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期刊信息/Journal information
矿业科学学报
中国矿业大学（北京）
矿业科学学报

中国矿业大学（北京）

双月刊

2096-2193

kykxxb@cumtb.edu.cn

010-62339528

北京市海淀区学院路丁11号中国矿业大学（北京）3号办公楼

矿业科学学报/CSCDCSTPCD北大核心
查看更多>>《矿业科学学报》是由教育部主管、中国矿业大学（北京）主办、煤炭工业出版社出版的综合性中文学术期刊。《矿业科学学报》国内统一连续出版物号为CN10-1417/TD，双月刊，国内外公开发行。主要刊载矿业科学领域的原创性成果，内容包括矿业工程、煤矿开采、安全科学与工程、测绘科学与技术、地质资源与地质工程、矿山建设工程、岩石力学与地下工程、矿山机械工程、矿山电气工程与自动化、矿物加工与利用、煤矿环境保护、煤炭能源绿色开采与洁净利用、管理科学与工程、能源安全与发展战略等。
正式出版
收录年代

    倾斜中厚矿体阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究

    黄敏王晓军邱纪香谷亚州...
    483-492页
    查看更多>>摘要：分段凿岩阶段空场嗣后充填法是倾斜中厚矿体的高效采矿方法,但爆破、充填与采场稳定性之间关系复杂,可能存在地表塌陷、顶底板垮塌和回采损失率高的问题.采用工程类比、工业试验等手段,从回采顺序、切割方式、底部结构布置等方面对倾斜中厚矿体分段凿岩阶段空场嗣后充填法进行了工艺优化,并提出采场内不留间柱的布置方法.该方法在一步骤充填后将充填体侧帮直接与矿房相连接,并采用挤压爆破提高充填体强度和矿块的回采率.实施时间是该方法的关键,ANSYS/LS-DYNA数值模拟表明:采用中深孔挤压爆破形成切割槽时,应在采场充填及充填体养护7～9 d后进行.工程实践表明该方法具有可行性,能够为矿山生产提供技术支撑.

    倾斜中厚矿体分段凿岩阶段空场嗣后充填法切割槽底部结构ANSYS/LS-DYNA

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    气体压力与粒径对煤CO2动态扩散-吸附特征影响研究

    张遵国李丹丹陈毅唐朝...
    493-503页
    查看更多>>摘要：为探究粒径及气体压力对煤中CO2 动态扩散规律的影响机制,利用自主研制的煤层高压吸附解吸实验系统,以容量法吸附实验为基础,结合经典单孔扩散模型对不同时间下的CO2 扩散系数进行计算,分析煤中气体吸附平衡前的动态扩散特征.结果表明:吸附平衡时间与煤样粒径呈正相关,随吸附平衡压力增加呈减小趋势,且煤样粒径越大,吸附平衡时间减小趋势越明显;有效扩散系数比扩散系数能更好地解释粒径大小与平衡时间的关系,煤样粒径越小,有效扩散系数越大,达到吸附平衡的时间越短;有效扩散系数与时间成幂函数关系;初始有效扩散系数(De0)和有效扩散衰减系数(β)都随粒径增大而减小,De0 随平衡压力增大先增大后减小,不同粒径煤样β随平衡压力增大呈现不同规律.粒径越小的煤孔隙间的连通性越好,气体分子扩散路径越短、扩散阻力越小,更容易进行吸附.气体压力对CO2 吸附扩散有驱动作用,但随着煤样不断吸附,煤基质膨胀堵塞孔隙,扩散通道变窄,驱动作用减弱.

    粒径CO2吸附平衡压力平衡时间扩散特征

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    多因素影响下巷道围岩稳定性分析及优化设计研究

    刘洪涛周光东韩子俊韩洲...
    504-518页
    查看更多>>摘要：针对深部煤层巷道矿压显现剧烈且巷道变形难以控制的问题,基于Kastner公式对巷道高宽比、侧压系数、埋深、断面形状、围岩强度5 种影响巷道围岩稳定性的因素展开正交数值模拟实验,通过方差和直观分析图法研究了各因素对巷道变形破坏的敏感性.采用平面弹性复变函数理论分析了不同侧压系数与巷道高宽比下椭圆和矩形巷道围岩的应力分布规律,对椭圆形和矩形巷道宽高比和形状进行了优化设计.研究结果表明:围岩强度与侧压系数是影响巷道围岩稳定性的主要因素,埋深、断面形状、巷道高宽比为次要因素;椭圆形巷道在等轴应力比下围岩应力差值最小;矩形巷道宽度为5 m、高宽比为0.6 左右时,应力集中程度较小;针对矩形巷道应力快速增高区,在考虑承压特性和断面利用率的基础上设计了圆角矩形优化巷道,确立了圆角半径的计算公式,通过数值模拟验证了其良好的性能.

