检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2025年第2期50卷 1362-1375页

作者：程德强张瑞谢同喜刘敬敬郑丽娟寇旗旗江鹤中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 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

煤中甲烷气体传播与煤粒的粒度分布特征紧密相连,进而影响煤炭的安全开采和利用。随着数字图像处理技术的不断发展,基于数字图像分割的煤粒形态检测方法已成为获取煤颗粒粒度分布特征的主流方法。在数字图像分割过程中,全局信息和边缘... 详细信息

煤中甲烷气体传播与煤粒的粒度分布特征紧密相连,进而影响煤炭的安全开采和利用。随着数字图像处理技术的不断发展,基于数字图像分割的煤粒形态检测方法已成为获取煤颗粒粒度分布特征的主流方法。在数字图像分割过程中,全局信息和边缘细节起着关键作用,直接影响分割结果的准确性。基于卷积神经网络架构的U型网络过于注重局部信息,忽视了全局信息的重要性,容易导致过分割现象。而基于Transformer的网络利用多头自注意力机制有效地建模了全局信息,但却没有充分利用边缘细节特征,导致煤颗粒漏分割问题。为了解决上述问题,本研究提出了迭代压缩U型网络(Iterative Squeeze UNet,ISUNet)用于煤颗粒粒度分析。ISUNet模型引入了压缩激励空洞空间金字塔池化模块和基于Transformer的多路迭代编码器。压缩激励空洞空间金字塔池化模块通过增强不同尺度特征的通道信息和全局上下文信息,解决了煤粒过分割问题。编码器中的多头自注意力模块将ResNet50的卷积特征作为其中一个输入,通过点乘自注意力机制不断强化重要的边缘细节特征,解决了煤粒漏分割问题。与5种经典图像分割模型和4种目前主流的分割模型相比,ISUNet表现出色。相较于经典的分割模型TransUNet来说,平均交并比提高了6.6%,准确率提高了0.3%,召回率提高了7.0%,相较于目前主流的图像分割大模型Segment Anything来说,平均交并比提高了4.6%,准确率提高了0.2%,召回率提高了4.9%。在煤粒粒度测量方面,准确率达到了97.49%。这些试验结果充分证实了ISUNet在煤粒粒度分析中的有效性和优越性。

关键词：煤粒粒度分析图像分割基于Transformer的多路迭代编码器压缩激励空洞空间金字塔池化 U型网络

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砌体梁结构下空巷围岩动态稳定机理及控制

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煤炭学报 2025年

作者：张栋郭永红柏建彪田志军张自政王瑞付豪刘帅刚邓敏朱前程吴文达中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室新疆工程学院矿业与地质工程学院湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室太原理工大学矿业工程学院

空巷围岩结构失稳将在工作面前方形成强动压影响区，严重制约工作面安全高效回采。以盛平煤矿2216煤柱回收工作面为工程背景，梳理了研究现场1#空巷渐变失稳规律。基于砌体梁理论，建立考虑采空区矸石及直接顶动态压缩承载的空巷顶板结... 详细信息

空巷围岩结构失稳将在工作面前方形成强动压影响区，严重制约工作面安全高效回采。以盛平煤矿2216煤柱回收工作面为工程背景，梳理了研究现场1#空巷渐变失稳规律。基于砌体梁理论，建立考虑采空区矸石及直接顶动态压缩承载的空巷顶板结构力学模型。随后，推导得出顶板砌体梁结构动态稳定的临界判据，并分析了其形成机制及影响因素。结果表明：工作面向空巷推进过程中，维持砌体梁结构弯矩平衡所需的直接顶压缩量呈现先减小后增大的趋势；减小块体B长度、增大直接顶厚度等能够促使砌体梁结构回转失稳临界位置向铰接点O1附近转移，从而降低工作面与空巷贯通期间顶板结构失稳风险。在此基础上，建立空巷直接顶力学模型，揭示了空巷内泵送支柱应力动态响应机制及其耦合承载特性。研究表明：减小块体B长度及泵送支柱间距等将提高泵送支柱系统的耦合承载性能。提出了“水压致裂顶板结构调控+高水材料泵送支柱非对称加固”控制技术并在研究现场成功应用。监测结果表明：工作面过空巷期间，空巷围岩结构稳定，支架最大工作阻力平均为5198 kN（31.27 MPa），安全阀开启频率在4.67%～ 25.07%之间，未发生支架压死事故。工作面与空巷贯通时，空巷顶底板移近量最大为341 mm（9#空巷），泵送支柱应力最大为8.15 MPa（8#空巷）、10.31 MPa（9#空巷），耦合承载系数最大提升至0.998（8#空巷）、0.993（9#空巷）。有效确保煤柱回收工作面安全高效开采。

