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中国矿业
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月刊

1004-4051

magazine@chinamining.org

010-68332570

100044

北京市西直门北大街45号时代之光名苑2号楼901

中国矿业/Journal China Mining Magazine北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性期刊。宣传党和国家有关矿业开发的法规及法律，反映我国矿产勘察与矿业生产建设的科研成果。读者对象矿产勘查与矿山建设方面的专家和工程技术人员、各级领导和管理干部。
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    煤矿5G网络安全机制与策略研究

    王可冰杨国伟连昶锦
    173-179页
    查看更多>>摘要：随着矿山智能化建设的不断推进,5G网络已与煤矿的采掘、生产、监测及远控等多元化应用场景深度融合并显著提升了自身的安全技术,通过实施精细化的访问控制规则,动态的身份、凭证及访问权限管理,对网络数据和安全数据,以及实时更新信任模式和信任关系,进一步加强SBA架构的安全性.同时,引入NWDAF功能进行机器学习,强化网络智能化安全.遵循最大匿名化、最小暴露化和数据主体授权原则,预防了数据和隐私的泄露.此外,NSACF功能的引入和MEC标准的制定显著提升了专网切片和边缘计算的安全性.通过建立零信任访问技术模型,确保网络的安全可靠性.然而,随着 5G网络在架构、数据存储、设备形态及业务场景等方面的演进,一些新的问题也逐渐显现,如容器逃逸、微服务注入、设备安全漏洞、网络隔离不足、僵尸网络及编排管理漏洞等,这些问题对煤矿企业的安全运营构成了严重威胁.为应对这些新的挑战,必须构建一套全面且系统的煤矿 5G安全体系,研究5G安全技术,开展 5G安全测评,强化 5G安全运维,不断更新和完善 5G网络安全管理制度和体系,以确保煤矿网络的稳定、高效和安全运行.

    矿井通信5G通信5G网络安全煤矿智能化煤矿安全

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    基于MHA-BiGRU的工作面瓦斯浓度预测模型

    李玉鹏贾澎涛刘平杨鸿宇...
    180-188页
    查看更多>>摘要：为了准确可靠地评估煤矿的瓦斯安全态势,提高煤矿瓦斯浓度预测模型的精度,提出了基于多头注意力机制(MHA)与双向门控循环单元神经网络(BiGRU)的瓦斯浓度预测模型(MHA-BiGRU).首先,采用线性插值和滑动窗口方法,对原始的瓦斯相关监测时间序列数据进行预处理和空间重构,为进一步的数据建模奠定基础;其次,鉴于BiGRU模型可以同时捕捉到序列中上下文的信息,用均方误差做损失函数、采用Adam优化算法,构建适用于瓦斯浓度时间序列的优化BiGRU学习模型,并确定在线预测学习的窗口大小和BiGRU模型参数;然后,将多头注意力机制(MHA)嵌入到BiGRU循环结构中,从BiGRU的输出中提取重要特征,多个注意力头可以关注隐藏状态序列的不同部分,捕捉复杂的时序关系和模式,提取的特征再通过循环可以由BiGRU进一步处理,捕捉更深层次的时序依赖;随后,下一层的MHA可以再次优化特征表示;最后,经过全连接层,生成最终的瓦斯浓度预测值.实验结果表明,相较于循环神经网络(RNN)、长短时记忆网络(LSTM)、GRU、BiGRU、MHA-RNN、MHA-LSTM、iTransformer、Linear等对比模型,MHA-BiGRU模型取得了最好的预测效果,显著提高了煤矿瓦斯安全态势的监管水平.

    瓦斯浓度多头注意力机制双向门控循环单元深度学习预测

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    大型露天采矿场铲装工艺过程数字化转型研究与实践:以拉斯邦巴斯采矿场为例

