“煤矿智能通风与火灾防治”专题

• 矿井外因火灾监测预警与智能防控技术

  梁运涛;王伟;

  矿井外因火灾防治存在监测手段单一、预警准确率低、应急辅助决策缺失、无法实现火灾就地处置的难题，智能化水平亟待提高。为探究外因火灾精准预警与智能联动控制一体化解决方案，从信息感知、数据集成、智能预警、辅助决策和联动控制5个方面综述了矿井外因火灾监测预警与智能防控研究进展，具体包括：在信息感知方面，采用先进监测手段、开发高精度检测装备和优选外因火灾精准预警指标，实现火灾信息全程动态感知；在数据集成方面，建议统一数据采集、传输、存储和访问接口标准，规范各类数据的接入；在智能预警方面，提出智能预警关键参数识别方法和预警策略；在辅助决策方面，提出包含时空信息处理、时空图谱构建、时空分析与智能决策的一站式解决方案；在联动控制方面，建立包含广播系统、安全逃生系统、通风控制系统和灭火系统的智能联动控制系统。

  2025年02期 v.52;No.280 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2342K]
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• 煤欠氧氧化热动力学特性研究

  邓军;赵夏琦;王彩萍;任帅京;屈高阳;王津睿;豆龙辉;

  为研究煤样欠氧气氛氧化热动力学特性，以新疆老君庙火区为研究对象，选择氧气体积分数6%、12%、18%、21%条件下开展热重及差示扫描量热实验。结合热重(TG)曲线变化规律确定煤样的临界温度、干裂温度、着火温度、最大失重速率温度及燃尽温度，将煤氧化过程划分为脱水失重、吸氧增重、氧化燃烧3个阶段，最后通过Coats-Redfern法对3个阶段的煤样表观活化能进行计算。结果表明：随着氧气体积分数从6%增大到21%,煤样的特征温度点均向低温区偏移；氧气体积分数增大时氧化燃烧阶段放热量增大，吸热放热平衡点向低温区偏移；在稳定放热阶段中不同氧气体积分数下的放热速率与失重速率呈正相关关系，当氧气体积分数低于18%时对煤稳定放热阶段热效应影响更大；整体反应过程活化能呈增大趋势，氧化燃烧阶段的活化能远大于其他两个阶段，随着氧气体积分数增大，平均活化能先增大后减小，在氧气体积分数为18%时平均活化能达到最大且差距不明显。研究结果可为新疆煤田火区的治理提供基础理论支撑。

  2025年02期 v.52;No.280 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2282K]
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• 矿井智能通风研究进展与前沿展望

  高科;戚志鹏;唐志强;石连增;袁可一;吕航宇;

  矿井通风系统是煤矿安全生产的核心保障。随着智能化技术的发展，通风系统正向精准、高效方向演进。综述了矿井智能通风的关键技术进展，包括风阻风量感知、实时网络解算、故障诊断及按需调控，并探讨了提升通风系统智能化水平及灾害适应能力的技术路径。针对矿井灾害通风安全问题，提出矿井韧性风网概念，以增强系统稳定性和抗干扰能力；构建热动力灾变动态应急导航模型，以优化矿工避灾逃生路径；基于数字孪生技术构建高镜像度矿井通风系统，实现精准建模与智能调控。研究表明，结合智能感知、优化控制和仿真计算，可提升风量预测精度，实现通风系统智能调控，并增强灾害环境下的通风稳定性和应急响应能力。未来，矿井通风将进一步融合智能感知、数字孪生与优化控制技术，推动煤矿安全生产向智能化发展。

  2025年02期 v.52;No.280 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2266K]
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• 基于GA-PSO的矿井通风网络优化方法研究

  王伟峰;白玉;杨泽;李寒冰;陈怡帆;马岩松;

