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微纳米气泡-表面活性剂协同强化驱替煤中瓦斯效应与机理

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煤炭学报 2024年

作者：陈勇王鹏飞刘荣华刘开新邬高高王新喆湖南科技大学资源环境与安全工程学院南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室

为实现煤体瓦斯减阻增渗与强化驱替，基于微纳米气泡、表面活性剂与水介质共存特性获得了液气耦合介质，通过环管流量、旋转粘度表征了液气耦合协同增效特征，基于渗流瞬时流量、气测渗透率量化了微纳米气泡-表面活性剂协同强化驱替煤... 详细信息

为实现煤体瓦斯减阻增渗与强化驱替，基于微纳米气泡、表面活性剂与水介质共存特性获得了液气耦合介质，通过环管流量、旋转粘度表征了液气耦合协同增效特征，基于渗流瞬时流量、气测渗透率量化了微纳米气泡-表面活性剂协同强化驱替煤中瓦斯效应，借助达西渗流揭示了微纳米气泡-表面活性剂协同增效作用下驱替机理。结果表明：微纳米气泡-表面活性剂协同增效后，轴压/围压3、5MPa渗流驱替时，相对蒸馏水介质，无烟煤瞬时流量分别增大1.61、2.44倍、气测渗透率分别增大1.61、2.39倍，长焰煤瞬时流量分别增大1.43、1.67倍、气测渗透率分别增大1.44、1.68倍；相对含表面活性剂介质，无烟煤瞬时流量分别增大1.08、1.21倍、气测渗透率分别增大1.08、1.13倍，长焰煤瞬时流量分别增大1.07、1.11倍、气测渗透率分别增大1.08、1.11倍。相同变质程度煤体在蒸馏水介质、含表面活性剂介质、液气耦合介质渗流驱替时，瞬时流量、气测渗透率逐渐增大，且长焰煤相对无烟煤呈现出更为明显的增强效应。随轴压/围压的增大，不同介质渗流驱替强度均呈现一定幅度的降低；但微纳米气泡-表面活性剂协同增效作用显现，相同载荷条件下，液气耦合介质渗流强度均大于蒸馏水介质与含表面活性剂介质，且不同轴压/围压之间的渗流差异明显缩小。微纳米气泡-表面活性剂协同增效衍生减阻性能与边界滑移，提供了瓦斯渗流驱替作用动力，基于孔隙渗流与边界滑移特征，将煤体内部孔隙结构类比圆管孔隙建立了减阻渗流模型，借助达西渗流表征了液气耦合介质对煤体注水渗流驱替界面特性与作用机制。微纳米气泡-表面活性剂液气耦合协同增效为煤层注水渗流驱替与增透抽采提出了新的技术方向。

关键词：微纳米气泡表面活性剂煤体瓦斯液气耦合协同增效强化驱替

安徽藕塘—滁县—上腰铺一带构造演化的磷灰石裂变径迹年代学约束

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地质学报 2024年

作者：田朋飞何姿霏吕金梁和雅杰袁万明杨晓勇段留安山西工程技术学院矿区生态修复与固废资源化省市共建山西省重点实验室培育基地中国地质科学院地质研究所自然资源部同位素地质重点实验室中国地质大学科学研究院中国科学技术大学地球和空间科学学院中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心

安徽藕塘—滁县—上腰铺一带位于华北克拉通东南缘、长江中下游成矿带北缘,秦岭-大别造山带北部前锋带、郯庐断裂带东侧,是周边多种大型区域动力学系统交汇、过渡部位,且周边发育大量铜矿床具重要经济价值,但区域内低温热历史研究程度较... 详细信息

安徽藕塘—滁县—上腰铺一带位于华北克拉通东南缘、长江中下游成矿带北缘,秦岭-大别造山带北部前锋带、郯庐断裂带东侧,是周边多种大型区域动力学系统交汇、过渡部位,且周边发育大量铜矿床具重要经济价值,但区域内低温热历史研究程度较低,对该区进行磷灰石裂变径迹热史分析对认识区域构造演化具有重要意义。我们利用磷灰石裂变径迹对藕塘—滁县—上腰铺一带的构造活动展开研究,获得9件磷灰石裂变径迹分析结果,中心年龄最大值为113.2±7.8 Ma,最小值为78.6±5.3 Ma。热史模拟研究结果显示郯庐断裂带周边经历了多期次热事件:藕塘—滁县—上腰铺一带在130～100 Ma体现出快速降温,其动力背景与伊泽纳崎板块的高速斜向俯冲相关;100～60 Ma研究区降温较缓慢,直至～60 Ma在安徽藕塘—上腰铺一带出现较快速降温,为印度板块与欧亚板块碰撞远程效应的体现。热历史较清晰的反映了印度板块与欧亚板块硬碰撞(55～52 Ma)对研究区热史的影响,印度板块与欧亚板块硬碰撞开始后造成了藕塘—上腰铺一带较快速降温,至此研究区受控于太平洋板块俯冲和印度板块与欧亚板块碰撞远程效应两大构造体系。