    吴立活
    189-197页
    查看更多>>摘要：为推动大型露天采矿场铲装工艺过程的数字化转型,优化关键环节,提高作业效率和安全性,通过数字化转型实现减少设备故障、预防设备间碰撞、控制矿石块度、监测铲装载荷、预警铲斗组件的磨损和断裂,以降低维护成本并提升生产连续性.采用工艺流程分析、设备协同与风险识别、铲斗组件磨损与断裂预警、数字化转型框架的建立,以及关键功能的集成等方法,通过研究露天矿场铲装环节与相近工艺流程的相关性,识别出影响作业效率和安全性的因素.利用现代技术,如视觉分析、脉冲激光和传感技术,建立了数字化转型框架.通过并行结构混合模型策略,实现了铲斗组件缺失检测、超限磨损监测、设备间距探测、矿石块度分析和动态载荷监测等关键功能的集成,并构建了一个以预防为核心的监测预警系统.该系统与采矿工艺流程紧密结合,为管理决策提供了强有力的数据支持,显著提高了矿场的安全作业水平.拉斯邦巴斯采矿场的数字化转型实践表明,通过深入研究和技术创新,显著提高露天矿场铲装环节及其相近工艺的效率和安全性.该采矿场的数字化转型成果不仅提高了作业效率和安全性,还为国内外其他大型露天矿场的智能化发展提供了宝贵的参考.

    铲装工艺视觉分析传感技术数字化转型监测预警露天矿

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    采动边坡损伤变形的声发射演化特征及稳定性研究

    黄科辉李俊鹏黄建英陈建春...
    198-207页
    查看更多>>摘要：露天开采因生产条件好、成本低、规模大、资源回收率高等优点,为矿产资源采出和国民经济发展提供了重要支撑,在适宜地质条件下被广泛采用,但受采动边坡独特的地形构造影响,在开采扰动下易发生损伤变形现象.主要体现在宏观、细观两方面,宏观破坏因尺度大等原因直观可见,容易辨识,而细观破坏则不易被快速捕捉,当大量细观破坏汇聚就会给露天开采带来极大安全隐患,严重制约着资源高效回收.鉴于此,本文以某矿地质赋存及生产技术条件为背景,综合运用室内力学试验、物理模拟和数值模拟及现场实测等手段对露天开采下采动边坡的损伤变形及其稳定性进行研究,揭示了边坡岩层介质的细观破坏、微观破坏规律与采动边坡损伤变形之间的关系,明确了其诱发机理和开采扰动与采动边坡裂隙滋生、扩展的对应规律,获得了受采动影响边坡主要破坏区域位于 1555平盘和 1565平盘处,其中,物理模拟和数值模拟及现场实测所得 1555平盘的变形值分别为 1.170 m、1.416 m和 1.389 m,差值较小,可以相互验证,其破坏特征表现为滑移-拉裂型,由此形成了采动边坡全周期稳定性评价体系,为实现露天矿安全、高效生产提供了依据.

    露天开采声发射采动边坡损伤变形稳定性

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    煤层顶板水力压裂裂缝扩展规律实验研究

    陈瑞杰熊志文王瑞郝少伟...
    208-216页
    查看更多>>摘要：针对碎软煤层,煤层顶板水力压裂是常用的增产改造技术之一.查明水力压裂煤层顶板裂缝扩展规律能为压裂参数优化奠定基础.本文研究制作了煤岩相似材料,采用真三轴水力压裂实验装置进行了不同应力状态、不同煤+顶板岩层下的煤层顶板水力压裂物理模拟实验,得出了煤层顶板水力压裂裂缝扩展规律.基于岩石断裂理论,建立了裂缝扩展判识准则.探讨了煤岩+顶板岩石力学性质组合、水平应力差等对压裂裂缝扩展的影响,提出了水力压裂裂缝扩展模式.研究结果表明:硬顶+硬煤和硬顶+软煤的压裂裂缝形态较为复杂,裂缝扩展延伸的距离较长并能发生穿层扩展.软顶+硬煤的压裂裂缝形态较为简单,裂缝扩展延伸的距离较短且不易发生穿层扩展.水平应力差较小时,应力状态为挤压型试样的压裂裂缝很难发生穿层扩展.水平应力差小拉张型试样、水平应力差大拉张型试样、水平应力差大挤压型试样水力压裂裂缝均发生裂缝穿层扩展,裂缝形态分别为"1"字型、"V"字型、"7"字型.水力压裂裂缝扩展受裂缝应力强度因子和岩石断裂韧性控制,通过施工压力是否发生陡降可判断能否发生穿层扩展.水力压裂顶板时,存在压裂裂缝顶板延伸、顶板与层理面延伸、穿层延伸、顶板延伸+人工干预穿层延伸等四种压裂裂缝扩展模式.研究结果为水力压裂煤层顶板穿层扩展机理研究提供了实验基础.

