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基于深度神经网络的岩爆烈度分级预测

煤炭学报 2020年第S01期45卷 191-201页

作者：田睿孟海东陈世江王创业张飞内蒙古科技大学矿业研究院内蒙古包头014010

岩爆是大型地下岩土和深部资源开采工程中面临的关键问题之一。为准确可靠地预测岩爆灾害,本研究提出一种基于Dropout与改进的Adam的深度神经网络(DNN)岩爆预测模型(DA-DNN)。根据岩爆的影响因素、特点及成因,选取硐壁围岩最大切向应力... 详细信息

岩爆是大型地下岩土和深部资源开采工程中面临的关键问题之一。为准确可靠地预测岩爆灾害,本研究提出一种基于Dropout与改进的Adam的深度神经网络(DNN)岩爆预测模型(DA-DNN)。根据岩爆的影响因素、特点及成因,选取硐壁围岩最大切向应力、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度和岩石弹性能量指数构成岩爆预测指标体系。在国内外岩爆研究成果的基础上,搜集289组岩爆工程实例数据,并以此作为岩爆预测的样本数据,然后采用深度学习技术建立基于DA-DNN岩爆预测模型。DA-DNN模型避开了指标权重确定问题,完全由数据驱动,减少了人为因素影响,可实现不完全、不精确并带有噪声的有限数据集中复杂且微妙的深层关系的学习。考虑到岩爆样本数据量有限,根据深度学习领域常用的数据集划分方法,即训练集、验证集、测试集按照6∶2∶2划分。先从样本数据中随机抽取58组作为测试集(预测样本),在模型最终训练完成后,评估其泛化能力,测试其真正的预测准确率。剩余的231组样本数据作为DA-DNN模型的学习样本,在训练过程中随机采样,抽取学习样本的80%作为训练集,20%作为验证集。当训练次数(epochs)取60时,学习样本为231组时,预测样本的预测准确率达到了98.3%。锦屏二级水电站、秦岭隧道和冬瓜山铜矿岩爆预测等3个工程应用实例来自于预测样本中,预测结果验证了DA-DNN岩爆预测模型的有效性与正确性。

关键词：岩爆烈度分级神经网络深度学习 Dropout Adam

工程认证背景下采矿工程专业学生培养模式的思考——以内蒙古科技大学研究院为例

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职业教育 2016年第10期 35-37页

作者：陈世江郝长胜王创业郑文翔王超内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古科技大学矿业研究院

结合中国工程教育专业认证思想与理念,本文分析了采矿工程专业的目标定位、课程优化配置、教学过程实施等核心问题,探讨了采矿工程专业目标定位应顺应社会发展需求,特别是地方院校要结合当地特色确立专业培养目标。课程设置要重基础、... 详细信息

结合中国工程教育专业认证思想与理念,本文分析了采矿工程专业的目标定位、课程优化配置、教学过程实施等核心问题,探讨了采矿工程专业目标定位应顺应社会发展需求,特别是地方院校要结合当地特色确立专业培养目标。课程设置要重基础、宽专业,加强科技活动、创新试验的比重;同时借鉴澳大利亚有关大学的经验,专业课程进行模块化设计,更有助于学生创新能力的培养。在教学过程中,教师要充分利用现代教学工具,使抽象的采矿方法具体化,严控实践教学过程,提高学生的实践创新能力。

关键词：采矿工程培养目标课程设置教学措施

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方解石上清液对氟碳铈矿表面化学的作用机理：以氟碳铈矿浮选为例

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中国稀土学报 2023年

作者：刘荣祥杨占峰李解李强李计川内蒙古科技大学稀土产业学院包头稀土研究院内蒙古科技大学矿业与煤炭学院

本文研究了方解石上清液对氟碳铈矿表面化学的影响。通过Zeta电位测量，并辅以浮选试验，在上清液存在和不存在的情况下，使用辛基异羟肟酸、双膦酸、复合捕收剂作为捕收剂浮选氟碳铈矿。结果表明，上清液中处理氟碳铈矿，通过三种捕收... 详细信息

