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冲击地压矿井科学产能确定及科学提升产能研究

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煤炭科学技术 2025年

作者：崔峰罗钟来兴平陈建强彭宝山邹磊刘旭东西安科技大学能源学院西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室新疆工程学院新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室新疆工程学院新疆煤炭绿色智能开采工程研究中心国家能源集团国源电力有限公司陕西彬长矿业集团有限公司国家能源集团新疆能源有限责任公司

我国埋深1000m以上的煤炭资源储量占总储量的50%以上，未来将是煤炭资源供应的主要部分，开展冲击地压矿井科学产能及科学提升产能对于保障我国深部煤炭资源的安全高效开采有重要意义。针对冲击地压矿井产能确定与产能提升问题，利用理... 详细信息

我国埋深1000m以上的煤炭资源储量占总储量的50%以上，未来将是煤炭资源供应的主要部分，开展冲击地压矿井科学产能及科学提升产能对于保障我国深部煤炭资源的安全高效开采有重要意义。针对冲击地压矿井产能确定与产能提升问题，利用理论分析、现场监测等研究方法，完成了含有冲击地压煤层的矿井井田范围科学划分，分析了冲击地压矿井不同的采煤方法、开采顺序、开采布局下采煤面扰动响应特征，建立了冲击地压矿井科学产能的确定方法，提出了冲击地压矿井产能科学提升的顶层设计与实践方法。研究结果表明：明确了冲击地压矿井冲击倾向性鉴定与冲击危险性确定的必要性，实现含有冲击地压煤层的矿井井田范围科学规划；研究了采煤方法、开采顺序与布局以及开采参数对采煤面扰动响应特征，得出了冲击地压矿井采煤面科学设计的系统性方法，为冲击地压矿井产能提升创造条件；提出了冲击地压矿井产能确定的技术路径，基于采动力学构建了“分阶段、分区域、分时期、看卸压力度、看历史防控水平”的冲击地压矿井采煤面推进速度确定方法；构建了冲击地压矿井产能提升的顶层设计，明确指出了控制产能的关键是产能提升所带来的冲击危险性，实现采动强度与卸压力度平衡，降低冲击危险性，从而有效的进行产能提升。构建了冲击地压矿井从井田范围科学规划、采煤面科学设计到产能科学确定及科学提升产能的一体化技术路径，为冲击地压矿井科学产能确定及科学提升产能提供了科学指导。

关键词：冲击地压矿井科学产能科学提升产能采动强度卸压力度

基于改进YOLOv8m-PSC的露天煤矿危险驾驶行为检测系统

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煤炭学报 2025年

作者：马力雷尧常治国井宇航刘浩强李学斌马宁马龙李临林西安科技大学能源学院新疆工程学院新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室国家能源集团神延煤炭有限责任公司

露天煤矿环境复杂多变，安全生产面临诸多挑战，其中危险驾驶行为是威胁矿区安全生产的重要因素之一。矿区内重型机械和运输车辆频繁作业，由于道路条件复杂、作业环境恶劣，驾驶员一旦出现疏忽或违规操作，极易引发重大事故，造成严重... 详细信息

露天煤矿环境复杂多变，安全生产面临诸多挑战，其中危险驾驶行为是威胁矿区安全生产的重要因素之一。矿区内重型机械和运输车辆频繁作业，由于道路条件复杂、作业环境恶劣，驾驶员一旦出现疏忽或违规操作，极易引发重大事故，造成严重的人员伤亡和经济损失。目前，矿区通常采用人工巡检和车载视频回放检查等传统安全监控手段，但这些方法存在效率低、实时性差，耗费大量人力且有监控盲区等缺点，难以有效应对由于危险驾驶行为而导致的事故风险。随着深度学习和计算机视觉技术的迅速发展，利用先进技术手段提升矿区危险驾驶行为检测效率成为重要方向。相比传统手段，智能检测系统能够实现对危险行为的实时检测和预警，不仅提高了监控覆盖率，还有效减少了人力资源的投入。因此，设计并开发适用于露天煤矿环境的危险驾驶行为检测系统，不仅是当前矿区安全管理的迫切需求，也是推动矿山智能化发展的重要方向。本文在现有YOLOv8m模型的基础上，针对现有模型的参数量大、计算量高及夜晚车内光线较差导致检测精度低等问题，开展了面向露天煤矿危险驾驶行为检测方法研究，运用对比实验、消融实验及理论分析等方法，提出了一种结合部分卷积、自注意力机制及通道混洗的目标检测改进模型YOLOv8m-PSC。在此基础上，设计并实现了基于改进模型的危险驾驶行为检测系统。系统通过PySide6构建直观简便的图形用户界面，能够快速部署到实际生产环境中，弥补了传统监控手段的不足，对露天矿危险驾驶行为进行快速且准确的监控。实验结果表明，改进后的模型在性能上有显着提升：危险驾驶行为的平均检测精度达到83.7%，参数量减少了40.2%，浮点计算量下降了62.6%，推理速度提升了10.7%，均较原模型有显着提高，实现了在露天矿复杂场景下对疲劳驾驶、分心驾驶等危险驾驶行为高效、实时的检测。改进模型的提出不仅在技术上实现了目标检测模型的进一步优化，也为危险驾驶行为的实时检测提供了理论和实践的参考。此外，系统开发流程中引入了图形界面设计思路，为智慧矿山建设中的人机交互系统设计提供了创新性方案。

