检索结果-内蒙古大学图书馆

基于LandTrendr和CCDC算法的神东煤炭基地植被损毁识别对比分析

金属矿山 2023年第1期 55-64页

作者：李军张艺藂张彩月谢慧真张成业杜梦豪王雅颖中国矿业大学(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

煤炭基地是我国煤炭资源的集中产业地,面临着植被损毁区域大、损毁原因复杂多变的问题。定量分析长时序植被损毁识别方法在煤炭基地的适用性,对当地生态环境质量监管具有十分重要的意义。基于Google Earth Engine云计算平台的Landsat影... 详细信息

煤炭基地是我国煤炭资源的集中产业地,面临着植被损毁区域大、损毁原因复杂多变的问题。定量分析长时序植被损毁识别方法在煤炭基地的适用性,对当地生态环境质量监管具有十分重要的意义。基于Google Earth Engine云计算平台的Landsat影像数据,从植被损毁识别、不同地表区域适用性、植被损毁时间3个方面,定量对比分析了Land Trendr(LT)和Continuous Change Detection and Classification(CCDC)算法在神东煤炭基地进行长时序(1990-2020年)植被损毁识别中的适用性。研究表明:(1)在植被损毁识别上,LT和CCDC算法总体精度分别为73.6%和84.4%,识别效果较好。(2)LT和CCDC算法都能较好地避免林地区域的错分误差。但LT算法仅能识别露天采场区域部分植被损毁,遗漏误差较大,且基本无法识别到城市扩张所造成的植被损毁,而CCDC算法对这两类区域的识别效果较好。在水体区域,LT算法显著优于CCDC算法。(3)LT和CCDC算法识别损毁时间的误差在1 a内的结果分别占95.7%和90%,损毁时间识别效果很好。总体而言,相较于LT算法,CCDC算法更适用于城市扩张明显、水体面积很少的神东煤炭基地植被损毁识别。上述分析为神东煤炭基地生态环境质量监管提供了数据参考,更为两种算法在其他煤炭基地尺度的进一步应用提供了方法优选借鉴,但是两种算法均存在难以避免的局限性,未来需要研究一种能够准确自适应识别煤炭基地内大范围露天矿群植被损毁事件的新方法。

关键词：植被损毁识别 LT CCDC GEE 长时间序列 Landsat

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淮北矿区煤矸石多环芳烃污染特征及毒性评价

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中国环境科学 2022年第2期42卷 753-760页

作者：陈雪许丹丹钱雅慧洪秀萍梁汉东中国矿业大学(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 淮北师范大学生命科学学院安徽淮北235000

利用气相色谱-三重四级杆质谱(GC-MS/MS)对采自刘桥二矿的13件煤矸石样品(7件新鲜煤矸石样品,6件风化煤矸石样品)中16种优先级母体多环芳烃(16PAHs)和烷基多环芳烃(a-PAHs)进行了定性和定量分析.结果表明:煤矸石中不仅含有16PAHs,而且... 详细信息

利用气相色谱-三重四级杆质谱(GC-MS/MS)对采自刘桥二矿的13件煤矸石样品(7件新鲜煤矸石样品,6件风化煤矸石样品)中16种优先级母体多环芳烃(16PAHs)和烷基多环芳烃(a-PAHs)进行了定性和定量分析.结果表明:煤矸石中不仅含有16PAHs,而且含有对应的a-PAHs,后者含量(均值587.88ng/g,n=13)普遍高于前者(均值505.23ng/g,n=13).16PAHs以萘,菲,为主,分别占16PAHs总和的15%,33%和15%;a-PAHs则以烷基萘与烷基菲为主,分别占a-PAHs总和的22%与40%.风化样品中Σ16PAHs及Σa-PAHs含量均高于新鲜样品,仅苯并[a]芘,二甲基取代菲风化后含量降低,相对应的一甲基苯并[a]芘(C_(1)-BaP),菲在风化后升高.特征比值法显示,煤矸石样品满足0煤炭,石油,沉积物样品进行分析也有较好的分散度,能够用于区分煤矸石源PAHs.毒性评价显示煤矸石中BaP等效浓度达到194.60ng/g,a-PAH尤其是C_(1)-BaP贡献了大部分的毒性风险.本文为PAHs源解析提供了煤矸石来源的基础实验数据及判定此来源的特征比值,并揭示了煤矸石中PAHs可能具有的潜在生态风险.