关键词：磷灰石裂变径迹构造热年代学远程效应郯庐断裂带伊泽纳崎板块

京沪高速公路北京—天津段地面沉降时序InSAR监测与影响因素

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地球科学与环境学报 2024年第2期46卷 269-284页

作者：王楚丁瑞力陈蜜张丹丹葛鹏飞成曦范凯伦首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 自然资源部矿业城市自然资源调查监测与保护重点实验室山西晋中030600 山西省煤炭地质物探测绘院有限公司资源环境与灾害监测山西省重点实验室山西晋中030600 自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048

地面沉降作为平原区主要的地质灾害之一,对高速公路安全运行产生了潜在的影响。为了探究京沪高速公路北京—天津段的地面沉降情况,选取2017年1月至2020年3月70景Sentinel-1B卫星影像,利用SBAS-InSAR技术对该路段沿线地面沉降展开监测,... 详细信息

地面沉降作为平原区主要的地质灾害之一,对高速公路安全运行产生了潜在的影响。为了探究京沪高速公路北京—天津段的地面沉降情况,选取2017年1月至2020年3月70景Sentinel-1B卫星影像,利用SBAS-InSAR技术对该路段沿线地面沉降展开监测,并采用外部水准观测方法对InSAR监测结果进行精度评定;在此基础上,结合3类9个影响因子数据对沿线地面沉降进行空间模拟,通过对比普通最小二乘(OLS)模型、地理加权回归(GWR)模型和多尺度地理加权回归(MGWR)模型的模拟效果,最后选取相对最优模型对各种影响因子进行量化研究。结果表明:京沪高速公路北京—天津段表现出不均匀沉降特征,最大年均沉降速率超过-90 mm·年-1;研究区主要分布有6个明显的沉降中心,京沪高速公路北京—天津段经过其中3个;采用模拟效果相对最优的多尺度地理加权回归模型进行定量分析可知,第四系沉积厚度和地下水位变化对沉降的影响较大,而地形环境因子的影响较小。

关键词：地面沉降 SBAS-InSAR技术时序分析地理加权回归模型影响因素京沪高速公路

基于Ventsim的平煤九矿通风系统优化研究

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煤矿现代化 2024年第4期33卷 40-44页

作者：吴一丹杨明王淞民河南理工大学安全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 瓦斯地质与瓦斯省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454003 中国平煤神马控股集团有限公司河南平顶山467000

针对平煤九矿双风机联合运转通风系统存在的矿井通风总阻力偏大,己组回风段通风阻力所占比例偏高的现状,在对矿井通风阻力测量的基础上,构建平煤九矿的通风Ventsim三维可视化模型,采用数值模拟的方法,研究不同优化方案下矿井通风系统风... 详细信息

针对平煤九矿双风机联合运转通风系统存在的矿井通风总阻力偏大,己组回风段通风阻力所占比例偏高的现状,在对矿井通风阻力测量的基础上,构建平煤九矿的通风Ventsim三维可视化模型,采用数值模拟的方法,研究不同优化方案下矿井通风系统风流、风速等参数的动态演化规律,并对不同方案从通风效果和技术经济等方面进行比对分析。研究结果表明,通过扩修己二西翼回风下山、己组总回风和丁二回风下山等巷道断面,结合附近巷道断面确定巷道断面积为16 m2,有效降低了矿井的通风阻力。

关键词：通风系统通风阻力阻力分布三维可视化风网解算

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工作面高效回采智能化调控技术研究

煤 2024年第6期33卷 9-17页

作者：秦晓刘春陈伟杰晋能控股集团长治公司山西长治046000 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作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

针对采煤机和刮板输送机连续高速运转造成的能源浪费和运输效率低的问题,基于多传感器信息融合技术,选取采煤机摇臂振动信号、截割电机电流信号以及调高油缸压力信号作为表征信号,利用RBF神经网络识别参数得到采煤机的煤岩截割状态。开... 详细信息

