2025年第40卷第1期目录

• 计盒维数在表征相似模拟裂隙场中的应用

  张毅1, 4, 周横全2*, 王羽扬3, 4, 江成玉4, 王沉4, 韩连昌4

  2025,40(1):1-7, DOI:

  摘要 (1048) PDF (2.00 MB) (83)

  Abstract:

  为深入研究相似模拟实验中裂隙场的空间占位,引入分形几何理论,设计计盒维数与相似模拟实验相结合的研究模型.总结并分析计盒维数的计算原理,通过实例计算验证计盒维数数据的准确性.通过对实验中开挖图像的二值化及降噪处理,完成了对开挖扰动下相似模拟实验中裂隙图像的分维计算与拟合.迭代结果显示,裂隙场的维数升降随开挖长度的变化呈现多阶段特征.通过探究裂隙场维数变化的原因,揭示裂隙场的变化规律,为相关领域的研究提供参考和借鉴.
• 掘进巷道爆破粉尘运移规律数值仿真

  谢雍哲1, 王鹏飞1, 2*, 祖佳乐1, 王新喆1

  2025,40(1):8-15, DOI:

  摘要 (689) PDF (1.99 MB) (77)

  Abstract:

  为了研究掘进巷道爆破粉尘的运移规律,以瓮福磷矿延伸开采技术改造项目为背景,建立巷道爆破压入式通风模型,运用数值仿真研究方法,分析压入式通风风流特性与粉尘运移规律.研究结果表明:风流从出风口射向工作面的过程中,风流速度不断减小,风流到达工作面时会发生回流现象.爆破后,粉尘随风流向巷道出口方向移动,回风侧的粉尘质量浓度大于风筒侧,爆破发生400 s后,巷道内的粉尘基本全部排出.随通风管距工作面距离增加,掘进工作面的粉尘质量浓度增加;随通风风量增加,工作面的粉尘质量浓度逐渐下降;工作面产尘量越少,粉尘质量浓度下降至2 mg·m-3所需时间越短.瓮福磷矿最佳通风参数为通风管距离工作面8 m,通风管风量848 m3·min-1,该参数有利于巷道爆破控尘.
• 基于CiteSpace的煤矿沿空留巷知识图谱可视化分析

  孙旭鹏, 张自政*, 徐世强, 罗佳豪, 覃疏捷

  2025,40(1):16-23, DOI:

  摘要 (600) PDF (1.85 MB) (90)

  Abstract:

  为系统揭示煤矿沿空留巷领域的研究热点、研究主体的合作特征(包括作者合作网络与机构协作关系)以及研究热点的演进路径与前沿趋势,基于CiteSpace知识图谱技术,对1994年—2023年中国知网(CNKI)收录该领域的3 727篇文献进行可视化分析.研究表明:(1)沿空留巷领域发文量的时序特征反映该领域研究动态呈现技术引入、应用推广、技术升级、高速增长及调整转型这5个阶段的演化规律,政策规划与深部开采需求是核心驱动因素;(2)作者合作网络呈“紧密内聚型”,柏建彪、华心祝等学者主导围岩控制研究,但机构间合作密度低(0.001 1),协同创新不足,易导致数据孤岛;(3)“切顶卸压”“数值模拟”等技术成为近年研究焦点,智能化决策与绿色材料研发是转型方向.综合研究结果可见,未来需深化AI与大数据技术应用、构建跨学科平台、完善数据共享机制,以推动沿空留巷技术向智能化、标准化跨越.
• 基于N K模型的电动车火灾事故风险因素耦合分析

  张庆1, 伍爱友1, 2*, 曾雯1

  2025,40(1):24-28, DOI:

  摘要 (19) PDF (1.16 MB) (76)

  Abstract:

  为减少电动车火灾事故的发生,提高电动车安全管理水平,收集和整理了2018年—2022年发生的206起电动车火灾事故报告,分析引发电动车火灾的主要风险因素,并探讨各因素的耦合作用对电动车火灾事故的影响.基于N K模型构建电动车火灾事故多风险因素耦合模型,并进行耦合交互信息值的计算,得到不同风险因素耦合发生的概率.研究表明:参与耦合的风险因素数量增加,耦合值也相应增加,各因素之间的相互影响愈加密切.物-环境-管理是三因素耦合中造成电动车火灾事故风险最大的耦合因素;人-物是双因素耦合中造成电动车火灾风险最大的耦合因素,减少风险因素耦合能降低事故发生的概率.研究成果可为电动车火灾事故的防控提供理论参考和决策支持.
• 综采工作面煤岩体微震定位技术

