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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

    露天矿山地表变形智能预测与灾害风险评价研究现状与展望

    李荟朱万成徐晓冬宋清蔚...
    837-848页
    查看更多>>摘要：露天矿山地表变形预测及灾害风险评价的研究对提高灾害预警准确性及制定安全防治措施具有重要意义.近年来,大数据、云计算、人工智能方法的发展,为传统矿山的智能化转型提供了技术支持.从矿山地表变形智能感知、预测及灾害风险评价3个方面概述了露天矿山地表变形灾害的研究进展;梳理了矿山地表变形智能监测技术,选择智能监测手段需要从数据精度、安装成本、后处理速度等多角度权衡;从传统变形预测方法与智能优化方法的结合、机器学习、深度学习3个方面总结了地表变形预测的智能建模方法;概述了矿山变形灾害典型风险评价方法的思路.基于当前研究进展,探讨了存在的问题及未来发展趋势,助力矿山灾害防治的智能升级.

    人工智能矿山灾害地表塌陷边坡滑坡变形预测风险评价

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    风蚀地貌区浅埋煤层矿井水文地质结构及保水采煤方法

    孟凡林李佳山孙治豪蔡进...
    849-857页
    查看更多>>摘要：新疆地区气候干旱、水资源稀缺,如何保护矿区水资源成为新疆地区煤炭开采面临的重大课题.以位于风蚀地貌区的新疆榆树泉煤矿作为研究区,探讨风蚀地貌区水文地质结构与水循环规律,提出榆树泉矿区保水采煤方法.首先,通过计算煤层开采导水裂隙带高度,确定煤层开采直接充水含水层,并进行富水性分区;然后,根据研究区内水文观测孔水位数据,分析矿区水体间水力联系及开采造成的影响,确定煤层顶板含水层、烧变岩含水层为应保护的目标含水层;最后,根据煤层开采扰动程度将研究区划分为3个区域,分别采取留设煤柱、限高开采等保水采煤措施,给出矿区污水净化后再利用方案.研究结果可为新疆地区后续的开采水害防控与水资源保护提供思路与参考.

    风蚀地貌区浅埋煤层水循环水文地质结构保水采煤

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    甲烷/氧气燃爆下页岩应力波衰减及损伤规律研究

    罗宁柴亚博李鹏龙杨梦迪...
    858-869页
    查看更多>>摘要：基于甲烷原位燃爆压裂页岩试验获得燃爆关键参数(燃爆压力、燃爆速度、峰值升压时间)的变化规律,通过无量纲分析得到页岩储层应力波衰减规律,结合有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立不同工况模型,分析燃爆对页岩产生的裂缝条数以及页岩损伤演化等规律.结果表明,甲烷与氧气发生燃爆时的压力约为初始压力的30倍,峰值升压时间为85 μs;页岩储层内应力波峰值应力与比距离之间为指数关系;提高加载速率可以在燃爆孔周边形成多条裂缝;与裸眼完井相比,套管的存在使井壁附近压力变小,沿着初始裂缝方向出现Ⅰ型裂纹扩展,扩展后的射孔长度增加47％.

    甲烷页岩燃爆压裂数值模拟

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    非均匀应力场中矩形巷道围岩塑性区扩展规律及等效外接圆理论解析方法

    郭晓菲靳祎炜张红凯
    870-883页
    查看更多>>摘要：矩形巷道在煤矿井下应用广泛,但其周围应力分布复杂,其围岩塑性区状态难以进行理论解析.通过数值模拟方法探究不同宽高比矩形巷道在非均匀应力场中围岩塑性区的扩展规律,从塑性区形态、范围、集中位置三个维度与对应外接圆进行映射对照,提出矩形巷道围岩塑性区的等效外接圆理论解析方法.研究表明:①非均匀应力场中矩形与对应外接圆巷道围岩塑性区形态演化规律一致,均呈现圆形、椭圆形、蝶形3种形态;②矩形巷道宽高比v＜2时(已满足现场实际需要),塑性区最大半径不超过对应外接圆的15％,p值越接近1等效外接圆理论解析方法的误差越小,当v=1时误差趋近于0;③出现蝶形塑性区后矩形与对应外接圆巷道塑性区蝶叶角收敛值均集中在34°～39°,当v＜2时,两者蝶叶角差值在1°～3°;④非均匀应力场中p＜2时塑性区形态、范围、主要集中位置可通过等效外接圆方法进行理论解析.

    蝶形塑性区矩形巷道非均匀应力场等效外接圆

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    端头放煤区域巷道围岩稳定性的数值模拟研究

    高鹏赵志宁杜厚霖潘卫东...
    884-896页
    查看更多>>摘要：为解决综放工作面端头不放煤导致顶煤遗失的问题,以淮北矿业集团袁店一井煤矿为研究对象建立了二维数值模型,分析了端头放煤过程中煤岩体位移场及力链场的动态变化特征,提出了端头安全放煤区段划分方法和精准放煤方案,并针对放煤空间不足的问题设计了支架改造方案.研究表明:①巷道锚杆(索)的主动支护作用在放煤前受工作面中部放煤影响逐渐失效,但上、下端头的主动支护作用失效具有时空性差异.②放煤过程中,上、下端头煤岩体流动规律显著不同.上端头煤岩体承载结构受中部放煤影响产生超前松动,超前影响范围与工作面倾角呈正比;下端头承载结构的煤岩体随放煤架数增多逐渐松动,承载能力逐步减弱.③端头放煤区间范围对承载结构稳定性影响显著,为保持承载稳定,应采取下端头整体分区、上端头架内分段的放煤方案.

