- 车增辉;周子涵;辛凤阳;郝建帅;张令非;曹建;姜博文;刘梓帆;
在露天矿山向地下延伸开采工程实践中，探究充填体-岩石（Cemented Paste BackfillRock,CPB-R）组合体结构的力学特征与变形破坏规律，对保证地下采场稳定性和煤矿岩爆灾害防治具有特殊重要性。采用PFC~（2D）软件的刚性块体弹簧网络方法（Rigid Body Spring Network,RBSN）对单轴压缩条件下含不同界面倾角的CPB-R组合体结构的破坏行为进行了数值模拟研究，从宏细观角度探究了不同界面倾角对CPB-R组合体的强度特征、破坏模式和声发射特征的影响规律，并开展室内单轴压缩试验对数值模拟结果进行了验证和对比分析。研究结果表明：CPB-R组合体的强度随界面倾角增大呈现出先增大后减小的“U”形变化，且在倾角达到60°左右时具有最小的峰值强度；界面倾角超过30°后，应力应变曲线屈服阶段削弱，脆性特征显著增加，随着界面倾角的增大，CPB-R组合体的破坏模式呈现出“Y”形失效向界面滑移失效转变，再向混合失效转变的演变趋势，极限承载力呈现由充填体控制向界面控制转变，再转变为由岩石控制的演变趋势；随着CPB-R组合体界面倾角的增大，界面破坏程度不断提高，界面破损会阻止界面的进一步滑移（界面倾角<60°）并导致张拉破坏的出现；岩爆指数（K_E）在充填体与岩石的弹性模量比增大过程中先降低后升高，控制充填体与岩石的弹性模量比在0.4～0.5时可以有效地降低岩爆的风险。
2025年09期 v.56;No.615 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 3111K] [下载次数：73 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 崔智翔;江松;毛晶;孔若男;王靖;
采矿工程正在快速向自动化、智能化方向发展，智慧矿山建设已成为未来趋势，其中露天矿区无人矿车的多目标环境感知是无人化运输的关键步骤。针对复杂非结构化道路中的碾压坑洼、水坑、车辆及人员等多元障碍物带来的安全风险，现有端到端算法在露天矿动态复杂环境中面临小目标信息丢失、多尺度特征融合不足、样本不均衡以及模型复杂度与精度难以兼顾的挑战。为此，提出面向露天矿无人矿车的端到端多目标检测模型You Only Look Once-Mine Multi-target Detection(YOLO-MMD)：对于露天矿非结构地形所引起的观测像素信息缺失问题，通过引入Space-to-Depth Convolution(SPD-Conv)，将图像空间信息转化为深度信息，有效保留非结构化场景中小目标的细粒度感知能力，同时提升计算效率；为提高上下文信息的有效利用，在检测层嵌入Efficient Multi-Scale Attention(EMA)，实现像素级跨通道交互与空间信息聚合，增强多尺度特征融合能力且不显著增加计算负担；此外，考虑露天矿不同障碍物目标对象的样本不均衡问题，设计In-Focaler-IoU损失函数，在关注稀少目标样本的同时配合辅助边界框，提升边界框回归效率与收敛速度。研究结果显示，YOLO-MMD模型可有效检测存在遮挡、模糊等复杂条件下的多目标对象，且在检测精度与模型复杂度间实现了最优平衡——其mAP（平均精度均值）达0.939，模型大小仅4.56 MB，浮点运算量为5.8 G。这一性能表现为无人矿车的安全行驶提供了可靠的环境感知解决方案。
2025年09期 v.56;No.615 16-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2213K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邵梓洋;王元颂;张平;苏晓鸿;孙磊;丁小华;
