF和DSE可显著提高了植物地下生物量、土壤黏聚力、根土复合土体的抗剪强度。微生物复垦技术不仅提高人工修复植被成活率及抗逆性,还可增强抗剪切或抗拉伤等力学特性,对于矿区生态修复具有重要的应用潜力。

关键词：矿山生态修复采煤沉陷地根土复合体微生物复垦露天排土场

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基于相控地质统计学叠前反演的致密砂岩薄储层含气性预测——以鄂尔多斯盆地临兴中区为例

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天然气工业 2023年第2期43卷 56-66页

作者：林利明郑颖史浩李忠城时靖雪师素珍郭俊超中联煤层气有限责任公司 100015 中海油研究总院有限责任公司 “煤炭资源与安全开采”国家重点实验室·中国矿业大学(北京) 100083

鄂尔多斯盆地东缘砂岩储层厚度薄、纵向多期叠置、横向变化快,常规确定性反演结果的分辨率难以满足薄储层及其含气性预测的要求。为此,以鄂尔多斯盆地东缘临兴中区为例,根据已钻井资料和地质先验信息,利用贝叶斯判别原理,将地震数据驱... 详细信息

鄂尔多斯盆地东缘砂岩储层厚度薄、纵向多期叠置、横向变化快,常规确定性反演结果的分辨率难以满足薄储层及其含气性预测的要求。为此,以鄂尔多斯盆地东缘临兴中区为例,根据已钻井资料和地质先验信息,利用贝叶斯判别原理,将地震数据驱动下叠前同步反演得到的敏感弹性参数体转换为砂岩储层岩相概率密度,并以此作为三维空间约束项,添加到三维地质统计学叠前反演过程中,得到更加符合地质、测井、地震认识的岩性预测结果,然后运用协模拟技术获取各个目的层段的孔隙度、渗透率和饱和度参数,形成了一种相控地质统计学叠前反演储层预测技术,最终实现了有利储层的含气性预测。研究结果表明:(1)相控地质统计学叠前反演薄储层预测技术特点在于利用岩性敏感弹性参数建立了三维空间储层先验约束,提高了岩性空间预测的准确性;(2)利用协模拟技术可以将相控地质统计学叠前反演得到的弹性参数体与储层参数孔隙度、渗透率、饱和度建立关系,能够更加直观地反映气层特征;(3)在鄂尔多斯盆地东缘的临兴中区推广应用,该方法实现了5 m薄气层的识别,有效地指导了该区致密气勘探开发。结论认为,在相控地质统计学叠前反演基础上进行协模拟,采用“逐步反演、分级预测”的思路可以有效提高致密砂岩薄储层含气性预测的精度,该方法具有较广泛的应用价值和前景。

关键词：鄂尔多斯盆地致密砂岩薄储层相控地质统计学反演含气性预测

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废弃矿区游憩化利用研究评述与框架体系构建

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煤炭学报 2022年第6期47卷 2150-2160页

作者：汪秋菊彭苏萍北京联合大学旅游学院北京100101 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

加强废弃矿区游憩化利用研究,对推动区域可持续发展和实现旅游高质量发展具有重要意义。为实现废弃矿区游憩化利用研究的规范化与系统化,采用文献综述法和归纳分析法系统梳理国内外废弃矿区游憩化利用研究内容、研究方法等相关成果;针... 详细信息

加强废弃矿区游憩化利用研究,对推动区域可持续发展和实现旅游高质量发展具有重要意义。为实现废弃矿区游憩化利用研究的规范化与系统化,采用文献综述法和归纳分析法系统梳理国内外废弃矿区游憩化利用研究内容、研究方法等相关成果;针对目前研究缺乏“人地关系”视角和忽视游憩化利用的动态性等问题,阐释废弃矿区游憩化利用“人地”关系内涵,揭示废弃矿区游憩化利用动态演进规律,构建了基于人地关系理论的研究框架与方法体系。研究认为,废弃矿区游憩化利用实质是以“人”的需求为起点,通过游憩功能重构,来协调废弃矿区再利用中涉及的“人”与自然环境中“地”关系,实现人地关系的优化。废弃矿区游憩化利用是一个动态演进过程,可划分为3个发展阶段:矛盾阶段、调和阶段和协调阶段。在“人”需求推动下,废弃矿区通过资源化、资本化、产业化和区域化,逐步演化成为“人地”关系和谐的新型休闲游憩功能空间。废弃矿区游憩化利用未来研究应遵循“人”-“地”-“人地关系”的研究框架,研究“人”的动机目标、价值取向、利益诉求;剖析“地”的休闲游憩资源的构成及废弃矿区转换成为休闲游憩空间的条件;探讨“人地关系”和谐下废弃矿区游憩化利用模式、作用机制及其影响效应,提出废弃矿区游憩化利用的政策保障体系。

