检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2025年第3期50卷 1541-1554页

作者：戚敏杰赵光明刘崇岩许文松王坤安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 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

为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响,采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷试验和应力补偿路径下岩体破坏试验,基于Mg-C强度准则研究了2种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响,分析... 详细信息

为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响,采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷试验和应力补偿路径下岩体破坏试验,基于Mg-C强度准则研究了2种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响,分析了应力补偿后卸荷岩石的力学特性和变形特征。结果表明:在研究范围内,即使是在非常规真三轴状态下,中间主应力σ_(2 )的增大同样可以有效提高岩石的承载能力和稳定性,使岩石由塑性向脆性转化;2种应力路径下卸荷岩石的破坏模式存在差异,岩石的整体破坏模式随着σ_(2 )的梯次增大由张拉向张拉-剪切复合再到剪σ_(3)'切破坏发展,卸荷面附近的破碎区逐渐由深部向浅部转移,而随着卸荷面补偿应力的梯次增大,整体破坏模式由张拉-剪切复合破坏向剪切破坏转变,卸荷面附近的破碎区逐渐由浅部向深部转移;岩石在单面卸荷与应力补偿支护过程中,伴随着ε_(3)的扩容与压缩,ε_(2)基本上无明显变化,但是ε_(1)和ε_(v)发生2次明显的回弹变形,且ε_(1)和ε_(v)的变形与ε_(3)同步;应力补偿可以有效补偿卸荷引起的岩石应力损失,提高砂岩的黏聚力和破坏强度,使砂岩加卸载期间的补偿系数η(m1)、η(m^(3))、η(mv)逐渐增大,但对内摩擦角和η(m2)影响较小;在任意补偿应力条件下压裂系数ξ(m2)和ξ(m^(3))均为负值,岩石在σ_(2 )和σ_(3)方向处于扩容状态,而ξ(m1)和ξ(mv)正好相反,在任意补偿应力条件下均为正值,岩石处于压缩状态。

关键词：真三轴单面卸荷中间主应力卸荷效应应力补偿

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大直径钻孔穿越保护煤柱损伤演化与采空区瓦斯抽采运移规律

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矿业安全与环保 2025年第1期52卷 111-121,128页

作者：石光中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

通过在Abaqus软件中引入Concrete Damage Model屈服准则,探究了钻孔开挖与采动过程中的煤柱损伤状态。以平舒煤矿81117工作面为例,运用Fluent软件分析了采空区瓦斯流动状态及钻孔布置间距、钻孔数量、抽采排量对瓦斯治理效果的影响。结... 详细信息

通过在Abaqus软件中引入Concrete Damage Model屈服准则,探究了钻孔开挖与采动过程中的煤柱损伤状态。以平舒煤矿81117工作面为例,运用Fluent软件分析了采空区瓦斯流动状态及钻孔布置间距、钻孔数量、抽采排量对瓦斯治理效果的影响。结果表明,钻孔开挖过程中煤柱不会发生明显的损伤。在回采过程中,巷道顶板与钻孔围岩的高应力区存在连通趋势,应提前加大钻孔附近的巷道支护强度。当钻孔数目为4个时,最优的钻孔间距为30 m。钻孔间距的增加在提升瓦斯抽采范围的同时会降低抽采效率。但抽采钻孔的数量不宜大于4个,继续增加钻孔将导致施工成本与抽采效率不匹配。有效抽采排量的上限为30 m^(3)/min,最优抽采排量为20 m^(3)/min。采用大直径钻孔抽采技术后,上隅角CH 4体积分数由0.60%~1.05%降低至0.3%~0.8%,验证了该技术的可靠性。

关键词：大直径钻孔采空区瓦斯治理瓦斯抽采数值模拟煤柱损伤

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多孔骨架增强型甲烷/氮气分离用混合基质膜的制备及性能

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煤炭学报 2025年第1期50卷 340-348页

作者：梁运涛王永敬冯文彬徐靖凯肖伟中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室沈抚示范区113122 辽宁石油化工大学石油化工学院辽宁抚顺113001

