检索结果-内蒙古大学图书馆

矿业研究与开发 2023年第4期43卷 88-94页

作者：杨江坤宋彦琦马宏发郑俊杰杨俊涛鲍伟中国矿业大学(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)力学与建筑工程学院北京100083

基于石膏岩室内单轴声发射试验,结合PFC^(2D)颗粒流模拟,分析了单轴压缩下岩石声发射演化特征,从空间角度反演了微裂纹萌生、汇集到破坏的过程,同时对渐进破坏过程的能量变化进行分析。研究结果表明:岩石颗粒流细观参数对宏观参数的显... 详细信息

基于石膏岩室内单轴声发射试验,结合PFC^(2D)颗粒流模拟,分析了单轴压缩下岩石声发射演化特征,从空间角度反演了微裂纹萌生、汇集到破坏的过程,同时对渐进破坏过程的能量变化进行分析。研究结果表明:岩石颗粒流细观参数对宏观参数的显著性影响各不相同,利用正交试验及回归分析可量化宏细观参数关系;单轴压缩过程中,声发射事件在峰后阶段大量产生,发展过程可依次划分为无损期、平静期、增长期和陡增期,声发射事件陡增期存在沉寂期,可作为岩石破坏的前兆判据;岩石模型内部最先出现张拉裂纹,峰前阶段内部裂纹随机产生,汇集性并不明显,宏观破裂面形成于峰后阶段,且破裂面附近富集大量拉伸裂纹;岩石内部能量在峰前阶段以弹性能储存为主,峰后应变能大量释放,耗散能急剧增加,能量耗散比呈“N”形变化;基于声发射试验结果所得本构模型更适用于描述离散元单轴压缩过程中的应力应变关系。

关键词：单轴压缩声发射颗粒流模拟能量耗散石膏岩

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考虑玄武岩矿物细观结构的三点弯断裂近场动力学研究

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煤炭技术 2023年第9期42卷 13-19页

作者：李明耀薛喜仁彭磊李绍金王智敏左建平中国矿业大学(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)力学与建筑工程学院北京100083

为研究岩石细观结构对其内部微裂纹萌生、扩展和贯通的影响,基于近场动力学理论从细观尺度出发,建立了能够反映岩石细观结构的数值模型,研究了玄武岩的三点弯断裂行为。首先,研究了双材料杆和含夹杂二维平板问题,并与有限元方法进行对比... 详细信息

为研究岩石细观结构对其内部微裂纹萌生、扩展和贯通的影响,基于近场动力学理论从细观尺度出发,建立了能够反映岩石细观结构的数值模型,研究了玄武岩的三点弯断裂行为。首先,研究了双材料杆和含夹杂二维平板问题,并与有限元方法进行对比,验证了数值算法的准确性。然后,利用随机序列方法和Python语言将岩石的细观结构纳入数值模型,建立了能够反映玄武岩细观结构特征的细观近场动力学模型。最后,通过与玄武岩三点弯实验对比分析,研究了不同偏置缺口玄武岩的三点弯细观断裂行为。研究结果表明,建立的细观近场动力学模型可以很好地预测玄武岩的宏观力学行为,以及其内部微裂纹的萌生、扩展和贯通过程,为研究复杂环境下工程岩体的破裂提供了一种有效的数值计算方法。

关键词：近场动力学三点弯裂纹扩展细观力学

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深度卷积神经网络目标检测算法在煤矿断层检测上的应用

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矿业科学学报 2023年第6期8卷 733-743页

作者：张春翔唐烨锈邹冠贵曾义文樊卓中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

断层解释技术在煤矿安全开采领域起着至关重要的作用。随着神经网络技术的发展,许多基于神经网络算法的智能化地震资料解释处理方案被提出。首先通过对比不同的深度卷积神经网络目标检测算法,选择适合于识别断层的Faster R-CNN目标检测... 详细信息