本文研究了方解石上清液对氟碳铈矿表面化学的影响。通过Zeta电位测量，并辅以浮选试验，在上清液存在和不存在的情况下，使用辛基异羟肟酸、双膦酸、复合捕收剂作为捕收剂浮选氟碳铈矿。结果表明，上清液中处理氟碳铈矿，通过三种捕收剂浮选，得到不同的浮选效果，其中复合捕收剂最好回收率达到95.3%。Zeta电位测量表明，上清液中Ca2+对氟碳铈矿表面电性的影响在碱性溶液中更为明显，其中在复合捕收剂中氟碳铈矿的表面电位负移最小，IEP向右移动到8.8处，方解石上清液中的Ca(OH)+容易被氟碳铈矿表面吸附。FTIR结果表明：氟碳铈矿在方解石上清液中更容易吸附复合捕收剂，其原因是方解石上清液中CaOH+活化氟碳铈矿表面活性位点的作用，氟碳铈矿表面活性位点与捕收剂容易结合并形成金属螯合物。XPS分析表明，方解石上清液中复合捕收剂处理的氟碳铈矿全谱中出现了新峰N1s，P2p，Ca2p，说明吸附了复合捕收剂中的N、P和Ca元素；其中吸附的Ca可能是氟碳铈矿表面吸附了方解石上清液中的Ca(OH)+。复合捕收剂在Ca(OH)+与氟碳铈矿的作用下形成金属螯合物，其吸附结构可能是R-NH-O-Ca-CeCO3F和R-P-O-Ca-CeCO3F。这些发现证实，有效的稀土矿物浮选分离并不仅仅依赖捕收剂-矿物相互作用的强度，而在很大程度上依赖于浮选溶液的化学性质。

关键词：氟碳铈矿方解石上清液表面化学复合捕收剂

细度和煅烧温度对煤矸石火山灰活性及微观结构的影响

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硅酸盐学报 2017年第8期45卷 1153-1158页

作者：曹永丹李彦鑫张金山曹钊孙春宝内蒙古科技大学矿业研究院内蒙古包头014010

通过化学吸钙量和水泥胶砂力学强度测试,研究了煅烧温度及细度对煅烧煤矸石火山灰活性的影响,并结合X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和热重测试,研究了煤矸石不同煅烧温度下矿物组成、化学结构及表面形貌发生的变化。结果表明:细度和煅... 详细信息

通过化学吸钙量和水泥胶砂力学强度测试,研究了煅烧温度及细度对煅烧煤矸石火山灰活性的影响,并结合X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和热重测试,研究了煤矸石不同煅烧温度下矿物组成、化学结构及表面形貌发生的变化。结果表明:细度和煅烧温度都会对煅烧煤矸石火山灰活性产生影响,粒度越细煅烧煤矸石的火山灰活性越大,最佳煅烧温度为800℃左右;500℃煅烧时煤矸石中高岭石开始发生脱羟基反应,其层状结构逐渐被破坏;600~800℃煅烧时高岭石完全转变为多孔无序、非晶结构的偏高岭石;煅烧至1 000℃时偏高岭石转化为晶态的莫来石和方石英,使煅烧煤矸石无序度变差、火山灰活性变弱。

关键词：煤矸石煅烧活化偏高岭石火山灰活性微观结构

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基于声发射与红外辐射的砂岩裂纹扩展规律

地下空间与工程学报 2021年第S2期17卷 575-583页

作者：刘沂琳王创业李昕昊游茹内蒙古科技大学矿业研究院

为探究水岩作用下砂岩力学性质变化以及裂纹发育规律,通过开展不同含水状态砂岩单轴压缩声发射实验与红外辐射观测实验,对其力学性质与破坏形态进行比较,并结合各变形阶段的声发射主频、RA-AF值、红外辐射温度曲线与红外热像图共同分析... 详细信息

