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采矿与岩层控制工程学报 2025年第2期7卷 110-124页

作者：吕鹏飞耿伊健孙宇霆王永亮刘洋梁野内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心国家电投集团内蒙古能源有限公司

为探究倾斜厚煤层掘进巷冲击地压机制及其有效的防治优化措施,以新疆某煤矿(4–5)06W胶带巷掘进发生顶板型冲击地压为背景,运用现场勘察、室内实验、力学建模及数值模拟等方法开展了研究,总结了倾斜厚煤层托顶实体煤掘进巷冲击地压显现... 详细信息

为探究倾斜厚煤层掘进巷冲击地压机制及其有效的防治优化措施,以新疆某煤矿(4–5)06W胶带巷掘进发生顶板型冲击地压为背景,运用现场勘察、室内实验、力学建模及数值模拟等方法开展了研究,总结了倾斜厚煤层托顶实体煤掘进巷冲击地压显现特征,将冲击巷道破坏范围划分闭合区、严重破坏区及严重变形区,通过现场勘察确定了巷道顶煤是冲击主体,分析了煤层倾角、厚度及巷道煤岩组合对冲击地压发生的影响特征,数值反演了工程背景下的冲击动力现象,探讨了冲击地压发生的力学机制,并提出巷道继续掘进防冲优化布置及解危卸压方案。研究结果表明:(1)随煤层倾角的增大,正应力持续增大,但变化范围较小;顶板承受的切应力分为减小、缓慢增加和急速增加3个阶段;计算得出工程背景下半煤岩巷道掘进积聚的能量大于煤层巷道;(2)倾斜厚煤层托顶实体煤巷道掘进冲击机制包括3方面,(1)煤层倾角引发的顶板应力非均衡分布,(2)锚索过长导致不能充分发挥其悬吊组合作用,锚固效果较差,(3)倾斜下滑力与原水平应力共同作用易诱发巷道顶板煤体离层冒落;(3)提出了巷道继续掘进防冲优化方案,通过微震监测得出煤岩体积聚的能量由剧烈释放转为高频低能释放,巷道掘进冲击危险性显著降低,实现了(4–5)06W工作面剩余巷道的安全掘进。

关键词：倾斜厚煤层掘进巷道冲击地压机制防冲优化

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氧化程度对煤泥可浮性的影响及作用机理

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煤炭工程 2025年第2期57卷 194-201页

作者：李大虎杨方家付永强赵仁杰杨帅豪曹钊内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010

针对煤泥氧化以后,其可浮性变差、对浮选效果产生不利影响的问题,采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、分光光度计、接触角测试、药剂吸附量测定以及煤泥单元浮选和分步释放试验等方法,研究了氧化程度对煤泥可浮性的影响及作用机... 详细信息

针对煤泥氧化以后,其可浮性变差、对浮选效果产生不利影响的问题,采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、分光光度计、接触角测试、药剂吸附量测定以及煤泥单元浮选和分步释放试验等方法,研究了氧化程度对煤泥可浮性的影响及作用机理。结果表明,对于苏海图9^(#)、国裕泰拉煤和路天9^(#)三种氧化程度分别为21.10%、48.30%和53.25%的煤,氧化程度越大,其—OH和>C O等官能团和含氧的亲水性铝硅矿物越多、—CH_(3)和—CH_(2)等疏水性基团越少;煤表面氧化部分占比越高、煤表面亲水性基团越起主导作用、煤的亲水性越高、煤泥浮选效果越差。同时,煤的氧化程度增加,导致煤的接触角减小、表面疏水性变差、对柴油的吸附能力变差。采用极性-非极性复合捕收剂对不同氧化程度的煤泥进行浮选,当要求精煤灰分为10%时,与仅使用柴油相比,氧化程度中等的国裕泰拉煤可燃体回收率可由11.81%提升至43.54%。

关键词：煤泥浮选氧化程度可浮性复合药剂

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基于人工智能的矿用带式输送机故障诊断模型研究

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金属矿山 2025年第2期 152-160页

作者：李洪亮王庆华内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010

为了提高矿用带式输送机故障诊断的准确率,针对传统的BP神经网络故障诊断模型诊断精度较低、泛化能力差、对初始权值和阈值敏感、容易产生过拟合等问题,提出了一种新的智能故障诊断模型。首先,采用主成分分析法(PCA)对数据样本进行处理... 详细信息

