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准格尔煤田老三沟外围勘查区煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)共富集成因及资源潜力评价

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地质学报 2024年第8期98卷 2299-2315页

作者：李晶王道华张涵冯向东袁伟张晓阳王园郭帅蔡洪广李文华庄新国中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430400 内蒙古煤炭地质勘查(集团)117有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017000 内蒙古煤炭地质勘查(集团)有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

内蒙古准格尔煤田石炭纪—二叠纪煤系蕴含丰富的铝、镓、锂及稀土等多种战略性金属。为明确该煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)等战略性金属富集的成因机制,本文以准格尔煤田老三沟外围勘查区典型钻孔石炭纪—二叠纪煤系为研究对象,采用X射... 详细信息

内蒙古准格尔煤田石炭纪—二叠纪煤系蕴含丰富的铝、镓、锂及稀土等多种战略性金属。为明确该煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)等战略性金属富集的成因机制,本文以准格尔煤田老三沟外围勘查区典型钻孔石炭纪—二叠纪煤系为研究对象,采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜和基于Tescan Mira扫描电镜的TIMA-X综合矿物分析仪等系统分析了煤的矿物学和元素地球化学特征。研究区太原组和山西组煤系中普遍存在Al-Li-Ga以及Nb-Ta-Zr-Hf的共富集,其中太原组煤系主可采6号煤中Li、Ga、Zr以及局部层位Nb、Ta均达工业利用品位,具有重要的成矿潜力和开发利用价值。煤中富集的Li和Ga主要赋存于高岭石、勃姆石中,部分Li还赋存于绿泥石中。煤中Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)的富集受控于陆源区母岩的化学风化、火山碎屑的输入、流体活动以及成岩过程中复杂的水/岩作用过程。华北地台前石炭系沉积基底和阴山古陆中元古代钾长花岗岩长期的强烈风化淋滤,形成富Ga-Li的铝土质古风化壳残积物,为研究区煤中铝、镓、锂的初步富集提供了物质来源。富集的铝、镓、锂随地下水等流体迁移,在水动力相对较弱的潟湖、泥炭沼泽等水体沉淀富集。在泥炭化和成岩阶段,富集Li、Ga、Nb、Ta等战略性金属的中性—长英质碱性火山灰的输入以及地下水、低温热液、酸性流体的迁移导致了煤系Li、Ga等战略性金属的二次富集。

关键词：煤系铝-镓-锂富集成因铝土质风化壳火山灰流体迁移准格尔煤田

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循环应力损伤对煤体I型动态断裂特性的影响

采矿与岩层控制工程学报 2024年第2期6卷 25-35页

作者：张传玖李果任建慧姚士茂李宣良国能神东煤炭集团有限责任公司布尔台煤矿内蒙古鄂尔多斯017209 国能神东煤炭集团有限责任公司神东煤炭技术研究院陕西榆林719315

为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较... 详细信息

为探明循环应力损伤作用对煤体动态断裂特性的影响,对原始及循环应力损伤后的煤体I型单边缺口梁试件进行了静态与动态断裂试验研究。通过试验得到:煤体平均动态I型断裂韧度(KIC)为0.344 MPa·m^(1/2),平均I型断裂能(GC)为66.99 N/m,较静态煤断裂参数分别提高了1.38倍与1.26倍;经循环应力损伤后煤试件的平均静态KIC值为0.219 MPa·m^(1/2),平均静态GC为44.26 N/m,较原始煤试件分别降低了12.05%与16.74%;平均动态KIC为0.279 MPa·m^(1/2),平均动态GC为52.72 N/m,与原始煤试件冲击断裂试验结果相比,分别降低了20.90%与21.30%。试验结果表明,循环应力对煤体的动静态断裂力学参数均具有劣化影响,且煤试件动态断裂力学参数的劣化程度更高,证明煤体动态断裂行为对循环应力损伤作用更加敏感。同时,原始及循环应力损伤后煤试件动态断裂破坏的分形维数分别为1.32与1.21,即原始煤试件在冲击载荷作用下断裂破碎的更加复杂,冲击动力学显现的更加充分。此外,基于黏聚裂纹模型的煤体I型动态断裂数值计算结果与试验结果相符,表明黏聚裂纹模型能够对煤体动态断裂过程进行有效表征。研究成果可为具为相似特性的煤体提供参考。

