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期刊信息/Journal information
西安科技大学学报
西安科技大学
西安科技大学学报

西安科技大学

伍永平

双月刊

1672-9315

XKXB@xust.edu.cn

029-85583054

710054

西安市雁塔中路58号

西安科技大学学报/Journal Journal of Xi'an University of Science and Technology北大核心CSTPCD
查看更多>>西安科技大学学报（原西安科技学院学报（1999-2004）、西安矿业学院学报（1981-1999）），1981年9月创刊，由西安科技大学主办，陕西省教育厅主管。西安科技大学期刊中心编辑出版。本刊为季刊，公开发行，大16开，每期144页。本刊是以煤炭科技为主的学术性刊物，主要刊载本校师生及相关高校、科研院所的科研成果，开展国内外学术交流，为繁荣煤炭科学技术服务。本刊已在“万方数据”、“中国期刊网”和“中国科技期刊数据库”全文上网。《中文核心期刊要目总览》矿业工程类核心期刊。美国化学文摘（CA）、俄罗斯文摘杂志（PЖ）、中国知识资源总库“中国科技期刊精品数据库”收录期刊。
正式出版
收录年代

    煤炭原位开发地质保障

    王双明孙强胡鑫耿济世...
    1-11页
    查看更多>>摘要："双碳"目标下，面对"缺油、少气、相对富煤"的资源禀赋特征，煤炭在一段时期内仍占据中国的主体能源地位，但煤炭的低碳、清洁开发转型势在必行。地下原位热解、气化、干馏、制氢等方式有望成为未来煤炭开发的重要抓手。当前对煤炭原位开发已有较多探索，但地质选址和开发过程的地质安全性、可靠性和环保性仍是制约其规模化和商业化的科学难题。因此，煤炭原位开发地质保障的理论和技术研究亟待深入。秉持"安全、经济、环保、可持续"原则，从煤炭资源禀赋特征和地质条件出发，分析了煤炭原位开发研究现状;基于煤炭开发全生命周期的科学理念，提出了"煤炭原位开发地质保障"的科学内涵;在查明采前地质条件的基础上，从物理机制角度揭示深部原位开发过程中围岩地质体响应特征和损害规律，阐明原位开发中岩体工程地质力学行为，构建原位开发地质条件动态评价模型，形成原位开发减损保障策略和方法，提出原位开发空间的再利用途径，并以煤炭地下气化和地下热解2种开发模式为例阐述了原位开发阶段性，明确了原位开发区设计的地质条件要素，强调开发过程中实时动态监测和评价围岩地质体响应保证开发区密封性与安全性，实现地质条件时空演化的评价及地质风险可控性，此外注重协同开发深部热能与共伴生资源，实现残余资源利用和地下空间再利用。煤炭原位地质保障研究体现了资源赋存条件、地质环境约束、原位开发技术、地质风险防控、资源协同开发等层面的要求，突出了原位扰动条件下的地质条件变化，强调开发扰动与地质体结构的整体研究，理解原位开发时空效应范畴的多相场耦合损伤机制，从多圈层角度揭示原位开发扰动效应下地质风险模式，破解资源开发与地质环境制约之间矛盾，对于推动未来煤炭低碳开发，实现煤炭工业高质量发展具有重要的理论和实践指导意义。

    深埋煤层原位开发碳中和地质储能

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    煤岩介质对水压裂隙扩展的影响机理

    邓广哲王斌辉
    12-22页
    查看更多>>摘要：为研究不同煤岩介质压裂条件下水压钻孔裂隙起裂压力、起裂位置的变化规律，通过梳理现有理论，对连续介质弹性理论和非连续介质断裂理论2种经典模型进行比较。以王家岭煤矿等9个矿井为研究对象，针对不同介质岩石钻孔的压裂条件，开展室内试验并对结果进行比较，采用比较分析法进一步研究围岩压力、抗压强度对裂隙起裂压力、起裂位置的影响规律。结果表明:不同应力环境中，侧压系数越大，2种介质岩石钻孔开裂所需的起裂压力越大，相差越大，差值(2种压力差与连续介质岩石起裂压力的比值)越小，当侧压系数大于2时，差值无限接近于0;不同介质岩石的抗压强度具有差异性，抗压强度越大，2种介质岩石钻孔起裂压力越大;连续介质理论中起裂位置与围岩压力、抗压强度呈正相关，非连续介质理论中起裂位置始终沿水平应力方向。岩石介质对水压裂隙扩展规律的影响，可以为理论模型的优选提供参考，同时有助于裂隙起裂扩展行为预测。