为了提高矿用带式输送机故障诊断的准确率,针对传统的BP神经网络故障诊断模型诊断精度较低、泛化能力差、对初始权值和阈值敏感、容易产生过拟合等问题,提出了一种新的智能故障诊断模型。首先,采用主成分分析法(PCA)对数据样本进行处理,以降低数据的噪声和维度;然后利用隐藏层经验公式确定BP神经网络隐藏层神经元个数选取范围,在此基础上采用穷举算法和粒子群算法(PSO)组成嵌套粒子群算法(NPSO)对BP神经网络隐含层神经元个数、权值和阈值进行全局寻优,最终构建了基于PCA-NPSO-BP的智能故障诊断模型。基于实例,通过MAT-LAB软件仿真测试的结果显示,PCA-NPSO-BP故障诊断模型的诊断精度高于基于灰狼算法优化BP神经网络和基于遗传算法优化BP神经网络的诊断模型。

关键词：带式输送机主成分分析法嵌套粒子群算法 BP 神经网络故障诊断

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煤岩瓦斯动力灾害事故统计及发生规律分析

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金属矿山 2025年第2期 180-188页

作者：刘业娇高富段泽宇崔梦圆周爱桃内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

为了深入分析中国煤矿瓦斯动力灾害事故特征及发生规律,采用数据统计及图表分析法,以2009—2023年中国110起煤岩瓦斯动力灾害事故为数据基础,从事故类型、事故等级、地区分布与时间分布4个维度进行梳理分析。结果表明:中国煤矿瓦斯动力... 详细信息

为了深入分析中国煤矿瓦斯动力灾害事故特征及发生规律,采用数据统计及图表分析法,以2009—2023年中国110起煤岩瓦斯动力灾害事故为数据基础,从事故类型、事故等级、地区分布与时间分布4个维度进行梳理分析。结果表明:中国煤矿瓦斯动力灾害事故类型以煤与瓦斯突出为主,事故等级以较大事故为主,地区分布呈现北多南少、西南地区偏多的规律,发生时间主要集中在3月份及10—12月份;煤岩瓦斯复合动力灾害事故主要集中在开采深度500 m以下,多发生在中国中部及东部地区。从预防煤与瓦斯突出、加强应急救援能力、减少地区特征影响及加强事故多发月份管理4个方面提出安全防治措施。此次事故统计分析对煤炭企业煤岩瓦斯动力灾害安全防治及后续相关研究有着指导作用。

关键词：煤岩瓦斯动力灾害发生规律事故类型地区分布防治措施

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复合采空区群风险评价及充填治理方法研究

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内蒙古科技大学学报 2025年第1期 68-74页

作者：张东杰刘伟刘洋刘泽宇岳润泽内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古煤炭安全开采利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与利用协同创新中心

针对某矿复合采空区群存在可能导致的顶板失稳冒落致灾问题，系统研究了复合采空区群风险性评价及充填治理优化方法。研究结果表明：部分采空区实际爆破跨度已超过其临界冒落跨度，存在冒落风险，必须进行充填治理；充填体级配指数越小... 详细信息

针对某矿复合采空区群存在可能导致的顶板失稳冒落致灾问题，系统研究了复合采空区群风险性评价及充填治理优化方法。研究结果表明：部分采空区实际爆破跨度已超过其临界冒落跨度，存在冒落风险，必须进行充填治理；充填体级配指数越小，砂灰比越小及充填体浓度越大，越有利于提高充填体强度；当灰砂比为1∶4、浓度为75%、颗粒级配为0.2及0.4时，为最优充填体级配。对采空区实施不同充填方案后，从充填成本及经济最优角度考虑，确定方案一为最佳充填方法。在此基础上，提出了“风险空区首选充填+隔一充一”的复合采空区群协同治理方法，可实现复合采空区群的有效治理。

关键词：复合采空区群风险评价废石-尾砂充填体充填顺序数值模拟

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不同磨矿方式对浮选尾矿回收的试验研究

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包钢科技 2025年第02期 10-13页

作者：陈宏超贺旭然邓建林董军民赵建强常文杨宇超包钢(集团)公司宝山矿业公司内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心

在磨矿、弱磁-强磁-浮选复杂选铁流程中，为了改变浮选尾矿铁品位较高、铁金属量损耗大的选铁工艺流程现状，对浮选尾矿采用磨矿-磁选再回收工艺，采取不同磨矿(球磨、艾砂磨)方式、不同粒度浮选尾矿进行单一变量的磁选回收对比试验。... 详细信息