  徐源, 李青锋*, 何燎

  2025,40(1):29-34, DOI:

  摘要 (17) PDF (1.19 MB) (78)

  Abstract:

  在煤矿智能化发展背景下,微震监测已成为煤矿智能预警体系的基础安全保障条件,微震传感器布设是实现微震精确定位的基础.针对宝源南平硐煤矿4331综采工作面微震定位不准的问题,根据工作面实际情况,设计了传感器布设相似模拟试验,对比2种数学拟合形式的震源定位方法,提出基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)网络的CNN LSTM混合模型的震源定位方法,通过震源位置预测值和实际值的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE) 来评价各个布设方案的优劣.结果显示:传感器布设在回风巷道(4个)和运输巷道(4个)的方案1的RMSE比传感器布设在回风巷道(3个)、运输巷道(3个)和轨道上山(2个)的方案2的RMSE少37%,方案1的鲁棒性更强;在宝源南平硐煤矿4331综采工作面的相似模型中,基于CNN LSTM混合模型的震源定位方法相比于2种数学拟合形式的震源定位方法更优,定位精度更高.
• 回采工作面过顶板及煤层空巷技术

  高亚洲

  2025,40(1):35-43, DOI:

  摘要 (13) PDF (3.56 MB) (73)

  Abstract:

  部分工作面回采过程中存在过空巷问题,出现顶板下沉、岩层断裂失稳或大面积冒顶和片帮等现象,严重制约工作面正常开采.针对工作面连续过顶板和煤层空巷典型问题,以永煤集团下属矿井过空巷群回采工作面为工程背景,构建工作面过空巷力学模型,提出工作面连续过空巷群的施工及支护方案,模拟分析实施加固方案后的应力分布规律.结果表明:工作面推进过空巷各阶段,实体煤应力重新分布,应力曲线依次呈现超前应力、马鞍形应力、拱形应力曲线分布. 工作面过顶板空巷的安全岩柱为4 m;顶板空巷采用木垛填充、煤层空巷采用Φ21.6 mm×9 200 mm的锚索补强支护方案能有效降低围岩的应力集中程度,减缓塑性区的发育破坏,现场应用后工作面实现正常回采.
• 工作面掘进期间煤自燃与瓦斯爆炸共生灾害防治技术

  谷旺鑫1, 鲁义1*, 王怀增2, 陈素贞2, 丁仰卫2, 张淼2

  2025,40(1):44-49, DOI:

  摘要 (793) PDF (2.24 MB) (72)

  Abstract:

  为防止工作面顺槽贯通采空区时发生煤自燃与瓦斯爆炸共生灾害,以鹿洼煤矿6301工作面为例,分析工作面轨道顺槽过采空区时煤自燃与瓦斯爆炸共生灾害危险性,提出“裂隙封堵＋瓦斯置换”的共生灾害防治技术.研究结果表明:6301工作面掘进过采空区期间,采空区内存在煤自燃与瓦斯爆炸共生灾害的隐患;采用“裂隙封堵＋瓦斯置换”的共生灾害防治技术后,6301工作面轨道顺槽顺利通过4301(1)采空区,且6301工作面轨道顺槽中瓦斯体积分数基本为0,未发生瓦斯超限事故;向4301(1)采空区注入二氧化碳置换瓦斯后,采空区气体中O2体积分数小于5%、CO体积分数小于24×10-6,起到了置换效果,为后续顺槽掘进和工作面回采提供了安全保障.
• 公路隧道揭煤掌子面前方围岩应力分布规律

  龙其毕1, 黄飞1, 2*, 罗亚飞1, 2, 钟小凤1, 刘磊1

  2025,40(1):50-56, DOI:

  摘要 (20) PDF (2.08 MB) (77)

  Abstract:

