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采场全生命周期的矿压危害事件知识图谱表示方法研究

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矿业科学学报 2024年第2期9卷 295-303页

作者：侯运炳陈柚龙王雅先孙振明任洁王乐耕马晶杜建标中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

知识图谱是认知智能研究不可或缺的组成部分。针对采场矿压危害事件传统分析方法对煤矿开采过程中应力时空演化过程及隐患演化与风险防控关系等表达存在不足的问题,本文基于采场全生命周期提出一种采场矿压危害事件知识图谱表示方法:首... 详细信息

知识图谱是认知智能研究不可或缺的组成部分。针对采场矿压危害事件传统分析方法对煤矿开采过程中应力时空演化过程及隐患演化与风险防控关系等表达存在不足的问题,本文基于采场全生命周期提出一种采场矿压危害事件知识图谱表示方法:首先,从地质灾害的角度,分析采场应力及分布的动态特性,对矿压地质灾害中的各节点进行动态关联,提出顾及时空过程的采场矿压地质灾害知识图谱表示方法。其次,从事故的角度,分析采场矿压事故隐患演化与风险防控过程,将隐患耦合演化与防治措施融入知识图谱表示模型中。最后,运用Neo4j构建矿压危害事件知识图谱。结果表明:依据该表示方法构建的知识图谱,不仅刻画了灾害事件中不同对象的时空演化过程,还描述了隐患耦合演化过程以及对应的风险防控措施,为采场矿压危害的防治提供了智能研究途径。

关键词：智能采矿采场矿压知识图谱隐患耦合风险防控

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综放工作面煤矸识别技术及其应用

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 1-15页

作者：李嘉豪司垒王忠宾魏东顾进恒中国矿业大学机电工程学院徐州221116

综放工作面煤矸识别技术作为智能放煤开采的关键技术,已经成为煤炭智能开采领域的技术难题。首先介绍了综放工作面煤矸识别技术的重要性及其对生产安全和经济效益的影响。随后,指出了该技术目前存在的问题和挑战,如难以识别不同形状、... 详细信息

综放工作面煤矸识别技术作为智能放煤开采的关键技术,已经成为煤炭智能开采领域的技术难题。首先介绍了综放工作面煤矸识别技术的重要性及其对生产安全和经济效益的影响。随后,指出了该技术目前存在的问题和挑战,如难以识别不同形状、颜色和深度的煤块和岩层;识别过程中噪声和复杂背景的影响等。详细阐述了综放工作面煤矸识别技术的主要方法如射线法、视觉法和振动与声音信号法。通过对煤矸识别方法的原理、技术特点和优缺点等方面进行分析,全面评估了当前综放工作面煤矸识别技术的应用现状以及各种方法的适用条件和存在的问题。最后,探讨了该技术的未来发展趋势,强调了多传感器融合、深度学习和智能决策与实时监测作为当前技术发展的主要方向。

关键词：综放工作面煤炭开采煤矸识别煤矸混合物

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条形状精细纹理的触觉感知深度识别阈值

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 135-145页

作者：张守胜庄滕飞方星星朱华唐玮中国矿业大学机电工程学院徐州221116

触觉对人类感知外部世界起着重要作用,但是由于触觉机制复杂、涉及的感知单元众多,因此人类对触觉的认识依然有限。该文利用认知行为学、摩擦学和脑电图法基于皮肤的“感”和大脑的“知”系统研究了条形状精细纹理触觉感知深度识别阈值... 详细信息

触觉对人类感知外部世界起着重要作用,但是由于触觉机制复杂、涉及的感知单元众多,因此人类对触觉的认识依然有限。该文利用认知行为学、摩擦学和脑电图法基于皮肤的“感”和大脑的“知”系统研究了条形状精细纹理触觉感知深度识别阈值涉及的摩擦振动特征和大脑触感激活反应,通过单通道触感神经元群模型初步验证了纹理刺激强度和神经元兴奋性对触觉感知的影响。结果显示:随着纹理深度的增大,手指触摸的形变摩擦比例增大,人对纹理的主观感知增加,纹理识别正确率提高,人的平均触觉感知深度识别阈值为11.60μm;纹理深度与载荷指数、振动信号最大幅值、递归参数熵、最长竖直线段长度、脑电(EEG)信号P300成分幅值的峰值均呈显著正相关关系,与P300成分的潜伏期呈显著负相关关系;当纹理深度超过触觉感知深度识别阈值后,触摸振动信号的频谱幅值和非线性特征参数显著增大,振动信号主频增大到Pacini小体的最佳感知频率范围,振动信号系统从稳态模式转变为突变模式,大脑脑区的激活强度和面积增大,大脑的神经元活动以及大脑对触感信息的加工强度显著增强,触觉识别速度显著提高;单通道触感神经元群模型可有效模拟真实脑电信号,神经元群的兴奋度越高,触感越强,则脑电信号的频谱主频越小、幅值越大。