关键词：煤矸石烷基多环芳烃风化特征比值毒性当量(TEQ)

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特厚煤层综放煤-矸-岩放落流动的时序规律及识别方法

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煤炭学报 2022年第1期47卷 137-151页

作者：刘长友张宁波郭凤岐安森陈宝宝中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

综放工作面放煤工艺中的煤矸智能识别是智能化综放开采的瓶颈,经过十几年的不断探索研究,基于煤层的沉积环境和岩性赋存特征,提出了煤岩层低水平自然γ射线辐射高精度实时探测方法和煤矸自动识别原理,为综放工作面放煤工序的煤矸智能识... 详细信息

综放工作面放煤工艺中的煤矸智能识别是智能化综放开采的瓶颈,经过十几年的不断探索研究,基于煤层的沉积环境和岩性赋存特征,提出了煤岩层低水平自然γ射线辐射高精度实时探测方法和煤矸自动识别原理,为综放工作面放煤工序的煤矸智能识别控制奠定了基础。根据特厚煤层含多层夹矸的复杂结构特征,以提高煤矸识别的精准性为目的,分析了特厚煤层夹矸的赋存特点及自然辐射特性;开展了煤-矸(夹矸)-岩(直接顶岩石)放落流动的时序规律研究,得出顶煤中夹矸的层位、间距、层数等因素会影响放落流动时序,且呈现不同的时序状态,据此进行了放落流动时序分区;相应地不同时序区的混矸率会呈现不同的特征:当夹矸无时序放出时,混矸率在一固定的范围内波动,当煤-夹矸渐次放出时,混矸率呈现上升—稳定—连续台阶式上升的特征,直接顶矸石的混入,使得混矸率呈线性增加;基于煤-矸-岩放落流动的时序特征,得出了不同时序条件下自然射线的辐射变化特征,确定了自然射线辐射强度台阶式变化与夹矸赋存参数的影响关系,区分了放煤流中含有夹矸和直接顶矸石混入的辐射特征,确定了不同煤-矸-岩放落时序区的辐射强度范围,提出了以自然射线辐射强度作为煤-矸-岩自动识别的主要参数和2种不同关窗方式的识别方法;在同煤集团塔山煤矿进行了现场测试,测试结果与研究结果得到了很好的印证,达到了预期效果,为智能放煤的现场应用奠定了基础。

关键词：综放开采煤矸识别智能化放顶煤流动时序规律特厚煤层

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基于随机森林声波曲线构建的盾构机掘进路线预测

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Applied Geophysics 2024年第1期21卷 69-79,204页

作者：师素珍刘最亮谷剑英段培飞韩琦齐佑朝张新煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 华阳新材料科技集团有限公司阳泉37000 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

近年来,煤矿井下为了提高生产效率,将盾构机应用到巷道掘进中。地质条件是决定盾构机工作效率的重要因素,盾构机施工围岩以石灰岩、砂岩等中硬岩最为有利,因此拟掘进巷道位置的岩性预测成为提高盾构机工作效率的核心问题。目前地震反演... 详细信息

