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基于围岩应力差异梯度控制的深部煤巷防冲机制与技术

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煤炭学报 2024年

作者：刘国磊王泽东张修峰曲效成崔嵛马秋峰山东理工大学资源与环境工程学院山东能源集团有限公司北京安科兴业科技股份有限公司

针对深部煤巷冲击地压灾害，以聚焦围岩垂向应力与径向水平应力差异的“煤巷围岩应力差异梯度致冲机理”为基础，探究其致冲机制，研发防冲关键技术。论文采用数值模拟、理论分析、现场实践等方法，从应力差异角度，分析单元体、围岩的... 详细信息

针对深部煤巷冲击地压灾害，以聚焦围岩垂向应力与径向水平应力差异的“煤巷围岩应力差异梯度致冲机理”为基础，探究其致冲机制，研发防冲关键技术。论文采用数值模拟、理论分析、现场实践等方法，从应力差异角度，分析单元体、围岩的稳定性及破坏特征，分析基于应力差异控制的防冲机制；基于Dgc区域和局部联合控制的思路，提出煤巷围岩三级改造防冲技术方案，结合母杜柴登井田30202工作面现场三级改造工程案例进行分析。结果表明：强冲击倾向性煤体能承载更高的应力差异，为补偿过高的应力差异需要更高的能量释放强度，应力差异驱动煤体偏向于脆性剪切破裂；具有冲击倾向性的煤巷围岩易因高Dgc驱动而发生失稳，强冲击倾向性煤层Dgc值更大，冲击风险激增；单一强支护提升围岩强度，也导致Dg在帮部集中，Dgc更加接近冲击临界条件，增强围岩Dg升高区阻抗、降低Dgmax值是防冲着力点，主动支护和被动支护以及煤层改造需要协同作用才能有效降低围岩冲击风险；经微震事件、管路压力、排出煤粉量等指标及开采实践验证，三级改造防冲技术方案相较于传统卸压技术方法具有更强的减冲效果，适用于高应力差异区的煤层改造防冲需求，一级区域压裂改构和二级区域注水改性显著降低煤巷围岩的应力差异程度，巷道冲击危险等级降低，三级卸压钻孔间距可适当增加，减小工程量。

关键词：深部煤巷围岩应力差异梯度梯度控制防冲机制

厚及特厚煤层开采煤层大巷失稳机理及控制研究

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采矿与安全工程学报 2024年

作者：蒋邦友李文帅张宇姜良金任思安山东科技大学能源与矿业工程学院山东科技大学土木工程与建筑学院兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿北京安科兴业科技股份有限公司

为解决厚及特厚煤层开采煤层大巷稳定性控制难题，采用室内试验、现场实测及监测反馈的方法，研究了硫磺沟煤矿厚及特厚煤层采动影响下煤层大巷失稳机理，并提出了煤层大巷稳定性控制方案。结果表明，4-5煤开采期间超前测点应力在距离煤... 详细信息

为解决厚及特厚煤层开采煤层大巷稳定性控制难题，采用室内试验、现场实测及监测反馈的方法，研究了硫磺沟煤矿厚及特厚煤层采动影响下煤层大巷失稳机理，并提出了煤层大巷稳定性控制方案。结果表明，4-5煤开采期间超前测点应力在距离煤壁125 m左右时进入显著增长阶段。9-15煤开采期间，位于4-5煤采空区下方测点应力值整体处于较低水平，而位于4-5煤层采空区下方外侧的测点应力在距离煤壁175 m左右时进入显著增长阶段。厚及特厚煤层开采后，煤层大巷附近位于“应力拱”拱脚区域，多次开采扰动后，煤层大巷区域容易出现支承压力升高继而发生失稳破坏。提出了煤层大巷稳定性协同控制方案，包括优化大巷保护煤柱宽度不小于180 m、顶板岩层爆破卸压以及煤层大巷补强支护。现场实践表明，该方案能较好的控制煤层大巷稳定性。

