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我国煤矿区矿井水水质空间分布特征及矿井水处理技术思路
1
作者 孙亚军 郭娟 +6 位作者 徐智敏 张莉 陈歌 熊小锋 华景帆 穆林杰 吴文轩 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期584-599,共16页
矿井水是一种重要的非常规水资源,我国煤矿矿井涌水量巨大,不同类型矿井水的处理是国家与煤矿企业重点关注的科学问题。基于314座煤矿矿井水水化学数据调研与统计分析,阐明了矿井水水质空间分布特征及成因机制:矿井水水质主要以高TDS、... 矿井水是一种重要的非常规水资源,我国煤矿矿井涌水量巨大,不同类型矿井水的处理是国家与煤矿企业重点关注的科学问题。基于314座煤矿矿井水水化学数据调研与统计分析,阐明了矿井水水质空间分布特征及成因机制:矿井水水质主要以高TDS、高悬浮物、高硫酸盐、高Na+为主要特征,酸性矿井水和重金属主要集中于云贵等部分矿区;水质成因与煤矿区所处地域特征密切相关,如干旱与半干旱气候条件、充水地下含水层水质、煤层硫分含量、围岩岩性、微生物作用、岩浆活动等因素等,采矿活动对矿井水质形成及演化影响的权重较大。全国煤矿矿井水水化学类型以SO_(4)-Na型、SO_(4)-Ca·Mg型、SO_(4)-Na·Ca型、HCO_(3)-Na型和HCO_(3)-Ca·Mg型为主。基于全国矿井水水质特征,阐述了现有矿井水地面处理技术与瓶颈,论述了现有井下矿井水处理工艺,并以“阻断、减量、保护”为主要污染防控思路,提出一种煤矿废弃采掘空间矿井水自然修复技术,通过过程减量,实现矿井水低成本井下处理与回用。然后,基于采空区位置选择、采空区储水空间计算、储水安全性评价、减量修复效果评价、减量过程水动力场-水化学场-微生物场演化特征和次生危害解决方案等问题构建了矿井水自然修复技术框架,并基于煤矿实例采空水水化学组分和微生物群落结构演化规律验证了矿井水修复技术的可行性,具有较高的推广应用价值。煤矿废弃采掘空间矿井水自然修复技术的构建能够降低矿井水处理成本,助力煤-水协调绿色开采,实现矿井水修复与资源化利用。 展开更多
关键词 矿井水水质 井下矿井水处理 废弃采掘空间 自然修复 微生物群落结构
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智能时代的矿井地质工作展望——矿井开采智能地质保障技术体系架构
2
作者 夏玉成 孙学阳 +2 位作者 苗霖田 郭晨 杜荣军 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期64-76,共13页
【背景和意义】面临碳达峰碳中和(“双碳”)目标的严峻挑战,煤矿智能化是新时期煤炭产业高质量可持续发展的必由之路和重要标志。矿井地质工作为地下煤矿开采提供地质基础和保障,在煤炭产业转型升级高质量发展中的重要性将日益增强。通... 【背景和意义】面临碳达峰碳中和(“双碳”)目标的严峻挑战,煤矿智能化是新时期煤炭产业高质量可持续发展的必由之路和重要标志。矿井地质工作为地下煤矿开采提供地质基础和保障,在煤炭产业转型升级高质量发展中的重要性将日益增强。通过“矿井地质+人工智能”,构建“矿井开采智能地质保障技术体系”,为矿井安全高效绿色智能开采提供全方位和全过程地质保障,是新时期矿井地质工作契合煤矿智能化建设目标的发展方向与必然趋势,必将成为助推矿井地质工作提质增效的新质生产力。【方法和结果】在探讨矿井开采智能地质保障技术体系科学内涵的基础上,初步搭建了矿井开采智能地质保障技术体系架构,并对构成该技术体系的5个子体系:基础地测信息智能化管理、矿井地质灾害的智能化预测预警、矿区生态环境的智能化监测预测预警、开采有利区块的智能化辨识、透明工作面子体系,及其核心工作模块进行系统梳理。【结论】同时特别强调,在地质探测、检测技术手段不断进步的前提下,矿井开采智能地质保障技术体系的有效性取决于原始数据的准确性和可靠性,归根结底取决于地测人员的数量和专业素养,呼吁进一步加强矿井地质专业人才的引进与培养。 展开更多
关键词 矿井地质 人工智能 地质保障 技术体系 人才队伍
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煤矿矿井水处理和资源化利用的关键问题及对策
3
作者 薛罡 刘建奇 +3 位作者 强志斌 王永刚 郭尧 陈红 《工业水处理》 北大核心 2025年第1期1-8,共8页