    水力压裂裂隙扩展理论模型比较分析法扩展规律

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    LN2/CO2复合制干冰对松散煤体降温特性

    张铎孙艺赵得福冶平...
    23-33页
    查看更多>>摘要：为研究LN2/CO2复合制备干冰对松散煤体的降温特性并实现最优复配，利用自主设计搭建的可视化凝华试验台，系统分析LN2和CO2在不同注输比下对管道内温度、压力及干冰成核效果的影响;以可视化凝华试验为基础，设计搭建松散煤体降温试验台，系统分析不同注输比下LN2和CO2在注输停注过程的传热特征及对松散煤体温度场的抑温效果。结果表明:CO2凝华需要LN2提供足够过冷度，当CO2注输量不变，增大LN2/CO2注输比，管路内制冷温度降低，压力升高，LN2和CO2的混合流体换热效率增加，凝华发生时间提前;相变潜热引起的冷却能量具有时间-空间特征，压注阶段，箱体内各测点温度随时间持续下降，平面一降温速率明显快于平面二，低温区域逐渐呈锥形扩大;回温阶段干冰颗粒在煤层堆积，持续发挥降温惰化作用，注入口附近煤体与高温煤体之间存在温差进行换热，箱体中部温度逐渐升高、四周温度逐渐降低直至平衡;当LN2、CO2注输比为4∶1时，持续降温能力呈现较高水平。研究成果促进了干冰相变冷却技术在矿井防灭火领域的深入应用。

    LN2/CO2注输比干冰相变灭火性能

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    基于组合赋权灰色关联法的木质板材火灾危险性研究

    于志金宋佳妮徐澜李茜...
    34-42页
    查看更多>>摘要：为探究木质板材火灾危险性综合评价，选用6种常用木质板材(杉木板、松木板、榆木板、密度板、胶合板、刨花板)，采用锥形量热仪与火蔓延试验平台测试6种板材的燃烧行为。将测得的燃烧反应特性参数分为燃烧特性、生烟特性、一般烟气毒性与火焰蔓延特性4种指标因素，以构建木质板材火灾危险性综合评价指标体系，并提出一种基于博弈法组合赋权的改进灰色关联法，与火灾增长速率指数评价法进行对比，发现火灾增长速率指数评价法主要反映热释放速率快速增长阶段的热危险性，而改进灰色关联法在评价各指标因素上更全面。结果表明:组合赋权的改进灰色关联法能有效评价各指标因素对木质板材火灾危险性的影响，最终得到6种木质板材火灾危险性由小到大为:榆木板(0。674 8)＞松木板(0。663 4)＞刨花板(0。655 6)＞杉木板(0。650 5)＞密度板(0。637 7)＞胶合板(0。633 0)。组合赋权的改进灰色关联法在评价材料火灾危险性时可以更科学、更全面地反映整个受火过程中的火灾危险性大小，是一种评价结果可信度高的思路。

    熵权法CRITIC法博弈论灰色关联度木质板材燃烧特性

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    王洼煤矿水库坝体下工作面安全开采高度研究

    杨涛张一铭张杰林海飞...
    43-53页
    查看更多>>摘要：为解决水库坝体下开采安全性，提高煤炭资源回收率，以王洼煤矿水库坝体下110505工作面为研究背景，通过物理仿真模拟、数值模拟及理论分析等方法对覆岩裂隙发育规律及导水裂隙带高度展开研究。为避免矿井开采对地表水坝与水体破坏，针对导水裂隙带高度分析结果，提出了 110505工作面限高开采方案。结果表明:工作面开采后地表形成"凹"型盆地，并产生拉伸裂隙，致使地表水位下降78％;现场实测导水裂隙高度为170。76 m，物理仿真模拟试验、数值计算、传统经验公式得出三者的导水裂隙带高度分别为162，164 m和120。57 m;方差修正系数对经验公式做出修正后，反推出限高开采的安全开采高度为2。6 m。研究揭示了工作面覆岩导水裂隙带高度发育规律及水库水体受采动影响的规律，为王洼煤矿后续此类条件下安全措施的制定提供了依据。

