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基于平行感知卸载区边缘工程结构规范性检测

煤炭学报 2024年第4期49卷 2152-2166页

作者：杨健健佟艺博王凯帆刘晋腾张玉增徐钟馗中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 矿业大学(北京)内蒙古研究院内蒙古鄂尔多斯017010 神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟露天煤矿内蒙古鄂尔多斯010300

当前露天矿无人驾驶技术在卸载阶段面临的主要挑战是安全隐患,尤其是在卸载区边缘工程结构的稳定性与规范性检测方面。为应对这一挑战,提出了一种平行感知理论驱动的点云模型解析AC-VIT算法,旨在实时稳定地检测露天煤矿卸载区边缘工程... 详细信息

当前露天矿无人驾驶技术在卸载阶段面临的主要挑战是安全隐患,尤其是在卸载区边缘工程结构的稳定性与规范性检测方面。为应对这一挑战,提出了一种平行感知理论驱动的点云模型解析AC-VIT算法,旨在实时稳定地检测露天煤矿卸载区边缘工程结构的稳定性与规范性。首先使用无人矿卡后向激光雷达扫描得到三维点云数据,随后应用网格平均方法、统计滤波法以及映射离散网格模型对点云数据进行处理,进而通过高度场梯度特征提取进行初步地形标记,并结合改进的AC-VIT神经网络进行规范性的识别与分类,AC-VIT模型通过全基于自注意力机制的平行计算和多层级的注意力机制,能有效捕捉长距离依赖关系。此外,在人工场景仿真环境中,基于内蒙古哈尔乌素露天煤矿实际生产作业环境搭建卸载区平行仿真环境,以获得大量多样性人工场景数据,在此基础上结合实际场景数据,利用提出的算法平行执行,进行平行感知计算实验的设计和实施,完成有效的检测算法训练和科学评估。实验结果表明,平行感知理论驱动的点云模型解析AC-VIT算法在准确率方面达到了98%,较传统神经网络模型的准确率与效率有所提高。此外,AC-VIT算法的成功应用不仅增强了露天矿卸载作业的智能化水平,还为其他类似的工程结构安全检测提供了有力的技术支撑。

关键词：平行感知露天煤矿卸载区激光雷达识别与检测

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多层结构底板破坏深度精确预测与Matlab实现

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煤炭科学技术 2024年

作者：李昂王伟东牟谦王峰马政和赵磊黄刚周永根田胜祺中煤科工集团重庆研究院有限公司神华新街能源有限责任公司陕西陕煤澄合矿业有限公司陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司西安科技大学建筑与土木工程学院

矿井煤岩层开采工作面底板扰动会诱发底板隔水岩层上部受到破坏，底板破坏深度计算是科学确定底板破坏深度的基本前提。以往采用单一岩层底板塑性滑移线场理论计算往往与实际偏差较大，原因在于底板破坏范围内其结构主要由多层结构组成... 详细信息

矿井煤岩层开采工作面底板扰动会诱发底板隔水岩层上部受到破坏，底板破坏深度计算是科学确定底板破坏深度的基本前提。以往采用单一岩层底板塑性滑移线场理论计算往往与实际偏差较大，原因在于底板破坏范围内其结构主要由多层结构组成。首先构建多层结构底板塑性滑移线场力学模型，推导出多工况下底板破坏深度解析解，并优化出5种计算多层结构底板破坏深度计算工况；其次分析多层结构底板破坏深度人工计算方法的不足及误差原因；提出了计算多层结构底板破坏深度逻辑流程，借助Matlab语言开发了多层结构底板破坏深度计算系统，并结合实际工况分析该系统的可靠性和稳定性。结果表明：⑴多层结构底板破坏深度计算过程中多数工况需多次利用泰勒展开式和一元四次方程求解，人工计算过程冗长繁杂，极易导致计算结果出现偏差；⑵通过手算和机算（Matlab内置函数）对比计算同一工况下相同参数时底板最大破坏深度，可知随底板层数增多，人工求解过程中因泰勒展开式的多次运用导致底板破坏深度计算结果累积误差增大，而Matlab编程求解过程中避免泰勒式应用，其结果更符合现场实际需求；⑶软件主界面包含层数、层厚、力学参数及输入框、计算按钮等功能，可快速智能判别工况，计算出底板最大破坏深度及开采面至底板最大破坏深度水平距离；⑷将平煤某矿相关岩性力学参数代入该软件求解，通过对比分析五层结构底板最大破坏深度理论值、拟合值、实测值及软件值可知，理论值与实测结果偏差0.57m，软件值与实测值相差0.14m，多层计算结果下软件计算更符合实际需求，可为底板水害防治及安全开采提供可靠的技术参数。

