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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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    露天煤矿碳排放核算及碳中和实现路径:以魏家峁煤矿为例

    郑玉蓉王耀龙张飞张永贵...
    80-88页
    查看更多>>摘要：厘清露天煤矿碳排放特征是实现露天煤矿"双碳"目标的前提和基础.在分析识别露天煤矿碳排放源的基础上,基于煤炭开发碳排放源清单分析方法构建了露天煤矿碳排放核算模型.以魏家峁煤矿为例,分析了不同排放源的碳排放特征,并提出了露天煤矿碳中和实现路径.研究结果表明:露天煤矿碳排放源包括直接碳排放源(能源消耗(以燃油和炸药为主)、逃逸和非受控燃烧)和间接碳排放源(电力消耗和水消耗)两类.2022年,魏家峁煤矿的碳排放总量为 112 785.978 t,其中,直接碳排放量为 79 874.508 t,间接碳排放量为 32 911.470 t.燃油消耗为魏家峁煤矿碳排放的主要贡献者,由其产生的碳排放量占煤矿碳排放总量的47.152%.基于碳排放特征,魏家峁煤矿可采取四大路径实现低碳发展:优化煤矿生产系统和能源利用模式,减少能源消耗带来的碳排放;综合利用矿山智能化和物联网技术,降低不必要的设备损耗和能源消耗;促进传统能源和新能源的耦合利用,降低能源消耗的碳排放系数;通过生态恢复,增强矿区生态系统的固碳增汇效益.研究结果可为露天煤矿碳排放核算和减排策略制定提供参考.

    露天煤矿碳排放碳中和核算模型碳排放源

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    生态文明视域下自然文化育人体系建设探索与实践

    刘晓鸿马俊杰田明中孙洪艳...
    89-95页
    查看更多>>摘要：生态兴则文明兴,生态衰则文明衰.生态文明建设是人民群众共同参与共同建设共同享有的事业,是关系中华民族永续发展的根本大计.生态文明教育是生态文明建设的重要基础,是加快形成推进生态文明建设良好社会风尚的重要举措,同时也是我国国民教育体系的重要组成部分,其重要性主要体现在对人的科学自然观、系统发展观和正确价值观的塑造上,对高校落实立德树人根本任务具有重要意义.我国高校生态文明教育起步较晚,虽已取得诸多成果,但仍然存在高校层面重视度不够、生态文明教育内容不系统、课程设置和教材不够完善、教育形式不够丰富等一系列问题."立足地学、着眼生态、尊重自然、厚植文化",自然文化教育是中国地质大学(北京)应时代之所需主动求变、谋自身之发展主动应变而进行的创新人才培养探索,是高校生态文明教育的重要实践,对进一步丰富我国高校生态文明教育发展路径具有重要的参考价值和借鉴价值.

    生态文明建设高校生态文明教育自然文化育人体系创新人才培养高质量发展

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    锡盟西乌旗跃进煤矿矿山地质环境保护与土地复垦探究

    贺转利何峰戴江浪孙金艳...
    96-100页
    查看更多>>摘要：煤矿闭坑是矿山开发的最后阶段,闭坑后对周边社区的安全和环境仍然有影响,煤矿矿山生产中历史形成的采空区,不仅会引发一系列自然灾害,还会对周边环境产生较大影响,研究煤矿闭坑后的矿山地质环境保护与土地复垦具有重要的意义.本文以锡盟西乌旗跃进煤矿矿山地质环境保护工作为例,分析煤矿公司原施工方案的不足,并提出相应优化改进措施,如优化露天采坑生活区、排土场等,解决因采矿工程对当地环境的破坏,更好地满足现状治理需求.

    煤矿矿山地质环境环境保护土地复垦锡盟西乌旗

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    岩溶地区某尾矿库尾砂渗漏探查与治理

    谢世平徐磊易伟功
    101-108页
    查看更多>>摘要：某尾矿库位于岩溶地区,雨季库区出现塌陷,且下游溶洞口尾砂泄漏,造成当地水土体污染.经现场调查及库区水文地质条件初步分析,认为库区岩溶塌陷导通岩溶管道是尾砂泄漏的主要原因.采用EH4连续电导率剖面仪与五极纵轴测深相结合的综合物探方法,先进行EH4探测,再在EH4圈定的异常部位进行五极纵轴测深,发现在库区岩溶洼地中间发育一条北东向断层及其次生构造,且沿构造附近地表以下 80 m范围内有大量低阻区,推测为库区的主要过水通道.采用地面帷幕注浆方法,利用钻探查清了尾砂渗漏的主要岩溶通道;利用理论公式计算确定了骨料投入量,并采用"投骨料-注双液浆-注水泥单液浆"的动水注浆技术对大型溶洞或岩溶管道进行了有效封堵.经帷幕注浆治理后,库区内未再出现塌陷情况,下游也未见尾砂泄漏.实践表明,综合物探探测技术与地面帷幕注浆方法能有效解决尾砂渗漏通道探查与治理问题,可为今后类似尾矿库渗漏治理提供借鉴.

