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酸化时间对无烟煤微观结构影响试验研究

矿业研究与开发 2024年第2期44卷 221-227页

作者：袁铭岳袁梅陈国洪何季民易双霞贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州林华矿业有限公司贵州毕节市551806

酸化时间对煤层改性效果至关重要。以贵州低透无烟煤为研究对象,使用6%的氢氟酸作为改性主体酸液,采用试验测定与理论分析相结合的方法,探究酸化时间作用下煤中官能团和微晶结构的演化规律,剖析煤的官能团含量与微晶结构的相关性。研究... 详细信息

酸化时间对煤层改性效果至关重要。以贵州低透无烟煤为研究对象,使用6%的氢氟酸作为改性主体酸液,采用试验测定与理论分析相结合的方法,探究酸化时间作用下煤中官能团和微晶结构的演化规律,剖析煤的官能团含量与微晶结构的相关性。研究结果表明:随着酸化时间的延续,试验煤样的芳香结构与含氧官能团的相对含量持续递增,C—O与C=O伸缩振动之间存在相互转化关系;酸化过程中试验煤样的脂肪结构相对含量具有明显的时段性特征,酸化0~6 h,脂肪结构变化波幅较大,酸化9~12 h,脂肪结构趋于稳定;羟基醚氧键和羟基π氢键的大幅增长,导致酸化3, 6及9 h煤样的羟基含量始终高于未酸化煤样的对应值;酸化过程中,试验煤样的芳香层间距变化与脂肪结构变化相关,酸化作用下煤样的堆垛高度、延展度变化范围分别为-6.13%~22.09%和36.66%~66.75%。研究结果为酸化改性时间优选提供了理论依据。

关键词：酸化改性无烟煤微观结构官能团微晶结构

秦岭造山带栾川Mo-W矿集区和柞水-山阳Cu-Mo矿集区斑岩型矿床成矿差异性对比

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西北地质 2024年第2期57卷 67-89页

作者：陈龙龙唐利沈彦谋郭旭飞赵风芸盛渊明曾涛王汉辉陈雅鹏中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 栾川县金兴矿业有限责任公司河南栾川471544 商洛西北有色七一三总队有限公司陕西商洛726000

栾川Mo-W矿集区和柞水–山阳Cu-Mo矿集区是秦岭造山带内152~140 Ma后碰撞造山环境下形成的两个典型斑岩型矿集区,其成矿差异显著,但控制因素尚不清楚。笔者收集两个矿集区的全岩地球化学、Sr-Nd-Hf同位素、锆石和磷灰石成分,从岩浆源区... 详细信息

栾川Mo-W矿集区和柞水–山阳Cu-Mo矿集区是秦岭造山带内152~140 Ma后碰撞造山环境下形成的两个典型斑岩型矿集区,其成矿差异显著,但控制因素尚不清楚。笔者收集两个矿集区的全岩地球化学、Sr-Nd-Hf同位素、锆石和磷灰石成分,从岩浆源区、岩浆水含量、氧逸度、挥发分和S含量等方面进行对比研究,揭示其成矿差异性的主控因素。柞水−山阳矿集区Cu-Mo矿的εHf(t)和εNd(t)值为−5~2和−6.6~−1.5,(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)值接近于上地幔(平均为0.7051),指示岩浆源区为增厚的新生下地壳部分熔融与幔源岩浆的混合。栾川矿集区具有相对较低的εHf(t)和εNd(t)值(平均值为−18.38和−14.63)以及较老的Hf二阶段模式年龄表明富Mo-W斑岩来源于古老的太华群基底和扬子板块俯冲陆壳沉积物部分熔融。柞水−山阳矿集区和栾川矿集区成矿斑岩具有高Sr低Y,全岩Eu/Eu*>0.6,锆石饱和温度较低(0.3,锆石Ce_(N)/Ce_(N)^(*)>100,Ce/Nd>10,全岩V/Sc>5,氧化还原状态>FMQ+3等,指示其成矿岩浆均具有高水含量和高氧逸度特征。此外,柞水−山阳矿集区斑岩Cu-Mo体系更富集Cl,而栾川矿集区斑岩Mo-W体系更富集F,二者的S含量相近。以上表明岩浆源区的不同是造成二者成矿差异的根本原因;Cl和F作为Cu和Mo在岩浆热液中迁移的主要配体,是造成两个矿集区成矿差异的另一关键因素;富水、高S和高氧逸度岩浆是两个矿集区斑岩型矿床形成的重要条件,但并不是造成矿化差异的直接原因。