关键词：冲击载荷断裂韧度分形维数黏聚裂纹模型

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首采工作面过浅埋深薄煤区安全回采技术研究

矿业研究与开发 2024年第4期44卷 25-32页

作者：鲁德丰阚磊内蒙古智能煤炭有限责任公司 P内蒙古鄂尔多斯市010400

为解决浅埋深、薄煤层等特殊地质条件易造成工作面溃水、溃砂、压架、冒顶等安全事故的问题。以麻地梁煤矿特殊地质条件及生产方式为背景,提出了以“破底割煤”“只采不放”为核心的首采工作面过浅埋深、薄煤区安全回采技术,并在工作面... 详细信息

为解决浅埋深、薄煤层等特殊地质条件易造成工作面溃水、溃砂、压架、冒顶等安全事故的问题。以麻地梁煤矿特殊地质条件及生产方式为背景,提出了以“破底割煤”“只采不放”为核心的首采工作面过浅埋深、薄煤区安全回采技术,并在工作面矿压显现及两巷超前支承压力分布等方面进行了应用效果分析。结果表明,工作面区域周期来压呈现出显著的“空间阶段性”,强烈来压主要出现在工作面的中部区域;相较于浅埋深区域,薄煤区及重叠区周期来压步距及持续距离增加,“局部来压”明显,但来压强度均处于较低水平;工作面过浅埋深、薄煤层区域时,巷道围岩收敛速度慢、变形量小,煤层顶板无显著离层,0~3m浅基点及3~7m深基点处相对离层量均不超过4mm,超前支承压力不明显,工作面对两巷超前支撑压力影响范围为40m,平均峰值强度为17.3MPa。研究结果有效验证了该安全回采技术的合理性和可靠性。

关键词：安全回采技术浅埋煤层薄煤层矿压显现规律

基于损失函数优化神经网络模型的面罩遮挡人脸识别算法

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工矿自动化 2024年第S1期50卷 15-20页

作者：张立辉国能神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿内蒙古鄂尔多斯017209

矿井人脸信息识别是矿井人员管理、安全生产的重要环节和保障措施,但矿井的特殊环境可能会出现面部遮挡或不清等情况,尤其是在煤矿井下多粉尘等区域,面罩往往被普遍使用,这些都会增加人脸识别的难度。为了能够对面罩遮挡状态下的人脸图... 详细信息

矿井人脸信息识别是矿井人员管理、安全生产的重要环节和保障措施,但矿井的特殊环境可能会出现面部遮挡或不清等情况,尤其是在煤矿井下多粉尘等区域,面罩往往被普遍使用,这些都会增加人脸识别的难度。为了能够对面罩遮挡状态下的人脸图像进行准确识别,提出了一种基于损失函数优化神经网络模型的面罩遮挡人脸识别算法。通过基于人脸关键点检测的面罩遮挡人脸生成算法将常规人脸数据集扩充为面罩遮挡人脸数据集,缓解煤矿面罩遮挡人脸数据不足的问题。根据面罩遮挡人脸图像的特点使用损失函数进行模型训练,使用更优的损失函数代替三元组损失,同时添加注意力机制使模型更加关注于未被遮挡的区域,使模型能更好地提取面罩遮挡状态下的人脸特征。通过大量实验证明,基于损失函数优化神经网络模型的面罩遮挡人脸识别算法不仅在提取人脸特征时更加关注于未被面罩遮挡的上半部分区域,而且在面对噪声时有较强的鲁棒性,在MFR2数据集中采用该算法将原始网络的准确率由84.3%提高到了98.5%,相较于其他方法具有较高的识别准确率,能够在面罩遮挡状态下完成人脸识别任务。