  针对煤矿复杂通风网络解算效率低与动态适应性不足的问题，提出一种遗传-粒子群混合算法(GA-PSO)。以矿井通风基本定律和矿用风机特性曲线为约束，建立以最小化通风功耗为目标的优化模型。为克服GA收敛速度慢的缺陷，选取随机竞争与算术交叉-高斯变异算子组合提升种群多样性，增强全局收敛性并避免局部最优；针对PSO的早熟现象，设计潜力粒子替换与冗余粒子重启的淘汰策略，并提出基于适应值标准差的自适应惯性权重调节策略，提高算法全局搜索能力；结合学习因子的动态协同机制，实现全局探索与局部优化的动态平衡。结果表明，优化后的通风机功耗降低16.86%,证明GA-PSO在收敛速度和优化能力方面显著优于单独应用GA或PSO,有效克服了传统方法在复杂风网中的早熟收敛与维度灾难问题，为矿井通风系统节能与安全调控提供理论支撑。

  2025年02期 v.52;No.280 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
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• 反复加卸荷煤体氧化特性研究

  陈雷;周福宝;郭再富;张晴;阎露璐;潘荣锟;

  为研究采动载荷煤体因力学特性和孔裂隙变化发生初期氧化的演化规律，采用煤岩三轴蠕变、程序升温实验和FTIR、AFM技术对易自燃原煤样、反复加卸荷煤样进行氧化宏微观参数对比分析。研究表明，加卸荷煤样升温氧化过程中耗氧量和CO产生速率均较前一实验条件增加，低温阶段，指标性气体参数值“骤降”和“陡升”点对应的临界温度值逐渐减小，加卸荷3次和加卸荷2次煤样较前一实验条件煤样增幅减小。随着加卸荷次数增加，氧化煤样中芳香烃含量逐渐增多，脂肪烃含量逐渐减少，羟基先减少后增多，羧基—COOH和羰基—C＝O波峰呈“马鞍”状，由此判断出煤样氧化进程加快。煤体BJH比表面积、孔容值和吸附—脱附差量逐渐增大，可表征加卸荷作用致煤样中微孔增加，中孔、大孔塌陷裂变。加卸荷前3次较前一实验条件煤样的微观孔隙结构参数值增幅先增大后减小最终趋为0,综合加卸荷4次实验分析结果，推断出，随着加卸荷次数的增加，煤体的微观孔隙结构参数值有减小的趋势，可证实存在最优的加卸荷次数(≥3次)和BJH比表面积(≥27.002 m~2/g)使煤体氧化自燃能力最强。采掘工作面前方、煤层保护层及相邻近煤层受重复采动的影响，煤体孔裂隙再发育贯通性增强，破碎程度升高，氧化自燃的潜在危险性增大。

  2025年02期 v.52;No.280 30-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 2158K]
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• 多风机联合高效运转按需调风策略及实验研究

  蔡春城;吴征艳;郝海清;祝令锦;邵昊;蒋曙光;王凯;

  针对煤矿多风机联合运转时存在的通风效率低、能耗高及供需不匹配等问题，分析了多风机相互扰动的影响特性，提出了矿井复杂通风网络风量协同调控策略。通过构建复杂通风管网实验平台，以风机F1所属区域的分支e_8和风机F2所属区域的分支e_(13)为调控对象，风量分别降低0.05、0.10 m~3/s,利用复杂通风管网实验平台进行风机与通风调节设施的协同调控实验。实验结果与计算值的最大相对误差仅为5.65%,调节准确度超过85%,验证了风量智能化按需协同调控策略在复杂通风管网实验平台的可行性。

  2025年02期 v.52;No.280 39-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 2649K]
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• 植酸与柠檬酸金属螯合剂组合对煤自燃的影响

  甘展源;刘伟;蒋文鑫;郝增焰;张一帆;梁彩丽;

  为了探究金属螯合剂植酸、柠檬酸，以及植酸与柠檬酸组合对煤自燃的影响，利用热分析与红外光谱分析技术，分析加入螯合剂后，煤样的自燃特征温度点及煤中活性基团含量的变化规律，对比分析不同螯合剂对煤自燃的抑制效果。研究结果表明，植酸、柠檬酸及两者组合对煤自燃均具有抑制作用。柠檬酸阻化煤样的燃点温度由351.10℃升至360.85℃,升高了9.75℃,煤体中活性基团甲基、亚甲基、羧基及羟基含量较原煤样下降，煤样在常温下更难以活化，自燃受到抑制；植酸阻化煤样的燃点温度由351.10℃升至383.05℃,升高了31.95℃,煤体中活性基团含量整体下降，降低幅度大于柠檬酸阻化煤样，抑制煤自燃效果优于柠檬酸；植酸与柠檬酸混合阻化煤样的燃点温度由351.10℃升至394.59℃,升高了43.49℃,煤体中活性基团含量较单类阻化煤样得到进一步降低，混合使用对煤自燃的抑制效果更加显著。此外，分析了2种螯合剂自身络合能力及其对煤体产生的影响，发现混合螯合剂产生的相互影响促进了其对煤自燃的抑制效果，产生了一定的协同作用。