煤层气作为一种富含甲烷(CH_(4))的非常规能源,其低浓度富集对于提升能源利用效率和减少温室气体排放具有重要意义。研究聚焦于通过膜分离技术实现CH_(4)/N_(2)的有效分离,设计一种具有增强骨架结构的新型膜材料。首先,采用静电纺丝法... 详细信息

煤层气作为一种富含甲烷(CH_(4))的非常规能源,其低浓度富集对于提升能源利用效率和减少温室气体排放具有重要意义。研究聚焦于通过膜分离技术实现CH_(4)/N_(2)的有效分离,设计一种具有增强骨架结构的新型膜材料。首先,采用静电纺丝法成功制备了聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜,并将其与嵌段聚合物SBS及金属有机框架材料Ni-MOF-74复合,形成具有增强结构的混合基质膜,并对所制备的膜进行了详细的形貌、结构及理化性能表征,包括X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析、拉伸强度和气体渗透测试。结果表明:PVDF多孔骨架与膜层材料间的结合性良好,形成了相互钳制的复合结构,显著提高了膜的机械稳定性。在最佳条件下,Ni-MOF-74与SBS聚合物质量比为0.2%的PM20膜具有显著改善的机械性能,拉伸强度达到29.5 MPa,较纯SBS树脂膜提高约50%。另外,PM20膜的单组分气体渗透性能优异,其CH4渗透率达到97×10^(-4) m^(2)/s,CH_(4)/N_(2)理想选择性为4.03。对于CH_(4)-N_(2)二组分混合气体,该膜也表现出较高的CH4渗透性和选择性。因此,本研究的新型膜材料具备优异的机械性能和气体渗透性能,在甲烷富集领域有一定应用潜力。

关键词：混合基质膜甲烷/氮气分离 MOF填料多孔骨架性能兼容

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千米深井松软厚煤层沿空煤巷卸压控制技术

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煤矿安全 2025年第1期56卷 137-145页

作者：马文伟梁文勖中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

为了解决千米深井厚煤层巷道变形破坏的控制难题,以深部松散软弱厚煤层沿空煤巷为对象,基于现场调研实测获得的煤巷围岩力学强度及围岩结构分布状况,揭示了深井高应力煤巷变形破坏特征;通过构建的千米深井松软沿空煤巷围岩三维数值模型... 详细信息

为了解决千米深井厚煤层巷道变形破坏的控制难题,以深部松散软弱厚煤层沿空煤巷为对象,基于现场调研实测获得的煤巷围岩力学强度及围岩结构分布状况,揭示了深井高应力煤巷变形破坏特征;通过构建的千米深井松软沿空煤巷围岩三维数值模型,分析了卸压孔长度、间距对煤巷围岩卸压控制的效果,获得了合理的卸压孔间距为1.0 m,卸压孔深度10.0 m,并提出了沿空煤巷围岩强力支护-钻孔卸压等关键控制技术参数。结果表明:通过围岩位移、锚索受力等组合矿压观测方法可以验证卸压控制技术及参数的合理性。

关键词：千米深井沿空巷道卸压控制松软厚煤层失稳特征巷道支护

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基于注意力机制优化的CAU-Net矿岩图像分割方法研究

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金属矿山 2025年

作者：于佳强金长宇梁文勖中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室深部金属矿山安全开采教育部重点实验室

针对露天矿爆堆矿岩图像存在的粘连性强，区间物体相似度高以及图像质量差造成的传统图像分割方法分割精度低，分割效果差的问题，通过在传统的U-net图像分割框架中引入注意力机制模型，提出了一种基于注意力机制模型优化U-Net模型的爆... 详细信息

针对露天矿爆堆矿岩图像存在的粘连性强，区间物体相似度高以及图像质量差造成的传统图像分割方法分割精度低，分割效果差的问题，通过在传统的U-net图像分割框架中引入注意力机制模型，提出了一种基于注意力机制模型优化U-Net模型的爆堆矿岩图像分割方法。该方法以U-net为模型框架，在其每个卷积学习阶段之前巧妙地融入注意力机制，分别将所提方法与3种注意力模型进行爆堆矿岩图像分割试验，并对试验结果进行了对比分析。研究表明：CAU-Net模型可以极大的提高爆堆矿岩图像分割效果，模型分割准确度达到94.08%，AUC值可达97.43%，模型具有良好的预测性能，最终通过与阈值分割法和U-Net法分割效果对比，以及分割图像的交并比，证明本研究算法可以更加准确的分割爆堆矿岩图像，获得的高精度爆堆矿岩分割图像用于数字化矿岩块度统计，极大的提升了数字化矿岩块度统计的准确性，极大推动了矿山数字化建设。