  为了研究扁平大跨度公路隧道揭煤掌子面前方围岩的应力分布规律,以松坎隧道为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件构建隧道穿越煤层的数值计算模型,分析掌子面前方围岩的应力演化规律.研究结果表明:(1)隧道掘进过程中,掌子面前方围岩的垂直应力均呈现先急剧增大后逐渐衰减至原岩应力的趋势,但掌子面前方不同位置处的围岩所受垂直应力集中系数有所差异,具体表现为隧道底部应力集中系数大于隧道顶部,隧道左侧应力集中系数大于右侧;(2)随着掌子面与煤层距离减小,围岩垂直应力的变化区域宽度呈现先减小后增大的“V”型变化趋势,隧道左侧的应力变化区域宽度变化幅度大于右侧;(3)掌子面前方围岩内的水平应力呈现出从零逐渐增大至原岩应力的变化趋势,掌子面离煤层越近,前方围岩水平应力增幅越小.
• 夹层泥化粗粒土三轴试验的颗粒流模拟

  李鑫, 肖拥军*, 王栋, 陈余生

  2025,40(1):57-62, DOI:

  摘要 (13) PDF (1.78 MB) (73)

  Abstract:

  为探讨三峡库区软弱夹层泥化形成粗粒土的力学特性,特别是其黏聚力和内摩擦角的变化规律,采用颗粒流软件PFC3D(Particle Flow Code 3D)对泥化粗粒土进行三轴模拟试验分析,以球形颗粒作为基础单元,针对1 mm以下的细颗粒采用等质量替换的方法,适当减少颗粒数量以提高计算效率.当分维数为2.312时,随着球形颗粒最大粒径从20 mm降低到10 mm和5 mm,模拟试样的黏聚力和内摩擦角均有所减小.设置由4个球形颗粒组成的近四面体颗粒簇时,得到的模拟粗粒土试样黏聚力明显高于球形颗粒的试验结果,同时内摩擦角也有显著增加.随着泥化粗粒土分维数的增大,模拟试样的黏聚力显著增加,而内摩擦角则有所减小.此外,在四面体颗粒模型中考虑夹层泥化粗粒土中细颗粒的流失时,发现抗剪强度随着细颗粒流失量的增加而降低.研究结果表明,泥化粗粒土的力学性质与颗粒形态及其分维数密切相关,颗粒形态的调整和细颗粒的流失对抗剪强度有显著影响.该研究可为滑坡的防治提供理论依据和参考.
• 基于煤矿地理空间数据的三维透明矿山系统研究及应用

  董振楠*

  2025,40(1):63-69, DOI:

  摘要 (671) PDF (2.27 MB) (76)

  Abstract:

  为贯彻国家和陕煤集团智能化矿山建设要求,开展智能矿山管理系统研究工作.首先,基于地理空间数据建模技术与实景建模技术,构建井上下一体化的三维透明矿山空间模型;其次,基于工业物联网4层架构,利用GIS等算法服务和定位寻路等方法构建空间数据与应用的技术框架;最后,结合各矿实际业务需求,研发出三维透明矿山平台.该平台实现了地质信息透明化,为煤矿安全生产提供“可视、可查、可推演、可分析”的安全保障.研究成果为煤矿智能化矿井建设提供了新思路.
• 砷石膏中砷的形态分布及硫酸浸出

  徐文婷1, 陈国梁1, 2*, 管青军1, KHAMPHOUVANH Viengvilay(阿唐)1, 毛腾1, 屈志慧1，梁碧心1

  2025,40(1):70-78, DOI:

  摘要 (11) PDF (2.39 MB) (73)

  Abstract:

  砷石膏在有色冶炼行业中广泛存在.由于砷具有易挥发、毒性高的特点,因此研究砷的安全高效脱除,不仅关系到砷石膏的循环利用,而且对有色金属行业的绿色健康发展具有重要意义.从SEM Mapping检测看,砷石膏中的砷主要以独立的砷酸钙形式存在.根据砷酸钙易溶于酸的特性,采用硫酸浸出的方法分离砷石膏中砷,确定最佳浸出条件为固液比1∶20,pH=2,温度为20 ℃,连续浸出3次,砷的浸出率为99.08%.对含砷浸出液中的砷采用钙盐和铁盐两步沉淀除砷法进行去除.结果表明:在含砷浸出液中添加氧化钙使溶液pH值为12时砷去除效果明显,随后根据浸出液中残余砷的摩尔浓度按铁砷摩尔比为1∶1添加硫酸亚铁使除砷率达到99.68%.浸出动力学研究表明砷的浸出过程符合Avrami模型,活化能为5.952 kJ/mol.研究结果可为此类砷石膏的高效脱砷提供一条低成本、可循环的途径.