检索结果-内蒙古大学图书馆

金属矿山 2025年

作者：聂济刚辛亚军白克新王飞常晓亮永煤集团股份有限公司顺和煤矿河南理工大学能源科学与工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心

由于深部大断面硐室断面尺寸大、应力水平高，使得硐室围岩控制难度加大，文中通过对顺和煤矿-702 m水平主排水泵房围岩变形破坏特征实测及失稳原因分析，研究了深部大断面硐室围岩裂隙不同注浆液扩展规律与影响机制，提出了深部大断面... 详细信息

由于深部大断面硐室断面尺寸大、应力水平高，使得硐室围岩控制难度加大，文中通过对顺和煤矿-702 m水平主排水泵房围岩变形破坏特征实测及失稳原因分析，研究了深部大断面硐室围岩裂隙不同注浆液扩展规律与影响机制，提出了深部大断面硐室“高强注浆锚索+壁后注浆”加固方案，并进行了现场工业试验。结果表明：深部大断面硐室围岩松动圈呈非规则形态，围岩松动范围较大，近巷道围岩破碎程度高，两帮松动范围最大、顶板次之、底板较小，不同位置岩体破碎特征差异较大；大断面硐室围岩失稳原因为应力水平高、围岩强度低、裂隙水浸入、支架结构差与底板无支护，裂隙扩展发育至贯穿是围岩失稳的主控因子；注浆压力对围岩裂隙中浆液扩散影响大于水灰比，水灰比与注浆压力越大，浆液扩散半径越大，且浆液切向扩展范围大于径向，最佳水灰比与注浆压力分别为0.7与1.5 MPa；高强注浆锚索实现了轴向与环向锚固均匀受力承载，采用设计“高强注浆锚索+壁后注浆”加固方案后，顶板最大下沉量8 mm，两帮最大收敛量24 mm，围岩控制效果显著。

关键词：深井巷道大断面硐室松动圈浆液扩散 “锚注”加固稳定性

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基于YOLOv8的煤矿安全帽和安全背心检测算法

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中国安全生产科学技术 2025年第2期21卷 115-121页

作者：程磊张俊展景国勋王蒙河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

为了预防煤矿作业中因个人防护装备缺失导致的安全事故,提升工人安全帽和安全背心佩戴情况的智能检测能力。基于YOLOv8提出1种改进的目标检测算法SMT-YOLOv8s,该算法引入尺度感知调制模块(scale-aware modulation transformer,SMT)用于... 详细信息

为了预防煤矿作业中因个人防护装备缺失导致的安全事故,提升工人安全帽和安全背心佩戴情况的智能检测能力。基于YOLOv8提出1种改进的目标检测算法SMT-YOLOv8s,该算法引入尺度感知调制模块(scale-aware modulation transformer,SMT)用于增强图像特征提取,设计跨通道增强通道注意力模块(cross-channel enhanced channel attention,C2ECA)以突出目标特征的表征能力,并提出增强型完全交并比(improved enhanced complete intersection over union,IE-CIoU),用于更精确地计算预测框与真实框之间的位置偏差。研究结果表明:提出的SMT-YOLOv8s算法相较于YOLOv8s模型在自建数据集上的mAP50和mAP50-95分别提高3.7百分点和2.7百分点。与其他算法相比,SMT-YOLOv8s兼具较高精度和计算效率。研究结果可为煤矿个人防护装备智能检测研究提供参考。

关键词： YOLOv8 卷积神经网络安全帽检测安全背心检测煤矿安全

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煤层抽采钻孔用高性能微泡沫钻孔冲洗液研制

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矿业科学学报 2025年第2期10卷 292-304页

作者：张学博屈朕王攀潘荣锟河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室河南焦作454003 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

针对传统的清水和无水冲洗液易导致钻孔变形和坍塌的问题,通过优选发泡剂、稳泡剂、膨润土和降滤失剂,构建一种微泡沫钻孔冲洗液体系,并通过室内模拟实验建立松软煤层相似材料模型,开展抽采钻孔模拟实验,分析微泡沫钻孔冲洗液的护孔效... 详细信息