针对采煤机和刮板输送机连续高速运转造成的能源浪费和运输效率低的问题,基于多传感器信息融合技术,选取采煤机摇臂振动信号、截割电机电流信号以及调高油缸压力信号作为表征信号,利用RBF神经网络识别参数得到采煤机的煤岩截割状态。开展采煤机煤岩截割实验,读取采煤机截割煤、岩时的参数信号进行分析,验证预测效果为97.2%.对采煤机双向割煤过程中刮板输送机载煤量的变化进行分析,探究负载与电机电流的关系,为刮板输送机-采煤机协同调速提供依据和控制策略,有效解决采煤机和刮板输送机恒速运行模式下刮板输送机负载变化过大,避免了煤量短时过度累积和卸载。研究结果为加强矿区的安全建设提供一定的技术依据,避免了各种装置及设备的损失,对提高提煤矿的经济效益具有重要意义。

关键词：采煤机刮板输送机精准控制 BP神经网络

三轴卸荷损伤砂岩单轴再承载力学特性及其破坏机制

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岩土力学 2024年第10期45卷 3047-3057页

作者：魏明星朱永建任恒李鹏王希之王平唐成湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

深部煤炭资源开采面临着高应力的地质环境和岩体开挖卸荷的工程环境,卸荷损伤岩体再承载力学特性及破坏机制研究对于揭示深部岩体失稳破裂规律具有重要意义。通过控制三轴加载卸荷点制备损伤砂岩试件,采用RMT-150C岩石力学加载系统和东... 详细信息

深部煤炭资源开采面临着高应力的地质环境和岩体开挖卸荷的工程环境,卸荷损伤岩体再承载力学特性及破坏机制研究对于揭示深部岩体失稳破裂规律具有重要意义。通过控制三轴加载卸荷点制备损伤砂岩试件,采用RMT-150C岩石力学加载系统和东华DHDAS应力-应变采集系统,监测三轴卸荷及单轴再加载过程中试件的横向应变和轴向应变。试验结果表明:根据加载前后波速差值,可将卸荷岩体分为压密岩体、低损岩体和高损岩体3类;随着卸载应力水平的升高,损伤砂岩由塑-弹-塑性体变形特征过渡为塑-弹性体变形特征最后转变为弹-黏性体变形特征;压密岩体单轴再加载裂纹体积应变曲线与标准砂岩基本一致,低损岩体弹性变形阶段明显缩短,高损岩体经历极小变形就发生破坏;压密岩体呈现Y型斜面剪切破坏特征,低损岩体在卸荷阶段出现的纵向裂缝和裂隙基础上发育并贯通形成主控裂纹造成破坏,高损岩体在Y型斜面剪切破裂基础上发育为X型斜面剪切破坏;建立了单轴压应力下裂纹力学分析模型,明确了岩石裂纹断裂角θ与裂纹角β和裂纹面摩擦系数f之间的关系。

关键词：损伤砂岩单轴再加载特征强度裂纹体积应变破坏机制

基于模糊层次分析法的赣南离子吸附型中重稀土成矿预测

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地质与勘探 2024年第5期60卷 919-931页

作者：李家桢杨斌曾载淋陈斌锋刘翠辉杨雄涛马得青王磊江西省地质局第七地质大队江西赣州341000 自然资源部离子型稀土资源与环境重点实验室江西赣州341000

赣南地区是我国重要的离子吸附型中重稀土资源基地之一。然而,随着赣南稀土资源的不断消耗和境外新的稀土资源不断开发,加之当前对赣南稀土成矿预测主要以传统的定性或半定量预测为主,导致稀土资源优势衰退和潜力不明等问题。为定量预... 详细信息

赣南地区是我国重要的离子吸附型中重稀土资源基地之一。然而,随着赣南稀土资源的不断消耗和境外新的稀土资源不断开发,加之当前对赣南稀土成矿预测主要以传统的定性或半定量预测为主,导致稀土资源优势衰退和潜力不明等问题。为定量预测赣南离子吸附型中重稀土资源潜力,本文采用模糊层次分析法对研究区地质-气候-地貌等多元地质信息进行综合分析处理,并结合已知95个离子吸附型稀土矿床的分布特征,建立综合信息预测模型。基于群决策的层次分析法计算各指标权重,通过模糊数学法构建隶属度函数,利用C-A分形方法确定不同成矿强度对应的阈值,对赣南离子吸附型中重稀土矿进行成矿预测。结果表明:(1)水系沉积物Y/La地球化学比值在不同配分类型稀土矿床中差异较大,轻稀土矿区Y/La比值平均值为0.68,而中重稀土矿区Y/La比值平均值则为1.3。Y/La比值可能是一种重要的评价稀土矿床配分类型的地球化学勘查指标;(2)相比于传统层次分析,通过引入专家权重系数,能有效降低权重判断的主观性,减少模型预测的不确定性;(3)结合研究区地质特征和已知矿床类型、数量和空间分布位置等信息,综合圈定赣南地区离子吸附型中重稀土矿A级远景区5处,B级远景区3处。综合分析认为:赣南离子吸附型稀土矿床成矿强度整体具有“南部强,中部好,东西弱”的分布格局,结合近年来的勘查成果,赣南地区仍有寻找离子吸附型中重稀土矿的巨大潜力。此项研究不仅为赣南地区离子吸附型中重稀土矿的勘探工作提供依据,而且为模糊层次分析法应用于矿产资源潜力评价方面提供了一个有效案例,显示该方法在处理多元地质数据中的应用潜力。