爆破作业作为露天矿最危险、劳动力最密集的生产工序，是露天开采的首要环节。生产规模的粗放式扩张使得传统人工巡检模式在穿爆环节面临严峻挑战。传统人工巡检模式在穿爆环节不仅面临炮孔定位偏大（大于27.4%）、充填质量监测效率低、爆破块度合格率检测差（60%～72%）等问题，还面临爆区三维地质信息的不透明、设备协同管控效率低、频繁爆破作业引发的台阶结构面拉裂损伤，以及火灾、滑坡等安全隐患难预警等衍生风险。面向低空经济新业态发展与露天煤矿智能化转型需求，提出了基于无人机辅助的协同动态监管系统技术研发，研究构建了“空-地-端-环”实时联控框架：空中依托多旋翼无人机搭载高分辨多光谱摄影仪、红外热成像仪、气体监测装置等可高效完成170个炮孔的爆破面高精度三维实景建模；地面层部署多参数传感网络，构建深度达10 m的爆破振动监测网络；终端层开发了双模态目标检测模型与改进YOLOv8 m-MSFA视觉算法，通过引入多尺度特征注意力机制（MSFA），将目标识别准确度提升至96%以上，并建立了数据驱动的爆破效果动态评价体系。应用结果表明：该技术体系显著缩短了传统人工经验主导的参数迭代周期，从6～8 h压缩至2 h以内，迭代效率提升56.7%～63.8%，作业效率提升30%～40%，非法入侵预警准确率达96.4%，有效解决了传统经验驱动型爆破作业存在的安全隐患大、资源浪费严重等问题。
2025年09期 v.56;No.615 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K] [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 黄俊婷;王忠鑫;冯建朝;曾祥玉;辛凤阳;田凤亮;孙鑫;脱子相;李杰;
针对我国露天煤矿采剥作业链关键生产环节的数据价值挖掘深度不足和系统优化能力不够导致的生产信息利用效率低、决策支撑力度差等问题，提出了露天煤矿采剥作业链数据解析和系统优化的融合方法论，提出了采剥作业链数据解析和优化的融合模式和融合建模方法，阐述了数据解析和优化融合方法对于采剥作业链中关键生产环节问题的处理方式，并采用不同露天煤矿实际数据进行测试，验证所提融合方法的有效性。结果表明，所提融合方法性能优于现有同类方法：基于数据解析的地质模型动态重建技术实现了采剥区域的亚米级拟合精度，且煤炭储量误差率低于3%；基于数据驱动的预测技术显著提升了煤炭产量的预测精度，最大预测误差率小于2.5%；同时采剥计划动态优化技术提升了生产资源的协同性，生产效率提升12%；基于数据解析的采剥设备动态调度技术改善了卡车集群调度水平，剥离平均运距显著缩短，设备运输效率得到了实质性提高。通过将数据解析和系统优化方法相融合，有效解决了露天煤矿生产过程中安全监测不深入、地质模型精度低、开采计划质量差、设备运行低效不稳定等现实痛点问题。
2025年09期 v.56;No.615 34-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1734K] [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 高晗;王可可;马可;王勇;张凯;
为了提升露天矿边坡GNSS监测数据的预测精度与稳定性，解决传统方法在处理复杂非线性时序数据时存在的模态混叠、噪声干扰及长期依赖特征捕捉不足等问题，提出了一种基于集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）与长短期记忆网络（Long Short-Term Memory network,LSTM）融合的EEMD-LSTM模型。通过EEMD算法对原始监测信号进行自适应分解，生成多个本征模态函数（IMFs），有效分离噪声与异常突变信息，解决传统经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）的模态混叠问题；利用LSTM网络对分解后的IMFs进行时序特征提取与训练，结合其门控机制优化长期依赖建模能力；通过改进的数据隔离流程（多次分解与独立预测）避免信息泄露，并采用多维度误差评价指标（MAE、MAPE、RMSE）验证模型性能。试验以黑龙江某露天矿GNSS监测数据为对象，采集6 727组位移数据，预测未来30 d的变形趋势。结果表明：EEMD分解有效提取了高频噪声（IMF1、IMF2）与低频趋势分量（IMF8、IMF9），显著降低异常值对预测的干扰；模型在3D位移预测中表现最优，z方向精度最高（RMSE=0.017），而y方向存在系统性偏差，需进一步优化；改进的隔离流程使2D与3D预测误差显著降低，验证了模型抗信息泄露能力。结合治理方案验证，模型预测结果与边坡稳定性计算（安全系数提升至1.21）高度吻合，治理后监测点位移量稳定在50 mm以内。将EEMD-LSTM模型应用于露天矿边坡GNSS监测场景，通过信号分解与深度学习结合，实现复杂时序特征的多尺度解析，为边坡灾害预警提供了高精度动态预测工具。