煤矿矿井水水量大且水质污染相对较轻,可作为非常规水资源利用。然而,煤矿矿井水普遍存在资源化利用率低的现实问题。从煤矿矿井水处理技术、资源化综合利用模式及标准体系3个层面剖析了制约其资源化利用的关键问题。针对含悬浮物、含... 煤矿矿井水水量大且水质污染相对较轻,可作为非常规水资源利用。然而,煤矿矿井水普遍存在资源化利用率低的现实问题。从煤矿矿井水处理技术、资源化综合利用模式及标准体系3个层面剖析了制约其资源化利用的关键问题。针对含悬浮物、含铁锰、高矿化度及酸性矿井水处理,论述并分析了混凝沉淀强化及微滤和超滤直接过滤去除悬浮物、生物法除铁除锰、纳滤膜脱盐回用等低碳、低成本技术发展方向。总结了矿井水处理过程中产生的污泥减量化、资源化技术特征及进展。针对煤矿矿井水在企业内难以完全消纳、企业外部利用途径不明的问题,探讨了通过集中处理厂实现企业内外结合的资源化综合利用模式,初步分析了矿井水制备优质饮用水的前景及可行性。在厘清煤矿矿井水排放及综合利用标准体系现状的基础上,提出制定煤矿矿井水专一性排放标准,补充制定煤矿矿井水资源化及综合利用、污泥处理处置和资源化技术规范的建议。 展开更多
关键词 煤矿矿井水 综合利用 污泥处置 资源化
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矿井供电系统单相接地故障选线方法现状与发展趋势
4
作者 杨战社 张程 荣相 《煤矿安全》 北大核心 2025年第1期212-219,共8页
矿井供电系统常采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式,由于井下环境的特殊性和复杂性,其单相接地故障选线问题一直没有得到很好的解决。分析并比较了2种接地方式的优缺点和系统发生单相接地故障时的选线难点。介绍了矿井供电系统... 矿井供电系统常采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式,由于井下环境的特殊性和复杂性,其单相接地故障选线问题一直没有得到很好的解决。分析并比较了2种接地方式的优缺点和系统发生单相接地故障时的选线难点。介绍了矿井供电系统发生单相接地故障时的主动式选线法、被动式选线法(包括基于稳态信息选线法和基于暂态信息选线法)以及智能算法融合选线:主动式选线法主要通过检测注入信号判断故障线路;被动式选线法则基于故障发生后的稳态信息量和暂态信息量完成选线;智能算法融合选线能充分利用故障特征,发展前景广阔。针对目前故障选线方法未进行扰动识别、单一故障选线方法可靠性差、智能算法融合选线优势明显但未能得到很好应用等问题,提出了矿井供电系统故障选线方法的发展趋势。 展开更多
关键词 矿井供电系统 单相接地故障 主动式选线法 被动式选线法 智能算法融合选线
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五阳煤矿煤水共采及矿井水资源化研究
5
作者 郑丽萍 蒋宇程 +8 位作者 刘万成 王骞 张雨杭 管宏扬 姜春露 张政 张新霞 茅献彪 唐军华 《煤炭技术》 2025年第4期149-153,共5页
以潞安矿区五阳煤矿为例,通过采煤方法与技术的变革,控制岩层移动,进而实现地下水资源的有效调控,开发和保护水资源,实现煤水开采,变被动水害预防为主动治理。矿井水水质为无毒无害、略偏碱性的淡水,悬浮物、COD_(cr)、混浊度、色度超... 以潞安矿区五阳煤矿为例,通过采煤方法与技术的变革,控制岩层移动,进而实现地下水资源的有效调控,开发和保护水资源,实现煤水开采,变被动水害预防为主动治理。矿井水水质为无毒无害、略偏碱性的淡水,悬浮物、COD_(cr)、混浊度、色度超标。涌水量133.5 m^(3)/h,含水系数3.1。针对五阳煤矿地质、水文地质特征及涌水量情况,按工农业生产、生活用水对水质的不同要求,确定最佳的矿井水处理工艺及矿井水资源化利用方案,煤炭开采对矿区水文地质环境扰动量变小。可实现煤矿开采、水灾防治、水资源保护与高效利用的和谐统一,实现“优质水优化利用”。 展开更多
关键词 五阳煤矿 煤水共采 矿井水 资源化利用 工艺流程
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亿欣煤业矿井充水因素评价与三维可视化矿井水预测预报研究
6
作者 张远辉 张国宾 邹阳 《山东煤炭科技》 2025年第2期100-104,共5页
