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1
Study on the influence of indenter angle for the stress distribution in coal and rock under the action of point load
摘要:

为研究压头角度造成点载荷试验结果差异的原因,采用理论分析和数值模拟方法研究压头角度不同时点载荷作用下煤岩体内部的应力分布规律。研究发现:在不同角度压头作用下煤岩体内部均产生压应力和拉应力;在垂直和水平剖面上,垂直应力分别呈现“倒置双峰形”和“圆环状”;加载点附近煤岩体受到各个方向的压应力作用,且随着与加载点距离的增大而减小,在加载点一定距离内受到垂直加载轴方向的水平拉应力和竖直拉应力,水平拉应力区呈圆球状。研究不同角度压头作用下煤岩体的应力状态,发现压头角度对应力分布形式影响较小,但在小角度压头作用下煤岩体内应力集中更加强烈,进而影响煤岩体试样破坏时应力值。

2
Research on FTA-LEM Hazards Evaluation Method
摘要:
为了将FTA评价方法和LEC评价方法各自优点进行相互优化,对这两种评价方法进行了分析研究,提出了FTA-LEM评价方法。首先对LEC评价方法进行改进,将危险严重程度(C)改为控制措施状态(M),提出LEM评价方法及各自变量和危险性(D)的分值;其次阐述了危险源的确定及危险性分值归一化处理的具体方法;然后通过FTA定量分析中临界重要度的计算来对危险性分值进行优化,提出优化后危险性分值的归一化处理方法,并列出了FTA-LEM评价方法步骤。以矿井通风系统“通风不良”为例,应用FTA-LEM评价方法对“通风不良”事故中各个危险源的危险性分值进行了评价计算,评价结果可为矿井通风安全管理提供理论依据。
3
Study on evolution law of fault stress field in coal measures at different fault dips
摘要:

为深入了解煤系断层构造带应力场演化特征,以重庆石壕煤矿为例,通过物理相似模拟研究不同倾角断层在水平应力作用下破坏形态及内部的应力变化规律,同时结合数值模拟软件PFC分析不同断层倾角下应力增高区范围与断层破坏的影响。结果表明:断层倾角较小时发生滑动破坏,随着倾角的增大,断层两端应力无法通过滑动卸载,破坏形式逐渐变为剪切破坏;加载时断层下盘区域产生应力集中,断层倾角增大使得应力增高区因不同的破坏形式从下盘煤层区域向下盘顶、底板区域转移;通过PFC数值模拟,可以有效观测到模型内部裂缝,并对试件内部微裂缝进行考察研究与物理试验有着较好的一致性;通过力链分析发现,断层倾角变化会诱使应力增高区从煤层过渡到力学性能较强的顶、底板。

4
Study of Measuring Method for Nonlinear Seepage Parameters of Gassy Coal
摘要:
针对约束环形应变条件下煤样吸附气量—非线性渗流参数同步测量的问题,采用圆柱形煤样作为试件,利用进气与出气端设置的质量流量计测定试件气体含量,通过计算获取吸附气量;结合氦气与瓦斯气体的渗透测试结果,获取含瓦斯煤非线性渗流参数。重点介绍了该测试方法的原理、实验装置及实验步骤,并利用该方法和装置进行了相关测试,研究结果表明:该测试方法和装置能够同时测定煤样吸附气量与非线性渗流参数,实验效果较好。
5
Intelligent security control technology system and high-quality development countermeasures for coal mines
摘要:

概述了我国煤炭生产安全保障技术发展成效,总结了目前煤矿生产安全及灾害防治面临的挑战,对煤矿灾害智能化防治发展需求进行了分析。详细介绍了AI视频监测、智能高精度传感及瓦斯、顶板、水灾智能防治等支撑灾害超前治理和源头管控的煤矿智能安控关键技术。阐述了基于现代能源与矿业治理体系的煤炭产业治理与安全保障体系标准建设思路与规划,并进一步提出终端类、平台应用类、信息传输类和公共类四大类建设内容。分别从建设理念、数字化生态、技术装备、产业链及生态环保等方面剖析了煤矿智能化发展过程中存在的问题并提出对策,助力煤矿智能化建设实现高质量发展。

6
Intelligent safety closed-loop management and control system based on multi-source information perception in coal mine
摘要:

总结了我国煤矿综合机械化发展40多年来安全技术取得的巨大进步和成效,分析了当前煤矿安全面临的挑战。将新一代信息技术与煤矿安全技术深度融合,提出了煤矿矿井时空信息感知和智能闭环安控系统逻辑与总体技术架构。分析了传统接触式传感与非接触式传感技术的优缺点及其在煤矿安全监测系统中的应用,剖析了新型智能传感技术特点及发展方向,提出了基于多种传感技术融合的矿井时空多源信息感知及协同控制技术路径。通过瓦斯、火灾、水灾、冲击地压等灾害全时空信息反馈技术创新,开发基于信息反馈的多种灾害综合闭环管控技术,实现煤矿总体安全态势的超前预测及分区、分级超前预警。系统阐述了智能化双重预防体系架构及其特点,分析了智能化双重预防体系的风险隐患控制逻辑与关键技术。思考能源革命中煤矿安全观的变革,提出了煤矿全方位安全观、煤矿智能化对煤矿安全的革命性影响和摒弃“百万吨死亡率”指标。

7
Research status and system design of intelligent mine ventilation
摘要:

矿井智能通风是智慧矿山建设的重要内容。通过对现有的矿井智能通风技术研究进行总结和分析,深入探讨了智能通风的基本理论,明确了目前矿井智能通风存在的问题与关键技术,并进一步对智能通风的关键技术进行了创新性的探索。最后基于关键技术开展智能模块与智能系统的研究,成功构建了一个综合性的矿井智能通风与灾变应急控制系统,为矿井的通风提供了更加智能和高效的解决方案。

8
Law analysis and prediction research of coal mine accidents in China from 2008 to 2021
摘要:

为了更加深入地分析我国煤矿安全事故发生的特点及规律,基于2008—2021年全国煤矿事故数量及死亡人数的统计数据,分别从事故发生地区、事故等级、事故类型及发生时间4个维度对我国煤矿安全事故进行分析,并对2022—2023年百万吨死亡率进行预测。结果表明:我国煤矿安全事故呈现出北方多南方少、西南地区偏多的规律;不同等级事故中,一般事故发生起数最多,死亡人数最少;重特大事故发生起数少,但是死亡人数最多;从事故类型来看,顶板事故、瓦斯事故及运输事故是我国煤矿安全事故发生的主要事故类型;从事故发生时间来看,1—3月事故起数相对较少,7—10月事故起数较多。

9
Progress of green coal mining technology in China
摘要:

绿色开采是煤炭行业可持续发展的必由之路。为探究我国煤炭绿色开采发展趋势,通过回顾我国煤炭绿色开采20年来的发展历程,系统总结了绿色开采技术进展;提出随着智能化、数字化技术的发展与“碳达峰、碳中和”等发展要求的实施,煤炭绿色开采内涵不断丰富,并被赋予新的时代定义;指出煤炭绿色开采技术逐渐向全生命周期绿色开采的方向发展,形成了智能绿色的“采前精细勘探、采中有效减损、采后恢复提升”的新发展模式;认为我国将继续深化智能化、数字化技术对煤炭绿色开采的赋能,并在降低绿色开采技术综合成本、提高生产效率等方面持续发力。

10
Research status and development trend of fire-extinguishing materials in Chinese coal mines
摘要:

基于煤自燃反应机理、发生发展必要条件及其影响因素,对我国煤矿主要使用的防灭火材料研究现状、灭火机理及优缺点进行了阐述与讨论,并根据其作用机理划分为物理型、化学型和物化协同作用型:物理作用方面,通过隔氧降氧、吸热降温等方法来抑制煤自燃;化学阻化方面,通过破坏或减少煤体中活性官能团,阻断自由基的链式氧化反应,达到防火目的;物化协同作用方面,结合物理和化学作用的新型复合防灭火材料实现了对煤氧化自燃的双重抑制。指出了目前煤矿防灭火材料存在的不足,包括防灭火材料作用机理研究不够完善、阻化性能稳定性较差、经济环保性有待提升、适用范围不够广泛等。提出未来防灭火材料的研究方向:以煤自燃机理和特性为基础,开展理论实验和数值模拟相结合的研究;以提升防灭火材料阻化性能为核心,研制物理化学协同作用的新型定向阻化材料;以改进经济环保性为主导,探寻绿色环保、价格低廉、工艺简单的原材料;以扩大适用范围为保障,实现“一剂多用”“一剂通用”的最佳抑制效果。

11
Pressure relief and permeability enhancement effect and gas extraction scheme of long-distance lower protective layer mining
摘要:

针对深部远距离下保护层开采后上覆被保护层卸压及瓦斯治理难的问题,以朱仙庄煤矿Ⅲ1031工作面工程条件为背景,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了远距离下保护层开采过程中覆岩的应力演化规律、变形破坏特征和卸压增透效果。结果表明:保护层开采,产生延伸至被保护层的纵贯式穿层裂隙,基本顶发生平均步距15 m左右的周期破断,煤层压力先减小,采空区中部重新压实后,应力开始逐渐恢复;在围岩内形成应力增高区域,而应力在向采空区中部演化时,则以近似于弧状的应力递减圈形态发育。因煤层采动在采空区两侧形成离层裂隙发育区,为瓦斯流动提供通道,被保护层也因此得到卸压,其卸压率达到0.91,增透率增幅为5%~20%,被保护层出现明显卸压增透效应。为解决保护层开采后瓦斯需卸压抽采的问题,设计了穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔配合拦截钻孔和采空区埋管的瓦斯抽采方案。