    正交数值模拟试验围岩控制围岩应力分布巷道高宽比围岩强度

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    基于DIC技术近距离煤层采动裂隙-位移-应变演化规律相似模拟研究

    梅福星尚宇琦孔德中张鹏飞...
    519-528页
    查看更多>>摘要：为研究近距离煤层采动条件下覆岩裂隙演化规律,以安顺煤矿 9305 工作面为研究对象,利用相似模拟试验研究近距离煤层开采过程中位移场与应变场的演化情况.结果表明:①上覆岩层随着工作面距离的不断推进,先形成离层裂隙和纵向裂隙,随后采空区中部部分离层逐渐压实;②位移场在工作面推进方向上出现不对称分布,工作面侧覆岩位移量明显小于采空区靠左区域,位移峰值主要集中在采空区中部;③最大主应变集中位置由采空区中部向开切眼侧以及工作面侧进行不对称转移,开切眼侧集中程度明显大于工作面侧,且最大主应变集中位置与瓦斯富集区存在潜在关联.

    近距离煤层覆岩结构裂隙演化位移应变相似模拟

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    大直径钻孔预抽瓦斯治理技术研究

    谢俊
    529-537,652页
    查看更多>>摘要：针对寺家庄矿走向长度3 300 m的大采长工作面煤层瓦斯储量和涌出量大、上隅角容易超限的难题,采用大直径顺层钻孔抽采煤层瓦斯技术,建立了考虑钻孔叠加效应的流固耦合数值计算模型,分析了钻孔直径分别为 113 mm和 400 mm时钻孔抽采的瓦斯压力演化规律、有效抽采半径以及瓦斯抽采效果.研究结果表明:实施大直径钻孔预抽技术后,钻孔有效抽采半径相对于普通直径钻孔提高了 21.12%;引入系数 k=pm/pc 作为叠加效应的评判指标,以单孔直径113mm钻孔有效抽采半径为参考,采用普通直径钻孔进行多孔抽采时,直径 113 mm钻孔有效半径较单孔抽采提升了3.7 倍;采用大直径钻孔进行多孔抽采时,其有效半径较单孔抽采提升了4.5 倍;钻孔瓦斯抽采浓度提高了2 倍,抽采纯量提高了5 倍,为大采长工作面的瓦斯治理和安全生产提供了技术和理论指导.

    瓦斯治理大直径钻孔数值模拟流固耦合叠加效应

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    基于PSO-LSTM模型的地热储层温度预测研究

    杨艺赵惊涛付国强
    538-548页
    查看更多>>摘要：预测不同深度地热储层的温度是确定热储的热能储存量、热输出能力和可持续利用期限等参数的关键.针对不同约束条件下的热储温度预测问题,建立了一种基于粒子群优化算法(PSO)的长短时记忆网络(LSTM)的热储温度预测模型,对共和盆地恰卜恰地区地热井进行了预测,并通过与BP模型、LSTM模型的预测结果对比,验证该模型的有效性.结果表明,该模型预测结果的均方根误差(RMSE)、平均绝对百分误差(MAPE)、平均绝对偏差(MAD)值与BP、LSTM模型相比均最小,且RMSE最小值仅为 1.192.该模型预测值与真实值的相关性系数为 0.929,说明该模型的预测效果好,能实现地热系统储层温度的高效预测,为地热系统高效长久开发提供科学依据.

    地热系统粒子群优化算法长短时记忆网络模型温度预测

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    超宽工作面三维电法数据特征研究及应用

    张新过李毛飞孙若淞姜志海...
    549-560页
    查看更多>>摘要：超宽工作面的构建有助于推动煤炭资源的安全、高效开采.然而,受巷道空间、施工条件的限制,常规矿井地球物理的探测深度有限,无法准确获取超宽工作面内部及顶底板一定范围内的地质信息.为了提高超宽工作面底板富水区的探测精度,给实测数据处理及解释提供依据,在总结分析当前矿井地球物理探测技术的基础上,针对可应用于超宽工作面探测的三维直流电阻率法,结合河南永城某煤矿21106 工作面底板灰岩水的赋存特征,采用理论分析、数值模拟和实测数据相结合的研究方法,系统研究了三维观测和二维观测模式的数据特征和分辨能力.研究结果表明:相较于传统的同侧发射接收二维观测模式,对侧发射接收的三维观测模式对工作面底板低阻体的反应更为灵敏;对侧发射接收三维观测模式所得数据,经过常规视电阻率公式计算后,视电阻率与实际电性有时相反,因此需要采用三维反演方式进行数据处理;对河南永城某煤矿21106 工作面观测到的三维模式数据进行了三维反演处理,经井下钻探资料验证了三维观测结果的可靠性.研究结果为二极装置条件的二维观测和三维观测数据解释提供了依据.