关键词：废弃矿区游憩化利用研究框架人地关系理论

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保水开采覆岩等效阻水厚度的内涵、算法与应用

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煤炭学报 2022年第1期47卷 128-136页

作者：张东升范钢伟张世忠马立强王旭锋中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

煤炭资源保水开采是实现绿色化开采的核心技术之一,保水开采可行性评价则是开展科学开采设计的基础问题。从采动覆岩整体阻水性角度入手,综合考虑覆岩整体的阻水行为与地下水系统的动态响应之间的关系,提出了将上覆隔水岩层(组)虚拟为... 详细信息

煤炭资源保水开采是实现绿色化开采的核心技术之一,保水开采可行性评价则是开展科学开采设计的基础问题。从采动覆岩整体阻水性角度入手,综合考虑覆岩整体的阻水行为与地下水系统的动态响应之间的关系,提出了将上覆隔水岩层(组)虚拟为等效阻水层的学术思想,形成了基于采动覆岩等效渗透系数计算等效阻水厚度进行保水采煤可行性定量评价的新思路与方法。基于达西定律、Kozeny-Caman方程以及采动覆岩移动影响函数递推关系,采用分层、分区组合等效方法,在单岩层水平方向上通过并联来计算整层垂向等效渗透系数,进而通过垂直方向上进行多岩层等效渗透系数串联计算,建立了基于采高、工作面长度、沉陷参数和岩层初始水理参数的采动覆岩整体垂向等效渗透系数的计算方法;以采后覆岩地下水渗漏速度与目标含水层补给速度相等作为保水采煤临界条件,确定了保水采煤最大临界渗透系数与采高、等效岩层厚度之间的关系;基于采动覆岩的渗透系数与其等效阻水厚度成反比的假设,建立了采动覆岩等效阻水厚度的计算方法,进而根据维持含水层水位稳定所允许的最大临界渗透系数,提出了基于采动覆岩等效阻水厚度的保水采煤可行性评价方法,并通过伊犁四矿保水采煤含水层水位变化实测进行了实例验证。研究成果为保水开采预测评价、方法选择和参数优化提供了新的方法。

关键词：保水采煤等效阻水厚度等效渗透系数组合等效定量评价

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不同沉陷应力区土壤水分和溶质运移的模拟试验

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干旱区地理 2023年第9期46卷 1481-1492页

作者：温欣尚海丽黄显武李建伟李依临杨宏宇中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010

中国山西-陕西-内蒙古交界地开采沉陷对地表土壤扰动强烈,引起地表生态损伤。为了揭示开采沉陷对土壤水盐运移的影响机制,通过建立土壤沉陷物理模型,利用沉陷剖面不同应力区土壤容重数据建立HYDRUS-2D水盐模型,研究土壤蒸发过程中,土壤... 详细信息

中国山西-陕西-内蒙古交界地开采沉陷对地表土壤扰动强烈,引起地表生态损伤。为了揭示开采沉陷对土壤水盐运移的影响机制,通过建立土壤沉陷物理模型,利用沉陷剖面不同应力区土壤容重数据建立HYDRUS-2D水盐模型,研究土壤蒸发过程中,土壤水分、总盐分、不同溶质离子在不同沉陷应力区随土壤深度和运移时间的变化规律。结果表明:(1)0~40 cm深度,沉陷拉张作用显著增强土壤蒸发作用,造成挤压区土壤含水率显著大于拉张区,土壤含水率随时间变化曲线呈现典型的蒸发过程“三阶段”模式。(2)沉陷组各应力区土壤总含盐量不但随深度呈现强烈变异,具体表现为20~40 cm、60~80 cm土壤总含盐量相对积聚;而且右侧拉张区总含盐量积聚深度有向下迁移的趋势。(3)沉陷拉张区Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)、Mg^(2+)、Cl^(-)离子积聚浓度大于挤压区。Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)土壤离子浓度随深度呈单峰积聚,沉陷拉张区积聚深度均显著下移。(4)HYDRUS-2D水盐模型可以较好地模拟开采沉陷土壤剖面中的土壤水盐运移。土壤含盐量、含水率的实测值与模拟值率定结果为平均相对误差(ME)≤0.5,均方根误差(RMSE)≤0.5,决定系数(R^(2))>0.95,模拟精度满足试验要求。研究结果可为科学开展开采沉陷区生态修复工程、提高生态自修复能力提供重要理论依据。

