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煤矿软岩泥化巷道梯级强化控制原理与技术

煤炭学报 2025年

作者：李桂臣郝浩然孙元田李菁华杨森邵泽宇沃小芳中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室

煤系沉积岩层普遍泥性显著、富水性强、岩性软弱，软岩泥化巷道围岩稳定控制难题日益突显。以淮北矿区典型软岩泥化巷道为工程背景，根据工程地质条件调研与实测，分析了黏土矿物成分与宏细观破坏特征，明确了富水环境和应力环境是诱发... 详细信息

煤系沉积岩层普遍泥性显著、富水性强、岩性软弱，软岩泥化巷道围岩稳定控制难题日益突显。以淮北矿区典型软岩泥化巷道为工程背景，根据工程地质条件调研与实测，分析了黏土矿物成分与宏细观破坏特征，明确了富水环境和应力环境是诱发泥质巷道变形破坏的重要因素，围岩泥化失稳体现为泥质岩体水化作用、锚固结构承载失效、围岩泥态垮冒渐进破坏模式，实现应力-渗水耦合作用下巷道围岩承载结构稳定控制起到决定性作用；在此基础上提出了软岩泥化巷道梯级强化控制原理，即在保障“支护-围岩”相互作用关系中高预紧力、高刚度、高强度锚杆（索）支护承载闭环结构的前提下，根据泥岩水化程度判断工程失稳控制方法，形成了锚注一体泥质围岩性质改良、旋喷注浆浅表桩群结构强化、逐层锚喷泥化岩体强力置换三项重要技术路径；于芦岭煤矿西轨大巷应用了自主研发的矿用新型多钢绞线组合中空注浆锚索束进行底鼓治理，首次在涡北煤矿8204机巷开展了井下高压旋喷注浆工程实践，采用了人工构筑岩体强力置换泥态围岩的方式解决了朱仙庄矿Ⅱ水平第二皮带大巷泥化围岩失稳难题，巷道围岩变形量、支护围岩成型情况与钻孔窥视结果表明，研究成果较好地解决了软岩泥化巷道控制问题，多层次强化了泥质巷道围岩承载能力，保障了围岩长期安全稳定，为软岩泥化巷道围岩控制提供了有效的科学控制理念与技术支撑。

关键词：软岩泥化梯级强化围岩控制煤矿巷道

融合综采装备姿态约束的采煤机截割路径规划方法研究

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煤炭学报 2025年

作者：宋述阳王世博王赟王丽杰宋栋帅中国矿业大学机电工程学院智能采矿装备技术全国重点实验室中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太重智能采矿装备技术有限公司太重煤机有限公司

采煤机截割路径规划是实现综采工作面智能化开采的关键问题之一。现有的采煤机截割路径规划技术对综采装备在截割空间的适应性考虑不全，缺乏综采装备对截割顶板和底板、工作面方向与工作面推进方向四个维度约束的综合考虑。针对此问题... 详细信息

采煤机截割路径规划是实现综采工作面智能化开采的关键问题之一。现有的采煤机截割路径规划技术对综采装备在截割空间的适应性考虑不全，缺乏综采装备对截割顶板和底板、工作面方向与工作面推进方向四个维度约束的综合考虑。针对此问题，本文提出一种融合煤层地质特征和综采装备姿态多维约束的采煤机截割路径规划方法。首先根据综采工作面开采工艺要求，建立了以液压支架、刮板输送机与采煤机姿态为约束条件的工作面截割空间约束模型，实现煤层顶底板异常区域搜索。然后构建以最小割矸量、最小漏采量为优化目标，以液压支架、刮板输送机与采煤机在截割空间的通过性与姿态限制为约束条件的异常区域优化模型，利用NSGA-Ⅱ算法求解最优截割路径。仿真实验结果表明，规划后整体割矸率为0.11%，采煤率可达99.78%，煤层顶底板截割规划路径平滑可靠，在煤层断层地质处，沿工作面与工作面推进方向截割规划路径均消除了断层现象，综采装备布置姿态得到有效改善，刮板输送机中部槽垂直弯曲度最大值由18°优化至2.5°，液压支架俯仰角范围由-10°～35°优化至-12°～8°，液压支架横滚角范围由0°～25°优化至-4°～12°，液压支架顶梁间距范围由-0.7m～0.8m优化至0m～0.18m，液压支架顶梁俯仰角由-20°～20°优化至-4°～4°，液压支架歪斜角度由-40°～40°优化至-5°～2°。所建立的方法能够实现在三维地质模型的基础上进行采煤机截割路径规划，有效提升采煤率、降低割矸率并且提升综采装备在截割空间的适应性，为智能化综采工作面高效常态化运行提供了可借鉴的技术手段。