2025年09期 v.56;No.615 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2539K] [下载次数：39 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 罗宇;石大鹏;张鹏;
露天矿边坡稳定性对矿山安全至关重要，边坡参数的精准识别是保障矿山安全的核心环节，传统边坡参数获取方式存在效率低、数据单一、难以实现全域高频次覆盖等局限性。针对上述问题，提出了一种基于无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）全流程自动建模的露天矿边坡参数校核方法，通过智能感知、自动化建模、模型分析技术突破，实现了矿山边坡关键参数的无人化、全域化监测。以内蒙古某大型露天矿为研究对象，基于无人机智能机库技术优化了无人机自动航线规划方法，介绍了机载激光雷达自主作业流程，研究了基于内网穿透的批量数据高效回传机制，提出了适用于露天矿的点云数据自动解算流程，设计了点云局部更新策略以减少数据处理量，基于点云数据建立了露天矿数字表面模型（Digital Surface Model,DSM），通过平盘与坡面提取、骨架线提取实现了平盘宽度、台阶高度、边坡角度等关键参数的全域分析。结果表明：该方法实现了基于无人机机库的点云数据全流程自动建模，自动化程度100%；边坡参数提取精度相较于常规人工测量方式显著提升，平盘宽度、台阶高度误差小于0.5 m，边坡角度误差小于0.5°。通过无人机单次作业即可实现全矿边坡高密度采集与分析，有效提升了露天矿边坡监测的精度与效率，大幅降低了人工巡查成本，为矿山安全生产管理及监管部门核查提供了可靠的数据支持。
2025年09期 v.56;No.615 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1998K] [下载次数：24 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张令非;王忠鑫;曾祥玉;辛凤阳;张凯;曹建;周子涵;
降雨是触发露天矿滑坡的重要诱因，其渐进变形特征与季节性降雨过程存在显著关联。针对传统方法在揭示降雨-位移响应机制及动态预测能力上的不足，构建了一种融合多源信息的卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）与Kolmogorov-Arnold网络（KolmogorovArnold Network,KAN）混合预测模型。以内蒙古地区贺斯格乌拉南露天煤矿南排土场边坡变形为研究对象，基于Pearson相关性分析定量揭示了边坡位移与降雨因子的响应规律，确定了南帮边坡变形的最优降雨影响周期，利用已有降雨量及位移监测数据对预测模型进行训练验证，并在选取的GNSS监测点上模拟了不同降雨场景下（降低10%降雨强度、增加10%降雨强度）边坡长期位移演化趋势。结果表明：(1)在相同数据集上，与传统预测模型相比，构建的CNN-KAN混合模型在降雨诱发的边坡变形预测场景下具有更高的准确性；(2)季节性降雨对边坡变形存在滞后效应，当累积时间达到11 d时，南排土场边坡位移-降雨相关系数下降至0.2以下；(3)模型预测显示，当降雨强度增加10%时，边坡将进入加速蠕变阶段，累计位移值可达558.12 mm，南帮边坡存在二次滑坡发育趋势。
2025年09期 v.56;No.615 61-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2080K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘干;肖双双;龚伟;林士桢;
爆破作业是露天煤矿生产的关键环节，但其产生的振动会对周边环境和建筑物造成严重危害，准确预测爆破振动峰值速度对减轻损害、保护周围设施及人员安全具有重要意义。利用皮尔逊相关系数（Pearson）、斯皮尔曼秩相关系数（Spearman）、互信息（Mutual Info）分析影响爆破振动速度峰值的关键因素，并结合阈值筛选和Lasso回归筛选的结果，确定模型的输入特征值，提出了基于Transformer和LSTM相结合的深度学习模型，用于预测露天矿爆破振动的峰值速度。该模型结合了Transformer在时序数据处理中的优势和LSTM的记忆能力，充分利用了其对时序数据的高效建模特性。通过跨模态拼接将2种特征进行融合，并引入残差连接与归一化技术，以增强模型的鲁棒性。