断层解释技术在煤矿安全开采领域起着至关重要的作用。随着神经网络技术的发展,许多基于神经网络算法的智能化地震资料解释处理方案被提出。首先通过对比不同的深度卷积神经网络目标检测算法,选择适合于识别断层的Faster R-CNN目标检测算法;其次建立具有多种地质特征的地震正演模型,分别对AlexNet、残差网络ResNet50和ResNet101三种特征提取网络进行测试,优选得出ResNet101特征提取网络在断层检测方面具有更加优异的表现;最后基于优选的ResNet101特征提取网络和Faster R-CNN目标检测算法构建断层检测模型,对实际地震数据进行断层检测。结果表明:基于深度卷积神经网络的目标检测算法在断层检测上具有很好的泛化能力,提高了断层的解释效率,在实际应用上具有巨大潜力。

关键词：深度卷积神经网络断层检测地震正演模型目标检测

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超高水材料充填减灾减损绿色开采理论与技术进展及展望

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金属矿山 2023年第5期 14-30页

作者：王方田刘超郝文华胡世杰冯光明李怀展郭广礼中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率... 详细信息

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率高等特点,可有效解决地面环境保护与煤炭资源开采破坏之间的突出矛盾,符合煤炭资源减灾减损绿色智能开采新发展理念的要求。在总结充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,阐明了超高水材料充填开采的技术原理、工艺流程及材料性能;重点从充填开采地表沉陷控制“充填体—煤柱”及“充填体—支架—煤体”协同承载等方面揭示了充填开采动力灾害防治机理;提出了减灾减损绿色开采动力灾害防治、智能化感知、地表形变监测与预计及充填装备智能化控制等关键技术,在山东义能煤矿成功进行了超高水材料充填开采实践,并实现了“三下”深部煤层安全高效智能绿色开采。为推进生态文明建设与环境保护,实现现代化矿井减灾减损绿色开采,展望了超高水材料充填开采研究方向为:深化深部超高水材料充填开采岩层控制基础理论、提高超高水材料充填开采技术智能化水平,创新超高水充填与煤系共伴生资源协同开采技术体系,联合超高水材料充填开采与碳捕获、封存及再利用技术,优化智能化绿色开采监测评估体系与方法,为实现深部资源绿色化开采提供科学依据。

关键词：超高水材料绿色开采协同承载减灾减损地表沉陷

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深部巷道顶板软弱夹层对围岩稳定性的影响研究

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矿业研究与开发 2023年第2期43卷 102-107页

作者：申付新宋彦琦裴添翼郑俊杰马宏发邵志鑫中国矿业大学(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)力学与建筑工程学院北京100083

为了研究深埋巷道顶板软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,采用理论分析和数值模拟的方法,对巷道顶板软弱夹层厚度、位置和数量进行系统性研究。研究结果表明:(1)将顶板简化为弹性体和西原模型构成的组合系统,可以较好地描述顶板软弱夹层变... 详细信息

为了研究深埋巷道顶板软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,采用理论分析和数值模拟的方法,对巷道顶板软弱夹层厚度、位置和数量进行系统性研究。研究结果表明:(1)将顶板简化为弹性体和西原模型构成的组合系统,可以较好地描述顶板软弱夹层变形,当软弱夹层受力大于其屈服应力时,顶板失稳;(2)顶板软弱夹层对顶板具有一定的应力弱化作用,且在软弱夹层位置存在明显的应力跳跃现象,随着夹层数量的增加,底板应力集中程度略微增加;(3)距离顶板较近的软弱夹层对巷道围岩变形量影响较大,且在软弱夹层位置存在变形突变,巷道顶板易发生离层。结合数值模拟结果,当巷道顶板存在软弱夹层时,应及时采取支护措施,防止软弱夹层超过屈服应力导致巷道失稳冒落。

关键词：软弱夹层夹层位置夹层数量围岩稳定性

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开孔泡沫金属动态力学性能及能量特性

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科学技术与工程 2023年第23期23卷 9859-9867页

作者：解北京张景顺于瑞星刘天乐栾铮代兴兰中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 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

泡沫金属材料在防护吸能领域有着重要的应用前景,深入研究泡沫金属及其相关结构的冲击力学性能十分必要。通过Φ50 mm的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置对开孔泡沫金属Fe、Ni、Fe-Ni合金(50 mm×10 mm)进... 详细信息