关键词：多层结构底板破坏深度塑性滑移线场计算软件

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煤层采动对天然气井水泥环影响规律研究

煤炭科学技术 2024年

作者：王旭东武书军任玺宁张燊杨胜利翟瑞昊马瑜谦神华新街能源有限责任公司中国矿业大学(北京)能源与矿业学院

在我国多地存在煤与天然气资源赋存压覆情况，传统上煤与天然气开采相互避让、互不影响，不仅极大地制约了生产效率，且造成了资源的浪费。为了解决这一难题，以新街煤矿为工程背景，采取留设天然气走廊方式保护天然气井方法以实现煤与... 详细信息

在我国多地存在煤与天然气资源赋存压覆情况，传统上煤与天然气开采相互避让、互不影响，不仅极大地制约了生产效率，且造成了资源的浪费。为了解决这一难题，以新街煤矿为工程背景，采取留设天然气走廊方式保护天然气井方法以实现煤与天然气同时开采。水泥环作为保护天然气井套管的保护层，其完整性直接影响套管的稳定程度。多煤层重复采动条件下所造成的覆岩运移使得水泥环在局部区域损伤，造成套管破裂甚至毁坏从而导致天然气泄漏等重大安全问题，因此研究煤层采动下水泥环应力演化规律及失稳形态及位置尤为重要。制备水泥石标准试件，设置常温与大埋深时不同温度对照组研究水泥石力学强度以及破坏特征，试验结果为高温情况下水泥环抗压强度显著提高，且主要破坏形式为剪切破坏，应重点关注水泥环在采动影响下环身剪切应力峰值强度。数值分析天然气井水泥环在采动影响下环身位移弯曲规律、应力演化特征、塑性区分布区域。结果表明：由于煤层回采形成采空区导致上覆岩层运移，且气井两侧工作面交替开采使水泥环处于向左侧弯曲变形再向中轴回正的过程，导致煤层及顶底板处以及井口处出现扭曲现象，使得剪切应力主要集中于井口以及煤层与顶底板位置且更易出现应力集中导致破坏水泥环的完整性。综上所述，为了保证天然气井套管安全生产，需要在地表以及煤层处水泥环进行加固，保证水泥环的稳定性。

关键词：重复采动协调开采煤与天然气水泥环岩层移动

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煤泥脱水影响因素数学模型分析

洁净煤技术 2024年第S2期 727-734页

作者：雷晓树孙鑫何梦琦马金庆神华准格尔能源有限责任公司选煤厂中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

煤泥脱水是煤炭洗选过程中的重要环节。脱水后的煤泥能够减轻运输成本，提高热值，并减少对环境的影响。利用半工业高压隔膜压滤机对煤泥脱水综合影响进行数学模型分析，通过对煤泥压滤脱水过程的研究，选取康采尼方程进行分析，以滤液... 详细信息