结果表明：爆心距、高程差、爆区宽度、总药量、排数是影响爆破振动速度峰值的关键因素，因此选取这5个特征作为模型的输入变量。Transformer-LSTM耦合模型的评估指标决定系数（R~2）为0.963，均方根误差（RMSE）为2.139，平均绝对误差（MAE）为1.484，平均绝对百分比误差（MAPE）为32.431%，与倒数误差法、XGBoost、IPSO-HKELM和GA-LSSVM模型相比，R~2提高了0.63%、7.96%、7.24%、6.17%;RMSE分别较倒数误差法和GALSSVM降低了51.19%和143.53%;MAE较倒数误差法、IPSO-HKELM、GA-LSSVM降低了31.71%、3.45%、56.26%;MAPE较XGBoost、IPSO-HKELM、GA-LSSVM降低了37.63%、45.94%、25.78%。因此，在爆破振动速度峰值预测方面，Transformer-LSTM耦合模型在预测精度和误差稳定性优于倒数误差法、XGBoost、IPSO-HKELM、GA-LSSVM模型。
2025年09期 v.56;No.615 71-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2262K] [下载次数：132 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘利杰;杨天鸿;张鹏姣;刘亚超;
针对寒区露天矿边坡岩体在冻融环境下的损伤劣化问题，以内蒙古某典型露天矿边坡出露的多种板岩为研究对象，开展了冻融循环、单轴压缩、纵波波速测试等多项室内试验。试验模拟自然环境下的冻融过程，设置不同循环次数，系统分析冻融作用对板岩质量损失、纵波速度、力学参数等物理力学性质的影响规律。在获得岩体主要物性参数演化特征的基础上，构建了考虑冻融循环次数影响的损伤演化方程，并基于数值模拟方法对不同冻融阶段板岩的损伤扩展过程与破坏模式进行了深入分析。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加，板岩质量逐步减轻，纵波传播速度显著降低，单轴抗压强度和弹性模量持续衰减，整体呈现出明显的劣化趋势。弹性模量与冻融循环次数之间符合负指数衰减关系，在经过20次冻融循环后，弹性模量下降幅度超过50%，表明冻融过程对岩体结构完整性具有显著削弱作用。在微观结构上，板岩内部初始微裂隙逐渐扩展并连通，损伤区域增大，局部裂纹发展为可识别的宏观裂缝；随着冻融循环次数的累积，板岩的破坏模式也由早期的单一贯通破裂面向多条非贯通裂缝并存的复杂破坏形态转变，破裂路径趋于分散化和非线性。数值模拟结果进一步表明，冻融损伤不仅降低了岩体整体承载能力，也促使损伤区集中分布于试样中部与两端结合部位，损伤场演化与应力集中区高度吻合。由此揭示了冻融循环对板岩强度和结构演化机制的耦合作用特征。
2025年09期 v.56;No.615 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1887K] [下载次数：28 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]
- 刘扬;苏嘉豪;周浩;孙亮;田富超;赵海波;刘浩;王春光;
针对煤矿瓦斯抽采中传统封孔材料抗压强度低、渗透率高及稳定性差等问题，通过固废资源化利用与纳米-化学协同改性技术，开发了一种多元相变凝胶复合固废基封孔材料，新材料在流动性、渗透性、稳定性3项指标上实现综合优化。多元相变凝胶的主料由丙烯酸盐-羧甲基纤维素钠构成，辅料包括聚氧硅烷交联剂和硅酸钠，聚丙烯酰胺（PAM）作为交联反应的促进剂，无水氧化镁作为引发剂，葡萄糖酸钠与硫酸铝用于调节凝胶凝固速度，膨润土作为防析水剂。在化学改性中，聚氧硅烷与主料缩合形成硅氧桥键，提升耐温性；硅酸钠水解生成硅氧四面体动态交联网络，增强高盐高湿环境耐久性；聚丙烯酰胺通过氢键锁定水分，抑制水化收缩开裂；物理改性方面，MgO颗粒通过静电相互作用形成物理交联点，提升弹性模量；PAM分子链可以迅速发生结晶，形成高度有序的结构，增强凝胶的强度，纳米SiO_2与煤矸石粉构建“微-纳双尺度”填充体系。通过凝结时间与流动性优化封孔料添量配比，对材料渗透率、抗压强度、微观结构进行测试。结果表明：材料流动性达220 mm，初凝时间480 min，终凝时间580 min,28 d抗压强度达7.5 MPa，渗透率降至5.21×10~(-18) m~2;SEM分析表明，纳米SiO_2与C-S-H凝胶协同填充微裂隙，材料密实抗压，兼具高性能与低成本优势，适配钻孔高压泵送施工，可有效延长钻孔寿命。