    水力压裂顶板压裂裂缝扩展地应力力学性质

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    基于AHP-CRITIC奥灰突水危险性评价的工作面水害分区防控

    闫鑫丁湘蒲治国纪卓辰...
    217-225页
    查看更多>>摘要：由于单一赋权法具有一定偏向性,难以兼顾生产实践经验和指标参数内在关联特征,容易导致评价结果失真.针对这一问题,首先,分析了底板奥灰突水影响因素及各因素作用机制,确定了影响奥灰突水的主控因素.其次,通过AHP和CRITIC分别确定了各主控因素的主观权重、客观权重,构建了基于最小信息熵法的AHP-CRITIC突水危险性综合分区评价模型,利用GIS信息融合技术得到了矿井奥灰突水危险性分区评价结果.最后,基于分区评价结果和物探成果制定了工作面水害分区防控方案,将工作面划分为重点探查区、次重点探查区和一般探查区,分别采用长距离定向钻和常规钻对不同区段开展探查治理和补充、验证工作.结果表明,危险区内探查钻孔出水点数量、出水量和注浆量均相对较多,次重点探查区次之,一般探查区最少,钻孔出水点的数量和平面分布位置与模型分区结果具有较好的对应关系,验证了评价模型的准确性.为类似条件下奥灰水害分区评价及防治提供了方法借鉴.

    突水危险性奥灰水害分区防控水害治理AHP-CRITIC模型

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    煤岩多频电性参数对物探结果的影响分析及应用

    卞贵金郭子鹏
    226-233页
    查看更多>>摘要：为提高煤矿井下工作面无线电波探测精度,解决单一频率电磁波探测结果误差大、精度低的问题,通过分析煤岩电性参数,认为煤炭受到成煤条件、地质构造和赋存埋深等因素的影响,煤体内部受到加载过后的电荷通过不同空间结构和裂隙尺寸时,电场强度会产生不同变化,在无线电波的扰动下,原本处于平衡状态的带电粒子通过极化移动表现出电性特征.通过对不同地区典型煤炭进行取样,分析其微观结构和内部孔隙,研究不同频率电磁波与煤样自身介电常数、电导率、耗散系数、入射角和振幅衰减常数等相关因素的相互作用关系和影响变化规律,以 1 kHz、10 kHz、100 kHz、1 MHz、8 MHz等五种频率开展试验,发现变化规律均以 1 MHz为临界点,介电常数和电导率呈现先减小后增大的规律趋势,振幅衰减常数与入射角、电导率等呈正相关关系,与相对介电常数呈负相关关系,将研究成果应用在陕西榆林地区某矿 33170工作面进行地质构造探查,通过设定 0.158 MHz、0.365 MHz两种高低频率的无线电波进行透射,在工作面上下巷呈现相对一致的异常区域,但相同区域的不同频率无线电波反映出的场强衰减强度存在明显差异,利用多频探测手段实现了对工作面内部异常区域的精准探查,并与地质情况综合分析得到了基本吻合的结论,有效提高了无线电波探查的精度和可靠性.

    电性参数无线电波透视电阻率电场强度物探

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    大断面快速掘进成套装备的研究与应用

    许联航付庆龙
    234-243页
    查看更多>>摘要：在现代煤矿开采领域,大断面及超大断面巷道的掘进速度常常低于采煤工作面的推进速度,导致采掘之间的失衡问题日益严重,进而影响整体生产效率.本文以神东煤炭集团煤矿的特定地质条件为案例,提出并自主开发了一套快速掘进成套装备,旨在有效应对该行业面临的挑战.本文研究通过对神东煤炭集团煤矿地质特征的深入剖析,识别出影响掘进效率的关键因素,包括复杂的岩层结构、地质压力及水文条件等.基于这些分析,明确了快速掘进成套装备的设计目标,强调该装备需具备高效性、适应性及安全性,以适应复杂的作业环境.在开发过程中,装备体系包括掘进机、支护设备及运输系统等多个环节.掘进机的创新设计显著提升了切割效率,而支护设备则确保了巷道施工过程中的稳定性.此外,运输系统的优化提升了物料搬运效率,形成了高效且流畅的掘进流程.通过现场试验,本研究验证了快速掘进成套装备的有效性.试验结果表明,与传统掘进方法相比,新装备能够有效缩短掘进周期,提高巷道成型质量,并在降低能耗和维护成本方面展现出显著优势.这些成果为煤矿巷道施工提供了一种高效且安全的技术解决方案,有效解决了长期困扰行业的效率问题与安全问题.快速掘进成套装备的研发不仅提升了神东煤炭集团煤矿的整体生产效率,更为煤矿行业的技术进步指明了新的发展方向.通过深入分析地质特征及施工中的主要问题,本文研究为未来煤矿开采技术的持续发展提供了重要的理论支持与实践指导,实现了生产效率与安全性的双重提升.