泡沫金属材料在防护吸能领域有着重要的应用前景,深入研究泡沫金属及其相关结构的冲击力学性能十分必要。通过Φ50 mm的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置对开孔泡沫金属Fe、Ni、Fe-Ni合金(50 mm×10 mm)进行动态冲击试验。试验分析了应变和应变率对其力学性能及吸能特性的影响,通过对其峰值应力、波动应力、理想吸能效率等参数的对比分析多种冲击速度下不同泡沫金属材料的抗压强度与吸能性,为建筑、航天等工程的使用提供理论基础。研究结果表明:高冲击速度下峰值应力增大且Fe-Ni合金抗压强度最高,不同材料泡沫金属均存在波动应力且压密阶段时间各不相同。应变率介于600~1150时泡沫金属Ni吸能性最优,该区间外Fe-Ni合金更优。当应变率大于1000时,Fe-Ni合金理想吸能效率增幅较大,相较于700时提高了48%、为最优理想吸能材料。

关键词：开孔泡沫金属波动应力理想吸能效率材料力学

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滇东复杂地质条件探地雷达与井下地震综合超前预测小构造

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煤炭科学技术 2023年第S01期51卷 222-230页

作者：崔凡王然陈存强汪义龙白钰殷裁云曹运飞曹睿廖留雄中国矿业大学(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 华能云南滇东矿业分公司云南曲靖655000 华能煤炭技术研究有限公司北京100083 北京宇博新创地球物理技术有限公司北京100083

在我国西南地区,地质条件复杂,煤层瓦斯储量丰富,矿井水文地质条件多变,地质预报是保障矿井安全生产的重中之重。为有效探明矿井巷道前方的隐伏构造,仅依靠单一物探方法,受井下探测环境限制,探测效果往往不能满足生产需求。以滇东矿区... 详细信息

在我国西南地区,地质条件复杂,煤层瓦斯储量丰富,矿井水文地质条件多变,地质预报是保障矿井安全生产的重中之重。为有效探明矿井巷道前方的隐伏构造,仅依靠单一物探方法,受井下探测环境限制,探测效果往往不能满足生产需求。以滇东矿区雨汪煤矿首采工作面为例,结合当前矿井开采工艺,采用探地雷达与井下二维地震相结合的方法,对巷道前方隐伏构造进行综合预测预报研究。在顶板瓦斯抽采巷采用井下二维地震进行底板探测,获取巷道底板下煤层构造赋存信息。利用工作面顶板瓦斯抽采巷和邻近掘进巷道的空间位置关系,结合研究区构造发育规律,将解释构造短距离推理延伸至掘进巷道,作为掘进巷道构造分布预测依据。随后,根据掘进巷道的掘进进尺,在巷道掘井工作面采用探地雷达进行超前探测。对比分析探地雷达与地震数据,修正构造解释位置,排除井下噪音的异常解释。最终生成一个高精度地质模型,指导矿井生产。经研究区揭露验证分析,本研究方法的预测准确率高达90%,且误差小于1 m。

关键词：复杂矿井地质探地雷达井下二维地震综合超前预测典型地质构造

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弱力能源开发及其自供能环境净化效应

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科学通报 2023年第11期68卷 1381-1391页

作者：佟望舒安琪李勇李鑫楠张以河中国地质大学(北京)材料科学与工程学院非金属矿物与固废资源材料化利用北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

地球生态系统存在广泛且低功率无序的分散能量,包括水流弱力、磁力扰动和生物活动等,尚未得到有效开发利用.常规化石能源通过集中发电再分散利用,是低熵能源的高熵利用,而回收转化利用广泛分散的环境弱力,可以将高熵能量直接高熵利用,... 详细信息