2025年09期 v.56;No.615 90-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2462K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 郑蓬;宋晓夏;阎纪伟;韦洪林;张煜培;
煤储层中孔隙结构的发育程度影响着煤体甲烷的吸附性能。以石楼南区块2_#煤和3_#煤为研究对象，通过低温N_2吸附、低场核磁共振和显微CT等试验手段，定量表征了煤的孔隙结构特征；基于甲烷等温吸附试验，获得了甲烷吸附量的变化趋势，并分析了煤的孔隙结构与甲烷吸附量之间的关系。研究结果表明：SX-2煤样和SX-3煤样的孔隙特征有显著差异，SX-3煤样的微孔数量明显多于SX-2煤样，且其吸附能力优于SX-2煤样，2种煤样均以圆柱状孔隙和墨水瓶形孔隙居多，BET孔比表面积为0.608 5～2.115 5 m2/g,BJH孔体积为0.002 6～0.005 1 cm3/g，平均孔径为9.643 1～17.091 2 nm,SX-2煤样矿物含量明显高于SX-3煤样，煤的孔体积、孔比表面积与煤中矿物含量呈负相关关系；SX-2煤样的T_2谱图呈现三峰分布，SX-3煤样的T_2谱图呈现双峰分布，SX-3煤样相对SX-2煤样的孔隙空间分布更加集中，连通性更好；SX-2煤样的孔隙结构以大孔为主，而SX-3煤样的孔隙结构以微孔为主；2种煤样的裂缝体积主要由平均孔径大于1 000μm的裂缝提供，SX-2煤样的裂缝体积明显小于SX-3煤样；Langmuir模型能很好地描述研究区煤样的吸附行为，微孔对甲烷的吸附起主导作用，Langmuir体积与煤中矿物含量呈负相关关系，与煤的孔比表面积和孔体积呈正相关关系，SX-3煤样对甲烷的吸附优于SX-2煤样，SX-3煤样的Langmuir体积是SX-2煤样的2.1倍。
2025年09期 v.56;No.615 103-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2183K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘建峰;李哲;雷文杰;董润平;
煤层瓦斯压力是区域防突效果评价的重要指标。由于煤层残余瓦斯压力受煤层裂隙影响很难准确测定，为提高区域防突效果评价的时效性和可靠度，提出一种由抽放空白带、钻孔电阻率、残余瓦斯压力相结合的综合评价方法，并确定了临界指标。现场考察阳泉煤田新景矿15号煤层底抽巷穿层钻孔水力造穴和瓦斯抽放的防突效果，定期测试钻孔抽放量和瓦斯含量、瓦斯压力等瓦斯参数，不定期地测试并记录存储造穴抽放钻孔内的钻孔轨迹、侧向电阻率、自然电位和自然伽马等钻孔测井数据，分析水力造穴抽放钻孔煤层段不同时间的钻孔测井与考察孔瓦斯压力的变化和瓦斯抽放效果。通过数据回归并拟合发现，抽放钻孔的侧向电阻率与考察孔的瓦斯压力之间呈常用对数负相关关系，由此获得电阻率评价瓦斯压力的数学模型及相应系数；当抽放孔内煤层段平均电阻率达到750Ω·m时，与考察孔瓦斯压力0.74 MPa相当，这就相当于考察孔煤层瓦斯压力临界指标相对应的电阻率指标值；同时利用钻孔轨迹考察区域防突钻孔的施工偏差和钻孔孔底的间距，评价防突措施范围内是否存在空白带，并借助造穴抽放影响半径确定是否需要增加或者补充区域防突钻孔；综合电阻率和钻孔轨迹，形成一种钻孔施工效果评价与防突效果考察于一体、即时有效、可适应于大区域长距离的连续防突效果检验方法。
2025年09期 v.56;No.615 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2300K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 孙珍平;