关键词：精细纹理摩擦振动脑电(EEG) 触觉感知深度识别阈值单通道神经元群模型

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轴向振动对近水平孔管柱减摩及屈曲的影响

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 232-238,405,406页

作者：徐保龙刘送永李洪盛中国矿业大学机电工程学院徐州221116

为了解决近水平长钻孔孔内管柱受压后摩阻增大甚至管柱屈曲变形的问题,提出了轴向振动减摩和防屈曲方法。首先,建立了轴向振动减摩的力学分析模型,分析了振动减摩的内在力学机制;其次,建立了振动减摩的有限元模型,研究了激振力、激振频... 详细信息

为了解决近水平长钻孔孔内管柱受压后摩阻增大甚至管柱屈曲变形的问题,提出了轴向振动减摩和防屈曲方法。首先,建立了轴向振动减摩的力学分析模型,分析了振动减摩的内在力学机制;其次,建立了振动减摩的有限元模型,研究了激振力、激振频率对于减摩效果的影响关系,并通过现场试验进行了验证。研究结果表明:单个振动周期内管柱与孔壁摩阻存在方向变换现象,降低了单个振动周期内的平均摩阻;激振力越大,减摩效果越好;轴向振动的幅值和频率达到一定门限值后能够有效防止管柱屈曲变形,降低管柱摆动;对于长为200 m、直径为89 mm的通缆钻杆管柱,当激振力大于等于5 kN时,能够大幅度减小管柱与孔壁摩阻,防止管柱屈曲;平均摩阻与振动频率呈倒对数关系,随着激振频率的增大,平均摩阻先减小而后趋于稳定,当激振频率大于等于6 Hz后减摩效果趋于稳定。该研究结果对于减摩防屈曲钻具的研制以及钻孔工程施工具有指导意义。

关键词：轴向振动管柱摩阻屈曲特性影响因素

隧道环境内无人驾驶车辆目标决策两级信息融合感知策略

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中国机械工程 2024年第3期35卷 427-437页

作者：王茂森鲍久圣谢厚抗刘同冈阴妍章全利中国矿业大学机电工程学院徐州221116

基于隧道内的特殊行驶环境和无人驾驶感知需求,选择合适的传感器及硬件搭建试验车辆,构建了毫米波雷达与摄像头多传感器融合的感知系统;基于YOLOv4目标级信息融合算法和改进D-S证据理论决策级信息融合算法,提出了一种“目标决策”两级... 详细信息

基于隧道内的特殊行驶环境和无人驾驶感知需求,选择合适的传感器及硬件搭建试验车辆,构建了毫米波雷达与摄像头多传感器融合的感知系统;基于YOLOv4目标级信息融合算法和改进D-S证据理论决策级信息融合算法,提出了一种“目标决策”两级信息融合策略;最后,在城市道路隧道环境内开展了感知信息两级融合验证试验,试验结果表明:相比单一的摄像头或毫米波雷达感知效果,基于摄像头与毫米波雷达传感器感知ROI区域关联实现的目标级融合结果可以提高9.51%的识别准确率,弥补了单一传感器在隧道环境内感知技术的不足;基于目标级融合感知结果,利用改进后的D-S证据理论算法再进行决策级融合,相比于单一的目标级融合结果,误检率降低了3.61%,显著提高了检测精度。采取多传感器感知信息目标决策两级融合策略能够满足隧道特殊环境内无人驾驶车辆可靠感知需求,为推动无人驾驶技术落地应用提供了理论与技术支撑。

关键词：隧道环境无人驾驶多传感器融合 D-S证据理论 “目标决策”两级融合策略

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含氮/氯芳烃制备高性能合成沥青（英文）

新型炭材料(中英文) 2024年

作者：张玉坤林雄超高红凤席文帅王彩红王永刚中国矿业大学(北京)

芳香族单体制备合成沥青在分子水平上易于调控取向结构，有利于高性能碳纤维的制备。本研究以含氮和含氯芳烃为前驱体，采用卤素诱导法制备了合成沥青。通过考察不同合成条件下的结构变化，系统地验证了卤化强化合成工艺;并对制备高性... 详细信息

芳香族单体制备合成沥青在分子水平上易于调控取向结构，有利于高性能碳纤维的制备。本研究以含氮和含氯芳烃为前驱体，采用卤素诱导法制备了合成沥青。通过考察不同合成条件下的结构变化，系统地验证了卤化强化合成工艺;并对制备高性能碳纤维的反应机理进行了深入探讨。结果表明，喹啉中的吡啶N具有较强的亲电功能，是与含氯芳烃偶联诱导聚合反应的有效活性位点。这些自由基之间的相互反应会引起强烈的均聚和寡聚。较高的合成温度和较长的保留时间有利于提高聚合度，从而提高合成沥青的软化点。通过指定的Cl自由基和甲基取代过程，形成了线性的分子结构，为制备高可纺沥青提供了条件。得到了软化点为258.6°C的高质量可纺沥青和抗拉强度为1 163.82 MPa的碳纤维。本研究有望为制备高质量可纺沥青提供一种相对简单、安全的方法。

