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基于超前探测技术的煤矿瓦斯异常预警方法

中国矿业 2024年第9期33卷 88-93页

作者：刘占宇中国煤炭工业协会咨询中心北京100013

考虑到瓦斯浓度数据为非连续性序列,如果直接将原始的非连续性序列输入模型中进行瓦斯浓度预测,会导致模型对序列内部潜在的周期性、趋势和异常特征的捕捉能力较弱,影响模型的预测准确性和稳定性,为此,提出基于超前探测技术的煤矿瓦斯... 详细信息

考虑到瓦斯浓度数据为非连续性序列,如果直接将原始的非连续性序列输入模型中进行瓦斯浓度预测,会导致模型对序列内部潜在的周期性、趋势和异常特征的捕捉能力较弱,影响模型的预测准确性和稳定性,为此,提出基于超前探测技术的煤矿瓦斯异常预警方法。通过瑞利波超前探测技术获取煤矿地质结构信息,充分考虑煤层、岩层、断层等地质特征,将可能产生高浓度瓦斯的区域作为重点监测区域,并结合安全距离和通风情况,均匀布置瓦斯传感器。通过瓦斯传感器采集煤矿内瓦斯浓度数据,使用离散小波变换分解获取的瓦斯浓度数据,获取其高频分量、低频分量后,输入至LSTM-注意力机制模型中,利用LSTM充分捕捉瓦斯浓度数据的时序关系,并将注意力机制融入LSTM模型中,使用tanh函数处理LSTM模型输出的特征信息,增强关键信息的提取能力,完成浓度预测,最后通过设置阈值完成异常预警。实验结果表明,所提方法的瓦斯浓度异常预测准确率最大值为97.0%,明显高于现有方法,说明其煤矿瓦斯异常预警效果更好,更适用于实际场景。

关键词：超前探测技术煤矿瓦斯异常 LSTM 注意力机制离散小波变换

煤巷掘进工作面冲击地压防治分级管理体系研究

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煤炭工程 2024年第9期56卷 65-71页

作者：张栋煤炭工业规划设计研究院有限公司北京100032

为了建立更加合理的掘进工作面冲击地压风险分级管理体系,首先采用因素分析法对煤巷掘进工作面冲击地压影响因素进行研判,获得掘进工作面冲击地压主要风险源。然后在风险因素分析的基础上,利用风险核查法确定采用两个一级指标和七个二... 详细信息

为了建立更加合理的掘进工作面冲击地压风险分级管理体系,首先采用因素分析法对煤巷掘进工作面冲击地压影响因素进行研判,获得掘进工作面冲击地压主要风险源。然后在风险因素分析的基础上,利用风险核查法确定采用两个一级指标和七个二级指标,对煤巷掘进工作面冲击地压风险进行综合评价分级,其中,两个一级指标为煤巷掘进工作面防冲理论及技术指标、煤巷掘进工作面防冲人员及管理指标,并针对一级指标分别提出了对应二级指标。采用层次分析法对各指标权重进行了计算,形成了煤巷掘进工作面冲击地压风险分级体系,将分级结果划分为“安全”“较安全”“中等”“较严重”“严重”五个等级,并根据不同风险等级,提出了合理化管理体系。最后,将分级体系应用到金庄煤矿掘进工作面,该工作面初始评级为“较严重”,制定针对性防控安全对策和配套制度措施并实施后,将风险等级提升至“较安全”级别,表明建立的分级管理体系较为合理,研究结果对掘进工作面冲击地压防治具有一定参考意义。

关键词：掘进工作面冲击地压危险性评价分级管理

软硬复合煤层瓦斯抽采穿层钻孔变形塌孔特征规律研究

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煤炭工程 2024年第10期56卷 201-207页

作者：张栋任朝朋煤炭工业规划设计研究院有限公司北京100120

为探究软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的变形规律,采用自主研发的“一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置”进行了现场监测,系统分析了硬煤、软煤、软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的变形情况,并采用COMSOL数值模拟手段对试验结果进行验证,结... 详细信息

