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中国煤炭
中国煤炭

黄盛初

月刊

1006-530X

mt@zgmt.com.cn

010-84657853 84657804

100029

北京市朝阳区芍药居35号

中国煤炭/Journal China Coal北大核心CSTPCD
查看更多>>煤炭行业专业期刊。宣传国家工业产业政策、技术政策和经济政策，报道煤炭工业科技成果，以及世界煤炭工业与煤炭科学技术的现状与发展趋势。
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    深部煤矿泡沫充填复合承载结构强度特征及应用研究

    刘立仁郭佳策陈博邢真强...
    78-86页
    查看更多>>摘要：深部煤矿开采带来的复杂环境和开采扰动积累的超高能量瞬间释放易造成冲击地压灾害.为了解决煤矿开采过程中上覆岩层移动及高能量瞬间释放冲击现象,采用实验室实验、数值模拟和现场实践相结合,研究了深部煤矿开采过程中顶板断裂的煤体承载区、协同承载区和泡沫充填体承载区承载特性.通过单轴压缩和声发射试验系统研究了泡沫充填体复合承载结构和破坏特征,揭示泡沫充填体的强度变化及裂纹扩展规律;探究了变形与能量耗散特性关系,应力越大,能量耗散越大,应变越大.采用数值模拟研究了泡沫充填法和直接垮落法应变能密度分布.结果表明:泡沫充填开采应变能密度分布不集中,比直接垮落法峰值低,泡沫充填可有效降低上覆顶板断裂能量释放.以三道沟煤矿45205综采工作面为例,提出了泡沫材料充填体压实吸能控制措施,可降低上覆岩层和采动过程中能量的瞬间释放;对45205综采工作面地表沉降及微震能量监测结果表明,当充填体充填率控制为80％时,与直接垮落法相比,工作面微震总数和释放能量显著降低.研究表明,泡沫充填体能够有效地减少采动岩石能量释放,从而实现矿山冲击地压管理和深部煤矿可持续开采.

    深部矿井冲击地压泡沫充填体复合承载结构破坏特征

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    基于对比度区域均匀性图分析的综放工作面上隅角瓦斯超限预警算法研究

    郝明李学龙杨玉龙
    87-93页
    查看更多>>摘要：综放工作面上隅角通风困难,瓦斯难以有效排出,容易导致瓦斯积聚.当浓度达到一定程度时,容易诱发瓦斯超限事件甚至瓦斯爆炸事故,对井下作业人员和设备造成严重威胁.为应对此问题,提出了基于对比度-区域均匀性图分析的综放工作面上隅角瓦斯超限预警算法.该算法使用时空克里金插值法,构建综放工作面上隅角瓦斯数据点插值模型,利用综放工作面已知数据,获取瓦斯采样点的信息,根据时空变异函数、时空协方差函数表征各采样点间的时空相关关联性,估计瓦斯未知采样点的时空信息,利用马特隆模型拟合所有采样点,以得到综放工作面上隅角瓦斯对比度-区域均匀性图,通过此图明确综放工作面上隅角瓦斯浓度,通过评估标准确定其风险等级,进而启动相应的防范措施.实验结果表明,对比度-区域均匀性图分析可准确预测上隅角瓦斯浓度及其变化特征,且预警精度高.

    对比度-区域均匀性图综放工作面上隅角瓦斯超限瓦斯浓度时空克里金插值法

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    基于eNSP的智慧矿山网络防火墙技术研究

    张科学吕鑫淼郑庆学王晓玲...
    94-103页
    查看更多>>摘要：智慧矿山建设是矿业行业的未来发展趋势,也是推动我国制造业向高质量发展的重要抓手.为了解决智慧矿山网络建设过程中网络易受到攻击等安全问题,引进eNSP并对智慧矿山网络进行了仿真与模拟.搭建了基于eNSP的智慧矿山网络拓扑总体架构,模拟了煤矿井下和地面网络中的交换机、防火墙等网络设备,在矿山网络内外网分界处部署了较多的防火墙设备,实现了 VRRP技术、双机热备技术、防火墙安全策略、IPSec加密协议等防火墙相关技术;拓扑分为内网和外网两部分,内网由地面部分和井下部分构成,井下部分和地面部分均由网络三层架构及分布式存储服务器群组成;对各个区域划分了 IP地址和安全区域、配置了安全策略,地面部分和井下部分之间通过安全隧道IPSec建立连接.通过数据抓包等方式验证设计的可行性,并对实验结果进行分析,结果表明,本次模拟能够为实际智慧矿山网络的建设提供参考,指出了采用主备建立思想能够更大程度保证数据永不丢失和系统永不停顿,验证了防火墙在网络规划中的重要性和必要性,达到了实验目的和技术预想.