关键词：采煤机综采工作面截割路径规划多目标优化 NSGA-Ⅱ算法

矿山三维地质建模研究进展：原理、方法与应用

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煤炭科学技术 2025年

作者：张村贾胜华埜宋启中国矿业大学(北京)能源与矿业学院矿业大学(北京)内蒙古研究院北京龙软科技股份有限公司

矿山三维地质建模通过直观呈现地下地质结构，有助于提升矿业开发的精准性和效率，减少风险并优化资源利用。本文归纳了现有三维地质建模技术的原理和方法，总结了三维地质建模技术在矿业开发领域的应用现状，探讨了当前三维地质建模技... 详细信息

矿山三维地质建模通过直观呈现地下地质结构，有助于提升矿业开发的精准性和效率，减少风险并优化资源利用。本文归纳了现有三维地质建模技术的原理和方法，总结了三维地质建模技术在矿业开发领域的应用现状，探讨了当前三维地质建模技术面临的挑战与未来的发展趋势。三维地质建模是利用计算机三维图形技术将散布的勘探数据整合为反映地质构造及属性变化的数字化模型。这些模型可分为面模型、体模型和混合模型，同时根据用途和数据来源，又可细分为静态模型（构造模型、地层模型、属性模型）和动态模型。建模过程包括数据获取、处理和模型构建，涉及地质勘探数据、遥感数据和工程数据等多种数据来源，并通过多种插值方法弥补数据不足，国内外已经开发出多种建模软件。在矿山三维地质建模应用方面，三维建模的应用集中于矿产资源开发、采矿工程设计和矿山安全生产，通过建立准确的三维模型，提升对地下结构的认识，实现资源量计算的智能化与动态管理。三维通风模拟与可视化技术能够优化通风方案，节约成本，三维地质建模技术与自动化设备和传感技术结合，可以实现矿区实时监控、精确定位和动态调整。在矿山灾害监测中，三维地质建模技术能够进行矿山灾害的分级评价，并结合数值仿真为矿山灾害的预防和风险规避提供有效支持，保障工作人员的安全。当前三维地质建模技术存在数据处理效率低、自动化程度不足等问题，未来应结合人工智能，推动三维地质建模技术向智能化、自动化方向发展。

关键词：矿业开发三维地质建模资源预测开采设计灾害预警人工智能

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煤与煤系铀矿产协同勘查技术方法

煤炭科学技术 2025年

作者：魏迎春张昀李新曹代勇王安民靳亮亮宁树正中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室中国煤炭地质总局勘查研究总院

煤与煤系铀矿产协同勘查已成为矿产资源勘查的重要方向，为实现煤铀协同勘查技术的集成创新，提高找矿效率和节约勘查成本，基于煤与煤系铀矿产的基本特征、勘查技术方法的有效性和勘查工程布置的经济性，探讨了煤与煤系铀矿产协同勘查... 详细信息

煤与煤系铀矿产协同勘查已成为矿产资源勘查的重要方向，为实现煤铀协同勘查技术的集成创新，提高找矿效率和节约勘查成本，基于煤与煤系铀矿产的基本特征、勘查技术方法的有效性和勘查工程布置的经济性，探讨了煤与煤系铀矿产协同勘查技术手段选择和协同勘查工程布置，构建了煤与煤系铀矿产协同勘查模型。取得如下成果：(1)分析了煤系铀矿产的基本特征，煤系中煤层和铀矿产表现为下煤上铀（煤系砂岩型铀矿）或铀煤同层产出（煤型铀矿）的空间分布关系，煤中铀主要的赋存方式为有机质螯合或束缚，砂岩中的铀主要的赋存方式为铀矿物、吸附铀和含铀矿物。(2)基于煤系铀矿产勘查技术手段的有效性，提出了煤炭勘查工作已完成区和煤与煤系铀矿产勘查新区两种情况下的煤与煤系铀矿产协同勘查技术手段：在煤炭勘查工作已完成区，充分利用煤炭勘查资料，筛选自然伽马测井曲线高异常层段和区域，利用γ能谱测井验证煤系铀矿化信息，圈定煤系铀矿的普查区，按照煤系铀矿勘查技术手段分阶段选择相应的技术手段；在煤与煤系铀矿产勘查新区，煤与煤系铀矿产协同勘查技术手段在煤炭勘查技术手段的基础上，增加对煤系铀矿有效响应的放射性技术手段（γ能谱测井、氡及其子体测量）、岩心编录、穿透性地球化学等技术手段。(3)探讨了煤与煤系铀矿产协同勘查工程布置，按照煤、铀矿勘查规范，遵循“协同设计、协同部署、协同施工”的原则，分两种情况开展煤与煤系铀矿产的协同勘查布置：在煤炭勘查工作已完成区，筛选自然伽马测井曲线高异常层段和区域部署施工验证孔，圈定煤系铀矿的普查区，按照煤系铀矿勘查规范分阶段进行勘查工程布置；在煤与煤系铀矿产勘查新区，开展煤与煤系铀矿协同勘查，首先在整个勘查区内寻找煤炭资源，布置煤炭勘查工程，在自然伽马测井曲线高异常层段和区域圈出煤系铀矿靶区，在煤系铀矿靶区以寻找煤系铀矿为主，开展煤系铀矿勘查工程实施。(4)基于协同勘查技术手段的有效性和协同勘查成本的经济性，从煤与煤系铀矿产的协同勘查技术手段和协同勘查工程布置方面构建了煤与煤系铀矿产协同勘查模型，为煤与煤系铀矿产协同勘查工作提供理论基础和方法依据。