针对传统的清水和无水冲洗液易导致钻孔变形和坍塌的问题,通过优选发泡剂、稳泡剂、膨润土和降滤失剂,构建一种微泡沫钻孔冲洗液体系,并通过室内模拟实验建立松软煤层相似材料模型,开展抽采钻孔模拟实验,分析微泡沫钻孔冲洗液的护孔效果。研究表明:①微泡沫钻孔冲洗液体系黏度适中,流变性能良好,动塑比高,滤失量小,密度为0.38 g/cm^(3),半衰期超过90 h,具有较厚的水化膜,稳定性强,粒径大小呈现正态分布,平均粒径为158μm;②微泡沫钻孔冲洗液携岩能力约为清水的67倍;③煤层岩样在微泡沫钻孔冲洗液中的膨胀量为0.2 mm,滚动回收率为96.4%,表明微泡沫钻孔冲洗液具有良好的抑制性能,能够维持瓦斯抽采钻孔的孔壁稳定性;④微泡沫钻孔冲洗液抗温性能良好,护孔效果好,能够有效阻止水分渗入煤层,防止抽采钻孔孔壁失稳坍塌。

关键词：钻孔瓦斯抽采微泡沫钻孔冲洗液性能评价护孔效果

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沉陷区大直径天然气管道受力变形全尺寸试验研究

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煤炭学报 2025年第2期50卷 890-901页

作者：王文洪磊任建东芦晓伟龚爽郭润生董淼河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国石油化工集团有限公司华北油气分公司河南郑州450000

为研究煤与天然气重叠区域内开采沉陷作用下埋地天然气管道的力学特征及变形演化模式,研制均匀载荷下大直径天然气管道受力变形试验装置,结合管道变形理论和数值模拟软件研究了采动沉陷对埋地管道变形的影响。同时,基于全尺寸力学特征... 详细信息

为研究煤与天然气重叠区域内开采沉陷作用下埋地天然气管道的力学特征及变形演化模式,研制均匀载荷下大直径天然气管道受力变形试验装置,结合管道变形理论和数值模拟软件研究了采动沉陷对埋地管道变形的影响。同时,基于全尺寸力学特征试验探究了载荷作用下大直径管道的受力变形特征并做出了安全运维分析。结果表明:随着管道下沉量的逐渐增大,管道两端的下沉量相较于管道中心较小;管道的变形于管道中心大致呈左右对称分布;管道中心相对位移量小于管道两端的相对位移量。在自重和载荷作用下,管道顶部和底部分别受压力和拉力作用,压缩和拉伸变形量从管道两端向管道中心逐渐增大,最大压缩和拉伸变形位置均位于管道中心。随着施加载荷的不断增大,管道的整体变形形态呈现出从平底状到漏斗状的演化过程。在自重作用下管道最大沉降量为45 cm,达到管道最大允许沉降量的35%,在载荷作用下管道的最大下沉量为63.6 cm,达到管道最大允许沉降量的50%。根据管道的拉伸应变和最大允许弹性极限变形量估算了管道的安全临界值。结合管土协同和非协同变形数据,计算拉伸分别为31 mm和90 mm,从管道整体失效判据角度分析,管道处于安全变形范围内,能够满足管道安全运维需求。

关键词：开采沉陷 508埋地管道伸缩变形受力状态下沉量

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大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法

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煤炭科学技术 2025年第2期53卷 68-80页

作者：贾后省张志明刘少伟彭博于辉邵帅钦王艺博河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 四川川煤华荣能源有限责任公司四川成都610091 山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255000

大倾角极近距离煤层群开采过程中,巷道受多重采动影响,支护维护困难。针对此类问题,以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景,主要采用数值模拟和现场试验研究方法,研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用... 详细信息

大倾角极近距离煤层群开采过程中,巷道受多重采动影响,支护维护困难。针对此类问题,以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景,主要采用数值模拟和现场试验研究方法,研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用下巷道围岩破坏规律,设计了有利于围岩塑性破坏分布收敛的非对称屋顶断面,提出了基于巷道围岩塑性区分布规律的非均匀锚杆(索)支护设计方法。研究结果表明:大倾角极近距离煤层群重复采动影响条件下,巷道周边双向主应力差值较大且方向偏转,导致巷道围岩周边破坏呈现非均匀、局部湮灭、最大破坏深度偏转等蝶形特征,巷道内错位置和断面形状决定了巷道破坏形态和范围,内错距直接影响了其围岩塑性区分布与扩展的程度,而坚硬岩层的存在造成塑性区局部湮灭。当巷道内错距离大于17 m时,巷道周边应力趋于稳定,其围岩塑性区大小与形态无明显变化,内错位置大于该距离时,对巷道的围岩稳定性最有利。巷道断面的单边跨度尺寸决定了其所在侧的塑性破坏深度,当巷道断面为非对称屋顶断面时,围岩塑性分布收敛程度显著。巷道断面设计时,巷道最长边应位于坚硬岩层侧且尽量避开最大破坏深度方向,以便充分利用坚硬岩层塑性区湮灭特性,避免巷道围岩塑性区蝶叶过度扩展。因此,可充分利用大倾角非对称屋顶形巷道断面的几何特征,基于巷道围岩塑性区分布规律与合理锚固层位分布特征,进行非均匀锚杆(索)支护设计,有效保障锚杆(索)支护力的发挥的同时,保障巷道围岩的整体稳定。同时,在31233运输巷进行了试验,布设了巷道顶板深部位移与锚索支护力监测站,监测期间顶板变形量在100 mm以内,锚索支护力发挥稳定,围岩整体控制效果较好。