    水库下采煤高强度开采绿色开采物理仿真导水裂隙带

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    基于透视变换和SNc-YOLOv5的大块煤识别方法应用

    于涛
    54-63页
    查看更多>>摘要：为了提高带式输送机大块煤识别的准确率，避免大块煤堆积对皮带造成的磨损，延长输送机的使用寿命，提出了基于透视变换和SNc-YOLOv5的大块煤识别方法，该方法首先利用透视变换技术对原始图像进行处理，有效地将图像中的非输送机区域滤除，并对输送机区域进行坐标矫正;然后，采用SNc-YOLOv5模型对经过标准化处理的图像进行深度学习建模，得到大块煤识别模型;最后，通过试验分析和现场应用对该方法进行有效性验证。结果表明:该方法在1号煤矿数据集的试验分析精确率为94。8％，召回率为83。2％，在2号煤矿数据集的试验分析精确率为92。8％，召回率为85。3％，现场应用置信度达到0。9，与其他方法进行比较，精确率和召回率指标均优于其他方法;该方法在图像预处理阶段提取带式输送机区域对图像进行标准化，仅对感兴趣区域进行处理，提高了大块煤识别的准确率。该算法部署到某煤矿现场，能够实现实时监测，为带式输送机的安全运行和延长使用寿命提供了有力保障。

    大块煤识别带式输送机透视变换图像标准化

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    基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定

    童应山王森张连东王永安...
    64-73页
    查看更多>>摘要：延安子长矿区极薄煤层分布广泛，因赋存煤炭为稀缺配焦煤，回采价值较高，但该矿区未有过开采极薄煤层的先例，开采过程中面临支架选型不合理的问题，且国内在该方面的研究成果较少，因此，以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景，通过数值模拟、理论分析等研究了极薄煤层综采工作面顶板覆岩结构破断特征及其演化过程，建立了采场顶板岩梁断裂前后力学解析模型，获得了极薄煤层综采工作面直接顶周期破断距，确定了合理支架工作阻力。结果表明:极薄煤层工作面开采初期顶板垮落后会较快的对上覆岩层形成支撑，至顶板极限跨距后，直接顶与基本顶周期破断，且基本顶破断位置位于直接顶破断线前方，两者间存在离层空间，共同回转下沉;工作面液压支架主要受直接顶回转载荷作用，其作用载荷为3 980。89 kN，确定支架选型为ZZ4000/6。5/13D四柱支撑掩护式液压支架;现场应用后，可以有效发挥支架支护性能，满足采场围岩控制要求。研究成果为国内极薄煤层开采工作面支架选型提供了一定的参考。

    极薄煤层综采工作面顶板结构演化支架-围岩作用支架工作阻力

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    基于HA-RF-SHAP的露天煤矿粉尘浓度预测模型

    金磊杨晓伟张浩杜勇志...
    74-83页
    查看更多>>摘要：为了有效预测和控制煤矿粉尘浓度，保障煤矿工人健康及环境安全，以宝日希勒露天煤矿现场粉尘监测数据为基础，使用随机森林对粉尘浓度进行预测，提出了 4种启发式智能优化算法优化随机森林超参数的方法，通过RMSE、MAE和皮尔逊相关系数R对模型进行评价，采用SHAP可解释模型分析影响露天煤矿粉尘浓度的因素。结果表明:PM2。5、PM10、TSP的最优模型分别为GWO-RF、WOA-RF和HHO-RF;超参数调整使模型整体RMSE指标提升约为1～3，MAE提升约为1～2。5，R提升约4％～6％;PM2。5的预测表现最好，训练集与测试集共同作用时，R为0。946 3，MAE为3。059，RMSE为4。919，其次是PM10、TSP;单因素作用时，湿度对于该矿粉尘浓度影响最大，双因素同时影响下湿度和气压对粉尘浓度变化影响最大。研究提供了一个有效的粉尘浓度预测方法，可准确预测粉尘浓度并确定粉尘最影响因素，对矿山粉尘管控具有重要参考价值。