在磨矿、弱磁-强磁-浮选复杂选铁流程中，为了改变浮选尾矿铁品位较高、铁金属量损耗大的选铁工艺流程现状，对浮选尾矿采用磨矿-磁选再回收工艺，采取不同磨矿(球磨、艾砂磨)方式、不同粒度浮选尾矿进行单一变量的磁选回收对比试验。浮选尾矿经艾砂磨机磨矿后，随着细粒级矿物占比的提高，磁选精矿产率由76.73%下降至48.78%,品位由38.1%上升至61.15%,回收率由86.20%降低至78.29%。浮选尾矿经球磨机磨矿后，在相同磁选条件下，磁选铁精矿产率由78.05%下降至56.63%,品位由38.10%上升至55.78%,回收率由92.80%降低至82.92%。

关键词：球磨艾砂磨磁选精矿

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煤矸石山斜坡面矸石散体的空气渗流特性研究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 139-151页

作者：王文才王鹏吴周康李扬康杨少晨内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010

煤矸石山斜坡面矸石散体的颗粒偏析现象对其渗透特性有重要影响。为了研究斜坡面的空气渗流特性,基于自主设计的室内渗透率测定装置,结合散体岩土力学理论、通风理论及FLUENT数值模拟,研究了煤矸石山斜坡面不同高度不同深度处矸石散体... 详细信息

煤矸石山斜坡面矸石散体的颗粒偏析现象对其渗透特性有重要影响。为了研究斜坡面的空气渗流特性,基于自主设计的室内渗透率测定装置,结合散体岩土力学理论、通风理论及FLUENT数值模拟,研究了煤矸石山斜坡面不同高度不同深度处矸石散体孔隙率与渗透率的整体分布规律及空气渗流和温度分布特征,并通过现场实测进行验证。结果表明:在研究预设条件下,矸石山斜坡面浅部的孔隙率和渗透率分布特征受到颗粒偏析现象的显著影响,随着高度与深度增大,呈现出非线性负指数衰减规律;随着斜坡面矸石散体的粒径增大,其孔隙率也呈增大趋势,并且其增速逐渐放缓;矸石山顶部覆盖黄土层,导致渗流速度缓慢,氧气质量浓度较低,不利于氧化放热反应的进行,底部孔隙率较大风速过快,积热条件不佳,因此高温区域位于矸石山中上部距坡面2~3 m处,最高可达780 K;风速场在热风压与外界风压的共同影响下,最高风速位于中上部近坡面处,可达0.06 m/s。此外,沿矸石山X方向和Z方向深入,渗流速度与氧气浓度下降速率逐渐减小;整体而言,矸石山斜坡面孔隙率的分布是影响矸石山内部空气渗流特性的一个极为重要的因素。通过对矸石山风速氧气以及温度场的研究,将矸石山大致划分为表层冷却区、聚热易燃区以及内部低温区。研究成果可为我国干燥多风的中西部矿区煤矸石山自燃火区的准确预测和判定提供基础参考。

关键词：煤矸石山渗流渗透率孔隙率热风压

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德瑞克细筛筛网配型试验研究

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包钢科技 2025年第02期 14-19页

作者：贺旭然赵增武蒋海明邓建林赵建强常文杨宇超内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心包钢(集团)公司宝山矿业公司内蒙古工业大学材料科学与工程学院

通过实验可得给入细筛的浓度与粒度呈现正相关关系，给入粒度越细，给矿浓度越低。在给矿浓度最高为51.57%,最低为35.19%的条件下，在细筛给矿粒度和使用时间试验条件下，75μm孔径筛网筛分效率都高于其它三种筛网，且在使用180天后的... 详细信息

通过实验可得给入细筛的浓度与粒度呈现正相关关系，给入粒度越细，给矿浓度越低。在给矿浓度最高为51.57%,最低为35.19%的条件下，在细筛给矿粒度和使用时间试验条件下，75μm孔径筛网筛分效率都高于其它三种筛网，且在使用180天后的筛分效率可达42.55%。选择最佳的细筛筛网运行条件，在磨矿筛分流程中，可有效降低因细筛筛分效率低导致的球磨机运行负荷增加，岗位职工需频繁更换筛网的压力，及频繁换筛网带来现场安全隐患。

关键词：筛网筛分效率安全

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超临界CO_(2)发泡混凝土的制备及固碳性能研究

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煤炭学报 2024年第10期49卷 4222-4234页

