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硬厚致灾岩层预裂爆破防冲参数优化及工程实践
1
作者 郝琪 曹安业 +4 位作者 王常彬 郭文豪 彭雨杰 宋士康 冯海龙 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期481-492,共12页
针对彬长矿区某矿硬厚粗粒砂岩致灾层预裂爆破效果不佳的问题,采用数据分析、数值模拟及工程试验等方法研究了预裂爆破关键参数,模拟分析了岩石抗拉强度、炸药装药密度、不耦合系数及爆破孔间距对预裂爆破效果的影响,优化了针对粗粒砂... 针对彬长矿区某矿硬厚粗粒砂岩致灾层预裂爆破效果不佳的问题,采用数据分析、数值模拟及工程试验等方法研究了预裂爆破关键参数,模拟分析了岩石抗拉强度、炸药装药密度、不耦合系数及爆破孔间距对预裂爆破效果的影响,优化了针对粗粒砂岩层的爆破参数。结果表明:开展预裂爆破工程时,应当考虑爆破参数与岩层抗拉强度相适应,避免炸药能量浪费在破碎区、削弱裂隙区裂纹扩展尺度;较小炸药装药密度下,增大装药密度明显促进爆破裂纹扩展,而较大装药密度下促进作用不明显,易导致破碎区范围明显增大,浪费炸药能量;不耦合系数的最佳区间为1.42~1.58,此区间外裂纹扩展尺度较小,爆破效果不理想;增大炮孔间距,孔间裂纹贯通趋势减弱,爆破效果变差,较优的炮孔间距为10 m。优化了粗粒砂岩层的爆破参数,现场试验后工作面来压步距与支架阻力明显降低,大能量微震事件总能量与事件数占比显著降低,卸压效果较好。研究结果可为硬厚岩层预裂爆破参数设计提供参考。 展开更多
关键词 硬厚岩层 冲击地压 预裂爆破 裂纹扩展 爆破参数优化
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“一渠四联,六步四融”课程思政教学实施模式探索——以东华理工大学“遥感地质学”课程为例
2
作者 王清亚 黄温钢 张修香 《中国地质教育》 2024年第3期45-49,共5页
“遥感地质学”是一门遥感技术与地质知识紧密结合的交叉学科课程,具有丰富的思政元素。本文对当前课程思政教学实践存在的问题进行分析,以立德树人为根本任务,构建了“一渠四联,六步四融”的思政教学体系,为“遥感地质学”课程思政教... “遥感地质学”是一门遥感技术与地质知识紧密结合的交叉学科课程,具有丰富的思政元素。本文对当前课程思政教学实践存在的问题进行分析,以立德树人为根本任务,构建了“一渠四联,六步四融”的思政教学体系,为“遥感地质学”课程思政教学提供了可操作的路径和方法。 展开更多
关键词 遥感地质学 信息科学与技术 实施模式
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深部煤层气游离气饱和度计算模型及其应用 被引量：6
3
作者 石军太 曹敬添 +9 位作者 徐凤银 熊先钺 黄红星 孙政 贾焰然 马淑蕊 郑浩杭 邓婷 李靖 李相方 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期134-146,共13页
近几年全国深部煤层气基于精细地质研究和水平井多段加砂压裂取得重大突破,部分井日产气量高达十万方,给煤层气产业重新树立了信心。但是,由于深部煤储层处于高地应力、高地温、高孔隙压力、低渗透率的复杂地质环境,不同深度煤储层典型... 近几年全国深部煤层气基于精细地质研究和水平井多段加砂压裂取得重大突破,部分井日产气量高达十万方,给煤层气产业重新树立了信心。但是,由于深部煤储层处于高地应力、高地温、高孔隙压力、低渗透率的复杂地质环境,不同深度煤储层典型参数和煤层气赋存方式的分布特征以及对储量和产量的影响亟需揭示。基于Langmuir等温吸附式、亨利定律及物质平衡原理,考虑吸附层和溶解气的影响,建立了深部煤层气游离气饱和度计算模型;以国内鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块深部煤层气藏为例,分析不同深度深部煤层气赋存方式及分布特征,并评价游离气饱和度对深部煤层气储量、产量与合理配产的影响。研究认为:当煤层埋深大于溶解饱和对应的深度,游离气才会出现,且随着埋深的增加,游离气饱和度先快速增加后缓慢增加,目标区块埋深1875 m处才出现游离气,在埋深2800 m处游离气饱和度高达90%,游离气的占比高达17.3%。游离气饱和度对深部煤层气储量计算、产气特征和合理配产影响很大,随着游离气饱和度的增大,煤层气储量线性增大,累产气量持续上升但后期上升幅度逐渐变缓,深部煤层气井最优配产增加,井底流压下降速度加快,压裂改造区的内外压差降低,未改造区动用程度增加。目标区块主力开发煤层埋深位于2100~2300 m,游离气饱和度介于48%~68%,游离气占比介于10%~13%,建议气井合理配产介于(4~10)×10^(4)m^(3)/d。研究结果可为深部煤层气进一步开发提供理论依据和方法支撑。 展开更多
