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煤炭工业数字智能绿色三化协同模式与新质生产力建设路径

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煤炭学报 2024年第1期49卷 1-15页

作者：刘峰郭林峰张建明王蕾中国煤炭学会北京100013 中国煤炭工业协会北京100013

煤炭工业是支撑我国经济社会高速发展和保障国家能源安全的压舱石与稳定器,承担着能源保供与支撑新能源稳定发展的时代使命,煤炭工业的高质量发展既是落实我国能源安全新战略与产业体系变革的关键,也是推进能源产业可持续发展与促进国... 详细信息

煤炭工业是支撑我国经济社会高速发展和保障国家能源安全的压舱石与稳定器,承担着能源保供与支撑新能源稳定发展的时代使命,煤炭工业的高质量发展既是落实我国能源安全新战略与产业体系变革的关键,也是推进能源产业可持续发展与促进国家高质量发展的基础。当前我国煤炭工业高质量发展已取得阶段成效,能源保供成绩显著,产业结构不断优化,科技创新能力显著提高,绿色开发与清洁高效利用持续推进。但当前煤炭工业仍面临诸多挑战,发展水平与中国式现代化的国家需求差距较大,可持续发展受多重因素制约,数字技术与煤炭开发利用尚未深度融合,智能化建设仍处于示范培育阶段,绿色化发展不平衡且矛盾突出,煤炭工业的转型升级仍然任重道远。结合当前煤炭工业发展现状与挑战,提出了数字化、智能化、绿色化(三化)协同的发展模式,明确了煤炭新质生产力的核心内涵,构建了三化协同发展煤炭新质生产力的总体架构,阐述了通过数字化变革生产要素创新配置、智能化引领关键技术跨越突破、绿色化主导传统产业深度转型三大要素催生煤炭新质生产力的技术路径,提出了六大技术体系:通过研发全产业链数据高效采集与深度治理技术体系,打通煤炭产—运—储—销—用全流程的数据壁垒;通过研发构建煤炭行业知识图谱与智能决策管控技术体系,深度挖掘煤炭产业上下游各业务场景的关联关系与价值,为煤炭生产利用全流程的自主决策与智能控制奠定基础;开展煤炭资源智能-绿色-高效开发技术体系、煤炭产业安全协同保障技术体系、矿区生态智能监测-预警-修复技术体系、煤炭柔性开发与清洁低碳利用技术体系研究,实现煤炭开发利用全产业链、全流程的三化协同发展,培育形成煤炭新质生产力,为煤炭工业的整体形象带来根本性变革提升。

关键词：数字化智能化绿色化三化协同煤炭新质生产力 “双碳”目标

含煤（铝土）岩系黏土型锂矿勘查类型与锂矿勘查工程间距浅析

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地质通报 2024年

作者：王辉黎修旦吴祥珂覃保锏唐胜群梁兴东覃晓燕徐惠恒中国煤炭地质总局广西煤炭地质局广西自治区自然资源厅

在讨论黏土型锂矿勘查类型合理确定和划分的基础上，进一步探讨勘查工程间距，为黏土型锂矿勘查工程部署提供指导与参考。在分析煤-铝-锂耦合关系和空间共生关系的基础上，寻找其共性与差异，并以伟晶岩型锂矿、沉积型铝土矿及煤等相关... 详细信息

在讨论黏土型锂矿勘查类型合理确定和划分的基础上，进一步探讨勘查工程间距，为黏土型锂矿勘查工程部署提供指导与参考。在分析煤-铝-锂耦合关系和空间共生关系的基础上，寻找其共性与差异，并以伟晶岩型锂矿、沉积型铝土矿及煤等相关矿产勘查现行规范为基础，运用类比思路，首先分析影响勘查类型的主要地质因素及其影响大小，采用类型系数法探讨勘查类型的划分，然后运用逼近的方法，探讨不同勘查类型的基本勘查工程间距。矿体规模、矿层内部结构、厚度稳定程度、有用组分分布均匀程度及构造影响程度是影响黏土型锂矿勘查类型确定的5个主要地质因素；将类型系数之和为3.0～2.6者划为简单（Ⅰ类型），2.5～1.6者划为中等（Ⅱ类型），1.5～1.0者划为复杂（Ⅲ类型）；推荐Ⅰ类型基本勘查工程线距为120～200m，Ⅱ类型基本勘查工程线距为60～120m，Ⅲ类型基本勘查工程线距为30～60m。黏土型锂矿勘查类型划分与勘查工程间距研究成果已得到部分勘查示范区块的验证。今后的勘查实践过程，可以将上述研究结果作为确定勘查类型和基本工程间距的参考依据，进行勘查工程合理部署。初步研究成果仍有待今后大量勘查实践的反复验证和不断修正。