    大断面巷道快速掘进成套装备采掘失衡

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    矿用切顶机链臂结构数值分析及现场应用

    郭爱军龙新良
    244-250页
    查看更多>>摘要：在煤矿开采领域中,传统的切顶卸压自动成巷无煤柱工艺面临着一系列挑战,双向聚能爆破预裂切顶工艺和高压水切顶工艺存在的作业人员安全性难以保障,人工劳动强度巨大,工序复杂且繁琐.为了突破这些瓶颈,铁建重工集团研发了一款矿用链臂切顶机,取代传统的人工切顶工艺,大幅提升作业的安全性与效率.为了确保其在复杂工况下的安全性和可靠性,通过模拟和分析链臂在实际工作条件下的应力分布、变形情况和动态响应,可以优化设计,提高作业效率,降低成本,实现故障预测与健康管理,从而提升整体的施工质量和作业效率,这对于推动相关工程技术的进步具有重要的理论意义和工程意义.本文研究在特定工况条件下对矿用切顶机链臂应力和位移进行了分析,对矿用切顶机链臂的刀盘和刀具进行数值模拟,对链臂结构在 7 m切深下的应力和位移进行了分析,确保了结构的稳定性和可靠性,刀盘材料为 50Mn2V,刀具材料为 40Cr,两者组成的链臂能够满足切深 7 m时的强度要求,经过严格的数值模拟验证,进一步保障了设备的耐用性和效率.在 42204辅运巷进行现场应用,切顶泄压效果理想,实现了顶板沿切缝的完全垮落,极大提高了切顶泄压效果.此外,该设备的设计考虑了井下环境的复杂性,采用履带式移动和低速刨削技术,通过油脂润滑冷却系统,确保了在高瓦斯矿井中的安全应用.本文研究成果不仅提升了切顶机的性能,推动了切顶机技术的发展,也为煤矿安全生产提供了强有力的技术支撑,预示着煤矿开采工艺自动化方向的积极转变.

    矿用切顶机链臂数值模拟切顶卸压结构设计

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    从浮选尾矿中综合回收钨的试验研究

    李利滔邓久帅
    251-260页
    查看更多>>摘要：浮选尾矿中WO3 的含量为 0.130%,具有综合回收价值.该尾矿中矿物成分较多,其中,钨矿物主要为黑钨矿,其次为白钨矿、钨华,其他金属矿物主要为黄铁矿,以及微量的闪锌矿、方铅矿、褐铁矿、菱铁矿、磁铁矿等.脉石矿物主要为石英,其次为钙铁榴石,少量的方解石、伊利石、钾长石等.在各粒级钨金属分布中微、细粒级的钨占有率高,若此类微、细粒级不能脱除,将严重影响钨的回收效果.试验研究了浮选方案和重选方案,均获得较好效果.采用浮选方案,开路试验获得产率 1.32%、WO3 品位 2.94%、回收率 29.68%的钨总精矿,对该钨总精矿,经过三次开路加温精选试验,获得作业产率 3.18%、作业回收率 66.71%、WO3 品位61.15%的钨精矿,全流程闭路试验获得产率 0.06%、WO3 品位 60.62%、回收率 34.82%的钨精矿;采用重选方案,其全流程试验获得产率 0.24%、WO3 品位 19.53%、回收率 36.65%的钨总精矿,其中,产率约 0.01%的钨精矿WO3 品位达到 66.58%.由于浮选方案工艺流程较复杂、药剂成本高且回水残留药剂对主流程浮选有比较严重的影响,对环境也造成一定影响.因此,为了达到高效、低成本且环境友好的效果,研究推荐采用重选的原则方案.

    钨矿重选浮选尾矿综合回收

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