关键词：厚及特厚煤层煤层大巷覆岩特征应力分布失稳机理稳定性控制

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深井高应力大巷煤柱释能改性防冲机理及应用

煤炭学报 2024年第9期49卷 3711-3727页

作者：朱斯陶张翔姜福兴马俊鹏张修峰夏开文王超李士栋刘金海朱权洁曲效成北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 山东能源集团有限公司山东济南250101 兖矿能源集团股份有限公司山东济宁273500 中国地质大学工程技术学院北京100083 兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿山东菏泽274000 华北科技学院应急技术与管理学院河北燕郊065201 北京安科兴业科技股份有限公司北京100083

针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状,采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法,研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理,提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法,基于该方法开展了防冲... 详细信息

针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状,采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法,研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理,提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法,基于该方法开展了防冲原理研究、技术体系设计、井下工业试验等一系列研究工作,得到:基于大巷煤柱冲击地压的主导力源类型,结合多起冲击地压典型案例,将我国大巷煤柱冲击地压划分为基础应力叠加型、附加应力诱发型和自身蠕变失稳型3类,分别建立并推导了3类大巷煤柱冲击地压发生机理的力学模型与工程判据,揭示了3类大巷煤柱冲击地压的发生机制。提出一种深井高应力大巷煤柱压裂−注浆协同防治冲击地压的方法,其防冲原理体现在“释能”和“改性”2个方面,井下工业试验发现弹核煤体起裂压力约40 MPa,整体最大压裂宽度达19.5 m,现场监测验证该方法能够降低大巷煤柱能量积聚水平,提高大巷煤柱整体冲击阈值。设计了深井高应力大巷煤柱释能改性防冲成套技术体系,包括孤立煤体冲击危险“评估−检验−校核”方法、弹性核水力压裂增缝释能技术和整体注浆加固改性技术。研发了大巷煤柱弹性核压裂“震动−应力−位移”三场监测设备和PS-Z-A/B型无机双组份速凝整体注浆改性材料。

关键词：大巷煤柱冲击地压深部开采释能改性压裂释能注浆改性

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深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理研究

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岩土工程学报 2024年

作者：张翔朱斯陶姜福兴刘金海朱权洁史先锋韩刚魏晓虎曹京龙曲效成华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室中煤能源研究院有限责任公司北京科技大学土木与资源工程学院北京安科兴业科技股份有限公司鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司山东能源集团有限公司

厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式，其发生机理尚不清晰，本文以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法，研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤... 详细信息

厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式，其发生机理尚不清晰，本文以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法，研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理，得出了以下结论：探讨了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构的空间运动特征，建立了厚硬岩层-煤柱结构的力学模型并推导了其失稳诱冲的工程判据。揭示了厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理：区段煤柱承载基础应力来源于面内厚硬岩层组和临侧采空区铰接加载岩层自重，当面内厚硬岩层达到强度极限时发生“W”型破断并传递附加应力，区段煤柱承载的叠加应力超过其破坏阈值后发生局部甚至整体失稳冲击。数值模拟发现区段煤柱承载应力随厚硬岩层组的破断运动发生阶段性突增现象，厚硬岩层组“W”型两次破断运动传递的载荷是工作面附近区段煤柱失稳冲击的主要应力来源，其中二次破断释放的能量远高于初次破断。设计并实施了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲的控制体系，包括承载煤柱强卸载、扰动区域强支护和推进速度强管控，效果评价验证了防冲体系能够保障工作面安全回采。

关键词：冲击地压厚硬岩层区段煤柱微震监测

基于B/S架构的密码改造管理系统的设计与实现

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价值工程 2024年第5期43卷 121-123页

作者：张驰三未信安科技股份有限公司北京100102

本文为提高公安行业商用密码应用安全性评估的推进效率,针对行业特点和密码改造痛点,设计并实现了一款面向公安行业的密码改造管理系统。该系统采用B/S架构,通过管理和技术手段的结合,帮助公安机要部门全面、实时地掌握所有警务系统的... 详细信息