关键词：大倾角极近距离煤层群重复采动回采巷道支护

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不同水平段井眼轨迹下气液运移特征及指示意义

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地质与勘探 2025年第2期61卷 420-430页

作者：赵彦伟倪小明闫晋郭盛强河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048204

为查明不同形态水平段井眼轨迹下的气、液运移特征,以推动煤层气的高效开发,本次研究应用Fluent软件模拟不同水平段井眼轨迹下的气、液两相运移,得到四种水平段井眼轨迹(上倾形、下倾形、弓形、勺形)下的气、液运移特征,分析了四种井眼... 详细信息

为查明不同形态水平段井眼轨迹下的气、液运移特征,以推动煤层气的高效开发,本次研究应用Fluent软件模拟不同水平段井眼轨迹下的气、液两相运移,得到四种水平段井眼轨迹(上倾形、下倾形、弓形、勺形)下的气、液运移特征,分析了四种井眼轨迹时水平段液体的滞留效应,提出了不同水平段井眼轨迹下气液高效产出的排采工艺。结果表明:不同气液流速比下,上倾形井眼轨迹内存在流态有气泡流、层流、环雾流;下倾形和弓形井眼轨迹内存在流态有气泡流、层流、段塞流、弥散流、环雾流;勺形井眼轨迹内存在流态有层流、段塞流、环雾流。上倾形、下倾形、弓形、勺形四种井眼轨迹液体滞留区间分别为670~700m、0~300m、0~180m、650~700m、0~320m;滞留区占比分别为4.28%、42.86%、32.86%、45.71%。环雾流时,通过气体携液作用能促进液体产出、降低液体的滞留效应。气液流速比为6.667时,能从段塞流过渡到环雾流。煤层气井的产气阶段,在实际排采过程中,通过调节套压和井底流压,快速提高煤层气井日产气量,能够实现气体和液体的高效产出。该研究成果可为不同水平段井眼轨迹下煤层气井产气阶段排采工作制度提供理论依据。

关键词：水平段井眼轨迹气、液运移特征液体的滞留效应排采工艺煤层气

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深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 18-28页

作者：陈立伟王东杰边乐河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心河南焦作454000

目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对... 详细信息

目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对水力压裂裂纹扩展规律的影响,并根据现场情况设计水力压裂试验方案,实施水力压裂增透技术,分析现场施工效果。结果结果表明:预制裂纹沿着与原裂纹呈一定角度开裂并向外延伸,其扩展方向最终与最小主应力方向垂直;随着D增大,裂纹与原裂纹的夹角越来越小,当D较大时,裂纹呈现自相似的扩展状态;不同应力场下,裂纹扩展轨迹主要取决于主应力方向,最终与最小主应力方向垂直,水力裂缝为垂直缝,且在裂纹尖端有应力集中现象;现场监测发现,裂纹扩展符合最大周向拉应变准则,裂纹尖端沿着环向拉应变最大的地方扩展,环向拉应变达到最大时裂纹开始扩展,压裂过程中出现了较大环向裂隙,裂纹沿垂直于最小主应力方向延伸,与S5207回风巷的最大水平主应力方向大致相同,与数值模拟结果接近。结论研究结果可为深部强矿压工作面水力压裂提供参考和依据。

关键词：水力压裂裂纹扩展强矿压深部岩体数值模拟回风巷

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基于神经网络模型的煤层气产能预测研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 46-56页

作者：金毅郑晨晖宋慧波马家恒杨运航刘顺喜张昆倪小明河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展... 详细信息

目的煤层气产能主要受地质和工程因素影响,阐明这些因素对煤层气井产能的影响机制是实现储层精细改造和煤层气井提产的基础。方法本文以沁水盆地柿庄南区块为研究对象,综合考虑地质背景、储层物性和动态排采数据,利用神经网络算法开展煤层气产能预测。首先,利用灰色关联分析法遴选出10个地质参数作为煤层气产能预测的主控因素,在此基础上,运用模糊数学法实现研究区34口煤层气井富集区划分,最后,根据分类结果,结合实际排采数据,分别利用BP(back propagation)和LSTM(long short-term memory)神经网络算法实现煤层气井日产气量预测。结果结果表明:(1)渗透率、含气饱和度和储层压力梯度等10个参数是影响研究区煤层气产气性能的关键因素;(2)利用模糊数学评价方法评价煤层气的富集,可将研究区34口井产气效果划分为有利区、较有利区和不利区;(3)依托LSTM算法建立了煤储层日产气量预测模型,预测误差值为4.06%~14.79%,平均误差值为11.09%,预测精度明显高于BP神经网络模型,结论根据LSTM算法建立的煤储层日产气量预测模型稳定性好且预测精度高,可作为煤储层产能长程预测的一种有效手段,进而为煤层气开发工艺布施与排采方案制定提供科学依据。