为了预防亿欣煤业水害事故发生,在充分收集亿欣煤业已有水文地质资料基础上,结合煤矿现场水文地质特征调查成果,对亿欣煤业充水因素进行分析评价。亿欣煤业充水水源有地表水、顶板含水层水、底板奥灰水、采空区积水和构造水,充水通道为... 为了预防亿欣煤业水害事故发生,在充分收集亿欣煤业已有水文地质资料基础上,结合煤矿现场水文地质特征调查成果,对亿欣煤业充水因素进行分析评价。亿欣煤业充水水源有地表水、顶板含水层水、底板奥灰水、采空区积水和构造水,充水通道为构造破碎带、导水裂隙带、封闭不良钻孔、废弃井筒及井巷,充水强度属于弱-中等矿井,防治水工作难易程度为中等。此外,通过三维可视化、物联网、云计算、大数据、人工智能、移动互联网等技术构建亿欣矿井三维可视化矿井水预测预报系统,为亿欣煤业防治水工作提供科学依据,确保亿欣煤业安全生产。 展开更多
关键词 水文地质条件 矿井充水因素 充水水源 矿井水监测 亿欣煤业
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基于BIM模型的矿井泵房设备异常监测系统研发
7
作者 李雯静 焦宇豪 +1 位作者 邱立强 马倩 《金属矿山》 北大核心 2025年第1期224-232,共9页
针对矿井泵房的可视化监测难题,结合泵房设备状态的实时监测需求,提出了一种基于BIM的矿井泵房设备异常监测方法。分析了当前矿井泵房设备监测可视化水平较低、设备异常监测不及时、信息共享能力不足等问题,以BIM技术具备的三维可视化... 针对矿井泵房的可视化监测难题,结合泵房设备状态的实时监测需求,提出了一种基于BIM的矿井泵房设备异常监测方法。分析了当前矿井泵房设备监测可视化水平较低、设备异常监测不及时、信息共享能力不足等问题,以BIM技术具备的三维可视化效果好、管理精细化程度高以及覆盖项目全生命周期等优势为依托,结合深度学习理论构建了一种矿井泵房设备异常监测系统。首先,基于Revit软件及其二次开发插件构建矿井泵房的BIM轻量化模型,该模型能有效降低内存资源消耗,实现BIM模型在Web端的场景流畅显示;其次,引入长短时记忆网络构建设备异常监测模型,通过模型预测数据与实时采集数据对比识别设备运行情况,提升异常数据监测的准确率;最后,基于Web框架和Web Socket通信协议进行系统开发,通过传感器数据与模型信息的融合展示,提升监测的可交互性与实时性。研究表明:该系统能直观地将设备的状态信息进行可视化描述,对设备的运行数据和生产数据能够进行实时管理分析并有效监测设备的异常状态,提高了矿井泵房的监测效率。 展开更多
关键词 BIM模型 异常监测 矿井泵房 系统交互
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室内电磁波传播衰减统计模型用于矿井的适用性研究
8
作者 孙继平 彭铭 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期1-8,共8页
5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信、人员和车辆定位、无线视频和无线传感等系统的设计、规划和优化,需进行矿井电磁波传播分析。电磁波传播衰减统计模型是预测电磁波传播衰减的有效方法。分析研究了室内电磁波传播衰减统... 5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信、人员和车辆定位、无线视频和无线传感等系统的设计、规划和优化,需进行矿井电磁波传播分析。电磁波传播衰减统计模型是预测电磁波传播衰减的有效方法。分析研究了室内电磁波传播衰减统计模型在矿井的适用性:①矿井电磁波传播为有限空间特殊环境中远距离传播,与地面室内长方体简单环境中近距离电磁波传播不同。②矿井巷道四周为较厚的煤岩,对电磁波具有较强的吸收能力,巷道支护材料进一步阻挡了电磁波穿透,一般不考虑电磁波穿墙衰减。室内−室内电磁波传播衰减统计模型中的COST−Multi−Wall模型、Keenan−Motley模型考虑电磁波穿墙衰减,不适用于矿井。③矿井的基站和无线终端均在巷道内,为有限空间内部电磁波传播。室外−室内电磁波传播衰减统计模型适用于基站在室外开放空间、无线终端在室内有限空间的电磁波传播,不适用于矿井。分析研究了室内电磁波传播衰减统计模型对矿井不同场景(矿井辅助运输大巷、掘进巷道、拐弯巷道、分支巷道、综采工作面)中电磁波传播衰减的预测误差:利用室内电磁波传播衰减统计模型中的WINNER II模型、3GPP InH−Office模型、ITU−R P.1238模型、ITU−R M.2412 InH模型预测矿井电磁波传播衰减时,总的误差均值分别为9.3,8.2,9.9,7.7 dB,由于预测误差较大,这些模型不适用于矿井。目前没有专门针对矿井特殊环境建立的矿井电磁波传播衰减统计模型。因此,有必要针对矿井有限空间特殊环境,研究建立矿井电磁波传播衰减统计模型,指导矿井通信基站和定位分站及其天线的设计和布置。 展开更多