关键词 深部煤层气 赋存方式 游离气饱和度 储量评价 产气规律 合理配产
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高瓦斯煤层大直径钻孔卸压增透瓦斯渗流时空演化机理 被引量：4
4
作者 王方田 李哲 +2 位作者 张村 何东升 张洋 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期47-61,共15页
矿井瓦斯抽采面临抽采率低、有效抽采周期短、瓦斯预抽体积分数不达标等困境。为实现高瓦斯低透气性煤层的精准卸压增透,以顺和煤矿2404典型深井高瓦斯低透气性煤层工作面为研究对象,基于长时力学效应理论建模、COMSOL数值分析和现场试... 矿井瓦斯抽采面临抽采率低、有效抽采周期短、瓦斯预抽体积分数不达标等困境。为实现高瓦斯低透气性煤层的精准卸压增透,以顺和煤矿2404典型深井高瓦斯低透气性煤层工作面为研究对象,基于长时力学效应理论建模、COMSOL数值分析和现场试验等方法,构建了大直径钻孔卸压煤层瓦斯运移多场耦合模型,提出了大直径钻孔瓦斯有效抽采半径的判定指标——残余瓦斯压力不超过0.22 MPa,揭示了大直径煤层钻孔卸压增透机理及瓦斯运移规律:单一大直径钻孔煤层瓦斯压力呈以钻孔圆心为对称中心的椭圆分布,即由钻孔圆心向外瓦斯压力逐渐增加,随着抽采时间延长,抽采达标区域逐渐扩大。钻孔周边应力转移特征为:随着抽采时间增加,单一大直径钻孔周边点的垂直应力呈现先增后降趋势。进一步提出了高瓦斯低透气性煤层大直径钻孔卸压增透抽采技术。模拟确定了钻孔有效抽采半径,孔间距6.0 m、直径300 mm钻孔卸压增透效果最好,其两侧3.0 m内平均渗透率为1.58×10^(-15)m^(2),远大于初始值1.15×10^(-17)m^(2)。现场应用表明,大直径钻孔瓦斯抽采远优于普通钻孔,300 mm大直径钻孔瓦斯体积分数最大值为47.2%,75 mm原钻孔最大瓦斯体积分数最大值仅为10.6%,且大直径钻孔5.0%以上高瓦斯体积分数抽采天数提高了40.2%,有效解决了小直径瓦斯钻孔治理难题,为高瓦斯煤层高效精准卸压增透强化抽采提供了有效途径。 展开更多
关键词 高瓦斯 大直径钻孔 卸压增透 瓦斯渗流 抽采半径 高效抽采
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采动含水层生态功能修复:概念内涵、理论与技术框架 被引量：3
5
作者 鞠金峰 李全生 +1 位作者 许家林 王晨煜 《绿色矿山》 2024年第1期21-30,共10页
针对我国保水采煤研究现状及煤矿区采损生态修复的技术需求,提出应开展采动含水层生态功能修复研究,并将其纳入绿色开采技术体系中。在充分阐述采动含水层生态功能修复概念与内涵的基础上,构建了以采动含水层失水流动规律及水径流阻隔... 针对我国保水采煤研究现状及煤矿区采损生态修复的技术需求,提出应开展采动含水层生态功能修复研究,并将其纳入绿色开采技术体系中。在充分阐述采动含水层生态功能修复概念与内涵的基础上,构建了以采动含水层失水流动规律及水径流阻隔关键技术为主的理论与技术框架,分析了当前相关研究进展与未来攻关方向。含水层的损伤失水与生态功能退化本质源于采煤引起的岩层运动与裂隙发育,应在充分掌握含水层失水机制与规律的基础上对其开展生态功能修复理论与技术研究。深入揭示含水层失水路径分布与水流动力耗散规律,将失水流量集中分布的采动影响区作为重点修复的靶区,合理运用“边采边修”、“采后再修”等方式实施水流通道封堵与修复。同时,应充分利用采动岩体裂隙自修复机制及其引起的含水层自恢复效应,开展采动含水层生态功能引导修复研究与实践;基于水-气-岩相互作用产生化学沉淀促进导水裂隙自修复的降渗机理,提出了向含水层下方裂隙岩体中灌注可与地下水产生化学沉淀的修复试剂,以诱导沉淀物在裂隙中吸附-固结并封堵通道的含水层生态功能修复技术路径。在此基础上,阐述了利用铁/钙质化学沉淀进行导水裂隙修复降渗的研究现状,提出未来应重点研究形成利于不同类型导水通道高效封堵的化学沉淀诱导生成对策。研究可望为西北部生态脆弱矿区煤炭开采地下水保护与生态修复提供参考。 展开更多
关键词 含水层生态功能修复 失水路径 修复靶区 导水裂隙自修复 绿色开采
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深部厚煤层采动巷道失稳特征及锚网索注梯级支护技术 被引量：3
6
作者 陈梁 孟庆彬 +3 位作者 戚振豪 刘滨 孙稳 张东东 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期533-548,共16页