为探究水岩作用下砂岩力学性质变化以及裂纹发育规律,通过开展不同含水状态砂岩单轴压缩声发射实验与红外辐射观测实验,对其力学性质与破坏形态进行比较,并结合各变形阶段的声发射主频、RA-AF值、红外辐射温度曲线与红外热像图共同分析了水对砂岩声发射以及红外辐射变化的影响。研究结果表明:水对岩石的抗压强度有弱化作用,改变了岩石破坏形态;水对砂岩裂纹发育的时间、数量与破裂模式的复杂程度有抑制作用,声发射主频极低频带(10～20 kHz)聚集成型可作为岩石破坏的前兆特征;饱水试样以张拉裂纹发育为主,张拉裂纹声发射信号占总信号的55.0%。天然与干燥试样以剪切裂纹发育为主,剪切裂纹信号占总信号的59.2%,随着含水量增大,剪切裂纹区域内高AF值的AE信号开始增加;随着砂岩含水量的减少,差分热像序列图中的端部效应消弱,红外辐射温度变化范围减小,破裂时分异现象减弱,出现时间延后;最高红外辐射温度曲线在试样破坏前出现突变特征。

关键词：砂岩声发射时频域分析红外辐射裂纹发育

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基于F-ANP模型的煤矿突水危险性评价

矿业安全与环保 2023年第4期50卷 129-134页

作者：陈光波刘凤旭内蒙古科技大学矿业研究院内蒙古包头014010 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

提出一种基于模糊网络分析法(F-ANP)的煤矿突水危险的评价模型,构建了科学、全面的煤矿突水危险性评价指标体系,该体系网络层包含人、机、环境、管理4个一级指标,涵盖了地表水、地下水等16个二级指标;基于模糊网络分析法建立模糊加权矩... 详细信息

提出一种基于模糊网络分析法(F-ANP)的煤矿突水危险的评价模型,构建了科学、全面的煤矿突水危险性评价指标体系,该体系网络层包含人、机、环境、管理4个一级指标,涵盖了地表水、地下水等16个二级指标;基于模糊网络分析法建立模糊加权矩阵,计算矩阵得到权重向量,并最终根据最大隶属度原则判断突水危险等级。将该评价模型应用于南山煤矿突水危险性评价,评价结果为较安全等级,符合工程实际。对比实例分析与评价结果发现,模糊网络分析法在突水危险性评价中能更好地考虑指标的模糊性和不确定性,评价精度更高,科学性更强。

关键词：煤矿突水安全评价模糊网络分析法评价指标体系评价模型

双主相混合稀土基RE-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性改进

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 660-666页

作者：连昕丽周建军李仕林赵院红王长鹏王印刘飞章明左建华白锁刘艳丽李柱柏李永峰内蒙古科技大学理学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 中科院赣江创新研究院江西赣州341000

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究... 详细信息

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究其磁性能和抗腐蚀性。研究发现:双主相工艺制备的磁体相比单主相工艺制备的同成分磁体展现了优越的磁性能和抗腐蚀性。当x=0.5,双主相磁体的磁性能为B_(r)=1.308 T,H_(cj)=799.98 kA/m和(BH)_(max)=325.6436 kJ/m^(3),远高于同成分的单主相磁体的性能(B_(r)=1.297 T,H_(cj)=746.8868 kA/m和(BH)_(max)=317.8428 kJ/m^(3))。这种改进源于富稀土相分布的改进以及主相晶粒间和晶粒内部耦合作用的增强。当双主相磁体暴露在湿热环境下时,磁体中不仅存在富稀土相腐蚀,也存在主相晶粒的腐蚀成粉现象,这主要是由于富稀土相与水蒸气和氧气反应时产生氢气,导致主相晶粒被氢化,由于主相晶粒间和晶粒内部的镧铈分布差异,产生大的应力,导致其表现出区别于单主相磁体的腐蚀行为。