12
Research on semantic segmentation of mine sub-illumination images based on self-attention mechanism
摘要:

引入图像语义分割技术,对矿井次光照环境中的目标物进行分割,将图像分成原始清晰图像和次光照图像两类,采用基于深度学习的图像增强方法对次光照条件下拍摄的图像增强细节后替换,再利用单应变换算法对数据集进行扩充,进而构建矿井巷道图像语义分割标准数据集。提出一种基于自注意力机制的轻量级编码—解码结构网络:以DeepLab V3+编码—解码网络为基础网络,在编码结构中,提取矿井图像深、浅层语义特征信息,将深层语义特征信息经由轻量级自注意力机制模块进行特征激活,而浅层语义特征信息直接送入解码器中,在解码结构中拼接深、浅层语义特征信息,恢复原始图像尺寸,输出分割结果。与传统算法就图像预测进行对比实验,结果表明:在网络复杂度方面,对于3通道512×512像素大小的图像,算法的网络理论计算量FLOPs仅48.80 G,参数量仅11.90 M;在网络分割精度方面,平均交并比76.50%,平均像素精度87.75%,领先其他主流网络;在速度方面,推理一张图像的速度能达到0.032 s,可满足轻量级网络的要求。

13
Study on prediction of coal spontaneous combustion based on MSWOA-BP
摘要:

为实现煤自燃的高效预测预警,提出了一种改进鲸鱼优化算法结合BP神经网络(MSWOA-BP) 的煤自燃温度预测模型。根据煤自燃升温实验进行了模型算法的有效性验证,进一步对比分析了粒子群优化(PSO-BP)模型、灰狼优化(GWO-BP)模型及标准鲸鱼优化(WOA-BP)模型的预测效果和性能,结果显示,MSWOA-BP、GWO-BP、WOA-BP和PSO-BP模型预测结果训练阶段平均百分比误差(MAPE)为1.735 9%、2.651 8%、6.165 5%、6.570 1%,测试阶段MAPE为3.039 3%、6.072 3%、6.734 1%、7.603 5%,表明MSWOA-BP预测模型具有更高的预测精度和稳定性。应用MSWOA-BP模型进行煤矿现场的温度预测,得到预测温度与现场实测温度的相对误差为2.3%~12.1%,实现了煤矿井下温度的快速预测,可为实现煤自燃的高效预测预警提供一种新方法。

14
Research and implementation of intelligent control platform architecture for coal mine based on digital twin
摘要:

为完成煤矿智能化升级转型,对煤矿智能开采现状进行了分析,提出基于数字孪生的煤矿智能管控平台的概念。该平台以数字孪生技术为核心,结合GIS、建模、仿真等关键技术,融合应用物联网、大数据、云计算及人工智能,赋予数据空间维度信息,使数字矿山与物理矿山之间进行实时交互,忠实地复现物理矿山整个生命周期的运行状态与轨迹,推动煤矿传统生产全面升级,向数字化、智能化转型。实际应用测试表明,该平台提高了煤矿数据采集、存储、传输和分析的能力,降低了安全事故发生概率,能有效为数字孪生和智能管控煤矿生产各个环节的深度融合提供服务。

15
Discourse on scientific advancements in mining ecological restoration
摘要:

基于我国矿山类型多、数量大、点多面广的特点,系统归纳了不同矿产资源类型、不同地理单元矿山修复理论、技术和方法:煤炭矿山和非金属矿山优先消除地质安全隐患,采取地貌重塑、土壤重构和植被重建等工程措施修复; 油气矿山和金属矿山重点关注环境污染问题,采用物理、化学、生物等综合技术修复。根据不同地理单元自然资源禀赋差异,统筹考虑山水林田湖草沙各生态要素不同特点,兼顾不同地理单元生态修复技术自有原则,参照生态功能特点、生态系统特征、生态环境条件进行矿山生态修复区划,依托技术适宜性分析,提出自然恢复与人工修复相结合的矿山生态修复模式。通过重点分析矿山生态修复标准研发、法治建设、公众参与等方面的工作进展,详细阐述当前矿山生态修复理论研究基本现状,探讨矿山生态修复科技研发与理论建设融合路径。随着新时期生态文明建设步伐日趋加快、山水林田湖草沙一体化保护修复理念持续深化,科学推进矿山生态修复势必在规划设计、科技攻关、标准研发、法治建设、公众参与等方面集中发力,协同推动矿产资源绿色开发与矿山生态保护修复,进而为促进人与自然和谐共生提供有效参考。