关键词 矿井通信 电磁波传播 电磁波衰减 统计模型 基站布置
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矿井外因火灾图像凹陷度识别方法
9
作者 孙继平 李小伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期341-355,共15页
图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法,但受矿井光源影响。内凹度能减小摄像机的安装位置、拍摄距离和拍摄角度的影响,排除矿井光源干扰,快速识别并排除矩形光源等非弧形类光源正视图及其变形图像;但对于圆形光源和类圆形光源等弧形类干... 图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法,但受矿井光源影响。内凹度能减小摄像机的安装位置、拍摄距离和拍摄角度的影响,排除矿井光源干扰,快速识别并排除矩形光源等非弧形类光源正视图及其变形图像;但对于圆形光源和类圆形光源等弧形类干扰光源,计算量较大,识别时间较长。圆形度能够排除圆形光源的干扰,但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能排除矩形光源的干扰,但难以排除非矩形光源的干扰。受摄像机安装位置和拍摄角度等影响,圆形和矩形光源图像会出现变形,无法呈现理想的规则形状。因此,圆形度和矩形度算法难以排除矿井光源的干扰。揭示了火焰图像边界上存在多个凹陷区域,总凹陷区域面积较大;圆形灯、长方形灯和正方形灯等矿井实际光源图像边界上不存在凹陷区域等特点。提出矿井外因火灾图像凹陷度识别方法,计算目标图像边界总凹陷区域面积与其目标图像实际面积的比值(即图像凹陷度),根据火焰图像凹陷度数值较大,而矿井光源图像凹陷度数值较小,区分矿井光源与火焰。研究提出的凹陷度方法不受摄像机安装位置、拍摄距离和拍摄角度、矿井光源形状和大小等影响,适应性强,识别准确率高。凹陷度识别方法计算得到的矿井干扰光源图像与火焰图像凹陷度平均差值绝对值最大,波动较小,区分度最好。内凹度识别方法计算得到的矿井干扰光源图像与火焰图像内凹度平均差值绝对值较大,波动较小,区分度较好。矩形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像矩形度平均差值绝对值较小,波动较大,区分度较差。圆形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像圆形度平均差值绝对值最小,波动最大,区分度最差。结果表明:凹陷度识别火灾火焰图像准确率为98.2%,召回率为98.4%,准确率和召回率最好;内凹度识别火灾火焰图像准确率为92.8%,召回率为92.4%,准确率和召回率较好;矩形度识别准确率为86.5%,召回率为86.5%,准确率和召回率较差;圆形度识别准确率仅为35.9%,召回率为31.9%,准确率和召回率最差。 展开更多
关键词 矿井火灾 图像凹陷度 图像边界 凹陷区域 火灾监测 图像识别
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矿井多人员定位轨迹的预警分类方法研究
10
作者 蔡安江 徐海涛 +1 位作者 程东波 刘锋伟 《金属矿山》 北大核心 2025年第1期243-249,共7页
为解决矿井综采操作区域多人员定位轨迹的预警分类问题,提出了一种基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的多人员定位轨迹数据的预警分类方法。该方法首先对采集的UWB定位轨迹数据进行预处理;然后利用UWB定位轨迹数据中的人员ID、坐标、时... 为解决矿井综采操作区域多人员定位轨迹的预警分类问题,提出了一种基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的多人员定位轨迹数据的预警分类方法。该方法首先对采集的UWB定位轨迹数据进行预处理;然后利用UWB定位轨迹数据中的人员ID、坐标、时间、求救信号等特征参数作为UWB人员定位轨迹预警分类模型的输入指标,以人员的预警行为类别作为输出指标,对预警分类模型进行拟合训练,基于人员4级违规预警机制与专家建议设置预警阈值;最后采用随机森林算法对多人员UWB定位轨迹数据进行人员行为预警识别和分类。研究表明:该方法能够对区域人员作业超员、工作超时、作业求救、定位轨迹缺失和作业越界等行为进行有效预警并准确分类,能够消除隐患,提高矿山人员管理效率和生产作业的安全性。 展开更多