近年来,煤矿井下为了提高生产效率,将盾构机应用到巷道掘进中。地质条件是决定盾构机工作效率的重要因素,盾构机施工围岩以石灰岩、砂岩等中硬岩最为有利,因此拟掘进巷道位置的岩性预测成为提高盾构机工作效率的核心问题。目前地震反演是岩性预测的重要手段,阳泉新景区块由于部分声波测井曲线缺失,对波阻抗反演产生了影响,因此,如何利用已有的测井曲线生成缺失的声波测井曲线以及如何利用盾构机工作行进中的岩性揭露数据不断更新前方岩性分布预测结果成为当前亟待解决的关键。首先对测井曲线进行标准化等预处理,针对声波测井曲线缺失问题,引入随机森林回归算法,利用密度(Density)、自然伽马(GR)、视电阻率(Res)和自然电位(SP)4种测井曲线作为特征变量,建立曲线回归预测模型,预测声波(P-wave)测井曲线。在分析声波曲线和伽马曲线原理的基础上,进行拟声波曲线构建并做拟声波反演,在反演数据体上解释K7砂岩的顶和底界面,将解释得到的地震解释层位信息从时间域数据转换到深度域,经验证实预测结果与揭露数据符合率较高。同时,结合盾构机工作行进中的岩性揭露数据对目标巷道剖面的K7砂体分布预测进行了多次更新迭代,精细刻画了巷道位置K7砂岩的分布情况,为盾构机掘进路线优选提供了有效指导。

关键词：随机森林曲线构建拟声波反演 K7砂岩展布盾构机掘进路线

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露天矿边坡岩石剪切力学特性与破裂特征研究

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采矿与安全工程学报 2021年第2期38卷 334-342页

作者：时旭阳才庆祥李兆霖周伟李明中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

通过对新疆地区某露天矿不同岩石开展一系列不同法向应力条件下的直剪试验,结合数字照相监测与电镜扫描技术对不同岩石不同法向应力条件下剪切力学特性与宏细观破裂特征展开深入研究。结果表明:Group 1,3两组岩石应力-应变曲线变化平缓... 详细信息

通过对新疆地区某露天矿不同岩石开展一系列不同法向应力条件下的直剪试验,结合数字照相监测与电镜扫描技术对不同岩石不同法向应力条件下剪切力学特性与宏细观破裂特征展开深入研究。结果表明:Group 1,3两组岩石应力-应变曲线变化平缓,在低法向应力条件下(1,2 MPa)裂隙倾角分布较广,产生了较为复杂的裂隙面,且细观形貌以微孔、微坑等特征为主,韧窝分布均匀,表现出明显的塑性破坏特征。Group 2,4岩石剪切应力-位移曲线到达峰值之后迅速跌落,且峰后黏聚力变化较大,在低法向应力条件下裂隙特征极为简单,断面平整度相对较好,纹理均匀、界面光滑,说明法向应力未对岩石产生诱导破裂作用,反而起到围压约束裂纹扩展的作用,具有明显的脆性特征,增加法向应力(3 MPa),岩石表面出现了高倾角裂隙,岩石逐渐由脆性特征转为延性特征。此外岩石表面裂隙倾角30°是一个重要的分界,当倾角集中在30°以下,岩石表现出脆性特征,当倾角集中在30°及以上,岩石延性特征显现。

关键词：露天煤矿边坡剪切裂隙

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割煤截齿摩擦石英砂岩引燃(爆)煤壁短钻孔涌出瓦斯的危险性研究

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采矿与安全工程学报 2021年第2期38卷 411-418页

作者：宋万新杨胜强张少华周全超蒋孝元桑乃文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 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

本文针对夹矸(石英砂岩)煤层的综采工作面,存在割煤截齿摩擦石英砂岩引燃(爆)浅孔抽放短钻孔涌出瓦斯的风险,以试验工作面为研究背景,通过Fluent数值模拟和MATLAB数据处理分析,研究了对采煤机滚筒后方浅孔抽放钻孔口周围瓦斯引燃危险区... 详细信息

本文针对夹矸(石英砂岩)煤层的综采工作面,存在割煤截齿摩擦石英砂岩引燃(爆)浅孔抽放短钻孔涌出瓦斯的风险,以试验工作面为研究背景,通过Fluent数值模拟和MATLAB数据处理分析,研究了对采煤机滚筒后方浅孔抽放钻孔口周围瓦斯引燃危险区的分布规律,并在现场释放CO2模拟了钻孔瓦斯涌出的情况,测得的CO2体积分数分布与数值模拟结果基本一致。研究结果表明:当钻孔口处于采煤机滚筒后方不同位置时,其周围瓦斯引燃(爆)危险区的形状、大小及在钻孔口的分布方位都发生变化。随着钻孔瓦斯流量的增大,瓦斯引燃(爆)危险区的形状基本相同,面积增大,竖直长度随之线性增加;但在采煤机滚筒后方1 m这个最易引起爆炸的范围内,瓦斯引燃(爆)危险区的面积并不大,最大竖直长度为196 mm,如果在竖直方向将钻孔距石英砂岩的安全距离控制在392 mm以上,可以避免浅孔抽放短钻孔涌出瓦斯被引燃(爆)的风险。