关键词：斑岩型矿床岩浆源区水含量和氧逸度挥发分秦岭造山带

冲击地压矿井充填开采工作面采动应力激增与跌落机制

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 22-35页

作者：唐岳松孙文超李增强曹鹏王伟郑晓晨张付强陈明振王兆会中国矿业大学(北京)能源与矿业学院山东东山古城煤矿有限公司兖矿能源集团股份有限公司山东煤炭科技研究院分公司济宁市能源局

高应力、多断层是深部矿井冲击地压灾害频率走高的主要原因，充填开采作为降载减冲的最直接手段，依然无法根除冲击地压灾害的发生。为降低冲击地压对冲击倾向性煤层安全开采的影响，采用现场实测、理论分析和室内试验手段研究深部充填... 详细信息

高应力、多断层是深部矿井冲击地压灾害频率走高的主要原因，充填开采作为降载减冲的最直接手段，依然无法根除冲击地压灾害的发生。为降低冲击地压对冲击倾向性煤层安全开采的影响，采用现场实测、理论分析和室内试验手段研究深部充填开采条件下采动应力激增与跌落机制，探究坚硬顶板预裂爆破与大直径钻孔协同卸压效果。在高应力、多断层、不等宽煤柱和开采扰动多因素叠加影响下，充填开采工作面采动应力存在集中、激增与跌落现象，集中程度小于2.0，非断层影响区超前采动影响范围达到30 m，断层影响下增加至50 m，断层与煤柱叠加影响下增加至70 m；断层活化和围岩破坏引起应变能瞬间释放，转变为破坏煤岩动能，转换率达到17%；揭示了动载应力波产生原理，动载应力波与静态应力场叠加引起采动应力状态骤变；叠加前后若煤岩始终处于破碎状态，则它呈现压实硬化力学行为，发生应力激增现象；若煤岩由完整过渡至破碎状态，则它呈现脆性松脱力学行为，发生应力跌落现象；若煤岩始终处于完整状态，则它呈现弹性回弹力学行为，发生动载冲击现象。微震监测未发现105 J以上的大能量事件，表明充填体支撑下坚硬顶板未发生大范围破断；断层导致微震事件非对称分布，进风巷侧呈现高频低能分布模式，回风巷侧呈现低频高能分布模式，因此，回风巷发生2次冲击地压监测预警，进风巷发生1次冲击地压监测预警；提出了坚硬顶板爆破预裂与大直径钻孔协同卸压技术，顶板岩层形成了大尺度爆破裂隙，有效控制了应力集中程度和应力增长速度，降低了深部开采冲击地压灾害风险。

关键词：冲击地压充填开采采动应力断层构造微震监测

“三软”煤层回采巷道围岩变形机制与加固技术研究

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矿业研究与开发 2024年第8期44卷 113-122页

作者：张衡史建茂王俊文牛志军刘常成甘肃万胜矿业有限公司甘肃庆阳市745713 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州市221116

针对“三软”煤层巷道围岩变形严重等问题,以1307工作面回风巷为工程背景,通过室内试验、数值模拟与工业性试验相结合的方法,掌握了巷道围岩力学特性及变形破坏机制,提出并应用了巷道加固技术。结果表明:巷道围岩矿物成分占比较高,且巷... 详细信息

针对“三软”煤层巷道围岩变形严重等问题,以1307工作面回风巷为工程背景,通过室内试验、数值模拟与工业性试验相结合的方法,掌握了巷道围岩力学特性及变形破坏机制,提出并应用了巷道加固技术。结果表明:巷道围岩矿物成分占比较高,且巷道在原支护方案下围岩裂隙发育范围大、锚杆索受力接近破断载荷,围岩变形严重;揭示了支护方案不合理、围岩力学特性差为巷道围岩变形破坏的机制,明确了巷道两帮、底板为加固控制的关键部位,提出了“全长黏结锚固+帮部加固+底板加固”的控制对策;构建了不同支护方案的数值计算模型,获得了不同加固方案下围岩的位移及塑性区分布特征,最终确定了巷道控制效果好的加固参数;巷道加固技术应用后,巷道围岩的最大变形量为156 mm,相比于原支护方案,巷道顶、底板与两帮位移量分别减小了84%、87%,巷道围岩得到了稳定控制。