  2025年02期 v.52;No.280 50-58+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1873K]
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安全科学

• 基于多角度光散射湿度修正的粉尘质量浓度检测技术

  赵政;林桂玲;颜鸽来;

  为减小检测误差，提出一种实时湿度修正的粉尘质量浓度检测技术。基于Mie光散射原理，研究多角度光散射理论，建立实时湿度修正粉尘质量浓度检测的数学理论模型，研制多角度光散射的粉尘质量浓度检测单元；剖析煤炭粉尘颗粒吸湿生长的特性，试验研究环境湿度、粉尘粒径与散射光通量之间的关系，建立湿度修正优化算法，提出多角度光散射湿度修正的粉尘质量浓度检测技术；将湿度修正因子算法写入多角度光散射粉尘质量浓度检测单元中。试验发现：带湿度修正的多角度光散射粉尘质量浓度检测单元的检测误差ξ≤10.6%,比不带湿度修正的误差小3.3%。

  2025年02期 v.52;No.280 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1520K]
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• 煤粒CO吸附扩散流动理论模型及数值解算

  李康;韩飞;张文轩;魏向阳;王义均;李文富;韩宗祥;王刚;

  为了探究CO在煤中吸附扩散流动的理论模型，基于密度梯度扩散理论，建立了球形煤粒CO吸附数学模型。采用有限差分和无量纲法对球形煤粒CO吸附数学模型进行解算和简化，提出一种扩散系数反演的新方法，并对该方法和模型进行验证。模拟分析了不同煤样、不同粒径的CO压力演化过程，讨论了CH_4、CO、CO_2吸附性能和扩散系数的差异。结果表明：CO吸附量的模拟曲线与实验数据保持一致，证明了模型和反演方法的可靠性；扩散系数与粒径成正比，表现为幂函数的形式；CO的吸附过程是由表及里逐渐扩散的；煤粒外表面的无量纲压力随无量纲时间的增加而逐渐减小；相同的无量纲时间下，靠近煤粒中心的无量纲压力与煤粒粒径成反比；分子动力学直径更小的CO_2的扩散系数和吸附能力远大于CO和CH_4的，CO和CH_4的扩散系数和吸附能力相近。

  2025年02期 v.52;No.280 66-75+81页 [查看摘要][在线阅读][下载 3733K]
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• 煤层气直井井筒煤粉沉降运移规律实验研究

  张锦涛;鲜保安;张洲;任峻杉;

  针对煤层气开发过程中煤粉产出严重的问题，进行了煤层气井井筒煤粉颗粒静态沉降及动态沉降运移实验。通过煤粉静态沉降实验，测定了不同粒径煤粉颗粒的静态沉降末速。基于现场煤层气井煤粉产出特征设计的动态沉降运移实验发现：粒径>0.20～0.30 mm的煤粉颗粒，携带流速为0.020 m/s;而粒径>0.15～0.20 mm煤粉颗粒的携带流速为0.010 m/s,均大于煤粉颗粒的静态沉降末速；当排水速度为0.035 m/s时，0.038 5～0.450 0 mm混合粒径煤粉溶液，能够较好地将煤粉携带运移。

  2025年02期 v.52;No.280 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K]
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• 基于数据融合的光散射法与β射线粉尘检测技术研究

  魏海天;王杰;陈述斌;

  使用光散射法长时间测量粉尘浓度时，会因光学镜头被污染而造成测量精度下降。在分析光散射与β射线检测粉尘原理的优缺点基础上，提出一种基于光散射与β射线法相融合的粉尘检测技术，使用卡尔曼滤波数据融合算法提高测量精度，并采用Matlab软件进行数值模拟分析。结果表明：卡尔曼滤波数据融合算法使样本数据方差减小55.5%;融合算法测量值平均相对误差ξ≤10.00%,比单一使用光散射法的平均相对误差减小3.16%。