关键词：含煤(铝土)岩系黏土型锂矿地质因素类型系数勘查类型勘查工程间距矿产地质勘查规范

放射性同位素^(14)C测年在岩溶地下水中的应用及研究进展

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生态环境学报 2024年第3期33卷 487-498页

作者：卢安康赵冠华王辉周立坚唐胜群彭志龙广西煤炭地质一五〇勘探队广西南宁530299 中国煤炭地质总局广西煤炭地质局广西南宁530299

放射性同位素^(14)C测年是获取岩溶地下水水文地质参数,探索岩溶地下水运移状态,评价其可持续利用的重要手段。搜集已公开发表的放射性同位素^(14)C文献资料和相关研究实例,对其主要来源、循环过程、测年原理、分析方法以及在岩溶地下... 详细信息

放射性同位素^(14)C测年是获取岩溶地下水水文地质参数,探索岩溶地下水运移状态,评价其可持续利用的重要手段。搜集已公开发表的放射性同位素^(14)C文献资料和相关研究实例,对其主要来源、循环过程、测年原理、分析方法以及在岩溶地下水研究中的应用等内容进行系统论述。研究表明,目前放射性同位素^(14)C主要用于测定岩溶地下水年龄,通过地下水年龄分布和不同来源的同位素占比,科学识别地下水补给源、估算地下水补给速率、合理评估地下水的更新能力等,再现岩溶地下水运动过程,进而计算运移过程中同位素交换率,判断发生的岩溶作用程度,可示踪地下污染来源,揭示地下水污染质的迁移规律,可为水资源利用和环境评价提供关键性的依据。然而,在使用放射性同位素^(14)C测年的过程中,仍存在样品采集、处理流程不规范,仪器精度有限、测试价格昂贵、检测结果波动性大等问题。^(14)C测年范围有限,作为示踪剂指示作用单一,无法测定出过于“年轻”或者“古老”的岩溶地下水年龄。此外,地下水的运动过程中自然成因的“死碳”混入和人为因素的干扰也会造成测年结果的偏差,现有的校正模型暂时无法解决该问题,相关理论也缺乏研究,这给实际应用和进一步发展造成一定的困扰。该文指出放射性同位素^(14)C测年在未来仍需加强理论的研究,规范样品采集、处理流程,注重测试技术的开发,以解决“死碳”混入和人为因素的干扰造成的测年结果的偏差,多种示踪剂联合使用,提高测年精度和广度。

关键词：放射性碳同位素^(14)C 测年原理应用进展存在问题研究展望岩溶地下水

边坡监测与治理技术在高寒矿区露天煤矿生态修复中的应用研究

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中国矿业 2024年第4期33卷 122-131页

作者：李聪聪王佟赵欣李飞蔺楠江晓光王伟超西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 中国煤炭地质总局航测遥感局陕西西安710199 中国煤炭地质总局北京100038 中国煤炭地质总局碳中和研究院北京100039 中国煤炭地质总局广东煤炭地质局广东广州510170 中国煤炭地质总局青海煤炭地质局青海西宁810015

边坡治理是露天矿山生态修复中的重要内容之一。以青海木里矿区聚乎更区为例,针对高寒矿区露天煤矿的边坡问题识别、监测和治理开展了系统研究,通过遥感、物探、钻探及地表测量等手段研究了矿区内不稳定边坡发育特征及稳定性。研究结果... 详细信息

边坡治理是露天矿山生态修复中的重要内容之一。以青海木里矿区聚乎更区为例,针对高寒矿区露天煤矿的边坡问题识别、监测和治理开展了系统研究,通过遥感、物探、钻探及地表测量等手段研究了矿区内不稳定边坡发育特征及稳定性。研究结果表明:建立了以遥感技术为核心,辅以常规的地表监测、地质调查、物探及钻探等手段的“天空地时”一体化不稳定边坡探查监测体系,确定矿区内不稳定边坡发育特征及稳定性,为矿山修复治理针对性开展边坡治理提供依据;采用高危渣山降高减载和边坡减坡治理技术,对边坡台阶进行清坡处理,消除浮石和崩塌等灾害,对渣山削坡卸载,使采坑边坡和渣山边坡达到稳定状态;并以聚乎更4号井南渣山为例,根据高密度电法探测和钻探验证,识别出了常年冻土上限和渣土层与原采坑基岩界线两个滑移面,确定后缘载荷过大是导致滑坡的主要因素,采取“后缘降高减载+边坡减坡+水系连通+综合监测”的治理方案,治理后既消除了对边坡前缘的载荷,又为后期植被复绿提供了稳定的立地条件。多期次动态监测表明边坡后缘已趋于稳定;边坡监测及治理技术在木里矿区生态修复治理中得到广泛使用,治理后的渣山边坡坡度控制均小于26°,有效消除了不稳定边坡对修复治理的影响,保障了矿山生态修复治理成效。