关键词：混合稀土双主相工艺磁性能抗腐蚀性稀土的非均匀分布

生物质Fe-Ce/白云石催化剂催化气化试验研究

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农业机械学报 2020年第4期51卷 361-366页

作者：牛永红刘琨琨蔡尧尧李义科王文才内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010 内蒙古科技大学矿业研究院包头014010

采用浸渍法制备了Fe-Ce/白云石催化剂,运用SEM和XRD检测对催化剂进行了表征,在自行搭建的固定床气化炉试验台上进行高温水蒸气催化气化试验,研究了助剂含量、气化温度等因素对松木棒水蒸气气化特性的影响,以及催化剂使用次数对气体组分... 详细信息

采用浸渍法制备了Fe-Ce/白云石催化剂,运用SEM和XRD检测对催化剂进行了表征,在自行搭建的固定床气化炉试验台上进行高温水蒸气催化气化试验,研究了助剂含量、气化温度等因素对松木棒水蒸气气化特性的影响,以及催化剂使用次数对气体组分和催化剂积碳沉积的影响。试验结果表明,助剂Fe和Ce能够很好地负载于白云石上,助剂负载量为8%Fe-2%Ce的催化剂气化效果较好。用该催化剂进行不同温度的松木棒水蒸气气化试验,温度从750℃升高至950℃,产气率、产氢率分别由750℃的1.05 m^3/kg和31.67 g/kg提高到900℃的1.56 m^3/kg和65.39 g/kg,与无催化剂的气化试验相比,900℃的产气率、产氢率分别增加了0.15 m^3/kg和16.27 g/kg,氢气体积分数由39.02%升高至46.95%。在800℃时对催化剂进行重复利用3次气化试验,氢气体积分数由第1次的40.34%降低至第2次的38.97%和第3次的34.95%,积碳量由第1次的21.55 mg/g升至第3次的31.61 mg/g,催化活性降低。

关键词： Fe-Ce/白云石松木屑生物质气化催化

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不同围压和水压加载下煤岩渗流规律研究

煤炭科学技术 2020年第12期48卷 101-108页

作者：李治豪陈世江杜广盛高臻炜谷运峰刘守彬内蒙古科技大学矿业研究院内蒙古包头014000

随着煤炭资源逐步进入深部开采,煤岩的赋存条件异常复杂,严重影响其渗流特性。基于此,为研究煤岩在复杂地质条件作用下其渗流特性的变化规律,采用岩石渗透分析仪和核磁共振煤岩孔隙分析系统,进行煤岩试件在不同水压和围压下的加载试验,... 详细信息

随着煤炭资源逐步进入深部开采,煤岩的赋存条件异常复杂,严重影响其渗流特性。基于此,为研究煤岩在复杂地质条件作用下其渗流特性的变化规律,采用岩石渗透分析仪和核磁共振煤岩孔隙分析系统,进行煤岩试件在不同水压和围压下的加载试验,得到了不同载荷下的渗流量。以此为基础,分别分析计算了渗透率、渗透系数与围压的关系,进而分析了渗流场和应力场的耦合作用。研究结果表明:煤岩受载渗流过程分为3个阶段:非线性阶段、近线性阶段和线性阶段;围压是煤岩渗流主要影响因素,且低围压和高围压下煤岩渗流速度变化规律不同;此次煤岩渗流试验,围压小于4 MPa时,渗流变化量呈指数增长;围压大于4 MPa时渗流变化量呈线性增长;煤岩孔隙变形分3个阶段:孔隙受压急剧变形阶段、孔隙受压缓慢变形阶段和孔隙受压压密阶段。研究结果可为煤层涌水量估算提供参考。

关键词：渗流试验围压渗流量渗透速度渗透系数