关键词：浅孔抽放综采工作面石英砂岩瓦斯引燃(爆)危险区数值模拟

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分层充填沿空留巷瓦斯治理技术研究

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采矿与安全工程学报 2022年第6期39卷 1246-1255页

作者：张栋张帅王霞巩思宇左然芳孙垒卢爱红董阳北京低碳清洁能源研究院先进材料研究中心北京102211 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 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

为有效解决高瓦斯矿井瓦斯治理难的问题,以漳村矿26采区2605工作面为研究背景,通过分析已回采工作面安全开采影响因素,提出“分层充填沿空留巷+高抽巷”瓦斯治理方式,即在2605工作面运输巷实施分层填充沿空留巷,封堵采空区涌出瓦斯,避... 详细信息

为有效解决高瓦斯矿井瓦斯治理难的问题,以漳村矿26采区2605工作面为研究背景,通过分析已回采工作面安全开采影响因素,提出“分层充填沿空留巷+高抽巷”瓦斯治理方式,即在2605工作面运输巷实施分层填充沿空留巷,封堵采空区涌出瓦斯,避免向留巷内泄漏,通过高抽巷对涌出瓦斯进行抽采。根据载荷适应性原理和变形适应性原理,建立分层充填沿空留巷围岩力学模型,给出充填墙失稳的判别临界值,研究分层充填墙力学性能和留巷期间围岩及充填墙稳定性和高抽巷的瓦斯抽采效果。研究表明:分层充填墙的稳定性受分层厚度比和充填墙宽度影响,存在最优参数组合。而高抽巷瓦斯抽采效果随着远离沿空留巷呈现先增后减的变化规律。现场观测数据表明:采用上述瓦斯治理方式后,2605工作面上隅角瓦斯体积分数小于0.55%,分层充填沿空留巷内瓦斯体积分数低于0.5%,该方式能有效地进行瓦斯治理,实现高瓦斯矿井的安全开采。

关键词：沿空留巷分层充填充分接顶高抽巷合理层位

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褐煤失水形变特性研究初探

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矿业科学学报 2022年第6期7卷 689-699页

作者：宋彦琦马宏发郑俊杰杨敏健申付新邵志鑫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

为研究褐煤失水对露天矿煤岩组合边坡稳定性的影响,本文开展了褐煤失水试验,获得了岩样失水率、变形、孔隙率及裂纹演化规律,分析了岩样端面龟裂及分形渐变特征,探究了失水褐煤渐进损伤特性,基于毛细作用原理剖析了岩样裂纹扩展演化规... 详细信息

为研究褐煤失水对露天矿煤岩组合边坡稳定性的影响,本文开展了褐煤失水试验,获得了岩样失水率、变形、孔隙率及裂纹演化规律,分析了岩样端面龟裂及分形渐变特征,探究了失水褐煤渐进损伤特性,基于毛细作用原理剖析了岩样裂纹扩展演化规律及作用机理。结果表明:褐煤恒温条件下,试件失水率呈“先陡后缓”的增长趋势,且最终接近或超过10%;岩样逐渐产生轴向及环向变形,最终应变分别增至0.0123和0.0203,对应体积应变增至0.0528,且应变增长与失水率渐变趋势相似;岩样失水体积远大于岩石收缩体积,孔隙率对应呈“先陡后缓”的增长趋势;岩样侧面横向裂纹渐进发育,且萌生位置渐变为“上端→下端→中部”,同时轴向裂纹萌生扩展,岩样端面龟裂特征显著,且裂纹分布分形维数基本呈线性增长趋势,揭示端面存在由均质向非均质转变过程;损伤变量随失水率呈非线性增长,最终增至0.0665,且增长全程可分为线性增长阶段、减速增长阶段、加速增长阶段;受毛细作用控制,孔隙失水过程基质吸力增大是造成岩样轴向及横向收缩变形、竖向裂纹萌生扩展的主因。