地球生态系统存在广泛且低功率无序的分散能量,包括水流弱力、磁力扰动和生物活动等,尚未得到有效开发利用.常规化石能源通过集中发电再分散利用,是低熵能源的高熵利用,而回收转化利用广泛分散的环境弱力,可以将高熵能量直接高熵利用,是能源生产途径和利用方式的重要变革.环境弱力能源按介质可分为固体振动、液体流动和气体扰动,以机械能为表观形式,可以通过材料转化为电能,并应用于地球生态系统的环境净化,具备能源开发和环境净化双重效应.新材料和新技术研发是弱力能源转化利用的基础,涵盖了微弱能量捕捉、高效力电转换、电能原位利用3个过程,其中压电和摩擦催化发展迅速,具有巨大的应用和发展前景.压电催化材料中,钛酸钡、氧化锌、锆钛酸盐和聚偏氟乙烯复合薄膜等在机械搅拌或振动作用下发生压电催化反应,实现污染物降解、杀菌和清洁等功能.摩擦催化材料中,氧化锌、硫化铬、钴酸镍等半导体和聚四氟乙烯等高分子材料可发生摩擦催化反应,实现环境净化等功能.弱力能源未来发展中,需要将压电和摩擦电催化过程中的电压与电荷量进一步提升,厘定电场、电荷交换界面和反应物共同作用下的电荷交换行为,实现反应环境与催化材料匹配度提升.在“双碳”目标下,实现弱力能源的高效转化利用,在环境治理和医疗健康等方面具有重要的应用价值,是绿色能源发展和宜居地球建设的重要方向.

关键词：弱力能源压电催化摩擦催化环境净化绿色能源双碳目标

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基于改进链码追踪算法的隧道衬砌裂缝识别方法

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现代隧道技术 2022年第4期59卷 90-99页

作者：许献磊郑浩翔刘昱昊中国矿业大学(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

地铁隧道衬砌表观裂缝病害直接威胁地铁隧道的安全运营。当前衬砌裂缝检测大多采用基于图像处理的裂缝检测技术,因图像数据量大以及地铁隧道复杂多变的内部环境,裂缝检测的效率和精度均难以满足实际需求。针对上述情况,对基于改进链码... 详细信息

地铁隧道衬砌表观裂缝病害直接威胁地铁隧道的安全运营。当前衬砌裂缝检测大多采用基于图像处理的裂缝检测技术,因图像数据量大以及地铁隧道复杂多变的内部环境,裂缝检测的效率和精度均难以满足实际需求。针对上述情况,对基于改进链码追踪算法的隧道衬砌裂缝识别方法开展研究。首先对线阵相机获取的隧道衬砌表观图像进行预处理;然后将识别出的裂缝转化成链码序列,进而提出一种改进的链码追踪算法,可快速提取裂缝边界特殊点并对剔除掉伪拐点和多余拐点;最后基于裂缝骨架树型结构模型提出一种裂缝骨架长度算法和裂缝宽度算法,并对链码追踪结果进行误差分析。现场探测实验结果表明,在确保裂缝形状不变情况下,采用改进的链码边界追踪算法追踪的裂缝边界像素点数可降低82%,裂缝长度和宽度误差控制在4%和7%以内,可为隧道衬砌裂缝病害快速检测和隧道安全运营提供技术支撑。

关键词：地铁隧道衬砌裂缝线阵相机特征识别链码追踪

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区段煤柱聚能失稳关键因素及控制技术

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采矿与岩层控制工程学报 2022年第2期4卷 20-30页

作者：牛滕冲王方田王文林邵栋梁中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州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 陕西华彬煤业股份有限公司陕西咸阳713500

针对综放工作面区段煤柱失稳问题,以蒋家河煤矿ZF211工作面25 m宽区段煤柱为工程背景,通过理论分析、数值模拟以及现场试验的方法分析了煤柱极限能量与侧向应力之间的函数关系,提出了煤柱弹性区失稳判据,研究了塑性区范围以及承载宽度... 详细信息

针对综放工作面区段煤柱失稳问题,以蒋家河煤矿ZF211工作面25 m宽区段煤柱为工程背景,通过理论分析、数值模拟以及现场试验的方法分析了煤柱极限能量与侧向应力之间的函数关系,提出了煤柱弹性区失稳判据,研究了塑性区范围以及承载宽度对煤柱弹性区极限能量的影响。结果表明:区段煤柱弹性区极限能量与侧向应力呈二次正相关关系,侧向应力整体呈"上凸型"对称分布,能量大小随塑性区范围的增大而增大;极限弹性能密度随塑性区范围和煤柱承载宽度的增大而增大;煤柱弹性能呈"双峰型"分布,随着塑性区范围的增大而增大;提出了煤柱局部冲击和煤柱大范围连锁冲击2种聚能失稳形式;给出了相应的控制技术并在现场进行了应用,工程实践表明防治效果良好。

关键词：区段煤柱失稳关键因素控制技术

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