    端头放煤时空性差异流动特征放煤区段支架改造

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    基于尖点突变理论的采场矿柱稳定性分析

    文小松王沉黄欣欣龙绍亮...
    897-908页
    查看更多>>摘要：在开采埋藏较深的矿床时,往往需要留设一定宽度的永久矿柱来保证采场的稳定性,因此科学合理地设计矿柱宽度至关重要.以贵州某磷矿为研究对象,运用Hoek-Brown强度准则与矿柱面积承载理论推导了房柱法开采时采场矿柱安全系数表达式;在分析矿柱承载机理的基础上,利用矿柱尖点突变理论建立方形矿柱失稳突变模型,得到方形矿柱失稳的充要条件,并通过数值模拟和现场试验进行验证分析.结果表明:矿山安全矿柱宽度应大于5.8 m,安全系数不小于1.5,在数值模拟验证和实际生产中,取矿柱宽度为6 m;当矿柱宽度设计为6 m时,采场矿柱最大沉降位移为14.75 mm,最大应力为3.88 MPa,均在矿柱稳定可控范围之内;数值模拟结果与现场监测结果基本吻合,且矿柱表面未发生明显破损和开裂现象.

    磷矿矿柱稳定性矿柱宽度面积承载理论尖点突变理论

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    基于Drucker-Prager准则的三维应力场下围岩塑性区近似解

    刘洪涛梁嘉璐韩子俊刘勤裕...
    909-920页
    查看更多>>摘要：为了研究三维应力场下巷道围岩的稳定性,基于Drucker-Prager准则,以弹塑性力学为理论基础,通过引入轴向应力解推导了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界方程,对不同应力场条件下的围岩塑性区形态及尺寸展开分析,对比分析了巷道围岩的内聚力、内摩擦角、泊松比和巷道半径变化的条件下,5种Drucker-Prager系列屈服准则对塑性区形态及尺寸的影响,并基于演化特性提出实际工程意义.结果表明:水平侧压的增减对巷道围岩的塑性区形态影响程度较大,过高或过低的水平侧压会使巷道围岩呈蝶形扩展;轴向侧压的增减对巷道围岩的塑性区形态影响较小,对围岩的塑性区尺寸影响较大,相同水平侧压下,不同轴向侧压会使围岩的塑性区尺寸变化呈碗状发展;内聚力、内摩擦角和巷道半径变化时,不同Drucker-Prager准则下巷道围岩塑性区尺寸变化规律具有一致性,选取不同Drucker-Prager准则会对巷道围岩塑性区的计算结果产生影响.

    塑性区蝶形破坏Drucker-Prager准则三维应力场巷道支护

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    深埋冲击倾向性煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度及控制技术

    唐东旭赵文光张俊文班定成...
    921-931页
    查看更多>>摘要：针对深埋煤层沿空掘巷围岩变形大、难控制问题,以某矿深埋冲击倾向性煤层沿空掘巷窄煤柱留设为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,基于极限平衡理论解算窄煤柱留设合理范围,构建不同窄煤柱宽度及巷道掘进宽度数值模型,分析窄煤柱及实体煤内垂直应力及弹性能密度的分布演化规律.理论计算得出,窄煤柱留设最小宽度为5.04 m、巷道掘进宽度为5.4、6.0 m时,煤柱最大宽度分别为6.8、6.2 m,表明窄煤柱宽度减小仍具有良好的承载能力且处于低应力、低能量水平,可有效避免巷道大变形,降低冲击危险性.

    深埋煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度控制技术

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    井工煤矿全生命周期冲击地压防治体系研究

    欧阳振华许乾海张宁博张天姿...
    932-942页
    查看更多>>摘要：现有冲击地压防治主要集中在矿井生产期间,导致难以从根本上遏制冲击地压灾害.基于全生命周期管理理念,将矿井周期划分为勘查、建设、生产和关停4个阶段,从不同阶段实施"源头"预防和治理措施.矿井勘查阶段重在对新建矿井可采煤层进行冲击倾向性评估和冲击危险性预测;矿井建设阶段重在结合各可采煤层及其顶底板冲击倾向性鉴定和冲击危险性评价结果,进行冲击地压矿井鉴定,建立健全防冲机构,完善管理制度,确定矿井产能并开展矿井防冲设计;矿井生产阶段分为采前、采中和采后3个阶段进行冲击地压防治.矿井关停阶段重点开展煤柱回收防冲安全性论证,并基于论证结果编制防冲专项措施.

    冲击地压矿井全生命周期冲击倾向性鉴定冲击危险性评价防冲技术

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    深部冲击地压矿井近断层高层位爆破卸压防冲技术

    任文涛王浩于冰冰左进京...
    943-952页
    查看更多>>摘要：复杂地质条件下的冲击地压防治工作是现阶段矿业工程技术研究的焦点,以新巨龙煤矿106能级的大能量微震事件和特殊位置断层的强冲击风险为背景,提出了一种基于近断层高层位爆破的新型卸压防冲技术,从多维度进行了综合评价.结果表明:原位监测的爆炸裂隙区最大扩展半径为1.5 m,据此设计的孔底距和装药量可以保证断层的破断效果;104能级的微震事件由停采前的5.2％降低到恢复推采的1.5％,并且未出现105和106能级事件;水平主导应力下巷道变形表现为帮部大于顶底板,覆岩层的压力转移至实体煤帮,导致实体侧变形大于采空侧;巷道的围岩应力波动范围由6～12.85 MPa降低至6～8.5 MPa,峰值显著降低40％.近断层高层位卸压爆破形成的破碎带区域有效地切断了断层与厚硬顶板的联系,削弱了"跷跷板"效应的影响程度,对防冲卸压工程实践以及冲击地压灾害治理具有重要的应用意义.

    冲击地压断层高层位卸压爆破原位监测三维散射炮孔

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