关键词：矿井人脸识别面罩遮挡优化神经网络人脸关键点检测特征融合

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带式输送机撕裂检测技术探讨

工矿自动化 2024年第S1期50卷 115-118页

作者：沈飞徐刚国能神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿内蒙古鄂尔多斯017209

在煤矿生产中,输送带输送的煤流中经常混合各种大小的金属器件,如锚杆、采煤机截齿、脱落的螺栓或遗留的工具,易引起输送带撕裂。总结了目前常用的输送带撕裂检测方法的优缺点,包括触发式检测、测力托辊检测、漏料检测、X射线检测、弱... 详细信息

在煤矿生产中,输送带输送的煤流中经常混合各种大小的金属器件,如锚杆、采煤机截齿、脱落的螺栓或遗留的工具,易引起输送带撕裂。总结了目前常用的输送带撕裂检测方法的优缺点,包括触发式检测、测力托辊检测、漏料检测、X射线检测、弱磁检测、视觉检测等,指出电磁感应检测方法在输送带撕裂检测中优势明显,其中巨磁阻检测效果较好。巨磁阻传感器通过添加感应电阻和参考电阻,在磁场改变时电桥失去平衡,电压随之发生变化,通过分析电压变化判断输送带煤流中是否有金属器件。在实际应用中,利用无磁支架将传感器固定在输送带上方,以没有异常金属时的磁场环境数据为背景,通过磁传感器探测下方输送带上金属产生的磁异常信号,检测煤流中的金属器件并判断其相对大小,很好地解决了金属器件引起输送带撕裂的问题。

关键词：带式输送机撕裂检测金属检测巨磁阻传感器金属探测单元

浅埋近距离煤层群开采过程中上覆采空区自燃危险区预测研究

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安全与环境学报 2024年第3期24卷 914-922页

作者：王文才赵婧雯李建伟张海龙内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 达拉特旗苏家沟煤炭有限责任公司内蒙古鄂尔多斯014300

为揭示浅埋深近距离煤层群开采过程中地表裂隙发育对上覆采空区遗煤自燃的影响规律及影响范围,以苏家沟煤矿为研究背景,建立采空区流场流动及低温氧化的数学模型和三维几何模型。采用FLUENT模拟软件模拟了下煤层工作面推进过程中上覆采... 详细信息

为揭示浅埋深近距离煤层群开采过程中地表裂隙发育对上覆采空区遗煤自燃的影响规律及影响范围,以苏家沟煤矿为研究背景,建立采空区流场流动及低温氧化的数学模型和三维几何模型。采用FLUENT模拟软件模拟了下煤层工作面推进过程中上覆采空区的氧气分布情况,得到了浅埋近距离煤层上覆采空区基于裂隙动态发育的氧气场和风流场的分布规律。依据采空区自燃危险区域判定理论,对上部煤层采空区内的自然发火危险区域进行预测。结果表明:连通地表与采空区的裂隙数量随工作面的推进而增加,上覆采空区氧化升温区域主要集中在滞后工作面0~20 m范围内,采空区深部的氧化带分布在新、老裂隙附近,在进风侧靠近地表且在回风侧靠近裂隙底端;当工作面推进120 m,即产生3条贯通型裂缝时,采空区自燃危险性最大,结合风流场云图确定上煤层底板自燃危险区距工作面水平距离为97.5 m,是煤矿开采过程中的重点防护区域。

关键词：安全工程近距离煤层群采空区自燃数值模拟危险区预测

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超前支承压力影响下破碎顶板变形机制与控制

煤矿安全 2024年第3期55卷 147-154页

作者：郝英豪王帅张鑫王明亮苏海涛中天合创能源有限责任公司葫芦素煤矿内蒙古鄂尔多斯017320 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 准格尔旗神陶煤炭运销有限责任公司营沙壕煤矿内蒙古鄂尔多斯010499 内蒙古安科安全生产检测检验有限公司内蒙古包头014060