关键词：开采沉陷土壤水分运移土壤溶质运移 HYDRUS-2D

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大倾角下行风综采工作面采空区瓦斯积聚特征与高位钻孔参数优化

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矿业安全与环保 2025年第1期52卷 76-81页

作者：姚运泉王兴华王天伟杨胜强中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 山东万祥矿业有限公司山东济南271100 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为了解决大倾角下行通风综采工作面采空区瓦斯大量涌出所引起的回风流瓦斯浓度超限问题,采用单元测定法,从进风到回风将综采工作面分为若干单元,得出每个单元与采空区之间的漏风量、瓦斯涌出量及瓦斯浓度,分析评判采空区瓦斯异常积聚区... 详细信息

为了解决大倾角下行通风综采工作面采空区瓦斯大量涌出所引起的回风流瓦斯浓度超限问题,采用单元测定法,从进风到回风将综采工作面分为若干单元,得出每个单元与采空区之间的漏风量、瓦斯涌出量及瓦斯浓度,分析评判采空区瓦斯异常积聚区分布特征;利用数值模拟软件,分析不同布置条件下高位钻孔的瓦斯抽采效果,优化高位钻孔抽采参数。研究结果表明:在采空区两端全风压压差、高位钻孔抽采负压、采空区热风压及瓦斯浮升力作用影响下,靠近进风侧平距10~30 m、距离煤层顶板10~25 m的采空区,形成瓦斯异常积聚区,将高位钻孔终孔布置在瓦斯异常积聚区且抽采流量为60 m^(3)/min时,瓦斯抽采效果最佳,回风流的瓦斯浓度超限隐患被消除。

关键词：大倾角下行通风综采工作面采空区瓦斯积聚高位钻孔瓦斯抽采数值模拟

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基于高频雷达波的煤岩层位识别与追踪方法研究

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煤炭科学技术 2022年第7期50卷 50-58页

作者：许献磊王一丹朱鹏桥马正中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

煤岩层位的识别与追踪是煤炭智能化开采的重要难题,常规的煤岩层位探测方法存在精度低、实时性差等问题,提出一种基于高频空气耦合雷达的煤岩层位识别与追踪方法,相比于传统方法,本方法可实现非接触式探测,并且能实时进行层位的追踪与... 详细信息

煤岩层位的识别与追踪是煤炭智能化开采的重要难题,常规的煤岩层位探测方法存在精度低、实时性差等问题,提出一种基于高频空气耦合雷达的煤岩层位识别与追踪方法,相比于传统方法,本方法可实现非接触式探测,并且能实时进行层位的追踪与识别。首先通过正演模拟分析了天线悬空耦合条件下高频雷达波在“空气-煤-岩”层位的回波反射特征,提出了“空气-煤”和“煤-岩”层的定位方法;其次对不同煤层厚度条件下的界面探测精度和误差进行分析,提出了“煤-岩”层精确定位方法,并建立了种子层位点的位置关系模型;针对雷达天线悬空高度受煤层起伏变化的影响,研究推导出煤岩层位动态探测过程中煤层厚度的解算算法;再次,根据“煤-岩”层位种子点,提出以三级“窗口算子”为核心的煤岩层位追踪算法,实现了煤岩层位的快速追踪,提高了系统稳定性;最后开展了物理模型试验和现场探测试验,结果表明:物理模型探测中平均误差为±0.12 cm,平均误差百分比为2.18%,矿井工作面探测平均误差值为±0.71 cm,平均误差百分比为3.53%;基于1.2 GHz高频空气耦合雷达可在悬空条件下实时动态获取到1 m范围内煤岩层位信息,动态探测精度达到厘米级,研究成果为煤矿智能化开采以及透明地质模型的动态更新提供技术支撑。

关键词：煤岩识别空气耦合高频雷达煤岩层位实时动态探测识别与追踪窗口算子

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