关键词：三软煤层变形破坏机制围岩加固力学特性数值模拟

江南造山带南段湖南雪峰金矿田控矿构造解析及找矿预测

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地质通报 2024年

作者：曹进良吕书君苏康明李永德彭思才董裕军陈培柯湖南省自然资源调查所怀化市天鑫矿业有限公司

湖南雪峰金矿田位于江南造山带南段，分布着铲子坪、大坪、横碧洞等众多金矿床。研究雪峰金矿田内的控矿构造特征和控矿规律，对江南造山带南段矿床成矿机制研究及深部外围找矿方向明确具有重要的意义。通过近年开展工作的铲子坪、大坪... 详细信息

湖南雪峰金矿田位于江南造山带南段，分布着铲子坪、大坪、横碧洞等众多金矿床。研究雪峰金矿田内的控矿构造特征和控矿规律，对江南造山带南段矿床成矿机制研究及深部外围找矿方向明确具有重要的意义。通过近年开展工作的铲子坪、大坪金矿区开展矿床地质及控矿构造特征研究，结合以往构造和矿床地质相关资料，总结金矿床的控矿构造特征及其构造控矿规律，阐述成矿期构造变形的应力机制和变形过程，为研究成矿过程和矿脉展布规律提供新思路。研究认为，雪峰金矿田的导矿构造为NE走向片理化带，NW走向张裂带是NE走向断裂的伴生构造，发育在NE走向片理化带的内部和附近。金矿主要分布于NE走向片理化带、NW走向张裂蚀变带及其两者的交汇部位附近。已有成矿年代学研究表明铲子坪和大坪金矿床形成于印支末期，雪峰金矿田在该时期的主应力σ1为北北西-南北方向。上述构造控矿研究成果表明雪峰金矿田深部及外围具有较好的找矿空间。

关键词：控矿构造特征构造控矿规律找矿方向雪峰金矿田江南造山带

冲击地压矿井充填工作面超前采动应力对充填体充实率的反馈机制

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1804-1818页

作者：王兆会陈明振李强王伟李增强徐德生郑晓晨孙少龙吴传平郭心洋安君琦中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 济宁市能源局山东济宁272000 兖矿能源集团股份有限公司山东煤炭科技研究院分公司山东济南250117 山东东山古城煤矿有限公司山东济宁272000 冀中能源峰峰集团有限公司梧桐庄矿河北邯郸056011

高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理... 详细信息

高应力是深部矿井冲击地压灾变频率走高的主要原因,充填开采则是控制岩层运动,缓解采动应力集中程度,降低围岩破坏和冲击风险的有效手段。为研究采空区充填体对超前采动应力的控制能力,以山东古城煤矿1123充填工作面为工程背景,采用理论分析、室内试验、现场实测手段探究充填开采工作面采动应力分布规律,揭示超前采动应力对充填体充实率的反馈机制,指导冲击地压矿井充实率确定。结果表明:工作面开采初期充填体充实率低于80%,坚硬顶板下沉量大,超前采动影响范围大于30 m,应力集中系数达到1.5,断层影响区采动应力影响范围和集中系数分别增至60 m和1.65,片帮冒顶等围岩失稳现象增多;实测了采空区充填体承载应力全程动态演化特征,承载应力分布曲线划分为“快速降低—短暂稳定—快速升高—缓慢降低—二次稳定”5个阶段,低充实率条件下采空区上、中、下3个区域承载应力稳定值分别为1.9、5.2、2.8 MPa;将采空区充填体划分为非充分压实区和充分压实区,构建了充填体支撑作用下坚硬顶板连续沉降模型,得到了坚硬顶板“ʅ”型沉降曲线,非充分压实区范围随充实率近似呈线性减小;试验得到充填体弹性模量和单轴抗压强度随凝固时间的演化曲线,结合顶板沉降曲线和推进速度得到工作面前后采动应力全区域分布曲线;建立了超前采动应力集中程度与充填体承载能力的负指数函数关系,揭示了超前采动应力对充填体充实率的负向反馈机制,实现充填开采降载防冲效果的定量评价;提出了充填体充实率“三位一体”协同提升措施,将1123工作面充实率升高至90%,增强了充填体承载能力,超前采动应力集中系数降至1.3,厚顶煤膨胀变形量减少至50 mm,坚硬顶板破断致冲风险显著降低。

关键词：冲击地压充填开采坚硬顶板采动应力反馈机制

朱仙庄煤矿特厚煤层变间距覆岩坚硬顶板控制技术

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矿业研究与开发 2024年第4期44卷 84-90页

作者：朱乐章杨敬轩王举文卢硕黄北海淮北矿业股份有限公司安徽淮北市235000 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州市221116 淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿安徽宿州市234111