随着煤炭开采深度的增加,采动巷道大变形、难支护、反复修复等问题较为突出。针对深部厚煤层采动巷道支护难题,采用钻孔成像仪探测深部厚煤层采动巷道围岩松动破碎区分布特征及范围,采动巷道松动破碎范围约为2.8~3.7 m,属于大松动圈不... 随着煤炭开采深度的增加,采动巷道大变形、难支护、反复修复等问题较为突出。针对深部厚煤层采动巷道支护难题,采用钻孔成像仪探测深部厚煤层采动巷道围岩松动破碎区分布特征及范围,采动巷道松动破碎范围约为2.8~3.7 m,属于大松动圈不稳定围岩。开展深部厚煤层采动应力分布规律及巷道失稳特征相似材料模型试验与FLAC^(3D)数值模拟分析,揭示工作面回采时采动应力传递规律及采动巷道围岩变形场、应力场与塑性区的分布特征,确定深部厚煤层工作面停采线距离巷道约50 m,以降低采动应力对煤层底板巷道稳定性的影响。基于理论分析及支护结构承载特性模型试验等,提出深部厚煤层采动巷道锚网索注梯级支护技术,并成功应用于郭屯煤矿-808 m水平进风大巷支护工程实践。现场矿压监测结果表明,采动巷道围岩变形持续约60 d后趋于稳定,围岩顶板最大下沉量为71~75 mm、底板最大鼓起量为63~69 mm、帮部最大内挤量为94~118 mm,未发生冒顶与片帮等事故,取得良好的支护效果。 展开更多
关键词 深部厚煤层 采动巷道 失稳特征 锚网索注支护
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深井松软围岩煤巷采动增跨效应及防控技术 被引量：3
7
作者 王方田 刘超 +2 位作者 翟景辉 张洋 牛滕冲 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期76-86,共11页
针对深井松软煤巷围岩变形严重、巷道支护困难等问题,以城郊煤矿LW21106工作面沿空巷道为工程背景,建立了采动巷道增跨模型,揭示了采动增跨效应演化机理。通过构建巷道顶板横纵弯曲梁模型,指出顶板横向受力、巷道等效跨度、煤岩强度是... 针对深井松软煤巷围岩变形严重、巷道支护困难等问题,以城郊煤矿LW21106工作面沿空巷道为工程背景,建立了采动巷道增跨模型,揭示了采动增跨效应演化机理。通过构建巷道顶板横纵弯曲梁模型,指出顶板横向受力、巷道等效跨度、煤岩强度是巷道围岩损伤破坏的主控因素,提出了采动增跨效应防控对策并进行工业性试验。研究结果表明:受采动影响,巷道经历“初始围岩稳定—围岩裂隙发育扩展—围岩剪切破坏加剧—等效跨度增加”过程;巷道顶板最大正应力与应力集中系数、顶板等效跨度、巷道断面尺寸及埋深成正相关关系;巷道顶板在高应力环境下易发生拉剪破坏,增加顶板锚索数量以及锚索预紧力有利于增强顶板初期完整性。基于巷道变形破坏主控因素,提出“围岩加固–卸压–强化支护”协同防控策略;针对现场条件,采用煤柱侧向切顶+注浆加固并对破碎区域补充锚索强化支护的防控技术。现场监测结果表明,煤柱帮最大移近量为18.89cm,顶板下沉量为25.86cm,两帮移近量为29.65 cm,有效控制了煤巷围岩变形,为深井松软围岩巷道变形控制提供了参考。 展开更多
关键词 深井 松软围岩 采动增跨效应 主控因素 协同防控
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煤矿全生命周期绿色开采研究展望 被引量：5
8
作者 许家林 鞠金峰 +5 位作者 轩大洋 秦伟 朱卫兵 胡国忠 王晓振 谢建林 《绿色矿山》 2023年第1期79-90,共12页
煤矿绿色开采理念提出20 a来,理论研究与技术实践取得了重大创新进展,但在精确量化预测、提效降本控制等方面与生产实际需求仍然存在差距。阐述了煤矿全生命周期绿色开采技术框架,提出了煤矿绿色开采需要深入研究的若干方向和建议。在... 煤矿绿色开采理念提出20 a来,理论研究与技术实践取得了重大创新进展,但在精确量化预测、提效降本控制等方面与生产实际需求仍然存在差距。阐述了煤矿全生命周期绿色开采技术框架,提出了煤矿绿色开采需要深入研究的若干方向和建议。在基础理论方面,应遵循关键层理论的“全地层”学术思想,深入研究采动覆岩卸荷膨胀累积效应及其对岩层移动的影响,建立自下而上涵盖煤层直至地表的全地层移动时空动态模型,实现采动应力、裂隙与沉陷的定量预测,最终形成不同地质开采条件下岩层移动的数字孪生模型。在技术方面,需充分利用岩层移动规律,研究发展适应煤矿高效生产的低成本绿色开采技术,具体而言,重点攻关方向之一是“一注五减”绿色开采解决方案,针对绿色开采中采动损害控制领域面临的煤矿充填材料不足问题与“双碳”目标,研发“煤矸石+粉煤灰+CO_(2)”覆岩隔离注浆充填绿色开采技术,实现减沉(减少地表沉陷)、减漏(减少地下水漏失)、减震(减少应力集中与矿震)、减排(减少固废排放)、减碳(减少CO_(2)排放)等“五减”绿色开采效果。另一个需要重点攻关的方向是采动破坏含水层的修复技术,特别是在西部生态脆弱矿区(尤其是浅埋煤层),需给予充分重视,建议借鉴采后土地复垦,通过相关技术与标准研究将含水层修复列为必备环节,进一步落实全生命周期绿色开采。 展开更多