煤泥脱水是煤炭洗选过程中的重要环节。脱水后的煤泥能够减轻运输成本，提高热值，并减少对环境的影响。利用半工业高压隔膜压滤机对煤泥脱水综合影响进行数学模型分析，通过对煤泥压滤脱水过程的研究，选取康采尼方程进行分析，以滤液量代替滤饼阻力，通过微积分、线性拟合对康采尼方程进行简化，得出特定压力下，滤液量—时间表达式：(q+160.78)2=14 894.36(t-8.01)进而研究压滤脱水过程。研究结果对选煤厂现场压滤系统的操作改善提供试验基础。

关键词：高压压滤动力学煤泥水压滤压力滤饼水分

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高压压滤煤泥脱水效果

洁净煤技术 2024年第S2期 713-720页

作者：张建华张国营吉日格勒孙鑫何梦琦马金庆神华准能集团有限责任公司选煤厂中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

煤泥脱水是煤炭洗选过程中的重要环节。脱水后的煤泥能够减轻运输成本，提高热值，并减少对环境的影响。利用半工业高压隔膜压滤机研究压滤压力、压滤时间、矿浆浓度和煤泥中大于0.045 mm粒级的含量对煤泥脱水效果的影响。结果表明：压... 详细信息

煤泥脱水是煤炭洗选过程中的重要环节。脱水后的煤泥能够减轻运输成本，提高热值，并减少对环境的影响。利用半工业高压隔膜压滤机研究压滤压力、压滤时间、矿浆浓度和煤泥中大于0.045 mm粒级的含量对煤泥脱水效果的影响。结果表明：压滤压力的增加能够显著降低滤饼水分，提升脱水效率，在压滤时间为180 s、矿浆浓度300 g/L时，压滤压力从1 MPa增加到5 MPa,滤饼的水分从29.89%减少到23.78%,初始脱水速率从3.5 mL/s增加到8.7 mL/s。在压滤压力3 MPa、压滤时间180 s的条件下，当大于0.045 mm的粒级含量从25%增加到100%时，滤饼的水分从29.89%降低到23.78%,压滤初始脱水速率从2.6 mL/s增加到6.3 mL/s。研究结果对选煤厂现场压滤系统的操作改善提供试验基础。

关键词：煤泥水高压压滤脱水滤饼水分压力

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未来矿山绿色高质量发展顶层规划设计研究

矿业安全与环保 2024年

作者：李臣陈团团刘伟张令剑董俊亮中煤科工集团武汉设计研究院有限责任公司中国矿业大学(北京)能源与矿业学院神华新街能源有限责任公司

针对整装一体化开发的矿区高质量发展的必然需求,以矿区本底特点为基础,结合政策、规范及研究现状,提出了绿色矿区高质量发展的实现路径规划体系,并从矿区环境建设、资源开发方式、生态保护与修复、资源综合利用、矿区节能减排、绿色创... 详细信息

针对整装一体化开发的矿区高质量发展的必然需求,以矿区本底特点为基础,结合政策、规范及研究现状,提出了绿色矿区高质量发展的实现路径规划体系,并从矿区环境建设、资源开发方式、生态保护与修复、资源综合利用、矿区节能减排、绿色创新驱动、企业管理与形象等7大路径进行了宏观规划,最后给出了分阶段定性与定量目标。研究成果对矿区绿色高质量发展具有现实参考价值。

关键词：矿区绿色矿山规划体系实现路径阶段目标

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金属离子对固化封尘剂沉降特性的影响

洁净煤技术 2024年第S1期 481-485页

作者：吉日格勒孙鑫神华准格尔能源有限责任公司选煤厂中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

金属离子是固化封尘剂配置和使用过程中影响除尘效果的主要影响因素，研究了固化封尘剂沉降过程中质量浓度、金属离子浓度、金属离子种类对其悬浮液颗粒表面电位和稳定性的影响。结果表明，随封尘剂质量浓度的增加，悬浮液中固体颗粒表... 详细信息