关键词：空巷基本顶结构泵送支柱耦合承载围岩控制

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超声波解堵煤粉堵塞筛管的数值模拟研究

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煤矿安全 2025年第2期56卷 93-101页

作者：任金伟魏迎春李慧茹王平刘子亮王安民曹代勇中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 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)科学技术研究院北京100083 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095

针对煤层气井筛管出现的煤粉堵塞问题,借助COMSOL有限元仿真模拟软件搭建了煤层气井筛管的二维和三维仿真模型,采用数值分析的方法研究了超声波作用位置和频率对筛管区域声压和声场均匀性的影响,探讨了利用超声波解堵筛管的可能性。研... 详细信息

针对煤层气井筛管出现的煤粉堵塞问题,借助COMSOL有限元仿真模拟软件搭建了煤层气井筛管的二维和三维仿真模型,采用数值分析的方法研究了超声波作用位置和频率对筛管区域声压和声场均匀性的影响,探讨了利用超声波解堵筛管的可能性。研究结果表明:超声波作用产生的声压可以达到发生空化效应的最小压力值,对煤粉堵塞筛管具有解堵效果;超声波作用于筛管下外侧壁中心和筛管下内侧壁中心时,声压幅值的变化趋势基本一致,声压幅值较大,但声场分布均匀性较差,而超声波作用于筛管内中心时,声压幅值较小,声场分布均匀性较好;绝对声压和声场均匀性随着超声波频率的增加整体呈上升趋势,在60 kHz频率下,绝对声压较大且声场均匀性较好,在20~40 kHz频率范围内,绝对声压和声场均匀性在较低的范围内变化,在40~60 kHz频率范围内,绝对声压和声场均匀性随频率的改变波动较大;利用超声波技术对筛管进行解堵时,若超声波作用于筛管下外侧壁中心和筛管下内侧壁中心,超声波频率选择50 kHz或60 kHz,若超声波作用于筛管内中心,超声波频率选择30 kHz或60 kHz,这2种情况筛管区域绝对声压较大且声场均匀性较好,空化程度较高,解堵效果较好。

关键词：煤层气井超声波技术煤粉堵塞筛管解堵 COMSOL

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乏风瓦斯掺混煤粉蓄热氧化规律及灰色关联性分析研究

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矿业安全与环保 2025年第1期52卷 30-37,46页

作者：聂百胜付昊仑张豪黄继江尹斐斐张志刚柳先锋重庆大学资源与安全学院重庆400044 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

乏风瓦斯(VAM)因其浓度低而难以利用,往往以通风的方式直接排放至大气中,造成了资源浪费。针对该问题,利用自建的乏风瓦斯氧化实验系统,开展了乏风瓦斯在不同浓度、进气流量、初始温度条件下掺混3种煤粉蓄热氧化实验研究,并对影响乏风... 详细信息

乏风瓦斯(VAM)因其浓度低而难以利用,往往以通风的方式直接排放至大气中,造成了资源浪费。针对该问题,利用自建的乏风瓦斯氧化实验系统,开展了乏风瓦斯在不同浓度、进气流量、初始温度条件下掺混3种煤粉蓄热氧化实验研究,并对影响乏风瓦斯转化率的因素进行了灰色关联度分析。实验结果表明:掺混的煤粉放热量越高,乏风瓦斯转化率越高;不同乏风瓦斯浓度条件下,掺混煤粉可显著提高乏风瓦斯转化率,延长反应稳定时间;当乏风中甲烷体积分数为0.6%时,在煤粉蓄热作用下,转化率可提高50%,反应稳定持续时间提升36%;1.5 m^(3)/h的进气量可实现乏风瓦斯转化率超过50%,但稳定时间不长;初始温度越高,乏风瓦斯最大转化率越高,可达57.14%,稳定持续时间也越长,超过35 min。灰色关联度分析表明,初始温度和乏风瓦斯浓度对转化率的影响程度最大。

关键词：乏风瓦斯煤粉蓄热氧化转化率灰色关联度

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轮式移动机器人平面运动学建模与分析

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机械传动 2025年第2期49卷 29-38页

作者：魏毅龙程志红中煤科工清洁能源股份有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 中国矿业大学机电工程学院徐州221116

【目的】基于轮式移动机构平面运动学求解的基本假设,研究轮式移动机器人的平面运动学问题。【方法】首先,分析了在平面固定曲线上做纯滚动刚体的运动学求解方法,得出刚体纯滚动过程中与曲线接触点的弧坐标变化率的表达式;结合车轮在地... 详细信息