关键词 岩层移动 关键层 覆岩隔离注浆充填 含水层修复 绿色开采
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基于CSPNet-YOLOv7目标检测算法的煤矸图像识别模型 被引量：2
9
作者 韦小龙 王方田 +2 位作者 何东升 刘超 徐大连 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期238-248,共11页
煤矸识别技术是矿井智能化建设的关键技术之一,针对工作面低照度高粉尘环境造成的煤矸识别模型精度不高以及小目标煤矸难以识别的问题,提出一种基于CSPNet-YOLOv7目标检测算法的煤矸图像识别模型。采用跨阶段部分网络(Cross Stage Parti... 煤矸识别技术是矿井智能化建设的关键技术之一,针对工作面低照度高粉尘环境造成的煤矸识别模型精度不高以及小目标煤矸难以识别的问题,提出一种基于CSPNet-YOLOv7目标检测算法的煤矸图像识别模型。采用跨阶段部分网络(Cross Stage Partial Network,CSPNet)改进YOLOv7模型的主干特征提取网络,优化梯度信息减少网络参数,同时采用递归特征金字塔(Recursive Feature Pyr-amid,RFP)和可切换卷积(Switchable Auto Convolution,SAC)替换颈部特征提取网络中简单的上下采样和普通卷积模块,并采用3次迁移训练进行不同宽度和深度的特征学习,增强网络的泛化能力。试验结果表明,CSPNet-YOLOv7模型的平均精度均值为97.53%,准确率为92.24%,召回率为97.91%,F1得分为0.95,模型的参数量为30.85×10^(6),浮点运算次数为42.15×10^(9),每秒传输帧数为24.37 f/s,与YOLOv7模型相比,平均精度均值提高了7.46%,参数量和浮点运算次数分别降低了17.23%和60.41%,相较于FasterRCNN-Resnet50、YOLOv3、YOLOv4、MobileNet V2-YOLOv4、YOLOv4-VGG、YOLOv5s模型、CSPNet-YOLOv7模型对煤矸识别的平均精度均值最高,同时参数量和浮点运算次数较小,在识别精度和速度之间有着较好的平衡。最后,通过井下现场试验验证了CSPNet-YOLOv7模型,为煤矸精准识别提供了有效技术手段。 展开更多
关键词 煤矸识别 YOLOv7 跨阶段部分网络 递归特征金字塔 可切换自动卷积 迁移学习
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CaCO_(3)/Fe(OH)_(3)修复单一裂隙岩样的降渗试验 被引量：1
10
作者 鞠金峰 李全生 +1 位作者 许家林 李娟娟 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期151-159,共9页
采煤引起的覆岩导水裂隙广泛发育是导致地下水流失与生态损伤的重要原因,科学实施导水裂隙的修复降渗对于实现采损含水层生态功能修复与煤矿绿色开采意义重大。利用化学沉淀易发生吸附-固结而形成封堵降渗作用的特性,开展了CaCO_(3)/Fe(... 采煤引起的覆岩导水裂隙广泛发育是导致地下水流失与生态损伤的重要原因,科学实施导水裂隙的修复降渗对于实现采损含水层生态功能修复与煤矿绿色开采意义重大。利用化学沉淀易发生吸附-固结而形成封堵降渗作用的特性,开展了CaCO_(3)/Fe(OH)_(3)修复单一裂隙岩样的降渗试验。以Na_(2)CO_(3)水溶液作为模拟地下水,CaCl_(2)水溶液和FeSO4水溶液分别作为修复试剂,模拟裂隙岩体的导水渗流条件,将模拟地下水和修复试剂以恒流方式同时注入单一裂隙岩样中,最终得到了两种沉淀物分别对两个不同裂隙发育岩样的修复降渗规律。试验结果表明,两种沉淀物对岩样裂隙均起到明显降渗作用,但由于两者微观结构及固结成垢机制的差异,造成对裂隙修复降渗效果的不同。CaCO_(3)沉淀属典型晶态沉淀,依靠晶种吸附和晶体生长固结成核,形成的固结体结构紧密、稳定性好,对裂隙易产生良好的修复降渗效果;两个岩样分别历经400 min和208 min后的降渗幅度即达到220倍和175倍。而Fe(OH)_(3)沉淀属典型非晶态沉淀,单纯依靠沉淀胶体的范德华力吸附于裂隙面并积聚固结,水温偏高易降低范德华力造成沉淀固结体结构疏松,难以抵抗高水压冲蚀作用,修复过程易出现降渗曲线频繁“反弹”现象;将试验水温由28℃降至8℃时,裂隙降渗幅度即由35倍提升至106倍,修复降渗效果显著提高。表明Fe(OH)_(3)沉淀适宜用于浅部相对低温条件的裂隙岩体修复降渗,而CaCO_(3)沉淀修复裂隙适宜的水温区间更广。研究结果可为化学沉淀修复导水裂隙的含水层生态功能修复实践提供参考。 展开更多