本文为提高公安行业商用密码应用安全性评估的推进效率,针对行业特点和密码改造痛点,设计并实现了一款面向公安行业的密码改造管理系统。该系统采用B/S架构,通过管理和技术手段的结合,帮助公安机要部门全面、实时地掌握所有警务系统的密码改造进展和状态,并支持对密评合规状态进行技术验证,确保结果的真实性。同时与公安行业内的管理风格与制度相结合,采用打分评比、战绩揭榜等方式进一步提高系统密改的积极性,最终提升警务系统国产密码应用和保障水平。

关键词：系统安全密码安全系统设计

基于国密算法的大数据平台全流程加密方法设计

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网络安全技术与应用 2024年第5期 25-27页

作者：张驰三未信安科技股份有限公司北京100000

本文首先对现有大数据平台的加密现状进行分析,然后针对现有加密方式的不足,提出一种大数据平台全流程加密方法。该方法采用“分布式加密,集中化管控”的技术路线,可以实现敏感数据在大数据平台不同组件内存储和组件间流转的加密保护,... 详细信息

本文首先对现有大数据平台的加密现状进行分析,然后针对现有加密方式的不足,提出一种大数据平台全流程加密方法。该方法采用“分布式加密,集中化管控”的技术路线,可以实现敏感数据在大数据平台不同组件内存储和组件间流转的加密保护,消除传统加密方法的加密“断点”。然后,重点研究了该方法中的三大关键技术,即软件密码模块的集成技术、高性能密码运算调优技术、安全可控的密钥管理技术等。最后分析了该方法在某电信行业大数据平台中的应用与效果。通过该案例提炼和突出了本设计方法在实践中的价值和意义,旨在为大数据平台内敏感数据的加密保护提供新的思路和路径选择。

关键词：加密方法设计加密算法大数据平台

窄煤柱沿空掘巷迎头区贯通阶段矿压显现规律及防治技术研究

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中国矿业 2024年第3期33卷 219-225页

作者：陈国华王颜亮王朝引韩刚吕玉磊周林王海乌审旗蒙大矿业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017307 北京安科兴业科技股份有限公司北京100083 中煤西北能源化工集团有限公司内蒙古鄂尔多斯017307 中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054

对于存在冲击地压危险的沿空掘巷工作面,由于其应力环境的复杂性,大大增加了巷道贯通阶段防冲工作的难度。基于如何避免掘进工作面迎头区冲击地压频发的问题,确保工作面安全科学贯通,以纳林河二号矿井31120沿空掘进工作面为工程背景,展... 详细信息

对于存在冲击地压危险的沿空掘巷工作面,由于其应力环境的复杂性,大大增加了巷道贯通阶段防冲工作的难度。基于如何避免掘进工作面迎头区冲击地压频发的问题,确保工作面安全科学贯通,以纳林河二号矿井31120沿空掘进工作面为工程背景,展开理论分析和实践探索。通过理论分析,对掘进工作面迎头区冲击地压的发生机理展开初步探讨;进一步采用地音监测的方法,分析了掘进贯通期间迎头滞后区域地音事件突增的范围,进而确定该范围为掘进贯通影响区域。为了消除冲击地压隐患,设计了掘进贯通期间的多轮循环大直径钻孔卸压措施,并通过现场实测数据分析得到卸压效果良好的结论。本文研究对于提高纳林河二号矿井31120沿空掘进工作面的安全性与稳定性具有重要意义,同时也为类似工程提供了有益的参考和借鉴。

关键词：沿空掘巷掘进贯通地音监测冲击地压防治技术

“天地井”一体化泥石流综合监测预警平台的建设及其应用

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矿业研究与开发 2024年第8期44卷 190-196页