16
Research on early warning model of coal and gas outburst based on case-based reasoning
摘要:

为充分汲取煤与瓦斯突出历史事故经验,发挥事故调查报告中专家意见的价值,构建了一种基于案例推理的CBR突出预警模型,并依据历史案例数据库搭建了突出预警系统。以突出的多类别指标数据作为输入,运用K最近邻算法计算当前案例与历史案例的局部相似度。同时,为进一步提高案例检索准确度,采用灰狼优化(GWO)算法优化各指标的特征权重,计算得到全局相似度。通过当前案例与历史案例的相似匹配,对突出危险进行预警,并提出突出防治决策方案。利用河南鹤煤六矿突出事故进行验证,结果表明所搭建的预警系统可实现突出危险的有效预警与决策。

17
Analysis of the statistical laws and dynamic effect characteristics of coal and gas outburst accidents in China in recent 10 years
摘要:

挖掘历史事故案例特征可为准确认识煤与瓦斯突出机理及灾害防控预警提供更多支撑。分析近10年发生的煤与瓦斯突出事故统计数据尤其是较大及以上事故案例,探究突出发生规律及动力效应特征。结果表明:近年来重大以上突出事故基本杜绝,但事故死亡人数占煤矿事故总死亡人数的比例仍较高,其平均死亡人数为煤矿事故的2.9倍;事故发生地点以煤层平巷为主,占比为43.2%;综掘机割煤作业时诱导突出事故比例显著上升,近5年占比为57.0%;与其他地质构造相比,断层、煤层厚度变化易导致突出发生,褶曲构造附近的平均突出强度最大,其中38起事故平均突出强度与瓦斯涌出量分别为521.34 t、3.55万m 3,重大及以上事故突出强度与吨煤瓦斯涌出量均呈波动减小趋势;钻孔喷孔是最为常见的突出预兆,合理利用钻孔信息进行灾害探测及预警是重要的发展方向。证实了突出动力效应在巷道空间发展演化的3个阶段,瓦斯逆流不仅会通过防突风门进入进风巷,也可能会沿回风路线进入其他采掘作业面。

18
Research on analysis and prediction of coal mine safety accidents
摘要:

为了有效地减少煤矿安全事故发生,制订科学的预防灾害措施,以近11年的煤矿安全事故相关数据为统计分析样本,通过对事故等级和事故类型2个要素进行深入分析,研究我国煤矿安全事故发生的规律和特点。以瓦斯、放炮、水害、运输、顶板、机电、火灾和其他事故发生起数作为样本数据,构建灰色神经网络在线预测模型,并基于2021年数据进行验证。结果表明,一般事故最多,其次是较大事故和重大事故;顶板、运输、机电和其他事故起数整体呈现上升趋势,顶板事故最多;灰色神经网络模型平均相对误差和均方根误差分别为0.161和2.902,与灰色模型相比分别降低了0.234和2.945。因此,采用灰色神经网络模型对煤矿安全事故进行预测的精度更高、稳定性更好。

19
Design and implementation of positioning watch with health monitoring based on UWB technology
摘要:

针对现有定位终端大多只具有精确定位、撤离报警、紧急求救等功能,而不能实现生命体征监测功能的问题,设计了一种基于UWB技术、具备健康监测功能的定位手表。该手表采用TOF定位算法实现矿井巷道精确定位,将井下人员精确定位数据和生命体征健康数据传输至服务器,实现对人员位置信息和健康数据的实时监测。健康定位手表的关键技术主要有:矿井巷道线型TOF定位算法,心率、血氧和体温等生命体征监测技术,三轴传感器检测运动状态及低功耗休眠机制。测试结果表明:该手表定位精度小于等于±0.30 m、定位距离可达400 m,对心率、血氧和体温等生命体征的监测功能正常,平均工作电流小于2 mA,最小休眠电流小于500 μA,满足了定位终端智能化、多样化需求。

20
Analysis and governance of air leakage law in goaf of shallow coal seam mining
摘要:

以上湾煤矿22104采空区为研究对象,在地表释放SF 6示踪气体验证漏风通道的存在,计算漏风流速;使用Fluent流体模拟软件进行浅埋煤层开采采空区气体运移规律分析,以工作面实际生产参数及采空区漏风实测数据作为建模边界条件,构建采空区数值模拟分析物理模型;模拟有无地表漏风2种情况下采空区内部漏风流场及气体运移规律。模拟结果表明,在地表漏风的情况下,采空区内部低氧气体异常涌出,导致工作面上隅角低氧问题愈发严重。针对低氧问题,采用局部均压通风措施进行治理,实践表明采空区漏风量和压差减小,回风隅角氧气体积分数升高,低氧现象得到了改善。

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