关键词 导水裂隙修复 化学沉淀 吸附-固结 渗透率 含水层生态功能修复 绿色开采
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煤系共伴生矿产协同开发 被引量：2
11
作者 黄炳香 赵兴龙 +3 位作者 韩晓克 吴占伟 袁国栋 张青林 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期1-14,共14页
煤系共伴生矿产的矿种多,量大面广,与煤层叠置;煤系矿产协同开发是国家的重大战略需求。采动岩层活动叠加与流体迁移规律是煤系共伴生矿产协调开采的核心共性科学问题。采动应力、岩层变形、断裂与运动等叠加是影响煤系共伴生矿产协调... 煤系共伴生矿产的矿种多,量大面广,与煤层叠置;煤系矿产协同开发是国家的重大战略需求。采动岩层活动叠加与流体迁移规律是煤系共伴生矿产协调开采的核心共性科学问题。采动应力、岩层变形、断裂与运动等叠加是影响煤系共伴生矿产协调开采的关键因素,层间岩层稳定性、层间岩层裂隙贯通度、层间岩层渗流失稳和矿层(体)破断台阶错动量是评价能否协调开采的关键指标。煤系共伴生矿产通过分区错时开采方法、污染物源头阻隔等协调开采技术,实现环境影响的协同控制效应。由于煤系共伴生矿产赋存位置与赋存状态的差异性,其协同开发产业链中所涉及的核心产业环节也有所不同,考虑不同矿种开采工艺与设备的兼容性,相应形成了不同的协同开发模式。目前初步形成了煤-铝-铁-镓综合开发(兴县模式)、煤-铀协调开采(伊犁盆地)、水-煤-气协调开发(鄂尔多斯)等模式或场景,提出了煤矿井下钻井采铀、油气等共采工艺技术。协同开发技术可行,安全与环境有保障。叠置矿产分矿权开发,易导致相互影响,彼此不能正常开采,安全风险及环境影响增大。煤系共伴生矿产的矿权配置是产业发展核心问题,亟需产业政策支持,促进行业高质量发展。提出了矿权改革、综合勘探、协同开发等政策建议,煤系共伴生矿产协同开发企业可有各矿种企业签订互不影响协议、以主矿体为主的联合相关矿种开发企业共同开发、成立叠置资源综合开发公司进行协同开发等3种企业模式。 展开更多
关键词 煤系 共伴生矿产 共采 安全 环境
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超前钻孔直径对高应力巷道卸压及掏槽爆破效果影响研究
12
作者 黄斌 胡学龙 《华北理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2025年第1期53-61,共9页
随着煤炭开采逐步向深部推进,巷道开挖过程中应力集中问题日益突显,亟需有效解决。本文采用Ansys/Ls-Dyna数值模拟软件,针对高应力环境下不同超前钻孔直径对巷道卸压效果及掏槽爆破效果的影响进行了系统研究。利用ImageJ图像处理软件对... 随着煤炭开采逐步向深部推进,巷道开挖过程中应力集中问题日益突显,亟需有效解决。本文采用Ansys/Ls-Dyna数值模拟软件,针对高应力环境下不同超前钻孔直径对巷道卸压效果及掏槽爆破效果的影响进行了系统研究。利用ImageJ图像处理软件对巷道掏槽爆破损伤云图进行了详细分析。结果表明,随着超前钻孔直径的增加,钻孔孔底至岩石内部区域的有效应力逐渐降低,有效实现了卸压作用;随着超前钻孔直径的增大,掏槽爆破岩石块度逐渐减少,小块度占比显著增加,且在大直径钻孔爆破中岩石块度的分布更为均匀。研究成果对提升高应力巷道掏槽爆破效果具有重要指导意义。 展开更多
关键词 高应力 超前钻孔 掏槽爆破 数值模拟
循环水浸作用下煤体孔隙与损伤演化机制实验研究 被引量：1
13
作者 王方田 张村 +3 位作者 汤天阔 贾胜 成家章 窦凤金 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期608-618,共11页
煤柱坝体作为矿井采空区水库的主要承载结构,在多场耦合影响下的损伤失稳机制直接制约采空区水库的长期安全稳定运行。本文借助核磁共振(NMR)研究了“单侧”浸水条件下不同次数循环浸水下煤样T2谱图、孔喉、孔隙率变化和核磁图像演化规... 煤柱坝体作为矿井采空区水库的主要承载结构,在多场耦合影响下的损伤失稳机制直接制约采空区水库的长期安全稳定运行。本文借助核磁共振(NMR)研究了“单侧”浸水条件下不同次数循环浸水下煤样T2谱图、孔喉、孔隙率变化和核磁图像演化规律,分析了单侧循环浸水次数不断增加下煤样内部孔隙演化规律以及单轴压缩破坏形态特征,揭示了煤样水浸损伤破坏机制,结果表明,随循环浸水次数的增加,煤样孔隙数、孔喉占比、孔隙率均保持增长的态势,分别增长了67.18%、3.48%、3.49%。煤样单轴抗压强度与残余强度逐渐减小,煤样的平均峰值强度由15.74 MPa依次下降到11.76、9.65、8.41 MPa,循环浸水9次煤样相较于初始状态煤样的平均单轴抗压强度下降46.56%,平均残余强度从未循环浸水的5.55 MPa依次下降到3.08、2.44、0 MPa。煤样单侧循环浸水水分子由浸水侧逐渐向煤样内部渗流,最后扩展至整个煤样,进一步造成孔隙率增加。长期的循环浸水对煤样的软化作用十分显著。研究结果为采空区水库空间结构稳定性控制提供了科学依据。 展开更多