关键词： LSTM神经网络 BP神经网络灰色关联分析产能预测

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超细水雾抑制预混可燃气爆炸超压的衰减模型

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安全与环境学报 2025年第2期25卷 447-456页

作者：牛国庆马亚男贾海林河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室培育基地河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

为获得超细水雾作用下预混可燃气爆炸超压的衰减规律,基于自行搭建的超细水雾抑爆系统,开展了不同超细水雾通量抑制三种预混气(甲烷、丙烷、氢气分别与空气预混)爆炸的系列试验,以分析超细水雾通量对爆炸超压的影响规律。结果表明,超细... 详细信息

为获得超细水雾作用下预混可燃气爆炸超压的衰减规律,基于自行搭建的超细水雾抑爆系统,开展了不同超细水雾通量抑制三种预混气(甲烷、丙烷、氢气分别与空气预混)爆炸的系列试验,以分析超细水雾通量对爆炸超压的影响规律。结果表明,超细水雾能够有效减弱预混气爆炸超压。随着超细水雾通量增加,在1.25 L爆炸管道中,甲烷、丙烷、氢气预混气的爆炸超压分别减小了17.26%、10.13%、9.50%;在14.4 L爆炸管道中,氢气预混气的爆炸超压减小了11.33%。基于量纲分析法和爆炸相似律,结合试验数据运用regress函数进行回归分析,推导获得了四个爆炸超压衰减模型。误差分析显示,超细水雾通量在0~1 kg/m^(3)范围内时A3和A5模型相对误差在±15%以内,模型预测值与试验测试值吻合度较高。进一步结合另外两组试验数据,验证A3和A5模型的通用性发现,A5模型比A3模型更为准确,表明超细水雾通量在0~1 kg/m^(3)范围内时A5模型更可靠。爆炸超压衰减模型的建立可为抑爆设计提供依据,工程实践时可为爆炸冲击波危害防控提供理论支撑。

关键词：安全工程预混气爆炸超细水雾通量爆炸超压衰减模型回归分析

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基于多变量统计分析的矿井涌水定量判识研究

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煤矿安全 2025年第5期 181-191页

作者：王怀王心义孟红伟习通刘朋王子涵河南省资源环境调查二院有限公司河南省煤矿灾害钻井防治工程技术研究中心河南理工大学资源环境学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心

识别矿井涌水来源是煤矿区水害防治的基础和关键，有助于提高涌水防治措施的经济性与有效性。以鄂尔多斯盆地南缘某井田为研究区，在涌水前后采集了11组矿井水样，采用水文地质综合分析方法初步确定涌水来源，并结合地下水化学成分建立... 详细信息

识别矿井涌水来源是煤矿区水害防治的基础和关键，有助于提高涌水防治措施的经济性与有效性。以鄂尔多斯盆地南缘某井田为研究区，在涌水前后采集了11组矿井水样，采用水文地质综合分析方法初步确定涌水来源，并结合地下水化学成分建立涌水数学模型；通过聚类分析、因子分析、多元回归及典型相关分析等数理统计方法，对涌水来源进行定量判识，最终将分析结果与实际勘探结果相互验证。结果表明：研究区涌水的主要来源包括直罗组水、洛河组水、第四系水，其中洛河组水与第四系水主要受地表水补给并沿裂隙进入矿井；第1次涌水样与直罗组水、第四系水及地表水聚为一类，采空区水则独立成类；第2次与第3次涌水样的化学成分与采空区水相似，硫酸根离子(SO42-)和镁离子(Mg2+)质量浓度较高；因子分析得出的直罗组水和采空区水对涌水的贡献度分别为0.989和0.988，多元回归分析得出的地表水和第四系水对涌水影响最为显著，典型相关分析进一步证实回归系数分别为2.764和-3.169。研究区涌水来源主要为地表水、第四系水、直罗组水，研究结果与实际勘探结果高度一致。因此，综合运用多变量统计分析方法，可以实现矿井涌水来源的定量判识。

关键词：鄂尔多斯盆地水源识别煤矿水害水文地质综合分析矿井涌水矿井突水

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