【目的】基于轮式移动机构平面运动学求解的基本假设,研究轮式移动机器人的平面运动学问题。【方法】首先,分析了在平面固定曲线上做纯滚动刚体的运动学求解方法,得出刚体纯滚动过程中与曲线接触点的弧坐标变化率的表达式;结合车轮在地面上纯滚动的情况,准确地求出车轮与地面接触点坐标与时间的函数关系,作为表示车轮与地形曲线相互作用的驱动函数。其次,用法向轮径偏移法推导轮心与接触点的坐标关系,使轮心轨迹方程得以确定。再次,以移动机器人6轮导杆联动式悬架为例,将导杆联动式悬架分成后轮腿和摇臂前轮腿两部分求解,列出机构约束方程;结合驱动函数与轮心轨迹方程,用Matlab非线性方程组求解算法在积分定义递推循环中对移动机器人运动学方程进行求解,完成参数的后处理。最后,用Adams软件对理论模型进行了仿真校验。【结果】结果表明,以驱动轮驱动函数、机构约束方程及轮心轨迹方程组成的轮式移动机器人平面运动学模型建模及求解过程准确,能够获取机器人各构件的运动信息。

关键词：移动机器人悬架移动机构运动学建模纯滚动

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特厚煤层综放工作面大断面巷道快速掘进支护技术研究

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中国煤炭 2025年第2期51卷 59-69页

作者：阚磊刘凯璇吴城乐林科文内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿内蒙古自治区鄂尔多斯市017100 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏省徐州市221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏省徐州市221116

针对特厚煤层大断面巷道快速掘进支护技术,提出一种“高效能、低密度”的创新支护方案。通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对大断面煤巷快速掘进及锚网索支护参数进行了优化研究。研究聚焦于提高巷道掘进的安全性与效率,... 详细信息

针对特厚煤层大断面巷道快速掘进支护技术,提出一种“高效能、低密度”的创新支护方案。通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对大断面煤巷快速掘进及锚网索支护参数进行了优化研究。研究聚焦于提高巷道掘进的安全性与效率,通过动态信息设计法优化支护技术方案,实现高性能支护构件的合理应用。数值模拟和现场监测结果均验证了所提方案能有效提升巷道围岩稳定性,加快掘进速度。

关键词：特厚煤层快速掘进数值模拟围岩支护有效锚固

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砂岩三轴循环加卸载峰后力学突变行为

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岩石力学与工程学报 2025年第4期44卷 850-864页

作者：程建超刘殷彤张辽刘升贵侯孟冬毛婷婷李阳薛东杰中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 北京低碳清洁能源研究院国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211

三轴应力循环加卸载试验常被用于揭示扰动诱发的岩石累积损伤断裂力学行为。考虑到砂岩峰后破坏的突发性,首先设计峰前按轴向应力等梯度加载、峰后由应力降控制卸载的恒围压变轴压的试验应力路径。通过试验发现砂岩在峰后循环加卸载破... 详细信息

三轴应力循环加卸载试验常被用于揭示扰动诱发的岩石累积损伤断裂力学行为。考虑到砂岩峰后破坏的突发性,首先设计峰前按轴向应力等梯度加载、峰后由应力降控制卸载的恒围压变轴压的试验应力路径。通过试验发现砂岩在峰后循环加卸载破坏过程中具有明显的力学行为转换特征,存在明显的应力降、能量密度降和损伤激增现象,均与宏观断裂面的形成密切相关。其次,提出精准划分峰后延性软化和宏观断裂两阶段应力降的依据,划分砂岩循环加卸载全过程体积应变与偏应力关系的3个阶段:全过程压缩、先扩容后压缩与全过程扩容,建议以基于体胀突变点识别方法或最大能量降计算方法确立的断裂强度作为峰后力学临界行为转换点。进一步,揭示砂岩峰值前和峰值后循环加卸载弹性能密度非线性演化特征及能量密度降与偏应力关系,并定义一种新的考虑循环加卸载能量累积的损伤变量公式,累积损伤在延性软化阶段与裂隙体积应变近似呈线性关系,而在宏观断裂阶段出现激增现象;损伤激增量与围压近似成线性反比关系,新损伤定义可以更好地揭示峰后损伤突变特征。研究结果表明三轴循环加卸载试验设计可为层次揭开砂岩峰后力学突变行为提供可靠方法。

关键词：岩石力学三轴应力循环加卸载试验峰后破坏应力降能量密度降力学突变行为

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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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迎采工作面沿空掘巷围岩能量-应力全周期演化规律