关键词：喹啉 1-氯甲基萘合成沥青可纺性碳纤维

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机械研磨强化废旧锂电材料的选择性提锂

中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1861-1870页

作者：张光文姜涛丁立鑫刘子孟袁雪何亚群中国矿业大学环境与测绘学院徐州221116 中国矿业大学化工学院徐州221116

锂离子选择性提取是废旧锂离子电池资源化的重要环节,本文通过无氧低温热处理-机械研磨-筛分除杂强化混合电极粉料选择性提锂。通过物相、形貌、表面元素化学形态、粒度变化等分析混合粉料选择性优先提锂的强化机制。结果表明:500℃无... 详细信息

锂离子选择性提取是废旧锂离子电池资源化的重要环节,本文通过无氧低温热处理-机械研磨-筛分除杂强化混合电极粉料选择性提锂。通过物相、形貌、表面元素化学形态、粒度变化等分析混合粉料选择性优先提锂的强化机制。结果表明:500℃无氧低温热处理脱除有机黏结剂过程中可同步实现部分锂离子迁移析出,湿式机械研磨可实现大颗粒团聚物的解离,并同步实现16.09%锂离子浸出;机械研磨并筛分处理后,混合电极粉料中铝含量由3.25%降为0.63%(质量分数),铜含量由2.75%降为0.48%(质量分数);机械研磨可有效促进石墨与正极材料的还原反应过程,强化电极材料中锂离子的迁移析出。低温焙烧-机械研磨-筛分除杂预处理后,混合电极材料还原焙烧-水浸选择性提锂效率由76.81%提升至86.08%。

关键词：废旧锂离子电池电极材料还原焙烧选择性提锂过程强化

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含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 362-371页

作者：张村王磊王潇杰刘金保崔舒畅陈见行中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学(北京)厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心北京100083

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈... 详细信息

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征和声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征,探究其内在影响机制。研究结果表明:干燥煤样圆盘表面的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和煤样的裂纹偏离劈裂面,形成许多不规则的剪切裂纹。随着含水率的增加,圆盘表面劈裂裂隙平整度降低,从干燥到饱和,裂隙分形维数由1.066升高至1.298;煤样抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率煤样产生小尺度张拉裂隙。煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高2.55%,煤样孔隙率升高使煤样损伤发育加速,进而导致在劈裂过程中更易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加。新增裂隙的减小也同样使声发射强度降低。

关键词：废弃矿井含水率巴西劈裂抗拉强度声发射弱化机制

中国露天煤矿70年成就回顾及高质量发展架构体系

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煤炭学报 2024年第1期49卷 235-260页

作者：才庆祥陈彦龙中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116

露天煤矿作为我国煤炭工业的重要组成部分,具有生产能力大、开采成本低、安全条件好等优势,近年来在建设规模、生产总量、开采工艺及技术装备等多方面均取得了跨越式的发展,有力保障了煤炭作为国家能源安全稳定供应的“压舱石”地位。... 详细信息

露天煤矿作为我国煤炭工业的重要组成部分,具有生产能力大、开采成本低、安全条件好等优势,近年来在建设规模、生产总量、开采工艺及技术装备等多方面均取得了跨越式的发展,有力保障了煤炭作为国家能源安全稳定供应的“压舱石”地位。首先回顾了新中国成立后我国露天煤矿70年来的发展历程,将其划分为起步恢复阶段(1949—1979年)、快速发展阶段(1980—1999年)、综合发展阶段(2000—2020年)和智能化初级发展阶段(2021年以后)4个时期;系统总结了每个时期的产量与数量规模、开采理论与技术、开采工艺与装备、资源开发与环境保护方面取得的突出成就。然后,探讨了现阶段露天煤矿发展面临的4个方面的主要问题,包括发展布局不均衡、可持续发展面临瓶颈、关键技术难题需深入攻关、人才短缺培养机制不完善。最后,提出构建以“安全、高效、绿色、低碳、智能”为总体目标的全链条、全周期、全要素露天煤矿高质量发展架构体系,其内涵特征包括以时效边坡理论、开采扰动指数理论、绿色开采理论、生态型开采理论、零碳负碳开采理论、智能化开采理论6种学术思想为理论基础,以灾害安全监测防控、复杂条件协同保障、生态源头减损开采、节能减污清洁利用、数字-自动-智能同建5类技术体系为核心支撑,以透明地质模型动态重构、边坡蠕滑全程精准预测、深大孔低扰动控制爆破、采空区超前探测与处置、粉尘抑制及煤自燃防治等30项关键技术为重点突破,以设计理念先进化、安全保障标准化、建设规模大型化、生产工艺综合化、开采装备智能化、核心制造国产化、矿区生态绿色化、煤炭利用清洁化、组织管理科学化、人才队伍国际化的“十化型”露天矿山为建设任务;同时给出了以规划引领为基础,以科技创新为驱动,以人才培育为保障的露天煤矿高质量发展实现路径。最终为推动我国露天煤矿向持续健康高质量方向发展提供指导。

关键词：露天煤矿建设历程高质量发展煤炭工业架构体系实现路径