    eNSP智慧矿山网络防火墙VRRP技术双机热备技术IPSec加密协议

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    高温碱水巷道锚杆腐蚀机理与热浸锌防腐围岩控制技术研究

    陈勇范钢伟武振殷聪...
    104-111页
    查看更多>>摘要：针对高温、碱性淋涌水(以下简称"碱水")条件下锚杆腐蚀破坏造成的巷道严重变形与支护失效难题,以兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿(以下简称"赵楼煤矿")5305运输巷为研究背景,通过实验室实验,分析碱水、高温共同作用下锚杆腐蚀破坏特征和力学性能衰减规律,揭示锚杆腐蚀破坏机理,进而确定锚杆热浸锌防腐关键参数,并揭示其防腐机理.研究结果表明,锚杆腐蚀呈现出由肋间"点"到锚杆"面"的渐序腐蚀变化过程;锚杆体屈服载荷、破断载荷随侵蚀时间的增大呈线性下降,延伸率随侵蚀时间的增大呈负指数函数降低.高温、碱水作用下铁离子循环发生氧化和脱水反应,生成Fe2O3并脱落是锚杆腐蚀破坏的内在机理;锚杆热浸锌可有效提高其耐腐蚀性能,且最佳热浸锌厚度为60μm.高温、碱水作用下浸锌锚杆表面生产稳定的ZnO钝化层可有效阻止锚杆腐蚀破坏和力学性能衰减.通过赵楼煤矿现场工业性试验,验证了锚杆热浸锌防腐与围岩控制的有效性.

    高温碱水锚杆腐蚀热浸锌防腐巷道围岩控制

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    东部矿区煤炭资源深井开采可行性分析——以孔庄煤矿为例

    王立窦昊祝令锦张小康...
    112-121页
    查看更多>>摘要：针对东部矿区煤炭资源供需矛盾问题,对江苏、安徽和山东省的深井开采现状、地质条件及主要灾害类型进行了深入调研,分析了东部矿区深井开采潜在瓦斯灾害、动力地质灾害、深部高压水害、深部矿井热害4类灾害对于深井开采的威胁.同时,以上海大屯能源股份有限公司孔庄煤矿(以下简称"孔庄煤矿")为研究对象,列出了影响该矿深井开采的潜在风险清单,建立了基一套全面、完善、有参考价值的深井灾害防治体系;通过估算深部资源量、审视开采技术水平、使用SWOT分析等方法,对深部煤炭资源的开采技术、经济性进行了全面评估.研究结果表明,孔庄煤矿深部煤炭资源的开采技术与经济均具可行性,研究成果对于提高东部矿区煤炭自给能力,延长矿井使用期,保障地区经济稳定具有重要价值.

    东部矿区深井开采灾害防治可行性分析

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    基于Voronoi图的精细化PFC数值计算方法与应用

    刘辙王兆会
    122-134页
    查看更多>>摘要：由于岩石细观结构决定宏观力学行为,离散元计算结果的准确性取决于数值模型对岩石复杂细观结构的表征程度.为提高离散元数值计算在采矿工程中的适用性,基于Voronoi图提出一种精细化PFC数值计算方法.Voronoi图剖分空间形成的凸多面体具有随机性和多样性,与岩石细观结构具有自相似性;将Voronoi图中点、线、面、体的编号与坐标数据导入PFC,借助PFC内嵌Fish语言将其转化为PFC可识别几何体,基于Voronoi单元提出2种不规则颗粒模型构建方法(VCPM和VBPM),分别模拟完整岩石和破碎岩石;采用Monte-Carlo方法生成服从 Weibull分布的伪随机数,表征岩石细观力学参数,实现岩石非均质性模拟,将不规则颗粒周围接触数目定义为Coordination Number(CN),颗粒体积和颗粒CN分别服从 Weibull分布和正态分布,实现岩石细观结构复杂性模拟;VCPM模型可准确模拟完整岩石在单轴和三轴抗压条件下的强度特征及峰前硬化、峰后软化、体积剪胀等行为,模拟所得岩石单轴抗压强度221 MPa,弹性模量64 GPa,内聚力和内摩擦角分别为34 MPa和55°,与实验数据具有较高的一致性;高内摩擦角表明VCPM模型内不规则颗粒间的剪切闭锁效应增强,且模拟结果可反映岩石破坏模式随围压增大由劈裂向剪切甚至塑性流动转变的现象;VBPM模型可准确模拟破碎岩石在侧限压缩实验中的压实和承载特征,初始加载阶段,破碎岩石中含大量孔隙,变形曲线斜率小,轴向载荷增加导致孔隙逐渐压实,变形曲线斜率快速升高,应力-应变曲线模拟结果与实验结果吻合,由于VBPM模型不规则颗粒间的自由度差异明显,压缩过程中颗粒间的接触力呈现非均匀分布特征.