关键词 循环水浸 采空区水库 煤柱坝体 孔隙演化 水浸弱化
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退役锂离子电池正极材料资源化回收利用:从基础到实践 被引量：1
14
作者 李佳峰 田磊 +2 位作者 刘贵清 张卫清 肖雷 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期467-478,466,共13页
近年来,新能源汽车的逐渐普及带动了动力锂离子电池数量的指数级增长,从而致使大量电池废弃物产生,浪费资源的同时对环境产生潜在风险。因此,退役锂离子电池的回收利用成为目前研究热点之一。综述了主要的退役锂离子电池回收利用技术及... 近年来,新能源汽车的逐渐普及带动了动力锂离子电池数量的指数级增长,从而致使大量电池废弃物产生,浪费资源的同时对环境产生潜在风险。因此,退役锂离子电池的回收利用成为目前研究热点之一。综述了主要的退役锂离子电池回收利用技术及其研究现状。首先,介绍了锂离子电池的分类及特征,讨论了其回收的必要性与紧迫性。其次,总结了锂离子电池预处理及分离方法,包括机械粉碎、磁选、筛分、化学溶解、热处理等,着重分析了锂离子电池正极材料的传统回收利用技术,包括火法冶金、湿法浸出、材料再生等。最后,剖析了高效利用退役锂离子电池的新技术,包括生物浸出技术、机械化学处理方法、电化学方法、超临界流体技术以及微波/超声波技术等。基于以上分析,总结和展望了退役锂离子电池的回收和利用发展方向,为相关科研工作者和生产工作者提供借鉴。 展开更多
关键词 锂离子电池 回收利用 火法冶金 湿法浸出 生物浸出 材料再生 超临界流体
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深井综采面动压区沿空留巷围岩变形机理及锚索强化支护技术 被引量：1
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作者 王方田 江振鹏 +3 位作者 刘超 何东升 郝文华 屈鸿飞 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1103-1115,共13页
深井综采面沿空留巷围岩受多重应力叠加作用,冒顶、帮鼓等问题亟待解决。以车集煤矿2611工作面沿空留巷为工程背景,采用理论分析、模拟分析和现场试验监测等方法,探究锚杆、锚杆-锚索、锚杆-锚索-补强锚索等不同支护方式下动压区沿空留... 深井综采面沿空留巷围岩受多重应力叠加作用,冒顶、帮鼓等问题亟待解决。以车集煤矿2611工作面沿空留巷为工程背景,采用理论分析、模拟分析和现场试验监测等方法,探究锚杆、锚杆-锚索、锚杆-锚索-补强锚索等不同支护方式下动压区沿空留巷围岩变形特征。基于顶板回转下沉弯矩叠加理论,构建动压区沿空留巷围岩结构力学模型,创新推导顶板弯曲下沉量计算公式,结合不同支护方案确定巷道顶板下沉量;充分考虑FLAC^(3D)与UDEC软件特点,对比模拟分析切顶与不切顶条件下沿空留巷围岩应力、变形特征,阐明锚杆、锚杆索及补强锚索与围岩相互作用关系,其中补强锚索支护具有强预紧力、长作用距离及应力传递的作用,能有效抑制顶板离层,致使围岩峰值应力向深处转移。现场监测结果表明,沿空留巷补强锚索支护后顶板下沉量为90 mm,保障了深井综采面安全高效开采。 展开更多
关键词 深井开采 动压区 沿空留巷 锚索强化支护 切顶卸压
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微震定位精度影响下采场裂隙表征与冲击地压预警 被引量：1
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作者 曹安业 王常彬 +3 位作者 杨旭 王冰 张宁 赵卫卫 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-9,共9页