为探究软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的变形规律,采用自主研发的“一种全角度瓦斯抽采钻孔稳定性动态监测装置”进行了现场监测,系统分析了硬煤、软煤、软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔的变形情况,并采用COMSOL数值模拟手段对试验结果进行验证,结果表明:钻孔浅部竖直方向应变敏感程度滞后于水平方向,且呈交替性增大特征;钻孔应变衰减阶段前,存在一种短暂的伪平衡状态,其实质是煤体内部应力集聚,后突然释放而造成钻孔塌孔;在相同的外部载荷条件下,软弱界面将软硬复合煤层分割为两个相对独立的应力环境,煤层在软弱界面处发生介质突变和应力突变;硬煤层钻孔较软煤层钻孔的各部位变形小,二者均表现为浅部变形大、深部变形小,最终达到稳定环向应变,软硬复合煤层穿层孔在浅部变形与二者相近,穿层孔深部和软弱界面交叉截割形成应力集中区,应力集中区范围沿软弱界面和钻孔径向同时延伸并逐渐衰减,这种衰减呈不明显的非线性特征。

关键词：软硬复合煤层瓦斯抽采钻孔软弱界面钻孔塌孔数值模拟

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多频雷达融合的顶煤结构精准探测技术

岩土力学 2024年第2期45卷 633-646页

作者：刘万里王诚龙王浩宇张学亮中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 煤炭工业规划设计研究院有限公司北京100120

顶煤结构的准确探测是实现综放智能化开采的重要依据,然而我国煤层结构复杂且内部常含多层夹矸,易影响综放智能化开采的水平。为此,提出一种多频雷达融合的顶煤结构精准探测方法,可提高雷达天线探测深度内的浅部探测精度,同时对顶煤内... 详细信息

顶煤结构的准确探测是实现综放智能化开采的重要依据,然而我国煤层结构复杂且内部常含多层夹矸,易影响综放智能化开采的水平。为此,提出一种多频雷达融合的顶煤结构精准探测方法,可提高雷达天线探测深度内的浅部探测精度,同时对顶煤内部的结构信息进行解释。主要研究步骤如下:首先,对不同频率的雷达数据进行预处理和空间对齐,建立不同频率雷达数据之间的空间对应关系;其次,利用滑动窗口与小波变换加权融合方法对多频率雷达数据进行处理,根据窗口内各分段小波信号的能量占比确定各频率信号的时变权重值,并引入边缘检测算法来提高小波变换对雷达数据的融合效率,实现多频雷达数据有效融合;最后,根据煤-矸-岩的介电常数差异和电磁波传播的衰减特性,建立顶煤内部回波强度模型,并利用分层识别方法计算出顶煤内部煤-矸-岩之间的界面信息,进而反演出顶煤内部结构(包括顶煤厚度、夹矸厚度及层数、夹矸层间距等)。试验结果表明:所提出的方法能有效地将不同频率雷达数据进行融合,并能有效地探测出顶煤内部结构特征,且顶煤厚度、夹矸厚度和夹矸层间距的探测误差均小于10%。该方法有助于实现顶煤结构的精准探测,为综放智能化开采提供理论技术支撑。

关键词：综放开采多频雷达融合顶煤结构探测

不同超临界CO_(2)浸蚀时间后冲击煤体能量演化与破坏特征

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岩土力学 2024年第8期45卷 2251-2262页

作者：王磊杨震宇陈礼鹏王勇张帅王安铖李伟利安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司安徽合肥230041

在未采煤层封存CO_(2)时,注入的CO_(2)受高温高压影响会处于超临界态,影响煤层稳定性。为研究超临界CO_(2)浸蚀后煤体受扰动影响引起的能量耗散与破坏特征,基于自主研发的高压气体吸附/解吸试验系统对煤体开展不同超临界CO_(2)浸蚀时间(... 详细信息