  2025年02期 v.52;No.280 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1580K]
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• TBM盾构机掘进巷道干式高效控除尘技术研究

  赵建明;王恩茂;王西伟;黄辉;梁瀚丹;

  随着掘进工作面机械化程度提升至90%以上，矿井产能增大导致的粉尘污染问题日益突出。针对快速掘进现有防尘体系及通风除尘系统存在的问题，以高家堡煤矿全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine, TBM)掘进过程为工程背景，采用调研、数值模拟和现场验证相结合的研究方法，提出了一种附壁旋流通风与干式除尘器协同控尘技术。数值模拟结果表明，该技术可在快速掘进工作面形成1条高速风幕，实现对TBM产尘源的有效阻隔，将呼吸性粉尘控制在距掘进工作面5 m范围内。现场试验结果表明，高家堡煤矿西区胶带大巷掘进工作面各采样点的粉尘质量浓度均低于150 mg/m~3,与原有通风方式相比，控尘效率可达85%以上。

  2025年02期 v.52;No.280 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2652K]
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科学开采

• 多重断层条件下采场巷道围岩变形与应力分布规律

  赵沁彬;余伟健;潘豹;周明娟;齐耀斌;刘雨清;

  为了了解断层带采场巷道围岩变形与应力分布规律，通过理论推导“断层带采场巷道回采阶段理论力学模型”,结合数值模拟研究了断层附近采场巷道在工作面推进过程中的应力、塑性区分布，以及巷道顶部和两侧围岩变形规律。结果显示：断层带采场巷道围岩变形及应力分布规律与断层位置有关；巷道围岩受采动影响，最大主应力逐渐增大且集中于断层处，塑性区范围扩大至5 m左右，在左肩角发生剪拉破坏；巷道顶板松动影响范围为4 m,距离巷道表面越远，下沉量越小；巷道两帮围岩越接近巷道表面，位移越大；断层上盘围岩在断层影响下，垂直位移增大，水平位移几乎为0。

  2025年02期 v.52;No.280 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2622K]
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• 基于CEEMDAN的矿山微震信号特征提取和分类方法

  赵云锋;陈林林;罗忠浩;蒲源源;尚雪义;黄文祥;

  为获得有效的灾害前兆信息，微震事件分类是必要前提。针对岩体破裂信号与爆破振动信号自动识别准确率低的问题，提出了基于自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)的矿山微震信号特征提取及分类方法：采用CEEMDAN求取微震信号的多阶本征模态(IMF)分量，借助相关性系数筛选主分量，计算各主分量的方差贡献率和能量谱系数，以此作为分类学习的特征向量；利用鲸鱼算法(WOA)优化的卷积长短时记忆神经网络(WOA-CNN-LSTM)对岩体破裂和爆破振动信号进行分类。结果表明：CEEMDAN的主分量为PC1～PC8,随着分解层数的增加，岩体破裂信号的方差贡献率和能量谱系数平均值先增后减，而爆破振动信号呈下降趋势；与相关系数、方差贡献率相比，将特征向量能量谱系数作为WOA-CNN-LSTM、支持向量机(SVM)、BP神经网络3种方法的输入，分类准确率最高；WOA-CNN-LSTM的识别效果明显优于Bayes判别法、SVM和BP神经网络，且基于主分量能量谱系数的分类准确率达到了91.50%。

  2025年02期 v.52;No.280 105-112+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K]
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• 双断层影响下煤层开采覆岩裂隙演化分形特征研究

  易汉华;康向涛;胡锦国;任加驰;

  为研究双断层影响下覆岩裂隙时空演化规律，以贵州土城矿为工程背景，在模拟煤层开挖的基础上，通过分形几何理论定量表征覆岩裂隙发育特征，揭示覆岩裂隙网络的分形演化规律，进而对回风巷上隅角瓦斯浓度与分形维数关系进行分析。研究结果表明：断层影响区覆岩裂隙分形维数为1.056～1.544,其动态演化过程可被划分为升维、降维、二次升维和稳定4个特征阶段；当工作面推进至断层影响区域时，分形维数出现突增，据此提出了包括加密断层区域瓦斯抽采钻孔、顶端岩体及断层构造固化等在内的综合防范措施；覆岩裂隙分形维数与上隅角瓦斯浓度呈显著正相关关系。