关键词 矿井定位 多人员 预警分类 UWB定位轨迹数据 随机森林算法
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基于改进人工蜂群算法的矿井风量按需调控智能决策
11
作者 张浪 雷爽 +1 位作者 李伟 刘彦青 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期131-137,共7页
针对现有元启发式算法求解矿井风量调控无约束优化数学模型存在收敛速度较慢的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法(ABC)的矿井风量按需调控智能决策方法。以矿井调节分支风阻为决策变量、各分支实际风量与需风量相符合为约束条件,以... 针对现有元启发式算法求解矿井风量调控无约束优化数学模型存在收敛速度较慢的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法(ABC)的矿井风量按需调控智能决策方法。以矿井调节分支风阻为决策变量、各分支实际风量与需风量相符合为约束条件,以目标用风分支风量与理想风量差距最小为目标,建立了矿井风量按需调控智能决策模型;运用拉格朗日松弛方法优化模型的约束条件,采用冲突数方法优化模型的目标函数,利用随机搜索方法和启发式算法优化模型的搜索策略。针对人工蜂群算法(ABC)利用能力不足的问题,提出了一种改进ABC算法,并将其用于求解矿井风量按需调控智能决策模型。该算法在采蜜蜂局部寻优时引入群体历史最优解引导采蜜行为,并利用一般反向学习策略保存侦查蜂的搜索经验,良好地平衡了算法的探索和利用能力。实验结果表明:与粒子群优化(PSO)算法、ABC算法、基于全局最优的人工蜂群(GABC)算法和基于一般反向学习的人工蜂群(GABC-GOBL)算法相比,改进ABC算法能更加快速、稳定地求解出矿井风量按需调控最优方案,且风量调控精度可达0.49 m^(3)/s。 展开更多
关键词 矿井通风 风量按需调控 风量智能决策 人工蜂群算法 风阻
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矿井直流电法偶极-偶极超前探测装置模拟及其应用
12
作者 岳建华 滕小振 +3 位作者 习丹阳 张河瑞 吴晓康 鲁凯亮 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期564-571,共8页
煤矿井下直流电法超前探测是探查掘进工作面前方含导水构造的主要方法之一,现场实际应用时多采用基于球壳理论发展出来的三极超前探测装置,近年来许多学者对该装置的探测精度与分辨率产生了质疑,且该装置井下施工时需布置无穷远电极,进... 煤矿井下直流电法超前探测是探查掘进工作面前方含导水构造的主要方法之一,现场实际应用时多采用基于球壳理论发展出来的三极超前探测装置,近年来许多学者对该装置的探测精度与分辨率产生了质疑,且该装置井下施工时需布置无穷远电极,进而造成施工效率低和成本高等问题。为提高直流电法超前探测精度和现场施工效率,提出了矿井直流电法偶极-偶极超前探测装置,通过理论研究、数值模拟和实测数据分析相结合的方式,对偶极-偶极装置的探测能力进行研究。首先,建立全空间地电模型对直流偶极子源的电场分布特征进行正演模拟,证明了该方法在直流电法超前探测中的可靠性与可行性。然后,通过设置均匀全空间地电模型和含不同形状低阻异常体的地电模型进行数值模拟,对比分析了单极-偶极与偶极-偶极装置的超前探测效果及对低阻异常体的响应特征。最后,通过现场试验,获得了掘进巷道工作面前方的电性响应特征,采用瞬变电磁超前探测方法进行对比分析,得到工作面前方5~45 m内有一处低阻异常,经钻探验证该异常属实。结果表明:采用矿井直流电法偶极-偶极超前探测装置可以有效地探查掘进工作面前方的低阻异常体,且该方法探测精度和施工效率高,节省了大量的人力和物力,具有理论意义和实际应用价值。 展开更多
关键词 矿井直流电法 超前探测 偶极-偶极装置 数值模拟 响应特征
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基于水化学指标的淮南煤田潘谢矿区矿井水源识别研究
13
作者 朱昌淮 党保全 +1 位作者 陈聪 李浩 《陕西煤炭》 2025年第2期36-40,61,共6页