在未采煤层封存CO_(2)时,注入的CO_(2)受高温高压影响会处于超临界态,影响煤层稳定性。为研究超临界CO_(2)浸蚀后煤体受扰动影响引起的能量耗散与破坏特征,基于自主研发的高压气体吸附/解吸试验系统对煤体开展不同超临界CO_(2)浸蚀时间(0、2、4、6 d)的吸附试验,利用分离式霍普金森压杆试验系统对超临界CO_(2)作用后的煤体开展冲击压缩试验,并结合高速摄像仪拍摄了冲击过程,分析了冲击煤体的能量耗散规律,阐明了煤体的破坏裂纹演化与破碎分形特征。研究结果表明:相同冲击荷载下,不同超临界CO_(2)浸蚀时间后煤样的应力-应变曲线变化趋势类似,可划分为弹性能量耗散、塑性能量耗散和峰后能量耗散3个阶段。随超临界CO_(2)浸蚀时间增长,煤样吸能能力减弱,冲击煤样表面裂纹数量增多,裂纹网络及扩展方向逐渐复杂,煤样破碎更加剧烈,破碎粒径减小,破碎形态更加复杂,最后确定了不同浸蚀时间后煤样破碎分形维数与耗能密度的线性相关关系。研究结果对于开展注CO_(2)强化深部煤层气开采工程探索具有一定的理论意义。

关键词： CO_(2)地质封存超临界CO_(2) 冲击荷载能量耗散破碎分形

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我国“数字煤炭”建设发展研究与探讨

中国煤炭 2024年第1期50卷 9-14页

作者：王虹桥陈养才王丹识中国煤炭工业协会北京市朝阳区100013

“数字煤炭”的内涵是通过数字技术与煤炭工业的深度融合,优化煤炭生产、运营、流通、转化、服务等各环节,全面推进煤炭工业及所关联对象的数字化进程,进而实现煤炭工业以安全、高效、绿色、智能、健康为核心目标的高质量发展。全面阐... 详细信息

“数字煤炭”的内涵是通过数字技术与煤炭工业的深度融合,优化煤炭生产、运营、流通、转化、服务等各环节,全面推进煤炭工业及所关联对象的数字化进程,进而实现煤炭工业以安全、高效、绿色、智能、健康为核心目标的高质量发展。全面阐述了优化升级煤炭数字基础设施、全面赋能现代化煤炭产业体系、完善煤炭数字技术创新体系等10个方面“数字煤炭”建设的主要内容;为进一步提升“数字煤炭”建设水平,研究提出应突出顶层设计、健全体制机制、保障资金投入、实施示范评价等具体建议;认为在数字中国建设背景下,为实现煤炭工业高质量发展,“数字煤炭”建设势在必行。

关键词： “数字煤炭” 数字技术应用煤炭数字经济数据安全保障数字化组织管理体系

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科技期刊质量建设路径及策略研究——以《洁净煤技术》创新发展实践为例

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编辑学报 2024年第1期36卷 93-97页

作者：白娅娜代艳玲武英刚常明然张鑫张晓宁柳妮煤炭科学研究总院有限公司出版传媒集团 100013 煤炭工业规划院设计研究院有限公司《煤炭经济研究》编辑部北京100120:

强化科技期刊质量建设路径是提高科技期刊核心竞争力和影响力的重要途径。以《洁净煤技术》创新发展实践为例,从“升级期刊智库,提升办刊能力”,“剑指热点前沿,创新办刊模式”,“深化媒体融合发展,构建数字媒体平台”3方面详细介绍了... 详细信息

强化科技期刊质量建设路径是提高科技期刊核心竞争力和影响力的重要途径。以《洁净煤技术》创新发展实践为例,从“升级期刊智库,提升办刊能力”,“剑指热点前沿,创新办刊模式”,“深化媒体融合发展,构建数字媒体平台”3方面详细介绍了科技期刊质量建设路径和策略。“小核心,中砥柱,大外围”内、中、外3圈层科技期刊智库,为期刊高质量发展提供保障;基于前沿热点、国家重大战略项目等采用“为科学家办刊、由科学家办刊”模式,组织策划了系列热点专题,极大提高了期刊学术质量;通过开创特色品牌建设,拓展内容呈现方式,最大限度发挥平台优势整合智力资源,实现期刊多媒体态势下的快速发展。随着期刊学术质量和影响力逐步扩大,《洁净煤技术》进入高质量、高水平发展的新阶段。