    超宽工作面矿井三维电法水害防治三维反演

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    神东矿区矿井水灌溉适宜性空间分布特征

    郭洋楠
    561-572页
    查看更多>>摘要：神东矿区位于我国西北地区,气候干旱,水资源匮乏,大量矿井水被用于矿区生态灌溉.针对矿井水灌溉适宜性,通过矿区矿井水现场采样和水化学测试,分析了水质参数的空间分布规律及水化学类型,分别应用钠离子吸附比(SAR)、可溶性钠百分比(KNa)、凯利比率(KR)、渗透率指数(PI)、残余碳酸钠(RSC)、镁吸附比(KMg)单指标法以及USSL图解法、Wilcox图解法进行了长期生态灌溉适宜性预测评价,同时结合矿区地下水位埋深、土壤质地类型以及气候条件,讨论了指标的适用性.研究结果表明,神东矿区矿井水中主要离子质量浓度排序,阳离子为Na+、Ca2+、Mg2+、K+,阴离子为HCO-3、SO2-4、Cl-、NO-3;矿井水整体上呈弱碱性,Cl-、NO-3 离子浓度在空间上变化较显著;Na+、Cl-、SO2-4、溶解性总固体(TDS)、电导率(γ)之间、Ca2+与Mg2+之间存在较强的正相关性,F-与Ca2+、Mg2+之间具有一定的负相关性;矿井水主要水化学类型为NaHCO3 型,化学成分主要受到离子交换作用以及蒸发作用的影响;矿井水中Na+、SO2-4、Ca2+、Mg2+相对富集,且Cl-、F-、TDS和γ存在超标;矿区地下水和地表水渍涝共同影响下的盐分积累作用不明显,土壤板结问题不突出,PI法、USSL图解法不适宜本区灌溉水质评价;基于Wilcox图解法的评价结果,哈拉沟矿、石圪台矿及大柳塔井的矿井水适宜作为灌溉水,补连塔矿、上湾矿、布尔台矿、乌兰木伦矿及活鸡兔井的矿井水不宜长期直接用于灌溉.研究结果对于合理开发利用矿区矿井水资源具有理论与实际意义.

    神东矿区矿井水水化学灌溉水质

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    钢渣在矿山充填胶凝材料中的水化硬化性能研究现状分析

    郝建帅周子涵陈忠辉车增辉...
    573-585页
    查看更多>>摘要：将钢渣应用于制备矿山充填胶凝材料是资源利用的重要途径之一,本文分析了不同处理工艺和产地来源对钢渣物理和化学性质的影响规律,探讨了6种钢渣充填胶凝体系的水化硬化机理和协同作用机制,梳理了钢渣在矿山充填材料应用中的优势、不足和发展趋势.研究表明:(1)脱硫石膏可以促进钢渣的水化和溶解;水泥熟料、矿渣、粉煤灰可为钢渣水化提供碱性环境;硅灰能为钢渣水化提供大量的高反应活性硅.(2)钢渣可以改善充填料浆和易性并提高充填体后期强度,同时也会延长充填材料凝结时间,降低其早期强度.(3)钢渣的掺入可有效增强充填体的塑性变形特征,在煤矿冲击动力灾害风险防控方面有良好的应用前景.

    钢渣矿山充填充填胶凝体系水化反应水化硬化

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    加热速率对中心直裂纹巴西圆盘试样断裂行为影响规律研究

    肖晓冬周磊梁贤梁王骞...
    586-596页
    查看更多>>摘要：为了研究不同加热速率处理后花岗岩的断裂特性与损伤机理,对中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)试样在4 组加热温度下分别进行4 种加热速率的高温处理,冷却至室温后使用电液伺服压力机进行巴西劈裂实验,分析其静力学断裂过程.结果表明:(1)经过不同高温处理的花岗岩,从脆性破坏向延性破坏转变.(2)在同一目标温度下,经不同加热速率处理的花岗岩,峰值破坏载荷随着加热速率的增大而降低.表观颜色无明显区别,而表观裂缝逐渐增多.(3)不同加热速率下,200℃和400℃下的纵波波速和弹性模量变化较小,而600℃以上时,随着加热速率的增大,纵波波速和弹性模量显著降低.(4)花岗岩的断裂韧度随着温度升高呈现逐渐衰减特征,同一温度下花岗岩试样的I型断裂韧度值随加热速率的增大而减小,400℃下加热速率对花岗岩断裂韧度的影响最大.

    加热速率裂隙岩体破坏峰值强度纵波波速断裂韧度

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