金属离子是固化封尘剂配置和使用过程中影响除尘效果的主要影响因素，研究了固化封尘剂沉降过程中质量浓度、金属离子浓度、金属离子种类对其悬浮液颗粒表面电位和稳定性的影响。结果表明，随封尘剂质量浓度的增加，悬浮液中固体颗粒表面负电位增加，体系的稳定性增强；金属阳离子通过影响悬浮液固体颗粒表面负电位而影响体系的稳定性，阳离子浓度越大，封尘剂悬浮液稳定性系数TSI值越大，不同种类的阳离子对封尘剂悬浮液影响程度不同，相同浓度下阳离子对封尘剂悬浮液失稳作用强度顺序为Fe3+>Fe2+> Ca2+>Na+。

关键词：封尘剂沉降金属离子悬浮液稳定性

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煤与天然气协同开采理论与技术构想

煤炭科学技术 2024年第4期52卷 50-68页

作者：杨胜利张燊王旭东张凯辛德林翟瑞昊中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心北京100083 中国矿业大学(北京)内蒙古研究院内蒙古鄂尔多斯017004 神华新街能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017200 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209 中煤科工集团武汉设计研究院有限公司湖北武汉430061

我国存在大量的煤炭与天然气重叠赋存资源,出于对资源开采效率的要求,大量的煤与天然气重叠资源需要在同一时空内同步开采,传统的煤与天然气开采理论与技术难以满足协同开采出现的技术难题,煤与天然气协同开采的进程受到了严重制约。基... 详细信息

我国存在大量的煤炭与天然气重叠赋存资源,出于对资源开采效率的要求,大量的煤与天然气重叠资源需要在同一时空内同步开采,传统的煤与天然气开采理论与技术难以满足协同开采出现的技术难题,煤与天然气协同开采的进程受到了严重制约。基于此,结合国内煤与天然气重叠赋存情况对煤与天然气协同开采进行了科学定义,总结了已有可借鉴的煤与天然气开采技术和相关理论。建立了天然气井近场岩体力学理论、天然气近场围岩耦合损伤理论、“围岩–水泥环–套管”耦合损伤理论、煤与天然气协同开采垂直场围岩耦合损伤理论,揭示了煤与天然气协同开采围岩的耦合损伤机理,为煤与天然气技术体系的构建提供了理论基础。提出了“煤与天然气协同开采技术”“煤炭开采通过废弃井技术”和“天然气近场小煤柱留设技术”3项技术以及“协同开采分区规划系统”“透明地质与生产信息动态监测系统”和“煤与天然气协同区安全监测与评价系统”三大系统,为煤与天然气协同开采提供技术支持,提高煤炭与天然气资源的开采效率。在此基础上,构建了煤与天然气协同开采的理论与技术体系,明确了煤与天然气协同开采未来的研究重点,提出了我国煤与天然气资源安全、绿色、高效协同开采的技术路径与研究方向。

关键词：煤与天然气重叠资源协同开采无人智能化耦合损伤

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锚杆、锚网、锚索联合支护在大断面施工中的应用

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煤矿现代化 2005年第5期14卷 43-44页

作者：杨占彪神华乌达矿业公司苏海图煤矿

随着高产高效矿井的发展,矿井设备也逐步更新趋于大型化管理,对于神华乌达矿业公司苏海图煤矿12层煤而言,由原分层开采变为一次性采高,切眼断面也由2.2m×6m=13.2m2变为3.5m×7m=24.5m2因此传统的联锁棚支护已达不到快速高效的发展要求... 详细信息

随着高产高效矿井的发展,矿井设备也逐步更新趋于大型化管理,对于神华乌达矿业公司苏海图煤矿12层煤而言,由原分层开采变为一次性采高,切眼断面也由2.2m×6m=13.2m2变为3.5m×7m=24.5m2因此传统的联锁棚支护已达不到快速高效的发展要求,探讨引进先进的锚杆、锚网、锚索联合支护对12层煤切眼大断面支护,势在必行.

关键词：锚索联合支护大断面支护锚杆锚网应用施工高产高效矿井矿井设备矿业公司

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