    岩溶尾矿库尾砂泄漏物探探测帷幕注浆

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    基于随机森林算法的薄煤层工作面开采效能预测研究

    李伟刘化广朱海丽
    109-117页
    查看更多>>摘要：薄煤层开采环境恶劣,开采效能受井下多种因素影响.为研究各因素对开采效能的影响程度,预测薄煤层开采效能,首先,从 130个已开采薄煤层工作面中提取了煤层厚度、工作面长度、煤层平均倾角、煤层硬度、煤层断层、煤层顶底板、煤层水文、煤层夹矸、瓦斯矿井类型、煤层自燃性、煤层稳定性、煤层层状起伏、采煤工艺、工作面月产量和工作面主要装备等15种开采效能影响因素,将其详细划分为 20个影响因子;其次,筛选了 37个数据较完整的工作面样本,并基于随机森林算法、网格搜索法和 3折交叉验证法训练了薄煤层工作面开采效能最优预测模型,其测试集准确率约 95.2%,R2 为 0.924;同时,最优模型绘制了开采效能影响权重图,月产量、采煤机装备、工作面长度和煤层厚度对开采效能影响较大,其他参数影响较小;最后,以双阳煤矿某薄煤层工作面为例,对其开采效能进行预测,并从工作面产量、工人工效和装备利用率三方面对预测值进行理论校验,校验结果在随机森林模型的预测范围内,验证了随机森林开采效能预测模型的可靠性,为薄煤层工作面开采设计提供了一种参考.

    薄煤层开采效能随机森林算法智能开采

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    天牛须算法在优化磁致伸缩换能器中的应用

    何思曼宋士济狄卫国孙晓云...
    118-126页
    查看更多>>摘要：磁致伸缩换能器换能效率不高是锚杆无损检测准确度较低的重要原因,确定合适的线圈结构参数对提高换能效率至关重要.基于Comsol多物理场有限元仿真模拟软件建立锚杆无损检测模型,首先,确定不同线圈匝数和不同提离距离对换能效率的影响规律;其次,将天牛须算法和粒子群遗传算法应用于线圈参数的本体优化问题,提出以提高换能器换能效率为优化目标、以线圈匝数和线圈提离距离为自变量的单目标优化设计模型,筛选出最优的线圈结构参数;最后,搭建锚杆无损检测实验平台,将自变量取值范围内的数值分别进行实验验证.研究结果表明:增加线圈的匝数、缩短线圈提离距离可以提高磁致伸缩换能器的换能效率;天牛须算法和粒子群遗传算法优化参数相同且符合仿真得到的影响规律,相比于粒子群遗传算法,天牛须算法原理简单、参数少、运算量少,在处理低维优化问题时具有更大的优越性;实验得到的线圈参数取值与算法优化结果一样,验证了天牛须算法用于锚杆换能器参数优化可靠且快速.

    天牛须算法Comsol有限元仿真参数优化锚杆换能器粒子群遗传算法

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    大断面大压差远程控制平衡风门技术研究

    段思恭彭然李伟张浪...
    127-135页
    查看更多>>摘要：随着煤矿开采逐渐向深部延伸,平衡风门作为重要的通风设施在井下的应用越来越广泛.然而,当大断面风门两侧存在较大压差时,会导致一系列问题,容易使风门受到破坏.为解决这一问题,对平衡风门进行了重新设计,增加了抗变形、三维可调节、就地智能控制和远程解锁短路排烟等功能.研究结果显示,在外形尺寸不变的情况下,新设计的风门自重减轻了约 50%,但其强度得到增强,能够适应巷道变形量达到 200 mm.通过有限元分析对门扇、门框、迎风面等三个部件进行数值模拟计算,发现在 16 000 N载荷下,门扇出现了局部失效,且最大位移发生在距离合页轴最远端的门扇受载荷面上.当巷道四周受到压力使门框产生最大变形量达到 200 mm后,风门仍能继续承受 3 000 N的压力,未出现失效情况.当井下风压达到 1 000 Pa时,最大位移出现在左门扇受载荷面的右下角位置,出现了局部失效,但并不影响风门的使用.经现场试验验证,平衡风门在一定矿压和大风压的情况下,正常使用且满足调风需求.研究结果表明,这种具备远程自动控制功能的大断面大压差的新型平衡风门能够提高风门的稳定性,确保通风系统的高效稳定运行.