煤储层渗透性演化规律是煤层气开发中关系产能提升的关键问题之一。渗透率不仅受裂隙结构的几何特征控制,同时受到流体性质及其与煤体相互作用方式的显著影响。为系统揭示煤体在不同气体与应力条件下的渗透响应特征,以山西东洼南煤矿的2组煤样(M1、M2)为研究对象,通过系统的三轴渗流试验,分别选用惰性气体(He、Ar)与吸附性气体(N_2、CH_4、CO_2),在多级有效应力水平下开展系列渗透性测试试验。试验结果表明:表观渗透率(k_(app))随孔隙压力升高呈下降趋势,且受围压显著抑制,k_(app)(He)>k_(app)(Ar)≥k_(app)(N_2)>k_(app)(CH_4)>k_(app)(CO_2),其中He表现渗透率最高,CO_2表现渗透率最低;即使在对滑脱效应进行修正之后,相同样品在相同应力条件下由不同气体测得的表观渗透率仍存在明显差异;零有效应力渗透率和滑脱校正渗透率均随孔隙压力的增加而降低;吸附膨胀和裂隙闭合的持续影响表明,传统基于理想气体和达西定律的假设不足以描述真实煤储层中气体渗流行为;滑脱效应在低压区主导渗透率增强,而在高压区以弹性压缩为主导,两者协同作用形成非线性渗透率-应力关系;计算裂隙体积压缩系数,2组样品的压缩系数均介于0.054～0.059 MPa~(-1)之间;尽管在高孔隙压力条件下两者表现一致,但在低孔隙压力下,裂隙较窄的样品表现出更显著的滑脱效应。研究揭示了煤体渗透性演化过程中,滑脱效应(流体动力学过程)与裂隙压缩性(孔隙弹性特征)之间的耦合机制,为深层煤层气开发提供了重要的理论支撑。
2025年09期 v.56;No.615 122-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1994K] [下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李虎虎;李雨成;杨雪林;张欢;李坤曌;武亚男;
近年来，“高抽巷+Y型通风”的瓦斯治理方式以其优越的治理效果逐渐被广泛应用，但受高抽巷抽采负压的影响，工作面漏风规律复杂，影响瓦斯抽采效果。以余吾煤业为工程背景，采用Comsol软件模拟高抽巷不同抽采位置、不同抽采负压条件下的漏风规律及瓦斯抽采效果，确定了高抽巷的最佳布设位置和抽采负压，并进行了现场验证。结果表明：抽采负压对工作面漏风有显著影响；抽采负压为0 kPa时，采空区风流流场呈扇形分布，由工作面向沿空留巷方向偏转；随着抽采负压的增大，工作面倾向260～328 m范围内的采空区形成负压截流效应，沿空留巷侧的采空区内部形成三角形回流区域；高抽巷位置和抽采负压变化主要影响工作面倾向170～328 m区域和沿空留巷0～140 m区域的漏风风速；对比分析不同抽采条件下的漏风量和高抽巷瓦斯抽采参数，抽采负压为11 kPa，抽采位置为水平30 m、垂直35 m时，瓦斯抽采效果最佳；现场实测风速和瓦斯体积分数均与数值模拟结果一致。
2025年09期 v.56;No.615 134-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2401K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 吕英华;张保勇;王珠;
为提高综采工作面液压支架区域的粉尘治理效果，特别是针对行人区域上部空间中长期存在的悬浮粉尘以及现有治理措施的不足，提出了一种以高压水喷雾系统为动力的负压卷吸控除尘技术。通过响应面法（RSM）与数值模拟相结合的方法，将影响该装置性能的关键结构参数，即喷雾压力、喷嘴直径、收缩段直径、收缩段长度等作为优化设计变量，将吸风量、引射比作为响应值，建立了优化变量、吸风量、引射比之间的多元二次回归方程。研究结果表明：喷雾压力对吸风量的影响最为显著，其变化率在不同喷雾压力条件下可高达244.6%，对于喷嘴直径、收缩段直径、收缩段长度与吸风量的关系均呈现先增加后降低的趋势，扩张段长度、扩张段角度对吸风量的影响较低，其变化率分别为21.8%、25.2%；各个参数对吸风量、引射比的影响程度依次为喷雾压力>收缩段直径>收缩段长度>喷嘴直径；此外，喷雾压力、收缩段直径对吸风量、引射比有明显的交互作用；经过响应面分析后得到的最优参数组合为喷雾压力2.598 MPa、喷嘴直径1.990 mm、收缩段直径158.831 mm、收缩段长度176.774 mm、扩张段长度200 mm、扩张段角度10°，在该组合下，系统的吸风量为0.665 m~3/s，引射比为0.002 5，系统的吸风量为0.665 m~3/s，引射比为0.002 5。
2025年09期 v.56;No.615 145-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K] [下载次数：40 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]