为保证超前支承压力影响下破碎围岩的稳定性与支护系统的可靠性,以葫芦素煤矿21104工作面地质条件为研究背景,综合采用理论计算、数值模拟、现场实测等方法,建立了超前段顶板变形弹性地基梁力学模型,确定了顶板弯曲变形影响因素,提出了... 详细信息

为保证超前支承压力影响下破碎围岩的稳定性与支护系统的可靠性,以葫芦素煤矿21104工作面地质条件为研究背景,综合采用理论计算、数值模拟、现场实测等方法,建立了超前段顶板变形弹性地基梁力学模型,确定了顶板弯曲变形影响因素,提出了破碎围岩超前注浆锚索加固技术。结果表明:顶板弹模仅影响巷道上方顶板挠度,帮部弹模控制顶板整体弯曲变形;超前支承压力及集中系数随工作面推进呈现先快速增大后缓慢增大的趋势,最终趋于平稳;注浆锚索超前支护试验工作面存在35 m高应力区,锚索富裕系数较高、围岩变变形程度较低(<210 mm)、顶板完整性较强,验证了该技术手段的可行性及有效性。

关键词：支承压力注浆加固敏感性弹性地基围岩变形

8.8 m大采高工作面主运巷超前支护技术研究与应用

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煤炭工程 2024年第3期56卷 124-129页

作者：范东林王庆雄陈苏社王新国王巍刘建宇崔立军国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 内蒙古煤炭科学研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主... 详细信息

为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主运巷支护力学模型,计算并校核了8.8 m大采高条件下主运巷超前支承压力影响范围和锚杆(索)及围岩支护强度。同时开展了现场试验,结果表明,从距离工作面45 m位置开始,锚杆和锚索受力开始缓慢增加,但增速较小,从距离工作面20 m位置开始,锚杆和锚索受力以较大幅度增加,累计增加15~25 kN后开始趋于稳定,平均影响范围42 m左右,平均应力集中系数为1.4;在距工作面45 m时开始出现围岩变形,但前期变形量较小,随着工作面不断推进,围岩变形量逐渐增大,在测站与煤壁距离小于30 m时变形量增速较大,但围岩整体稳定且变形可控;钻孔窥视结果表明主运巷超前支护段围岩裂隙总体发育程度较低,围岩、煤层的整体性较好,锚索超前支护方式对顶板围岩起到很好的支护效果。

关键词：大采高超前支护锚索支护主运巷矿压显现

补连塔煤矿回采巷道锚索主动式超前支护技术应用

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煤炭工程 2024年第2期56卷 59-65页

作者：杨俊彩范东林陈苏社刘兆祥王庆雄李金刚崔立军国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315 内蒙古煤炭科学研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

为了实现神东矿区综采工作面的无人化、少人化,降低工人劳动强度,以补连塔煤矿22406综采工作面为背景,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法对工作面主运巷采用锚索主动式超前支护方式的科学性和合理性开展了研究,同时引用两侧... 详细信息

为了实现神东矿区综采工作面的无人化、少人化,降低工人劳动强度,以补连塔煤矿22406综采工作面为背景,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法对工作面主运巷采用锚索主动式超前支护方式的科学性和合理性开展了研究,同时引用两侧实体煤巷道力学模型对主运巷专用锚索超前支护设计进行验证,通过验证“排距3 m,每排2套”的超前支护形式满足工作面超前支护要求。通过主运巷道超前支护段锚杆(索)受力监测可知,工作面推进过程中,超前支承压力的影响范围约为42 m,在距工作面10~26 m范围,超前支承压力增加幅度较大,应力集中系数为1.23~1.5。通过巷道围岩表面位移监测可知,主运巷在距离回采工作面35 m左右受采动影响开始变形,回采过程中,顶板最大下沉量达到16 mm,底板最大底鼓量达到42 mm,两帮最大移近量达到45 mm。研究结果表明,采用锚索补强超前支护方式,巷道围岩得到有效控制,围岩整体稳定且变形可控,现场应用效果良好。

关键词：神东矿区超前支护锚索主运巷矿压显现