关键词：煤煤系铀矿产协同勘查技术协同勘查工程协同勘查模型

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注浆模拟试验及其应用的研究

岩土工程学报 1997年第3期19卷 28-33页

作者：葛家良陆士良淮南矿业学院采矿系中国矿业大学采矿系

本文介绍了一种实验室注浆模拟试验新技术。通过注浆模拟试验，分析了被注浆介质的结构特征、浆液水灰比及其性质、注浆压力等因素对注浆量、浆液扩散半径和结石体强度的影响规律，并将模拟试验结果应用于巷道注浆工程设计与施工中。

关键词：注浆模拟试验注浆参数注浆工程应用井巷施工

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覆岩主关键层对地表下沉动态的影响研究

岩石力学与工程学报 2005年第5期24卷 787-791页

作者：许家林钱鸣高朱卫兵中国矿业大学采矿系

在对岩体内部移动与地表沉陷实测资料进行对比分析的基础上,采用物理和数值模拟方法,就覆岩主关键层对地表下沉动态过程的影响进行了研究。研究结果证明,覆岩主关键层对地表移动的动态过程起控制作用,覆岩主关键层的破断将引起地表下沉... 详细信息

在对岩体内部移动与地表沉陷实测资料进行对比分析的基础上,采用物理和数值模拟方法,就覆岩主关键层对地表下沉动态过程的影响进行了研究。研究结果证明,覆岩主关键层对地表移动的动态过程起控制作用,覆岩主关键层的破断将引起地表下沉速度和地表下沉影响边界的明显增大和周期性变化。在此基础上,提出将控制覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计原则的观点。

关键词：采矿工程关键层岩层移动地表动态下沉绿色开采

工矿城市地面热场的遥感调查及其对大气污染的影响

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环境科学 1995年第3期16卷 19-22页

作者：盛业华郭达志韩国建吴瑜中国矿业大学采矿系

以山西省晋城市为例，采用航空热红外扫描方法获取冬季清晨（５：３０—６：３０）和中午（１３：３０—１４：３０）２个时相的图象信息，以地面同步辐射温度数据作为温度定标，进行图象的量化、几何纠正、热场分类等数字图象处理，求... 详细信息

以山西省晋城市为例，采用航空热红外扫描方法获取冬季清晨（５：３０—６：３０）和中午（１３：３０—１４：３０）２个时相的图象信息，以地面同步辐射温度数据作为温度定标，进行图象的量化、几何纠正、热场分类等数字图象处理，求取该市的地面热场强度，从而得出清晨整个城市的热岛效应十分明显．而中午热岛现象不明显，地面辐射温度差２个时相均为１０℃左右。根据低空气温和下垫面辐射温度，建立了２者之间的线性关系，并由此研究了地面热场对大气污染的不良影响。

关键词：红外遥感地面热场空气污染城市

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任丘油田热水喀斯特的实验模拟

石油实验地质 1991年第3期13卷 272-280页

作者：韩宝平中国矿业学院地质系

根据任丘油田的地质条件和化学动力学原理,作者利用DF—05型高压釜对油田热水喀斯特的机理进行了模拟实验。通过实验作者认为,在CO_2—油田水—碳酸盐岩的多相复杂体系中,岩石的溶蚀程度受岩石化学成分、油田水化学组合、温度、二氧化... 详细信息

根据任丘油田的地质条件和化学动力学原理,作者利用DF—05型高压釜对油田热水喀斯特的机理进行了模拟实验。通过实验作者认为,在CO_2—油田水—碳酸盐岩的多相复杂体系中,岩石的溶蚀程度受岩石化学成分、油田水化学组合、温度、二氧化碳的分压、搅拌速度和反应时间等诸因素控制;在油田环境中,白云岩受油田热水的强烈溶蚀可形成良好的油气储集空间。

关键词：油田喀斯特水二氧化碳白云岩

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露天开采境界

中国矿业大学学报 1993年第3期22卷 1-11页

作者：杨荣新中国矿业大学采矿系

本文对确定露天开采境界的理论作简要分析和评价,指出基于静态经济分析的现有理论的局限性,提出按动态经济分析确定露天开采境界的理论和方法,并分析了露天开采程序、工作帮坡角、露天矿开采强度、贴现率、以及矿石价格和开采成本变化... 详细信息

本文对确定露天开采境界的理论作简要分析和评价,指出基于静态经济分析的现有理论的局限性,提出按动态经济分析确定露天开采境界的理论和方法,并分析了露天开采程序、工作帮坡角、露天矿开采强度、贴现率、以及矿石价格和开采成本变化对露天开采境界的影响。

关键词：露天开采开采境界动态经济分析