关键词：质量建设专题《洁净煤技术》期刊智库媒体融合

推进煤矿岗位标准作业流程应用促进煤矿安全生产形势根本好转

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中国煤炭 2024年第8期50卷 1-6页

作者：刘峰何尚森张志清中国煤炭工业协会北京市朝阳区100013 中国煤炭学会北京市朝阳区100013

通过分析煤矿现场安全管理长期以来存在的主要问题,发现员工作业规范欠缺是长期困扰煤矿现场安全管理的重要因素之一,认为煤矿岗位标准作业流程是破解煤矿现场安全规范作业难题、保障煤矿安全生产的有效手段。阐述了煤矿岗位标准作业流... 详细信息

通过分析煤矿现场安全管理长期以来存在的主要问题,发现员工作业规范欠缺是长期困扰煤矿现场安全管理的重要因素之一,认为煤矿岗位标准作业流程是破解煤矿现场安全规范作业难题、保障煤矿安全生产的有效手段。阐述了煤矿岗位标准作业流程的由来,并对近几年煤炭行业在推广应用煤矿岗位标准作业流程过程中取得的主要成效进行了介绍。提出加快流程标准体系建设、加强流程示范引领与学习共享、强化流程科技创新与总结、持续拓展完善流程体系内容等进一步推进煤矿岗位标准作业流程应用的具体举措。

关键词：煤炭企业岗位标准作业流程安全生产现场管理

考虑轴向应力作用的巷道偏应力分布与破坏特征关系研究

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煤炭学报 2024年

作者：刘洪涛韩子俊陈子晗郭林峰梁嘉璐韩洲刘勤裕姬越中国矿业大学(北京)能源与矿业学院巷道支护与灾害防治煤炭行业工程研究中心中国煤炭工业协会

通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型，推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J2隐式解析解，分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J2分布大小及形态演化规律。基... 详细信息

通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型，推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J2隐式解析解，分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J2分布大小及形态演化规律。基于Kastner求解法得出了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界隐式解，并运用数学与数值分析方法研究了不同应力条件下巷道围岩塑性区分布特征。建立了第二不变偏应力J2与围岩塑性区形态的相互对应关系，揭示了巷道围岩的变形破坏机制。以寸草塔二矿31205工作面回风巷为工程背景，对叠加采动作用下的巷道围岩J2及塑性区分布特征展开研究，量化了非对称变形破坏特征，寻求了支护阻力与J2的相互作用关系，提出了叠加采动巷道的稳定性控制技术。研究结果表明：（1）固定轴向侧压值变化水平侧压值的情况下，J2和塑性区形态分布特征呈现“圆形-类椭圆形-类蝶形”的演化过程。固定水平侧压值变化轴向侧压值的情况下，J2和塑性区形态保持不变。轴向应力的改变对塑性区形态的影响较小，但会对塑性区尺寸产生较大影响。（2）巷道围岩J2的集中程度越大，围岩的变形破坏程度越大，J2的分布形态一定程度上决定了塑性区的破坏形态。（3）31205回风巷在叠加采动影响下处于高偏应力J2环境，且形成了向采空区一侧旋转的应力分布特征，致使巷道形成非对称大变形破坏。（4）支护阻力的提高对巷道围岩的偏应力J2的降低作用有限，仅依靠锚杆（索）无法完全对巷道围岩进行稳定控制。基于上述研究，提出了超前强力支架+锚杆（索）支护系统的组合控制技术，现场应用效果良好。

关键词：巷道围岩控制偏应力第二不变量J 塑性区形态围岩破坏机制