关键词：爆破块度深度学习注意力机制矿石分割

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渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年第05期44卷 1286-1299页

作者：陈奕安赵光明许文松许江彭守建安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统，实现渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α为3和∞方向上试件发生破坏时，较大应变产生的范围会... 详细信息

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统，实现渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α为3和∞方向上试件发生破坏时，较大应变产生的范围会逐渐向宏观断裂区域集中，并呈现出张拉–剪切破坏的趋势。采用指数型函数对破坏条件下砂岩的应变变化速率进行拟合，效果较好。试件渗透率随流变发展呈现出先快速下降再缓慢上升的趋势。随着渗透水压的升高，流变后砂岩试件的孔隙率持续增加，分别为1.72%,3.52%和12.86%，断裂面整体破坏严重。在流变过程中砂岩中黏土矿物的水解与侵蚀作用加剧，造成矿物颗粒结构的松散，从而形成宏观断裂。同时，孔隙水压也会对矿物颗粒产生水解与物理作用，导致晶体上剥落大量的岩屑并附着于其表面。从断裂力学的角度来看，渗透水压的增大也会引起砂岩中裂纹的扩展速度加快，使得应力水平对砂岩广义应力松弛特性的影响越来越显著，导致高渗透水压作用下砂岩更容易产生断裂。孔隙水压力也会造成砂岩内胶结物质溶解破坏，脱离晶体表面并形成明显的裂纹，导致渗流–应力耦合下砂岩的破坏模式主要为沿晶断裂。

关键词：岩石力学广义应力松弛渗流–应力耦合流变特性断裂特征流变破坏机制

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渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：陈奕安赵光明许文松许江彭守建安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会... 详细信息

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会逐渐向宏观断裂区域集中，并呈现出张拉–剪切破坏的趋势。采用指数型函数对破坏条件下砂岩的应变变化速率进行拟合，效果较好。试件渗透率随流变的进行呈现出先快速下降再缓慢上升的趋势。随着渗透水压的升高，流变后砂岩试件的孔隙率持续增加，分别为1.72%,3.52%和12.86%，断裂面整体破坏严重。在流变过程中砂岩中黏土矿物的水解与侵蚀作用加剧，造成矿物颗粒结构的松散，从而形成宏观断裂。同时，孔隙水压也会对矿物颗粒产生水解与物理作用，导致晶体上剥落大量的岩屑并附着于其表面。从断裂力学的角度来看，渗透水压的增大也会引起砂岩中裂纹的扩展速度加快，使得应力水平对砂岩广义应力松弛特性的影响越来越显著，导致在高渗透水压作用下砂岩更容易产生断裂。孔隙水压也会造成砂岩内胶结物质溶解破坏，脱离晶体表面并形成明显的裂纹，导致渗流–应力耦合下砂岩的破坏模式主要为沿晶断裂。

关键词：岩石力学广义应力松弛渗流–应力耦合流变特性断裂特征流变破坏机制

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综掘工作面粉尘运移规律及扰动拨流控尘技术研究

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工矿自动化 2025年第1期51卷 104-110页

作者：刘子文中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122 煤矿火灾及瓦斯防控国家矿山安全监察局重点实验室辽宁抚顺113122

针对通风排尘、喷雾降尘等防尘技术在高浓度粉尘综掘工作面中应用效果不明显的问题,以山西蒲县宏源集团富家凹煤业有限公司11309综掘工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了综掘工作面物理模型,通过数值模拟分析了风流场分布特征和粉尘... 详细信息