关键词：矿山生态修复不稳定边坡边坡监测高寒矿区露天矿山

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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

磨粒环境下超高分子量聚乙烯的摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 925-936页

作者：孙玮浩周琴张凯周子毅秦坤袁同鑫中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 自然资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083 中国煤炭工业协会咨询中心北京100013

井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效,明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键.本研究中通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境,以常用于制作密封件的... 详细信息

井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效,明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键.本研究中通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境,以常用于制作密封件的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料作为研究对象,采用正交试验法研究颗粒浓度和尺寸对材料磨粒磨损行为的影响关系.正交试验分析结果表明:颗粒尺寸对UHMWPE摩擦学行为的影响程度显著高于颗粒浓度.在不同颗粒尺寸环境中对摩擦过程中的摩擦系数、材料磨损量和磨损形貌的变化行为展开分析时发现,摩擦副的摩擦系数和磨损量均表现出随着颗粒尺寸增加而逐渐增加的趋势,磨损状态逐渐恶化.此外,材料的表面磨损形态随颗粒尺寸的变化表现出“颗粒尺寸效应”.研究结果揭示了UHMWPE的磨粒磨损机理,为材料的工程应用和井下密封结构的设计提供了参考.

关键词：正交试验颗粒浓度颗粒尺寸摩擦磨损超高分子量聚乙烯

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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基于岩石初分类体系的高光谱岩石分类研究

光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 784-792页

作者：胡程浩吴文渊苗莹许林霞傅显浩郎夏祎何博闻钱俊锋杭州师范大学信息科学与技术学院浙江杭州311100 浙江省城市湿地与区域变化研究重点实验室浙江杭州311100 中国煤炭地质总局浙江煤炭地质局浙江杭州310017 浙江省地质矿产研究所浙江杭州310000

高光谱遥感是当前遥感领域的前沿技术,具有多波段、高光谱分辨率等特征,越来越广泛地被应用于岩石的识别和分类。当下的高光谱的岩石分类研究中,很多岩石因为矿物成分相近导致光谱容易混淆,分类始终精度不高;并且在大范围的野外条件下... 详细信息

高光谱遥感是当前遥感领域的前沿技术,具有多波段、高光谱分辨率等特征,越来越广泛地被应用于岩石的识别和分类。当下的高光谱的岩石分类研究中,很多岩石因为矿物成分相近导致光谱容易混淆,分类始终精度不高;并且在大范围的野外条件下进行高光谱岩性的研究存在许多外界环境的干扰,例如影像中出现地物覆盖、像元混杂等问题,因此有待对岩石光谱特性做进行进一步的研究,对光谱相近的岩石进行重新归类。从实验室高光谱遥感系统的角度,以81种常见的岩浆岩和变质岩样本的HySpex高光谱影像为研究数据,对影像进行反射率校正等预处理,结合ASD光谱仪测得的岩石样本光谱作为影像中对应样本光谱曲线提取的验证,提取得到代表每一岩石样本的光谱信息并对其进行光谱相似度初分类,最后得出以81块岩石岩本为基础的9个大类别和28个小类别的岩石初分类体系。初分类体系具有岩石样本在大类上成分性质以及光谱特征的相近,小类在大类的基础上光谱特征更为相近的特征。为了验证初步分类经验对计算机岩性分类的作用和效果,基于岩石样本初分类体系,利用最小噪声分离(MNF)技术进行高光谱影像的特征信息提取,设置两种分类方法,一种基于传统的分类,一种基于初分类模型,因此训练样本设置前者以每一块岩石作为样本,后者以初分类体系中的每小类作为样本,再应用计算机分类算法的模型使用最大似然法和随机森林分类两种方法,完成常见的岩浆岩和变质岩的高光谱影像分类。实验结果表明,基于传统模型的最大似然法和随机森林分类精度为83.21%和83.63%,而基于初分类的最大似然法分类和随机森林分类精度可以提高到85.46%和89.39%,随机森林分类器相比于传统的最大似然法更优越,而岩石初分类体系相比于简单的原始岩石分类具有一定的优越性,可为今后的岩石分类工作提供经验方法的借鉴。

关键词：高光谱遥感光谱特征岩性分类