    大断面大压差巷道巷道变形矿井通风远程控制数值模拟

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    基于三维曲面积分的矿压实测数据分析模型及应用

    贾士耀
    136-142页
    查看更多>>摘要：针对影响综采面正常推进的异常矿压显现进行预测与防控是减少工作面顶板事故隐患的有效措施,合理有效的矿压实测数据分析方法是关键技术之一.基于三维曲面积分理论,引入Kriging插值算法,提出一种"寻找大显现、关注异常点"的矿压数据分析模型.以顶板压力与底板比压组建三维曲顶柱体,以液压支架与累计进尺组建二维坐标面,从而建立基于三维曲面积分的矿压实测数据分析模型,并以压力曲面向割平面投影算法实现对矿压实测数据的解析与预测分析.开展神东矿区补连塔煤矿 12514工作面的矿压监测数据分析,获得了矿压显现明显区域、矿压三维曲面投影模型以及实时矿压云图,提取显著来压区域 8次,指向62号支架～98号支架区域 6次,其中,显著来压区域持续平均距离 11.9 m,表明基于三维曲面积分分析模型可选取顶板运动比较剧烈的区域,相对于传统统计分析方法具有更强的针对性,验证了所提出分析模型的合理可靠性.

    三维曲面积分矿压Kriging插值算法浅埋煤层工作面

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    多层隔热下工作面进风巷围岩传热特性

    吕逸飞邱进伟邹云
    143-151页
    查看更多>>摘要：深部矿井热害问题日益凸显,严重威胁作业人员生命健康,进一步影响矿井生产效益.本文通过围岩钻孔实验方法,研究了门克庆煤矿 2102工作面、3100工作面、3106工作面及3107工作面进风巷围岩温度随径向深度变化规律;基于ANSYS软件,对膨胀玻化微珠水泥隔热材料与空气夹层协同隔热效果进行研究.研究结果表明:围岩温度与径向深度之间的关系符合ExpAssoc模型,相关系数R2 为 0.991 06;膨胀玻化微珠水泥隔热材料与空气夹层厚度均为 3 cm、6 cm、9 cm、12 cm、15 cm、18 cm时,材料-空气协同隔热顺序与空气-材料协同隔热顺序相比,原巷道壁面温度更高,调热圈半径更小,隔热效果更好;材料-空气协同隔热时,空气夹层厚度在 12 cm内对隔热效果影响更大,材料层厚度在 6～18 cm内对隔热效果影响更大;对流换热系数与隔热层厚度呈反比,空气夹层厚度在 12 cm内其变化幅度大,而受材料层厚度影响较小.本文研究结果可为矿井多层隔热降温提供参考.

    矿井热害围岩钻孔围岩温度场对流换热协同隔热

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    近距离多煤层下行重复采动覆岩变形与裂隙演化特征研究

    张金贵姬中奎呼少平王海...
    152-163页
    查看更多>>摘要：随着地壳浅部易采煤炭资源的逐渐枯竭,复杂地质条件下的多煤层开采将成为新常态.由于多煤层开采对上覆岩体造成极大的重复扰动,导致覆岩的垮落、移动与裂隙演化规律相较于单一煤层开采更加复杂.为了研究多煤层下行重复采动条件下覆岩变形与裂隙演化特征,本文以陕北神府矿区张家峁煤矿 4-2 煤层、4-3 煤层、4-4 煤层、5-2 煤层开采为研究对象,进行了几何相似比 1∶100的相似模型试验和UDEC数值模拟研究.张家峁煤矿四层煤层下行重复采动物理相似模拟和数值模拟分析结果表明,周期来压步距随下行开采呈逐渐减小的规律,冒落带高度与煤层厚度正相关,4-2 煤层开采后导水裂隙带贯穿至地表,4-3 煤层、4-4 煤层、5-2 煤层开采结束后,导水裂隙带均贯穿层间覆岩.顶板围岩在反复拉伸、挤压作用下,破碎程度逐渐增大,且多为未闭合裂隙.研究结果可以为多煤层开采条件下的顶板管理和开采设计提供理论层面的参考和指导.

    多煤层重复采动关键层导水裂隙带相似模型

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