作者：他旭鹏张源万志军曹钊李建伟李绪萍陈景序张靖内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

实现绿色低碳是推动煤炭产业高质量发展的必然选择。为了实现这一目标,提出一种采用超临界CO_(2)相变发泡技术制备泡沫混凝土的方法,制备了一种兼具高孔隙结构和固碳能力的硅酸盐水泥基超临界CO_(2)发泡混凝土。研究了超临界CO_(2)对材... 详细信息

实现绿色低碳是推动煤炭产业高质量发展的必然选择。为了实现这一目标,提出一种采用超临界CO_(2)相变发泡技术制备泡沫混凝土的方法,制备了一种兼具高孔隙结构和固碳能力的硅酸盐水泥基超临界CO_(2)发泡混凝土。研究了超临界CO_(2)对材料干密度、孔隙结构和固碳能力的影响规律及作用机制。结果表明:超临界CO_(2)相变发泡混凝土制备过程是考虑硅酸盐水泥特性及其与CO_(2)矿化反应特性的温压动态协调过程。利用超临界CO_(2)相变发泡技术制备硅酸盐水泥基泡沫混凝土机理可分为CO_(2)-水泥浆液共存、CO_(2)-水泥浆液共溶、超临界CO_(2)-水泥浆液共溶、卸压发泡4个阶段。提高实验压力可以增大超临界CO_(2)-混凝土体系中的CO_(2)质量分数,降低超临界CO_(2)发泡混凝土的干密度,超临界CO_(2)发泡混凝土干密度为787.14~993.52 kg/m^(3),变化范围为8.28%~19.20%。超临界CO_(2)发泡混凝土孔隙率的发展受CO_(2)在超临界CO_(2)-混凝土体系中的扩散—溶解—反应行为影响,其孔隙率为47.87%~89.79%,增大实验压力,优化保压时间是制备高孔隙率超临界CO_(2)发泡混凝土的发展方向。超临界CO_(2)发泡混凝土泡孔总体呈均匀、规则、独立的圆孔,其孔径大致相同,约为0.2 mm。增大实验压力可以促进CO_(2)矿化反应程度,有效优化泡孔结构及分布密度。每吨超临界CO_(2)发泡混凝土骨架固碳率为6.32%~10.36%,泡孔储碳量为0.98~2.27 kg,具有明显的固碳潜力,但其制备工艺及参数仍需进一步改善。超临界CO_(2)发泡混凝土有望发展为一种近零碳矿用功能性材料,对实现煤电一体化基地源头减碳意义重大。

关键词：绿色低碳超临界二氧化碳矿化封存泡沫混凝土矿用材料

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煅烧煤矸石对硅酸盐水泥胶砂力学性能及微观结构的影响

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硅酸盐通报 2019年第2期38卷 356-362页

作者：曹永丹曹钊张金山内蒙古科技大学矿业研究院包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心包头014010

通过水泥胶砂力学强度测试,并结合压汞仪、X射线衍射、热重和扫描电镜测试,研究煅烧煤矸石掺量对水泥胶砂力学性能和水化产物微观结构的影响。力学性能测试结果表明:相同养护龄期下,水泥胶砂的抗压和抗折强度都先随煅烧煤矸石取代量增... 详细信息

通过水泥胶砂力学强度测试,并结合压汞仪、X射线衍射、热重和扫描电镜测试,研究煅烧煤矸石掺量对水泥胶砂力学性能和水化产物微观结构的影响。力学性能测试结果表明:相同养护龄期下,水泥胶砂的抗压和抗折强度都先随煅烧煤矸石取代量增大而增加,取代量为15%时水泥胶砂的力学强度达到最大值;相同取代量下,水泥胶砂养护龄期越长,煅烧煤矸石对水泥胶砂力学性能的提升效果越显著。机理研究表明:煅烧煤矸石中主要组分为偏高岭土,其具有较强的火山灰效应。水泥水化初期,偏高岭土具有异相成核效应,可加速水泥的初期水化;水化后期,偏高岭土能与水泥水化产物氢氧化钙进一步发生水化反应,生成更多的水化硅酸钙凝胶,不仅降低了水化产物氢氧化钙对水泥胶砂的不利影响,而且提高了水泥胶砂的密实性,降低了水泥胶砂孔隙率并减少了有害孔比例,从而优化了水泥胶砂的孔径结构,使其力学性能得到强化。

关键词：煅烧煤矸石偏高岭土硅酸盐水泥力学性能微观结构

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