关键词：危险驾驶行为部分卷积自注意力机制 YOLOv8m-PSC PySide6

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砌体梁结构下空巷围岩动态稳定机理及控制

煤炭学报 2025年

作者：张栋郭永红柏建彪田志军张自政王瑞付豪刘帅刚邓敏朱前程吴文达中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室新疆工程学院矿业与地质工程学院湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室太原理工大学矿业工程学院

空巷围岩结构失稳将在工作面前方形成强动压影响区，严重制约工作面安全高效回采。以盛平煤矿2216煤柱回收工作面为工程背景，梳理了研究现场1#空巷渐变失稳规律。基于砌体梁理论，建立考虑采空区矸石及直接顶动态压缩承载的空巷顶板结... 详细信息

空巷围岩结构失稳将在工作面前方形成强动压影响区，严重制约工作面安全高效回采。以盛平煤矿2216煤柱回收工作面为工程背景，梳理了研究现场1#空巷渐变失稳规律。基于砌体梁理论，建立考虑采空区矸石及直接顶动态压缩承载的空巷顶板结构力学模型。随后，推导得出顶板砌体梁结构动态稳定的临界判据，并分析了其形成机制及影响因素。结果表明：工作面向空巷推进过程中，维持砌体梁结构弯矩平衡所需的直接顶压缩量呈现先减小后增大的趋势；减小块体B长度、增大直接顶厚度等能够促使砌体梁结构回转失稳临界位置向铰接点O1附近转移，从而降低工作面与空巷贯通期间顶板结构失稳风险。在此基础上，建立空巷直接顶力学模型，揭示了空巷内泵送支柱应力动态响应机制及其耦合承载特性。研究表明：减小块体B长度及泵送支柱间距等将提高泵送支柱系统的耦合承载性能。提出了“水压致裂顶板结构调控+高水材料泵送支柱非对称加固”控制技术并在研究现场成功应用。监测结果表明：工作面过空巷期间，空巷围岩结构稳定，支架最大工作阻力平均为5198 kN（31.27 MPa），安全阀开启频率在4.67%～ 25.07%之间，未发生支架压死事故。工作面与空巷贯通时，空巷顶底板移近量最大为341 mm（9#空巷），泵送支柱应力最大为8.15 MPa（8#空巷）、10.31 MPa（9#空巷），耦合承载系数最大提升至0.998（8#空巷）、0.993（9#空巷）。有效确保煤柱回收工作面安全高效开采。

关键词：空巷基本顶结构泵送支柱耦合承载围岩控制

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煤炭开采地质体复合损害与减损保障

煤田地质与勘探 2025年

作者：王双明孙强胡鑫耿济世侯恩科王生全周书涛师庆民袁士豪陈凯宋世杰陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院西安科技大学地质与环境学院新疆大学地质与矿业工程学院

【目的和背景】煤炭长期处于我国主体能源地位。随着近年开采规模和强度的增大，煤炭开采区岩石、土壤、水圈、生态环境的关联程度得到强化，急需从地球系统科学的理念出发，理解煤炭安全开采和绿色开采中围岩移动变形、冲击地压、煤与... 详细信息