    Voronoi图数值计算岩石细观结构力学行为

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    西湾露天煤矿采区转向方案研究

    李雁飞
    135-141页
    查看更多>>摘要：采区接续转向方式不仅影响露天煤矿生产稳定及剥采比均衡,而且是影响露天煤矿生产组织管理及生产成本的重要因素.国家能源集团陕西神延煤炭有限责任公司西湾露天煤矿(以下简称"西湾露天煤矿")面临着首采区开采到界及产能核增的生产影响,为了解决由此产生的生产接续及采区转向问题,基于西湾露天煤矿开采条件与开发现状,在西湾露天煤矿优化原采区划分的基础上提出采区划分及重新拉沟、扇形转向、L型推进3种转向方案,对比分析了各种采区转向方案生产能力、均衡剥采比、排土规划等方面的影响,并综合优选最佳采区转向方案.研究结果表明,L型推进方案均衡期数最少,重新拉沟方案剥采比极小值最小,扇形转向方案平均剥采比最小;在农田征地且方家畔尾坑可利用排土时,推荐采用重新拉沟方案,在首采区农田征地问题不能解决时,建议采取L型推进方案.

    露天煤矿采区划分采区转向剥采比排土规划

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    基于工业互联网的矿山企业网络与信息安全纵深防御体系研究与构建

    张冬阳
    142-151页
    查看更多>>摘要：基于工业互联网总体网络架构,按照"垂直分层、水平分区,边界控制、内部监测,态势感知、统一管理"的纵深防御思路;提出"一中心、四防护、两保障",即安全大脑+全面防护的技术路线,旨在以统一范式节约网络安全体系建设成本的同时,帮助矿山企业全方位提升工业互联网抵御外部攻击,同时提升企业在遭受攻击后进行威胁监测、溯源分析、快速响应和处置恢复的能力,以期确保企业各类智能化系统与平台的自主安全可控.

    数据安全防护网络安全防护安全事件响应恢复

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    基于注意力机制的轻量级矿井钢丝绳断丝检测算法研究

    方旭东于正杨发展周攀搏...
    152-164页
    查看更多>>摘要：立井提升系统作为煤矿生产中的主要运输设备,其核心构件钢丝绳常因工作负荷大、受到腐蚀、磨损等原因而产生断丝引发事故.传统的立井提升机钢丝绳检测算法存在效率低、劳动强度大、智能化程度差和准确率低等问题.基于此,提出一种改进YOLOv5s模型,并基于改进的模型进行矿井钢丝绳断丝检测.首先,设计Swiener滤波算法进行钢丝绳图像运动模糊修复,抑制噪声干扰;其次,在特征提取阶段,引入RFC3轻量化模块降低模型可训练参数,提升钢丝绳检测速度;第三,提出CBAM-R注意力机制,增强模型对小断口断丝的检测能力;最后,引入Focal EIoU损失函数,提高模型对小断口断丝的检测精度并加速模型收敛.研究结果表明:所提出的基于注意力机制矿用钢丝绳断丝检测算法(CTR-YOLO)可以更好地满足实际应用需求,减少了误检、漏检导致的人力成本浪费及安全事故的发生.

    钢丝绳检测YOLOv5s模型Swiener滤波算法CBAM-R注意力机制轻量化模块

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    基于深度学习的刮板输送机异物检测方法研究

    廖志伟高龙曹军李晓围...
    165-170页
    查看更多>>摘要：刮板输送机在实际运行过程中会混入锚杆、托盘等金属异物,针对传统图像识别方法处理效率低、检测实时性无法适用于运动中的异物检测等问题,研究了基于深度学习技术的刮板输送机异物检测方法,同时对检测算法进行了研究.首先进行异物入侵区域划定和图像预处理,之后使用YOLOv4模型搭建异物目标检测模型,最后在现场采集大量图像样本用于标定和模型训练.测试结果表明,在煤矿井下复杂环境中,该刮板输送机异物检测方法可以对刮板输送机中锚杆和托盘等异物进行精确识别并发出报警.刮板输送机异物入侵检测方法通过扩展数据集可以帮助作业人员及时发现入侵刮板输送机中的多种异物,减少运输过程中刮板输送机、破碎机以及带式输送机损坏的风险.

    刮板输送机异物检测深度学习机器视觉

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