- 解北京;刘天乐;栾铮;陈铭进;
寒区预留煤柱受低温及采动影响易发生失稳破坏。为探究冲击速度及长径比对低温煤动态力学特性影响，基于分离式霍普金森压杆（SHPB）冲击压缩试验，研究其动力学参数及破碎耗能特征。研究表明：动态应力-应变曲线可分为微裂隙闭合、微裂隙稳定发展、微裂隙非稳定发展、快速卸荷阶段；动态抗压强度、弹性模量、破坏应变、峰值应变具有应变率强化效应和尺寸弱化效应，温度效应并不明显；耗散能密度随应变率增大线性增加，随长径比增大线性减少；破碎信息熵可定量表述煤样破碎程度，其随温度降低（-40～0℃）整体上呈增加-降低-增加的趋势，拐点为-10℃和-30℃，且分别与应变率、长径比、耗散能密度呈线性正相关、幂函数负相关、指数函数正相关关系。
2025年09期 v.56;No.615 154-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 2739K] [下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 曹晓杰;马学舟;温颖远;郭文豪;曹安业;王帅;吕振;周雅静;
针对浅埋巨厚砂砾岩覆盖层下巷道矿压显现异常的问题，以新疆乌苏市某矿巨厚砂砾岩覆盖下倾斜煤层巷道作为研究对象，探讨了不同岩性覆盖层下巷道围岩载荷差异特征，通过理论分析、数值模拟揭示了巷道对巨厚砂砾岩层载荷的矿压显现响应机制。研究结果表明：巨厚松散砂砾岩覆盖下巷道围岩应力包括覆盖层自重荷载和侧方覆盖层运移区域的附加荷载，当覆盖层强度越低，内摩擦角越小，覆岩的运移角和运移面积越大，施加给巷道围岩的附加载荷越高；巷道开挖后顶板巨厚覆盖层会形成“漏斗形”应力降低区，而倾斜煤层巷道开挖后“漏斗形”应力降低区表现出非对称性；巨厚松散砂砾岩覆盖层下方80～100 m范围内，巷道受松散层应力转移作用明显，不同岩性覆盖层下围岩应力存在差异性，巨厚松散砂砾岩相较于巨厚砂岩层峰值应力增高了1.19 MPa，且巷道距离巨厚松散砂砾岩覆盖层80 m相对距离9 m时塑性区面积和顶板位移量分别减少了86.55%、97.79%，当巷道与覆盖层距离超过80～100 m后，此时覆岩自重对巷道围岩受力影响开始显现，围岩应力、塑性区和顶板位移量随埋深增加逐渐增长；浅埋巷道受自重应力和附加载荷叠加影响，其中附加载荷由巨厚砂砾岩层滑移面积决定，需通过加强巷道顶板支护强度以控制巨厚砂砾层的滑移角和滑移面积；巷道支护优化后，其顶底板的相对移近量约为70 mm，两帮相对移近量约为130 mm，整体支护效果较好，未出现矿压显现情况。
2025年09期 v.56;No.615 166-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 3158K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘啸;
针对爆破掘进过程中巷道直接顶因下沉与振动引发的顶板稳定性问题，以王坡煤业3203工作面高抽巷为工程背景，基于爆破动载衰减计算公式分析爆破动载作用下顶板受力特征及与爆破参数之间的相互关系，建立基于岩石抗拉强度的稳定判据，并量化爆破参数（装药长度、炮孔直径、炮孔长度）与顶板拉应力的关系，结合3203工作面高抽巷工程背景条件，提出了最优爆破参数组合。结果表明：爆破发生后作用在巷道顶板峰值压应力随炮孔长度和装药直径增大呈指数减小、随装药长度减小呈指数增大的规律，且与爆破参数均具有显著的敏感性；以抗拉强度为顶板稳定判据，得到了拉应力表达式，揭示了顶板在爆破动载作用下沿断面方向的拉应力与压应力相互转变现象，且最大拉应力分布在巷道直接顶中间位置，拉压拐点分布在直接顶靠近巷道两帮的位置；分析了顶板拉应力分布与爆破参数(炮孔长度、装药直径、装药长度)之间的量化关系，获得了保持3203工作面高抽巷直接顶稳定最优爆破参数为装药长度1.8 m、炮孔直径?42 mm及炮孔长度2.4 m，结合具体工程实例得到了拉压拐点在0.6～0.8 m和2.6～2.8 m范围。工程实践验证了巷道直接顶在爆破掘进过程中没有发生拉破坏，成巷效果较好。
2025年09期 v.56;No.615 178-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 2169K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 段磊;华夏;曾祥凯;陈丽萍;张浩男;宋锐;肖瀚;