【目的和背景】煤炭长期处于我国主体能源地位。随着近年开采规模和强度的增大，煤炭开采区岩石、土壤、水圈、生态环境的关联程度得到强化，急需从地球系统科学的理念出发，理解煤炭安全开采和绿色开采中围岩移动变形、冲击地压、煤与瓦斯突出、涌突水、地面沉陷、水土流失、生态环境损害等之间的耦合关系和链生特征。【方法和结果】提出基于地质结构控制和岩体结构采动响应的地质体复合损害科学研究内容、关键问题与减损地质保障思路，包括：（1）开展煤矿区煤-岩-水-土-生态圈层组合关系与动态响应特征研究，剖析复合损害形成的地质基础条件，厘清开发背景下各圈层采前、采中、采后地质条件动态演化特征，建立煤-岩-水-土-生态环境动态耦合演化模型；（2）建立复合损害协同驱动模型，精准识别量化各要素的关键状态参量，查明损害类型及其主控因素，揭示采动多场耦合响应规律与复合损害演化过程；（3）基于煤炭开采下多圈层损害之间的关联性，关注复合损害动态演化过程与对应关键状态参量变化，建立煤矿区复合损害协同预测监测与防控体系；（4）构建“五体系一平台”（精准勘探体系、智能感知体系、快速解译体系、风险评估体系、工程减损体系和采动复合损害综合分析平台），科学分析煤炭埋藏条件、岩体结构条件、水文地质条件、生态环境条件等自然因素及岩-水-土-生态环境多圈层响应规律等地质信息，实现地质结构条件透明化、评价模型及方法有效化、煤炭开发模式优选化、风险动态预测超前化、地质保障策略科学化。煤矿围岩复合损害地质保障研究能够为煤炭减损开采提供科学指导，服务煤炭绿色安全开采与生态环境保护。

关键词：岩体形变多圈层响应复合损害时空演化地质减损

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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

吐哈盆地十三间房地区侏罗系水西沟群有机质聚集环境及富集机理

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地质科学 2025年第1期60卷 44-61页

作者：李立果杨曙光田继军李鑫王大兴许润泽马骥新疆大学地质与矿业工程学院新疆维吾尔自治区煤田地质局煤层气研究开发中心中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室中国地质大学(武汉)资源学院中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院

十三间房地区水西沟群作为吐哈盆地侏罗系下一步油气勘探开发主力层，但其有机质聚集古环境与富集机理尚不明确。通过X全岩衍射、总有机碳（TOC）测定、主微量元素测试与生物标志化合物等分析手段对吐哈盆地十三间房地区水西沟群淡水有... 详细信息

十三间房地区水西沟群作为吐哈盆地侏罗系下一步油气勘探开发主力层，但其有机质聚集古环境与富集机理尚不明确。通过X全岩衍射、总有机碳（TOC）测定、主微量元素测试与生物标志化合物等分析手段对吐哈盆地十三间房地区水西沟群淡水有机质聚集环境进行了分析，并探讨了有机质富集的控制因素及机理。结果显示：十三间房地区水西沟群淡水浅湖发育以灰色和灰黑色为主的泥岩与碳质源岩，可见黄铁矿与水平层理。水西沟群有机质为混合输入，有机质类型以Ⅱ2和Ⅲ型为主，有机质整体位于成熟阶段。J1s和J1b组TOC均值分别为3.67%、4.29%，多为混合输入；J2x出现最大湖泛面，TOC均值（2.74%）最低，有机质类型以Ⅲ型为主。古环境指标表明十三间房地区水西沟群发育温带季风气候下的淡水浅湖，古均气温低于15℃，水体为分层一般的厌氧环境。J1s沉积时期得益于南北双向陆源供给，P元素富集，水体还原性略强，有机质丰度相对高；J1b古气温较低，水体固碳能力强，陆源与水生生物源混合输入；水陆交汇受限、有机质消耗加快与水体氧化性加强抑制了J2x时期有机质富集，陆源输入占比较大。古环境指标与TOC值耦合关系表明，古气候、陆源碎屑输入与古生产力为有机质富集主控因素，厌氧环境利于有机质保存。温润条件下的陆相淡水浅湖，有机质易富集于水陆交汇程度好的浅水环境，即湖湾沼泽等低能滞水环境，这与强调高盐、水深对有机质高富集作用下的海相、咸水及淡水深湖环境有所不同。

关键词：低能滞水有机质富集温润淡水浅湖水西沟群十三间房地区

地下矿山微震响应空间探测概率特征与数据补偿方法

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煤炭学报 2025年

作者：王常彬曹安业 SI Guangyao 王冰杨旭张宁岳阳中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室中国矿业大学矿业工程学院澳大利亚新南威尔士大学矿物与能源资源工程学院陕西彬长小庄矿业有限公司中国矿业大学计算机科学与技术学院

深部复杂地质环境高强度开采造成煤岩动力灾害频发，但地下矿山微震监测台网在数据探测完整性仍存在不足，极大增加了灾害预警的误报漏报风险。因此，将地震学中基于概率的完整性震级评价方法（PMC）应用于某井工煤矿，分析了各微震台... 详细信息