针对通风排尘、喷雾降尘等防尘技术在高浓度粉尘综掘工作面中应用效果不明显的问题,以山西蒲县宏源集团富家凹煤业有限公司11309综掘工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了综掘工作面物理模型,通过数值模拟分析了风流场分布特征和粉尘运移规律。数值模拟结果表明:利用正压风筒对综掘工作面供风时,风流到达工作面后沿壁面向下运动并扩散,受送风和吸尘风道吸力作用影响,风流形成漩涡,随着与工作面距离的增加,漩涡现象逐步减弱,直至消失;工作面区域风流流速较高,沿着巷道轴向向后风流流速逐渐降低;距综掘工作面越远,粉尘浓度越低;在综掘机司机位置附近粉尘浓度较高。在此基础上,提出了“以风控尘”为除尘思路的扰动拨流控尘技术。通过在正压风筒上增加扰动拨流装置,优化出风口布局,减少正压风筒最前端出口风量,以增加综掘机司机附近径向出风量;将除尘风机吸尘口前置,改变作业空间巷道风流方向,达到控尘、除尘的目的。通过工程实测验证了数值模拟结果和扰动拨流装置的可靠性,结果表明,使用扰动拨流装置后,综掘工作面粉尘浓度显著降低,降尘效率达90%以上。

关键词：综掘工作面粉尘防治粉尘运移风流场扰动拨流控尘

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环保型防冻抑尘剂的制备及性能研究

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应用化工 2025年第2期54卷 310-314页

作者：薛彦平中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

针对冬季负温环境下矿山公路扬尘逸散,传统防冻抑尘剂的喷洒在防冻的同时可能会产生二次扬尘或环保性问题,研究通过聚乙二醇(PEG)与聚乙烯醇(PVA)进行接枝共聚,同时加入适量表面活性剂(APG)以进一步增强润湿效果,制备了一种环保型矿山... 详细信息

针对冬季负温环境下矿山公路扬尘逸散,传统防冻抑尘剂的喷洒在防冻的同时可能会产生二次扬尘或环保性问题,研究通过聚乙二醇(PEG)与聚乙烯醇(PVA)进行接枝共聚,同时加入适量表面活性剂(APG)以进一步增强润湿效果,制备了一种环保型矿山公路用防冻抑尘剂(PVA-g-PEG/APG),并进行了理化性质与抑尘性能测定。结果显示,抑尘剂与煤体表面的接触角为29°,冰点在-16.5℃,在模拟振荡下煤粉损失率低于5.6%。这表明PVA-g-PEG/APG抑尘剂具有显著的抗冻效果、良好的润湿性和稳定的固结层,且环保性能优良,能够有效减轻低温环境下的道路煤尘污染问题,符合当前生态矿山的建设要求。

关键词：道路煤尘防冻抑尘剂冰点环保性接触角

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基于局部帧融合的4D毫米波雷达SLAM算法

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激光与光电子学进展 2025年第2期62卷 243-251页

作者：吴叶兰张峻景于重重郑彤冯文彬张卫鹏肖开泰北京工商大学计算机与人工智能学院北京100048 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122 煤科集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122

针对四维(4D)毫米波雷达同步定位与地图构建(SLAM)存在的点云稀疏、不稳定、噪声大导致的点云匹配困难和累计误差大等问题,在4DRadarSLAM算法框架上,提出一种基于局部帧融合的4D毫米波雷达SLAM算法。首先,采用自速度估计去除噪声点,利... 详细信息

针对四维(4D)毫米波雷达同步定位与地图构建(SLAM)存在的点云稀疏、不稳定、噪声大导致的点云匹配困难和累计误差大等问题,在4DRadarSLAM算法框架上,提出一种基于局部帧融合的4D毫米波雷达SLAM算法。首先,采用自速度估计去除噪声点,利用连续帧的位姿变换关系进行局部帧融合,解决点云稀疏问题。其次,对单帧和融合帧实行二次扫描匹配以优化位姿,提高里程计定位精度。然后,利用雷达点云的强度信息构建扫描上下文描述符,结合平均相对误差与点云分布误差计算相似度,得到闭环约束,有效减少累计误差。最后,联合里程计因子与闭环因子构建因子图,优化全局位姿。在南洋理工大学和上海交通大学两类公开数据集上进行测试验证的结果表明,与4DRadarSLAM算法相比,所提算法具有更高的精度和更好的环境适应能力,为4D毫米波雷达SLAM构建提供了一种新的解决方案。

关键词：同步定位与地图构建 4D毫米波雷达局部帧融合扫描匹配闭环检测

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