针对差分合成孔径雷达干涉测量（Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR）技术中传统相位解缠方法在处理矿区低相干形变干涉图时效果不佳的瓶颈问题，提出了一种矩阵束模型驱动的二范数相位解缠方法。通过改进的矩阵束局部频率估计模型，可以精确地获取形变干涉图在水平、垂直以及2条对角线共4个方向上的缠绕相位梯度；然后将其与四向加权最小二乘解缠算法相结合，利用高斯-赛德尔迭代法求解出矿区地表形变解缠相位；所提出的新方法不仅保留了二范数解缠算法效率高和解缠相位曲面平滑等优势，而且还能够有效抑制噪声对形变解缠相位估计过程的干扰。结果表明：所提新方法解缠结果具有较高的连续性，解缠结果中残差点数量最少，解缠误差范围最小，解缠精度相较于最小费用流、统计费用流、传统四向加权最小二乘解缠方法精度分别提高了约73.5%、46.2%、74.1%。选取河南永城煤矿区3处采煤塌陷地为试验对象进行试验，基于Sentinel-1A实测数据的试验结果表明：所提新方法相较于目前工程应用中常用的网络流、最大流最小割等相位解缠算法能够获得更加准确完整且平滑的形变解缠相位，显著提高了二范数解缠模型的精度与抗噪性能。
2025年09期 v.56;No.615 189-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 2778K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王振康;代金秋;闫春岭;陈上元;张静;
西部矿区弱胶结砂岩具有成岩作用弱、胶结性差（泥质胶结）、力学强度低以及易软化等特殊属性，而其特殊属性与应力环境和泥质含量密切相关。为探讨不同应力环境和泥质含量对弱胶结砂岩变形及强度特性的影响，基于X射线衍射测试分析结果，分别对4组不同泥质含量水平的弱胶结砂岩试样开展不同围压条件下的常规三轴压缩试验。结果表明：弱胶结砂岩的峰值轴向应变、弹性模量及泊松比均随围压增大而显著线性增加，而弹性模量随泥质含量增加而显著线性减小，围压增大削弱了泥质含量对峰值轴向应变、弹性模量及泊松比的影响；弱胶结砂岩的峰值强度和残余强度均随围压增大而显著线性增加，而峰值强度、残余强度及黏聚力均随泥质含量增加而显著线性减小，围压增大削弱了泥质含量对力学强度的弱化作用；随着围压或泥质含量的增加，弱胶结砂岩试样均由脆性剪切破坏转变为塑性张拉破坏形式。
2025年09期 v.56;No.615 199-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 2377K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 高宏;
针对淋水条件下厚煤层巷道大变形与难控制问题，采用理论分析、数值模拟和工业试验等方法研究了厚煤层淋水巷道分区破坏特征及其双拱分区协同控制机理，建立了厚煤层淋水巷道水岩相互作用模型，考虑孔隙压力对煤岩体力学参数的损伤，结合莫尔-库仑破坏准则，构建了煤层巷道围岩水-力-损伤耦合模型，采用FISH语言二次开发对模型进行数值求解，结合煤岩应力-应变曲线，揭示了厚煤层淋水巷道“破碎区、塑性软化区、塑性硬化区、弹性区”分区规律，得到了巷道分区破坏范围，据此提出了厚煤层淋水巷道“高预应力长、短锚索+锚网喷”分区协同控制机理，即短锚索增大围岩支护强度，与锚杆、金属网及混凝土喷层形成压力拱，提高浅部围岩的稳定性；长锚索充分调用深部围岩自承载能力，控制短锚索位移，形成影响范围更大、承载能力更强的压力拱，最终实现围岩双拱分区协同控制。模拟对比研究了无支护与不同支护方案下巷道围岩位移、应力及塑性区分布规律，确定采用基于双拱分区协同控制的“高预应力长、短锚索+锚网喷”支护方案为最优。“双拱”分区围岩控制技术在山西省某矿厚煤层淋水巷道进行了现场应用，结果表明：巷道顶底板移近量最大为142 mm，两帮移近量最大为83 mm，巷道围岩变形得到了有效控制。
2025年09期 v.56;No.615 210-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 2371K] [下载次数：16 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]