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煤炭科学技术 2025年第04期 162-175页

作者：陈定超王襄禹柏建彪李梦龙卢建飞张飞腾孙世奇赵祥岍于洋中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室中南大学资源与安全工程学院徐州工程学院土木工程学院

迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响，巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景，提出在原有25 m煤柱迎采动面掘巷的基础上，沿上工作面非稳定采空区后方改变巷... 详细信息

迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响，巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景，提出在原有25 m煤柱迎采动面掘巷的基础上，沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘进轨迹，将区段煤柱宽度减小至6 m，进行沿空掘巷。为了证明方案的可行性，采用FLAC3D建立数值模型，模拟了原方案与优化方案2种情况下的巷道围岩能量-应力全周期（迎15103采动工作面掘进、非稳定采空区侧巷道掘进、15105工作面回采）演化规律。模拟结果显示：（1）迎15103采动工作面掘进期间，应力和能量主要集中在区段煤柱的采空区侧。（2）非稳定采空区侧巷道掘进期间，与原方案相比，优化方案使6 m煤柱内部能量和应力转移至工作面煤体侧。（3） 15105工作面回采期间，采取原方案时，能量和应力均向25 m煤柱回采侧集中，应力峰值达到31.2 MPa，最大能量为192.4 kJ/m3；采取优化方案时，能量和应力均向工作面实体煤侧转移，6 m煤柱具备一定承载能力，并且整个过程中应力集中程度低、能量无明显聚集，回采期间6 m煤柱内部应力峰值仅8.1 MPa，最大能量为126.7 kJ/m3。在此基础上，确定了优化方案的可靠性，并结合数值模拟结果和现场地质条件，提出将巷道分成4个区段：迎采对掘段、临空掘巷段、渐变煤柱段和沿空掘巷段，建立了巷道围岩分区控制体系，设计了锚杆、索支护参数。最终成功开展了工业性试验，现场监测结果显示各区段巷道整体控制效果良好。

关键词：迎采掘进沿空掘巷煤柱双屈服模型应变软化模型

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重金属铜胁迫下玉米的光谱特征及监测研究

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光谱学与光谱分析 2019年第9期39卷 2823-2828页

作者：李燕杨可明荣坤鹏张超高鹏程凤中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室

农作物重金属污染监测是当今高光谱遥感研究的重要内容之一,旨在设计一种新的窄带植被指数,以实现不同培育期的两种玉米品种的重金属铜胁迫监测。研究设计了不同浓度的铜污染实验,采用SVCHR-1024I型高性能地物光谱仪测量不同浓度铜离子(... 详细信息

农作物重金属污染监测是当今高光谱遥感研究的重要内容之一,旨在设计一种新的窄带植被指数,以实现不同培育期的两种玉米品种的重金属铜胁迫监测。研究设计了不同浓度的铜污染实验,采用SVCHR-1024I型高性能地物光谱仪测量不同浓度铜离子(Cu^2+)胁迫下玉米叶片的光谱反射率,并同步获取了玉米叶片中Cu^2+含量数据。首先,对玉米叶片原始光谱数据进行一阶差分处理,并计算一阶差分反射率与叶片中Cu^2+含量的相关系数(r),筛选对铜胁迫敏感的波段。计算结果显示,489~497,632和677nm波长附近的一阶差分反射率与叶片中Cu^2+含量显著相关,可将其视为敏感波段。其次,根据以上3个敏感波段,建立基于一阶差分反射率的铜胁迫植被指数(dVI)。对所有可能的dVIs和Cu^2+含量进行一元回归分析,并采用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)对回归结果进行评估,以筛选最佳指数。最后,采用不同生长年份的玉米实验数据对敏感波段的稳定性及dVI的适用性进行了验证评估;同时,通过与归一化植被指数(NDVI)、红边叶绿素指数(CIred-edge)、红边位置(REP)、光化学反射指数(PRI)等常规重金属胁迫植被指数进行应用比较,证明dVI更具有优越性。结果表明:一阶差分处理后,在450~500,630~680和677nm波长处的叶片反射率与Cu^2+含量的相关系数明显增大。基于一阶差分反射率的特征波段具有稳定性,对于不同生长年份的玉米叶片数据,特征波段的波长位置不变。一元回归分析结果表明,结合497,632和677nm波长的一阶差分反射率的指数与Cu^2+含量具有显著的相关性,对于不同生长年份的2种玉米品种数据集,R2都高达0.75以上。另外,与常规植被指数比较结果表明,该研究所提出的dVI具有更好的鲁棒性及有效性,可为冠层尺度的重金属胁迫监测提供理论基础。

关键词：玉米铜胁迫植被指数特征波段高光谱

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