快速分析突水成因和准确判别突水水源是矿井突水灾害治理的关键,应用深度神经网络理论,结合矿井含水层的水化学分析资料,选取8种特征离子作为矿井突水水源识别的判别因子,构成深度神经网络的输入状态空间,选取水源类别作为分标签,构成... 快速分析突水成因和准确判别突水水源是矿井突水灾害治理的关键,应用深度神经网络理论,结合矿井含水层的水化学分析资料,选取8种特征离子作为矿井突水水源识别的判别因子,构成深度神经网络的输入状态空间,选取水源类别作为分标签,构成深度神经网络的输出状态空间,从而构建矿井突水水源识别的深度神经网络模型。以2734组采样的水源样品作为学习样本对该模型进行训练,在训练集上可达到95%以上的识别准确率。利用文中方法对淮南矿区的水源进行了识别,结果表明,深度神经网络模型分类性能良好,预测精度高。 展开更多
关键词 深度神经网络 水源识别 矿井突水 水化学
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石拉乌素特大型立井矿井创新设计综述
14
作者 王正超 王浩 宋国忠 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期18-22,共5页
为了解决石拉乌素矿井煤层埋藏深、油气煤炭共存、白垩系地层岩性较差且含水造成井筒施工难度大、地压大、煤层易自燃、生态脆弱环保压力大等诸多设计难题,提出“井田东部区域先采煤后采气,西部区域先采气后采煤”的统筹开发思路,同时... 为了解决石拉乌素矿井煤层埋藏深、油气煤炭共存、白垩系地层岩性较差且含水造成井筒施工难度大、地压大、煤层易自燃、生态脆弱环保压力大等诸多设计难题,提出“井田东部区域先采煤后采气,西部区域先采气后采煤”的统筹开发思路,同时采用优选工业场地位置和井筒布置、立井多水平开拓多煤层、创新井筒冻结技术、优选首采盘区和首采煤层、建立可靠灾防体系、矸石零排放等设计理念和方法。矿井建成投产运行表明,采取相应的措施后,立井开拓建设智能化、信息化、绿色、安全的现代化特大型矿井是可行的,可以为类似矿井设计和建设提供借鉴。 展开更多
关键词 特大型矿井 矿井设计 开拓布局 立井提升
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凤凰山矿关井后矿井水对周边矿井影响研究
15
作者 王飞 《陕西煤炭》 2025年第1期99-103,共5页
凤凰山矿停采关井后矿井排水、直排井系统均停止排水,水位上升威胁周边生产矿井的安全生产。鉴于此,晋煤集团在综合分析晋城某矿区井下涌水的充水水源、充水通道、涌水流场、补径排关系的基础上,研究分析了凤凰山矿关井后矿井水对周边... 凤凰山矿停采关井后矿井排水、直排井系统均停止排水,水位上升威胁周边生产矿井的安全生产。鉴于此,晋煤集团在综合分析晋城某矿区井下涌水的充水水源、充水通道、涌水流场、补径排关系的基础上,研究分析了凤凰山矿关井后矿井水对周边矿井的影响程度。研究结果表明,凤凰山矿关井后采空区水不会对晋普山煤矿、朝阳煤矿造成威胁,但会使昌都煤矿产生一定风险,昌都煤矿需留设保护煤柱以防止凤凰山矿关井后水位上升引发透水事故。 展开更多
关键词 矿井水 水文地质 矿井关闭 透水事故
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基于直线电机的废弃矿井重力储能系统研究进展与关键技术
16
作者 闫文举 王洋 +2 位作者 孙芯竹 陈昊 王青 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第1期255-268,共14页
新型储能是推动能源转型和构建新型“源网荷储”电力系统的重要基础装备,已成为我国战略性新兴产业。近年来,在国家政策和技术研发创新的双轮驱动下,我国新型储能规模化发展趋势逐渐呈现。重力储能因其高效、环境友好、稳定性高、具有... 新型储能是推动能源转型和构建新型“源网荷储”电力系统的重要基础装备,已成为我国战略性新兴产业。近年来,在国家政策和技术研发创新的双轮驱动下,我国新型储能规模化发展趋势逐渐呈现。重力储能因其高效、环境友好、稳定性高、具有大规模储能能力而作为一种新型储能技术受到无数专家和学者的关注。与此同时,地下资源的枯竭使部分矿井面临废弃。本文回顾了国内外竖井式重力储能系统的发展状况,说明了废弃矿井在重力储能技术的发展中可以作为一种再利用资源为人们所用,构建了基于直线电机的竖井式重力储能系统的数学模型,着重介绍了直线电机在废弃矿井这一特殊应用场景中的应用价值,使用滑轨代替了旋转电机运行过程中的缆绳,有助于提高竖井式重力储能系统的稳定性,分析了竖井式重力储能系统可能存在的几种构型,对比了不同直线电机结构方面的优缺点,阐述了直线电机不同运行状况下的控制技术以及控制目标,概括了现有的多电机控制技术,展望了未来直线电机在竖井式重力储能系统中的应用。 展开更多