深部复杂地质环境高强度开采造成煤岩动力灾害频发，但地下矿山微震监测台网在数据探测完整性仍存在不足，极大增加了灾害预警的误报漏报风险。因此，将地震学中基于概率的完整性震级评价方法（PMC）应用于某井工煤矿，分析了各微震台站的震动波拾波能力，探究了台网对采场微震响应探测概率的空间分布特征，并提出了基于探测概率的微震活动补偿方法。研究结果表明：相比于地震学中经典的最小完整性震级评价，PMC具有不依赖古登堡-里克特关系、计算简单、评价精度高的特点，更适用于地下矿山台网布置受限、震源来源复杂、震动波高噪音、强衰减的微震监测环境。微震台站对震动波的拾波能力受其所在区域采动煤岩体环境影响，对不同距离、不同能级微震事件的拾波概率具有显著差异：震源与台站距离越短、震源能级越高，台站对震动波到时标定的概率则越大。微震台网对微震事件的探测能力与震源能级直接相关，探测概率受台站布置影响在采场空间呈现高度非均匀分布特征。针对微震台网探测数据不完整的问题，提出了基于探测概率的微震活动补偿方法，还原了超前工作面煤体微震能级与频次的空间分布特征，其高能释放区域所在超前巷道位置与动力显现频发区域基本吻合，验证了采场微震数据补偿结果的有效性。研究成果可为地下矿山高质量微震监测与高效灾害防治提供理论与数据基础。

关键词：煤岩动力灾害探测概率微震监测完整性震级微震数据集完整性

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煤矸石对煤基固废地聚物注浆材料性能的影响

建筑材料学报 2025年

作者：石起振周梅白金婷张凯李冬辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁工程技术大学辽宁省煤矸石资源化利用及节能建材重点实验室辽宁省交通高等专科学校建筑工程系

为明确煤矸石(CG)掺量对地聚物注浆材料性能影响的作用机理，以CG等煤基固废制备的地聚物注浆材料为研究对象，系统研究了CG掺量对煤基固废地聚物注浆材料（CGGM）流变、力学性能的影响，结合MIP、XRD、FTIR和SEM等微观测试手段分析了... 详细信息

为明确煤矸石(CG)掺量对地聚物注浆材料性能影响的作用机理，以CG等煤基固废制备的地聚物注浆材料为研究对象，系统研究了CG掺量对煤基固废地聚物注浆材料（CGGM）流变、力学性能的影响，结合MIP、XRD、FTIR和SEM等微观测试手段分析了结石体的微观结构.结果表明，CG能改善CGGM浆液的稳定性，浆液是典型的黏度时变性幂律型流体.CGGM的流动度、凝结时间及抗压强度均随CG掺量的递增而减小.当CG质量分数为50%(占前驱体)时，结石体3d、28d抗压强度分别为2.97MPa和8.89MPa.早期CG主要起微集料效应及为C-S-H凝胶提供成核位点，后期发生聚合反应.结石体强度的形成主要来自AFt、C-S-H和C-(N)-A-S-H等晶体和凝胶体.

关键词：煤矸石地聚物注浆材料流变性抗压强度微观结构

煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向

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煤炭科学技术 2025年

作者：李瑞向雯婷徐凤银肖宇航吕帅锋张晓飞张乐阳保科重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆大学资源与安全学院中国石油学会中国石油勘探开发研究院中国地质大学(武汉)资源学院中联煤层气有限责任公司太原分公司

天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源，煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国双碳战略中的优势，对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结... 详细信息

天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源，煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国双碳战略中的优势，对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结果表明：我国煤系天然气资源类型多、资源量大且分布广泛，具有大规模高效开发的资源基础。高效开发煤系天然气资源对促进能源低碳发展具有重要意义，能够有效降低高碳化石能源消费占比，减少CH4温室气体排放，与CCUS技术结合实现增产减碳双效应。煤系天然气开发可实现与新能源的发展的协同促进，可以保障新型灵活电力系统的优质调峰，安全高效低成本制氢和利用煤系储氢，以及与地热资源协同互补，提高开发效率。我国目前煤系气井总体单井产量低、开发技术尚不成熟，制约着煤系天然气的高效开发。因此，探讨了我国煤系天然气开发重点攻关方向，包括大力开发深部煤层气资源，增加深部煤层气资源量和储量，突破深部复杂地质条件开采难题；大力实施煤系多类型天然气共探共采，降低煤系多气勘探开采成本并提高煤系气单井产量；大力推动煤矿CH4零排放，降低CH4温室气体排放，提高矿井瓦斯抽采量对天然气产量贡献度；强化CCUS+煤系气资源高效开发，实现CCUS技术与煤系气开发融合发展；强化煤系气开发地质工程一体化，增强煤系气开发技术与储层地质条件的匹配性；推动煤系气开发数字化和智能化，以数字化智能化技术助力煤系气资源的高效绿色低碳开发。

关键词：煤系天然气能源低碳发展 CCUS 零排放储氢高效开发