关键词：成矿预测离子吸附型中重稀土矿模糊层次分析法 GIS 赣南

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瓦斯抽采地质异常区微震响应规律研究

煤炭工程 2024年第3期56卷 96-101页

作者：赵立松周金艳河北煤炭科学研究院有限公司河北邢台054000 矿井水害探测与防控国家矿山安全监察局重点实验室河北邢台054000 河北省矿井微震重点实验室河北邢台054000

瓦斯抽采活动会使得煤岩体应力分布发生变化,导致煤岩体内裂隙扩展发育直至破坏,出现微小量级的高频率微破裂信号。利用微震监测技术可有效识别这种微破裂信号,对抽采过程进行实时动态监测,可探查地质异常区、隐伏构造等。九龙矿15240... 详细信息

瓦斯抽采活动会使得煤岩体应力分布发生变化,导致煤岩体内裂隙扩展发育直至破坏,出现微小量级的高频率微破裂信号。利用微震监测技术可有效识别这种微破裂信号,对抽采过程进行实时动态监测,可探查地质异常区、隐伏构造等。九龙矿15240工作面在瓦斯抽采活动影响下,在距离采线较远的某一空间区域内,单日微震事件数量成倍增长(2~12倍)且时间序列连续,该区域则识别为瓦斯抽采地质异常区。通过分析微震数据时空序列演化、垂向发育、能量等信息并总结其响应特征,结果表明:随着瓦斯抽采时间序列的延续,地质异常区微震事件活动性由强到弱,空间分布呈现“集中式-分散式”演化趋势。顶板0~5 m占比明显高于正常回采阶段,底板5~15 m占比较大。微震事件能量呈不规则U型分布,整体能量相比回采数据增长38倍,应注意加强水文地质观测。

关键词：微震地质异常区瓦斯抽采底板扰动深度能量

基于XLNET模型的开阳磷矿成矿条件相关地质实体识别与应用

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地质科技通报 2024年第4期43卷 224-234页

作者：彭彬田宜平曾斌吴雪超吴文明中国地质大学(武汉)计算机学院武汉430078 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430078 中国地质大学(武汉)智能地学信息处理湖北省重点实验室武汉430078 自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心贵阳550081 贵州省战略矿产智慧勘查重点实验室贵阳550081 武汉地大坤迪科技有限公司武汉430200 贵州省地质矿产勘查开发局一○五地质大队贵阳550018

随着磷矿找矿难度越来越大,地质勘探成果报告也愈来愈多,通过人工识别海量文档中与磷矿成矿相关地质信息耗时低效,无法满足知识共享传播和地质报告智能管理的需求。为快速获得磷矿地质文档报告中隐藏的成矿地质知识,基于XLNET模型建立... 详细信息

随着磷矿找矿难度越来越大,地质勘探成果报告也愈来愈多,通过人工识别海量文档中与磷矿成矿相关地质信息耗时低效,无法满足知识共享传播和地质报告智能管理的需求。为快速获得磷矿地质文档报告中隐藏的成矿地质知识,基于XLNET模型建立了磷矿成矿地质实体自动识别的方法。首先对实体进行BIO标注建立地质实体字典,利用XLNET作为底层预处理模型学习句子双向语义;然后使用BILSTM-Attention-CRF模型实现文本多标签的智能分类;最后通过定位磷矿实体在报告中的分布位置大致推测该处磷矿成矿条件和成矿模式。将该模型与其余3种模型比较得出结果,该模型识别的准确率(P)、召回率(R)及F1值都接近了90%,较前3种模型分别调高了2%,5%,6%。该研究为开阳磷矿地质研究人员提供了更加高效的地质实体自动识别的方法。

关键词：地质实体识别 XLNET-BILSTM-Attention-CRF 磷矿成矿模式预训练模型序列标注

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