关键词 废弃矿井 重力储能 直线电机
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关闭矿井地表抬升变形特征及其影响因素
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作者 罗锦 李英明 +1 位作者 郭庆彪 赵光明 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期118-129,共12页
【目的】关闭矿井地表残余变形持续时间长、演变过程复杂,可能出现抬升等非常规现象,从而影响关闭矿井开发再利用。【方法】为探究关闭矿井地表抬升变形机理、特征及影响因素,以安徽淮南某矿为例,利用数值模拟分析地下水位回升后地表抬... 【目的】关闭矿井地表残余变形持续时间长、演变过程复杂,可能出现抬升等非常规现象,从而影响关闭矿井开发再利用。【方法】为探究关闭矿井地表抬升变形机理、特征及影响因素,以安徽淮南某矿为例,利用数值模拟分析地下水位回升后地表抬升传导过程,研究采高、地下水位高度和垮落带岩体强度因素变化对地表抬升特征的定量影响。【结果和讨论】结果显示,地下水位回升导致采空区上方岩层孔隙水压力增大,水位从30 m回升至150 m时,采空区中央孔隙水压力从5.99×10^(2)kPa增加至2.17×10^(2)kPa,而采空区四周区域孔隙水压力减小。在采高临界值之内,随着采高增加,覆岩回弹值和地表抬升值均增大,深埋岩层回弹显著,地表抬升存在滞后效应,在渗流时间达4个月后地表才开始抬升。水位回升高度对覆岩回弹和地表抬升有直接影响,地下水位升高,覆岩整体呈现回弹趋势,但随水位升高,覆岩回弹趋势降低,水位回升高度超过146 m后地下水位引起的回弹效果将会减弱。垮落带弹性模量衰减会显著加剧地表抬升效应,且抬升值与衰减程度呈线性正相关,垮落带弹性模量未衰减时地表抬升值为86.4 mm,衰减程度增加至50%时,地表抬升值为160 mm。研究成果明确了不同因素下地表抬升的变形特征及传导机制,为关闭矿井地下水回升引起地表抬升的进一步研究提供了重要参考。 展开更多
关键词 关闭矿井 水位回升 地表抬升源 动态机理 流固耦合 淮南矿区
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基于有限元模拟的矿井微震源高精度定位方法
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作者 宁殿艳 朱开鹏 +2 位作者 朱永生 袁淑霞 周振方 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期167-178,共12页
【目的和方法】矿井微震监测技术通过捕捉岩层内部结构在受力变形及破坏过程中产生的低频振动信号,来反映岩层变形及破坏情况,从而实现突水预警和地质灾害预测。其中,声源定位技术是关键环节,能够确定能量释放位置,预警潜在的灾害。目前... 【目的和方法】矿井微震监测技术通过捕捉岩层内部结构在受力变形及破坏过程中产生的低频振动信号,来反映岩层变形及破坏情况,从而实现突水预警和地质灾害预测。其中,声源定位技术是关键环节,能够确定能量释放位置,预警潜在的灾害。目前,时差法用于声源定位存在算法复杂、定位精度受探头布置影响显著,以及对复杂地层结构适应性较差等问题。针对不同地层结构,基于有限元法,模拟弹性波在地层中的传播,考虑不同地层界面的透射、反射和衍射效应,研究了不同反演模型及探头布置方式对定位精度的影响。【结果和结论】研究结果表明:点声源控制模型能较好地模拟弹性波在岩石中的传播,而正交探头布置方式在声源定位中表现更佳。在平面均质材料中,相较于双三角探头簇,单正方形探头簇定位误差降低了0.6%,双正方形探头簇提高了1.69%的精度;在平面层状结构中,双三角形探头簇采用透射反演法相比均速反演法精度提升15%,双正方形探头簇则提升了14.9%;在三维层状结构中,直角四面体探头簇的透射反演法精度提高了14.5%。总体而言,反演模型对定位精度的影响更为显著,提出的数值模拟方法能够通过时差法透射反演实现高精度、快速的声源定位。研究结果为矿井微震与微震监测预警系统的优化提供了重要参考。 展开更多