    露天煤矿粉尘浓度预测启发式算法SHAP模型可解释性

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    陈四楼煤矿地面定向钻孔超前区域治理底板岩溶水害技术

    赵伟刘洲王琦李文江...
    84-93页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高极复杂地质构造下矿井底板岩溶水害区域治理技术的有效性，降低底板突水的危险性，解决矿井区域水害治理过程中面临的太原组上段灰岩含水层岩溶裂隙发育、水压高、富水性强、井下钻孔工程量大、施工工期长等安全技术难题，通过分析矿井近年来区域治理后工作面底板出水案例及特征，提出了地面定向钻孔超前区域治理底板岩溶水害技术。以陈四楼煤矿南翼九采区2901、2903试验工作面开采为背景，选取了L8灰岩含水层作为目标层位，设计了地面定向孔组的技术参数，并通过现场试验测试分析了治理前后的二2煤底板水压和各钻孔的吸水率。结果表明:注浆后各钻孔的吸水率呈现明显的下降趋势，Z2和Z3孔组钻孔平均吸水率分别下降97％和94％，经过定向钻孔超前注浆加固底板太原组上段灰岩后，岩溶裂隙得到了有效充填;治理后区内太原组上段L8灰岩内水压下降至1。2～4。2 MPa，且水压分布不再与地层埋深吻合，多呈孤岛状，太原组上段L8灰被改造为等效隔水层，底板突水系数下降至0。023～0。057 MPa/m。技术成功应用实现了极复杂地质构造下强突水危险性工作面的安全高效回采，为同类矿井相似型综采面的底板岩溶水害防治，探索出了一套新的方法。

    地面定向钻孔超前钻探高承压水隔水层注浆加固

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    大采高工作面柔模沿空留墙掘巷技术

    刘文学王晓利刘会会曹晓凡...
    94-103页
    查看更多>>摘要：柔模混凝土沿空留巷技术已应用多年，在中厚煤层和薄煤层开采下均取得了较好的支护效果，但在厚煤层大采高工作面，因巷道高、巷旁支护压力大、混凝土早期强度低易受压损坏难以有效支撑顶板。大采高工作面矿压显现剧烈，巷旁维护难度大，故此提出一种新型的预浇墙柔模混凝土沿空留墙掘巷新技术，即在上工作面回采前，刷煤扩帮后提前预浇柔模混凝土墙体，提高煤帮整体支撑力的同时，解决柔模混凝土墙短期无法有效承载顶板来压的难题;待回采一定距离后，再沿墙滞后掘进下工作面回采巷道，且掘进方向与上工作面回采方向一致，缓解接续紧张，最终实现无煤柱开采。以王庄煤业3503工作面回采留设预浇墙为工程背景，建立了沿空留墙掘巷围岩结构力学模型，理论计算得出墙体力学支护参数，并通过现场应用验证了该技术的可实施性。结果表明:理论计算分析确定了墙体高宽比为5 m×1。5 m，混凝土强度C30即可满足留墙支护要求;沿墙掘进巷道总体变形量小，顶底板和两帮最大移近量仅为260 mm和125 mm，墙体最大受压18 MPa，小于墙体自身承载力;下工作面临近巷道掘进115 m后即趋于稳定。该技术应用全阶段效果良好，满足巷道使用要求，有效解决了大采高工作面沿空留巷重大技术难题，也可为相似工况无煤柱开采提供技术借鉴。

    沿空留墙掘巷柔模混凝土力学模型大采高工作面矿压监测

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