我国深部煤矿高强度开采和复杂地质环境造成冲击地压灾害频发,对矿井安全高效生产造成严重威胁。目前,我国冲击地压矿井配备的微震监测系统在震源定位精度上仍存在不足,冲击地压灾害依然存在“灾源找不准、灾害控不住”的难题。为准确... 我国深部煤矿高强度开采和复杂地质环境造成冲击地压灾害频发,对矿井安全高效生产造成严重威胁。目前,我国冲击地压矿井配备的微震监测系统在震源定位精度上仍存在不足,冲击地压灾害依然存在“灾源找不准、灾害控不住”的难题。为准确描述采场微震活动空间演化特征,降低震源定位误差对微震预警造成的不利影响,基于冲击地压矿井现有微震监测条件,采用仿真正演试验法探究了煤矿微震台网定位误差矢量分布特征,提出了一种考虑微震定位精度影响的微震裂隙贯通表征方法,并在某矿井回采工作面进行了冲击地压预警实践。研究结果表明:采场不同区域震源定位精度的矢量性差异是造成冲击地压微震预警偏差的重要原因;提出的微震破裂贯通可能性指数F_(sum)采用与震源能级相关的近场区域半径表征震源破裂尺度,并考虑定位误差对不同距离震源间破裂贯通的影响,最大程度还原了采场煤岩体裂隙扩展贯通可能性的分布规律,与冲击地压危险具有F_(sum)良好对应关系;在冲击地压危险相关性上显著优于微震频次,同时危险区域识别效率又强于微震能量,可兼顾预警精准率和召回率,是理想的冲击地压周期性预警评价指标。研究成果将为评价微震台网监测能力、提高冲击地压微震预警能力与防治效率提供参考。 展开更多
关键词 冲击地压 定位误差 误差椭圆 裂隙贯通 微震频次-能量 微震台网
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伊南煤田伊犁一矿侏罗纪煤系地下水化学特征与水循环演化 被引量：1
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作者 王长申 黄炳香 +5 位作者 赵兴龙 任冬冬 李奎水 赵国宏 刘家丞 李丽华 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期160-170,共11页
伊犁盆地伊南煤田是我国较早发现的重要含砂岩铀矿煤田,侏罗纪煤系裂隙-孔隙承压水是伊犁一矿和周边铀矿共同扰动和影响的主要地下水系统,煤铀协调开采的重点问题是如何协调煤矿和铀矿对侏罗纪煤系含水层的影响。及时研究和预测煤矿对... 伊犁盆地伊南煤田是我国较早发现的重要含砂岩铀矿煤田,侏罗纪煤系裂隙-孔隙承压水是伊犁一矿和周边铀矿共同扰动和影响的主要地下水系统,煤铀协调开采的重点问题是如何协调煤矿和铀矿对侏罗纪煤系含水层的影响。及时研究和预测煤矿对侏罗纪煤系含水层已有影响对于煤铀协调开采重要且必要。伊犁一矿是目前投产的伊南煤田唯一的大型煤炭生产矿井。在伊犁一矿自上而下取煤系第四系水、3煤顶板水、5煤顶板水、5煤底板水和矿井混合水水样,做水质全分析、D/^(18)O、T和^(14)C测年,运用水文地球化学分析方法研究伊犁一矿现状条件下煤系地下水质特征和水循环演化状态。结果表明:矿井地下水为近中性、低矿化的HCO_(3)·SO_(4)型或HCO_(3)·SO_(4)型淡水;δD和δ^(18)O分别为-91‰~-118‰和-12.7‰~-16.0‰;除5煤底板水(铀含量11.1μg/L)外,煤系水铀含量仅约0.8μg/L;煤系地下水平均年龄为5000~6000 a,而3煤顶板水和5煤顶板水年龄为1.25万~2.5万a。伊犁一矿侏罗纪煤系地下水具有显著的“三低、一老、一少”即低矿化、低氘、低铀、较老和少污染特征。由于煤矿疏放5煤底板水,围绕伊犁一矿已形成侏罗纪煤系深层裂隙-孔隙水的疏干式局部水文循环,5煤底板含水子系统水位漏斗已顺层扩展和水循环已顺层局部加速;3煤顶板和5煤顶板含水子系统仍相对独立和封闭,疏干后难以恢复。3煤顶板水和5煤顶板水属于理想的低氘和水质优良地下水。 展开更多
关键词 伊南煤田 侏罗纪煤系含水层 稳定水文同位素 地下水年龄 水文循环
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我国煤系共伴生矿产赋存特征及分布规律 被引量：1
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作者 吴占伟 黄炳香 +4 位作者 赵兴龙 韩晓克 陈大勇 王长申 张清秋 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期29-46,共18页