关键词：褐煤失水孔隙率龟裂损伤基质吸力

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基于卷积神经网络的煤岩微裂隙提取方法

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矿业科学学报 2022年第6期7卷 680-688页

作者：郑江韬齐子豪刘佳存马德明鞠杨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

深部开采导致的煤岩裂隙结构的延伸、贯通及扩展是引起煤岩破坏的关键因素。裂隙结构的准确表征是分析煤岩破坏机理及开展煤与瓦斯绿色共采的核心要素之一。本研究采用Waifu2x卷积神经网络模型对裂隙煤岩CT图像进行处理,获得分辨率更高... 详细信息

深部开采导致的煤岩裂隙结构的延伸、贯通及扩展是引起煤岩破坏的关键因素。裂隙结构的准确表征是分析煤岩破坏机理及开展煤与瓦斯绿色共采的核心要素之一。本研究采用Waifu2x卷积神经网络模型对裂隙煤岩CT图像进行处理,获得分辨率更高的CT图像。并提出“裂隙煤岩标注七步处理法”,提高了标记效率,采用图像增强技术扩充训练集,满足了模型对于训练集数量和质量的要求。采用训练后的U-Net卷积神经网络进行图像分割,提取煤岩内裂隙信息。通过对比发现,本方法所获得的裂隙连通性、开度及分布与真实CT图像更为接近,所提取的裂隙4个量化指标均优于其他提取方法。研究为裂隙煤岩物理力学行为及机理分析提供基础。

关键词：裂隙煤岩微裂隙提取卷积神经网络深度学习

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基于SAXS的逐级加卸载下煤中纳米孔隙损伤特征

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煤炭学报 2025年

作者：李祥春石瑶玉聂百胜庞义辉宋浩楠张书豪张良高佳星中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室资源与安全学院中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室应急管理与安全工程学院中国煤炭科学研究总院智能矿山研究所煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院湖北汽车工业学院经济管理学院

为了探究煤体在载荷下的微观力学及损伤特性，利用实验室自行研制的基于小角X射线散射技术（SAXS）的微型加载系统和同步辐射小角X射线散射实验站，进行了煤的逐级加卸载SAXS实验。通过小角X射线散射实验数据，分析了煤中纳米孔隙结构... 详细信息

为了探究煤体在载荷下的微观力学及损伤特性，利用实验室自行研制的基于小角X射线散射技术（SAXS）的微型加载系统和同步辐射小角X射线散射实验站，进行了煤的逐级加卸载SAXS实验。通过小角X射线散射实验数据，分析了煤中纳米孔隙结构在逐级加卸载过程中的损伤演化规律，讨论了煤中开闭孔微观结构的损伤破坏机理。研究结果表明，煤样的逐级加卸载SAXS实验均表现出Porod正偏离，不同荷载方式不会改变煤体本身的Porod偏离方式，但外部荷载对散射强度有显著影响。逐级加卸载煤样纳米孔隙结构的表面分形维数、孔隙分形维数、比表面积、孔隙率随荷载值的增加均呈现出先增加后减小再增大的动态变化特征；根据这些阶段性的变化特征，将逐级加卸载作用下煤中纳米孔隙结构的损伤过程划分为：轻微损伤阶段、压缩阶段、破裂阶段。此外，通过结合微观结构的变化规律分析了单轴加载和逐级加卸载对纳米孔隙损伤机理的影响，指出逐级加卸载会加剧孔隙闭合、结构坍塌和贯通破裂过程，并讨论了含瓦斯与无瓦斯煤体中纳米孔隙受加卸载影响损伤破坏的致灾机理。研究结果为理解煤体在循环加卸载下的微观损伤机制及其致灾机理提供了新的视角。

关键词：纳米孔隙逐级加卸载原位同步辐射小角X射线散射孔隙结构损伤

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