关键词 微震监测 声源定位 时差法 有限元法 反演模型 矿井岩层
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高矿化度矿井水脱盐技术研究进展
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作者 杨晨毅 周锡琨 +2 位作者 罗豪鹏 江芳 陈欢 《工业水处理》 北大核心 2025年第2期18-26,共9页
煤矿开采必然伴随大量矿井水的生成,其中高矿化度矿井水占比逐年上升。研究高矿化度矿井水的处理与利用,有助于缓解煤矿缺水的现状,提高绿色矿山建设和清洁生产水平。对矿井水零排放处理流程中的深度脱盐工艺进行阐述,对处理系统存在的... 煤矿开采必然伴随大量矿井水的生成,其中高矿化度矿井水占比逐年上升。研究高矿化度矿井水的处理与利用,有助于缓解煤矿缺水的现状,提高绿色矿山建设和清洁生产水平。对矿井水零排放处理流程中的深度脱盐工艺进行阐述,对处理系统存在的工艺流程长、能耗大、成本高等问题进行总结,并对比分析脱盐领域的前瞻性处理技术。在膜浓缩工艺方面,介绍了基于传统反渗透的改进技术、正渗透技术和膜蒸馏技术。针对分盐结晶工艺的前瞻性技术,对比了共晶冷冻技术、超临界脱盐技术、加湿-除湿技术以及光热脱盐技术。通过对高矿化度矿井水现有处理技术和前瞻性技术的比较,为高矿化度矿井水处理技术的发展提供指导,继而推动高矿化度矿井水的大规模、低成本和高效处理,以应对煤矿开采过程中高矿化度矿井水带来的挑战,促进煤炭行业的可持续发展。 展开更多
关键词 高矿化度矿井水 零排放工艺 膜浓缩技术 蒸发结晶 光热脱盐
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矿井突水巷道涉水人员稳定性物理模拟试验研究
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作者 武强 姚义 +5 位作者 杜沅泽 李会平 赵颖旺 徐华 刘守强 王潇 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期13-22,共10页
考虑矿井水害中多因素影响下涉险人员危险性的科学评价是人员应急疏散救援工作的重要研究内容。目前在水害中涉险人员的危险判断主要依赖经验,带有一定的盲目性,试验研究却鲜有报道。鉴于此,构建矿井突水巷道涉水人员稳定性物理模拟试... 考虑矿井水害中多因素影响下涉险人员危险性的科学评价是人员应急疏散救援工作的重要研究内容。目前在水害中涉险人员的危险判断主要依赖经验,带有一定的盲目性,试验研究却鲜有报道。鉴于此,构建矿井突水巷道涉水人员稳定性物理模拟试验模型,开展不同巷道坡度上多种水流条件下圆柱体模型力学监测、人员涉水站立稳定性和涉水行走速度测试研究。通过试验数据分析,提炼矿井水害应急逃生过程中人员涉水稳定性和涉水行走安全速度潜在关系,以揭示矿井突水巷道中人员涉水逃生和巷道坡度、水流等因素的规律。试验研究结果表明:①圆柱体模型力学监测试验中,随着进入巷道模型来流的单宽流量增大,距坡面5 cm高处传感器其60 s监测力的时均值和最大值均呈正相关性;其中力学监测值以一个范围“带”的方式出现,在均值水平上下波动变化,服从近似正态或正态分布;而45 cm高处的传感器出现被拉伸状态,表明人体在巷道水流作用下会出现滑移失稳的危险可能;②人体站立稳定性测试中,在涉水逃生中同一水流条件人员不同站立姿态下,涉水稳定性差异明显,表明人体的有效迎流面积大小变化对稳定性影响关键且敏感;③巷道10°、15°和20°斜坡上人员涉水行走试验分析中,人员涉水行走平均速度下降为0.2 m/s左右时,人体涉水站立相当困难,可称其为涉水行走安全速度阈值;同时,提出“上游水位×拟合斜率+无水速度截距”式表征涉水行走安全速度与进水水位之间的线性负相关性,并可拟合确定预测函数;④在巷道斜坡上人员进行逆水上坡行走、顺水下坡行走和无水上坡、无水下坡多种测试,通过数据统计分析揭示人员在巷道斜坡上逆水上坡和顺水下坡与坡度的线性负相关性,提出“坡度×拟合斜率+水平速度截距”式拟合确定具体预测函数。开展矿井水害中巷道上涉水人员稳定性物理模拟试验,揭示人员涉水疏散的稳定性和安全速度阈值潜在规律,以期推动水害智能应急救援的理论优化和定量模型研究发展,为矿井水害智能应急救援系统辅助决策等研究建设提供科学支撑。 展开更多
关键词 矿井水害 涉险人员 物理模拟试验 涉水稳定性 涉水行走安全速度
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