我国煤系共伴生矿产有85种,种类多、分布广、储量大,具有很高的经济价值和战略价值,按工业属性和用途可分为煤系能源矿产、煤系金属矿产和煤系非金属矿产。系统性分析煤系能源矿产(煤系气、富油煤、油页岩、铀矿)、煤系金属矿产(铝土矿... 我国煤系共伴生矿产有85种,种类多、分布广、储量大,具有很高的经济价值和战略价值,按工业属性和用途可分为煤系能源矿产、煤系金属矿产和煤系非金属矿产。系统性分析煤系能源矿产(煤系气、富油煤、油页岩、铀矿)、煤系金属矿产(铝土矿、铁矿、镓、锗、锂、稀土元素)及煤系非金属矿产(硫铁矿、高岭土、耐火黏土、膨润土、隐晶质石墨)的赋存特征和分布规律,总结论述我国14大煤炭基地煤系共伴生矿产赋存分布及开发利用状况。结果表明:煤系共伴生矿产主要赋存于煤层、顶底板中或在煤层附近岩层中单独成矿,分布规律与我国煤炭分布具有一定的相似性,呈现明显的时期性与区域性。我国煤系共伴生矿产形成时期主要集中在石炭-二叠纪、早中侏罗世和晚侏罗世-早白垩世3个成煤期,分布区域主要集中于华北的鄂尔多斯盆地、沁水盆地、华北南部盆地,西北的准噶尔盆地、伊犁盆地、吐哈盆地,东北的松辽盆地、二连盆地,西南的川南黔北地区,以及四川盆地等各大含煤盆地。我国神东基地、晋北基地、晋中基地、晋东基地、云贵基地和新疆基地煤系共伴生矿产种类储量丰富,具有广阔的综合开发利用前景。 展开更多
关键词 煤系 共生矿产 伴生矿产 赋存特征 矿产分布 煤炭基地
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非定向近水平钻孔轨迹参数的解算及应用 被引量：1
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作者 高杰 秦松 +1 位作者 张佳乐 常乐乐 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期341-351,共11页
为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用。对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0... 为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用。对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0软件,开发了随钻轨迹测量数据处理及钻孔轨迹图展示软件,研发了抗地磁场干扰的随钻测量装置。该软件通过对钻孔数据进行解算,展示了钻孔二维及三维形态轨迹图;将钻孔轨迹与矿井生产图结合,形成利于管理的轨迹跟踪底图,并根据偏差量划分出瓦斯抽采空白条带区域或勘探盲区。在贺西煤矿进行工业性试验,获取了11个钻孔的钻孔轨迹,结合工作面抽采系统图对瓦斯抽采空白条带进行分析识别,绘制了钻孔轨迹图和瓦斯抽采空白区域分布图,取得了较好的现场应用效果。 展开更多
关键词 近水平钻孔 随钻测量 偏差量 钻孔轨迹 瓦斯抽采空白带
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煤层层理对微波破煤增透效果的影响 被引量：1
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作者 朱健 胡国忠 +4 位作者 许家林 杨南 王同辉 王宏图 秦伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2324-2337,共14页
层理作为一种典型的结构弱面普遍存在于煤层之中,煤层层理与煤基质之间的相对力学性能是决定层理发育煤层微波增透效果的关键。为此,采用自主研制的微波辐射试验装置,对层理面与加载方向之间夹角为0°、30°、45°、60°... 层理作为一种典型的结构弱面普遍存在于煤层之中,煤层层理与煤基质之间的相对力学性能是决定层理发育煤层微波增透效果的关键。为此,采用自主研制的微波辐射试验装置,对层理面与加载方向之间夹角为0°、30°、45°、60°和90°的煤样开展了微波破煤试验,探究了不同层理方向煤样微观孔隙结构与细观裂隙的演化特征,揭示了微波辐射下层理对煤体孔裂隙结构的数量、尺度与连通性的影响规律;对比分析了微波辐射前、后不同层理方向煤体的气体渗透特性,阐明了煤体在煤层层理与微波破煤叠加影响下的渗透率变化规律,揭示了煤层层理对微波破煤增透的影响机制。结果表明:①煤层层理对微波破煤增透效果的影响显著,层理面与加载方向之间夹角越大,微波辐射下煤体的束缚孔减少幅度与连通性裂隙增长幅度也更大;与原煤样相比,微波辐射后不同层理方向煤样渗透率之间的数量级差异有效减小,渗透率各向异性弱化明显。②微波辐射下煤体中细观裂隙发育具有显著的层理效应,具体演化过程为:沿层理面原生裂隙扩展→新的沿层理面裂隙萌生→与层理面相交的裂隙扩展。③煤基质与层理面的介电损耗和传热性质差异,使得微波对煤体的热应力分布受制于层理面。当层理面与加载方向垂直或平行时,煤体以张拉破坏为主;当层理面与加载方向斜交时,煤体以剪切滑移破坏为主。 展开更多
关键词 微波破煤增透 煤层层理 结构损伤 渗透特性 层理方向
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