作者：冯兴隆冯明朱斯陶吴爱祥杨朝义王少勇眭素刚云南迪庆有色金属有限责任公司云南迪庆藏族自治州674400 北京安科兴业科技股份有限公司北京102200 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司云南昆明650051

普朗铜矿在地表及井下建立了多种泥石流监测系统,但各个监测系统的数据来源分散、种类繁多、数据量庞大,大数据资源未得到充分利用。通过建立融合天空雨情水量监测系统、地面位移监测系统和井下通道监测系统的“天-地-井”立体监测框架... 详细信息

普朗铜矿在地表及井下建立了多种泥石流监测系统,但各个监测系统的数据来源分散、种类繁多、数据量庞大,大数据资源未得到充分利用。通过建立融合天空雨情水量监测系统、地面位移监测系统和井下通道监测系统的“天-地-井”立体监测框架,实现了泥石流灾害的多层次多参量实时动态监测预警;利用云计算和大数据技术,建立“天-地-井”大数据多参量一体化的泥石流综合监测预警平台,实现了以计算机智能预警为主、人工预警为辅的井下泥石流危险性智能预警,达到了普朗铜矿泥石流监测的一体化管理,改变了传统的多系统多人管理模式,显著提高了泥石流监测预警管理的智能化、集成化水平。

关键词：井下泥石流 “天-地-井”一体化多层次多参量监测预警平台

耦合混合像元分解和混合元胞模拟的土地覆盖变化推演

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地球信息科学学报 2024年第7期26卷 1611-1628页

作者：曹玮肖瑶梁迅关庆锋中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430078 北京辰安科技股份有限公司北京100094 中国地质大学(武汉)国家地理信息系统工程技术研究中心武汉430078

元胞自动机(CA)是土地利用/土地覆盖变化模拟的重要工具。以往基于纯质元胞的CA模型忽略了元胞内部的混合土地覆盖结构,难以模拟现实中混合土地系统在快速城市化进程的连续演化。而混合元胞CA模型(MCCA)虽能较好地处理这一问题,却因难... 详细信息

元胞自动机(CA)是土地利用/土地覆盖变化模拟的重要工具。以往基于纯质元胞的CA模型忽略了元胞内部的混合土地覆盖结构,难以模拟现实中混合土地系统在快速城市化进程的连续演化。而混合元胞CA模型(MCCA)虽能较好地处理这一问题,却因难以获取精细尺度的混合结构数据而不易于推广。为了解决这个问题,本研究提出了耦合混合像元分解方法和MCCA模型的模拟分析框架,利用混合像元分解算法从Landsat影像中直接获取MCCA模型所需的亚元胞尺度混合结构数据;并利用SHAP方法挖掘亚元胞尺度土地覆盖变化的驱动力。本文以武汉市为研究区开展了实验,研究结果表明:①耦合模型在混合土地结构的空间格局表征以及未来变化模拟方面具有较高的准确性(解混精度高于0.8,mcFoM指数达到0.38);②本文的耦合模型能够在有效模拟精细尺度的土地覆盖动态变化及其比例关系的同时,发现区域土地覆盖变化的相关规律。例如:未来的土地覆盖结构变化主要集中在建成区附近,土地混合度将经历先增后减的过程,靠近公司企业、市政府和高人口、高GDP是不透水面扩张的重要驱动因素,在离高铁站相对较远的地方,不透水面比近处增长更加明显;③本文模型模拟的未来土地覆盖变化趋势与武汉市的未来规划布局相符,多情景间的对比体现了MCCA模型在精确捕捉像元间土地覆盖比例细微差异方面的能力。本研究通过耦合遥感领域的混合像元分解方法和GIS领域的混合元胞CA模型,解决了混合土地覆盖模拟缺乏精细尺度数据源的问题,实现了在亚像元尺度下的未来混合土地覆盖结构变化模拟,可为城市管理和规划决策提供新的方法与工具。

关键词：土地利用变化土地覆盖地理模拟混合元胞元胞自动机混合像元分解