煤层的巨厚坚硬顶板滞后垮落对采煤工作面矿压显现具有重大影响,通常采取超前预裂措施降低顶板悬跨长度。以淮北矿业集团朱仙庄煤矿883-1工作面覆岩巨厚砾岩顶板治理为背景,针对工作面煤层与巨厚砾岩之间的距离变化特点,划分了巨厚顶板... 详细信息

煤层的巨厚坚硬顶板滞后垮落对采煤工作面矿压显现具有重大影响,通常采取超前预裂措施降低顶板悬跨长度。以淮北矿业集团朱仙庄煤矿883-1工作面覆岩巨厚砾岩顶板治理为背景,针对工作面煤层与巨厚砾岩之间的距离变化特点,划分了巨厚顶板重点控制区域。在特厚煤层覆岩层位结构分析的基础上,得到了覆岩给定载荷,分析了层间距变化对采场矿压的影响,确定了覆岩控制目标层,设计了炮孔空间布置参数。采用高性能煤矿水胶炸药配合多向聚能管和注浆封孔工艺,对煤层的坚硬顶板实施了深孔爆破,取得了良好的坚硬顶板爆破致裂效果,采场巷道围岩变形及工作面矿压显现得到了有效控制。

关键词：特厚煤层坚硬顶板覆岩结构深孔爆破围岩变形

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不同流变剂对某矿全尾砂膏体充填性能的影响

矿业研究与开发 2024年第6期44卷 135-141页

作者：李广波盛宇航刘杰杨柳山东黄金矿业股份有限公司山东济南250100 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司山东莱州市261441

为了保证某矿全尾砂膏体充填料浆的安全高效输送,采用定性和定量分析方法分析了不同流变剂类型及掺量对于料浆流变特性和充填体强度的影响规律。结果表明:添加3种流变剂后,膏体充填料浆的流变特性得到明显改善,且掺量越多,流变参数整体... 详细信息

为了保证某矿全尾砂膏体充填料浆的安全高效输送,采用定性和定量分析方法分析了不同流变剂类型及掺量对于料浆流变特性和充填体强度的影响规律。结果表明:添加3种流变剂后,膏体充填料浆的流变特性得到明显改善,且掺量越多,流变参数整体降幅越大,但掺量过多会使料浆产生离析沉降现象。添加流变剂后,对于充填体1 d强度影响较大,但对于3 d、7 d、14 d、28 d强度几乎无影响。最佳流变剂选型为YSKJ01,掺量为0.4%时,全尾砂膏体充填性能达到最优。从微观角度阐述了流变剂对于改善全尾砂胶结充填料浆流变特性的作用机理,为该矿全尾砂膏体充填配比设计提供参考。

关键词：充填料浆流变剂流变特性充填体强度

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基于机器学习的火源热释放速率预测方法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 922-932页

作者：杨云浩张国维朱国庆袁狄平贺名欢中国矿业大学深圳研究院深圳518057 瑞能赛特(深圳)科技有限公司深圳518118 江苏费尔曼安全科技有限公司徐州221100

火源热释放速率的准确测量对深入理解火灾演变过程至关重要,然而目前被广泛使用的氧耗法所需设备造价昂贵,成本较高。该文提出了一种基于机器学习的综合性框架,用于输入温度数据预测火源热释放速率。基于火灾动力学模拟(FDS)软件模拟ISO... 详细信息

火源热释放速率的准确测量对深入理解火灾演变过程至关重要,然而目前被广泛使用的氧耗法所需设备造价昂贵,成本较高。该文提出了一种基于机器学习的综合性框架,用于输入温度数据预测火源热释放速率。基于火灾动力学模拟(FDS)软件模拟ISO 9705房间内不同参数的火灾场景,获取不同位置的温度数据,并建立火灾数据库。分别基于最小绝对收缩和选择(Lasso)、随机森林(RF)两种模型的递归特征消除(RFE)算法进行特征筛选,得到两个不同的低维特征子集,并设置对照组。基于不同的特征子集,分析比较了线性回归(LR)、K最近邻(KNN)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种典型模型对热释放速率的预测性能。结果表明:基于随机森林模型的递归特征消除算法筛选所得的特征子集训练的LightGBM模型预测效果最佳,预测结果的根均方误差(RMSE)和均绝对误差(MAE)分别为23.89 kW和15.49 kW,决定系数为0.991 6。该基于机器学习的综合性框架预测效果优异且实施成本较低,为预测火源热释放速率提供了有效途径。

关键词：热释放速率机器学习特征筛选递归特征消除回归预测