  2025年02期 v.52;No.280 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2472K]
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• 厚煤层大断面巷道切顶锚索补强支护技术研究

  周文峰;

  针对厚煤层大断面巷道围岩变形量大的问题，以陕煤集团韩城矿业有限公司桑树坪二号井3309运输巷为工程背景，通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法，提出了“爆破预裂切顶卸压+巷道锚索补强支护”(简称“切顶锚索补强支护”)技术。试验结果表明：3309运输巷煤柱帮围岩侧向支承应力呈“马鞍状”分布特征，煤柱两侧垂直应力分布不对称。采用“切顶锚索补强支护”技术方案时，顶板、煤壁帮和煤柱帮的表面平均最大收敛量对比采用原锚杆支护方案的表面平均最大收敛量均显著降低，降幅超过20%。在3309运输巷邻近工作面回采过程中，无论是原锚杆支护方案还是“切顶锚索补强支护”技术方案，巷道围岩变形均依次经历了无明显变形、缓慢变形、快速变形、再缓慢变形，并最终趋于稳定的变化过程。现场监测结果表明，采用“切顶锚索补强支护”技术方案后，大断面巷道围岩变形得到了有效控制。

  2025年02期 v.52;No.280 121-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 2127K]
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地质保障

• 鄂尔多斯盆地北部安定组地层隔水性能试验分析

  许峰;黄欢;靳德武;王世东;党亚堃;

  鄂尔多斯盆地北部深埋侏罗系煤田区在煤炭开发过程中，主要面临顶板侏罗系直罗组含水层和白垩系志丹群含水层的水害威胁。两者之间的安定组地层作为关键的隔水层，其厚度与隔水性能直接决定上下含水层的水力联系密切程度，进而影响煤矿防治水工作的开展。针对该区域安定组地层隔水性能研究不足等问题，以鄂尔多斯盆地北部深埋侏罗系矿区典型矿井——石拉乌素煤矿为研究对象，采用微观矿物鉴定、微观孔隙性测试、膨胀崩解性测试及渗透性测试等方法，揭示研究区安定组地层岩性、孔隙性、耐崩解性及渗透性特征。研究结果表明：研究区安定组地层岩性以砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩和中砂岩为主，呈上下互层分布；安定组地层的孔隙率为1.53%～16.88%,且泥岩占比越大，孔隙率越低；安定组砂、泥岩遇水膨胀性较弱，不易发生崩解，表明地层中亲水性的黏土矿物含量相对较低；安定组地层渗透系数为8.00×10~(-4)～5.59×10~(-3) m/d,渗透性较弱。总体而言，砂地比较小的区域隔水性能较好，而砂地比较大的区域隔水性能相对一般。结合区域水文地质条件，安定组地层整体可被视为一个相对隔水层。

  2025年02期 v.52;No.280 128-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 2748K]
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• 基于砂化层破碎带冲蚀—渗流耦合模型的多孔介质水-砂混合流运移规律研究

  王路;张东升;李强;韩学森;熊鹏辉;谢勇;王嗣桐;

  为研究砂化层岩石破碎带水砂溃涌现象的时空演化机理，基于非达西渗流边界、岩石基质冲蚀、固相质量转化及动量传递关系，构建砂化层破碎带冲蚀—渗流耦合模型，建立多孔介质水-砂渗流子模型与砂化层破碎带岩石基质动力冲蚀子模型间的全耦合关系，并给出了二维平面渗流条件下的控制方程。基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件进行了空间域和时间域的求解，结果表明：流入相与孔隙空腔混合流含砂率的不同对水砂混合流的运移行为影响显著，含砂率差距越大其渗流特征差异越明显；砂化层破碎带水砂驱替过程经历了缓慢渗流—混合流剧烈溃涌—稳态层流3个阶段。模型特征在斜井穿砂化层工程现场得到验证，并开展了防水治砂工程实践。

  2025年02期 v.52;No.280 136-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2880K]
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• 粗糙交叉裂隙非线性渗流特性研究

  蔡佳豪;郤保平;董赟盛;张宜虎;丁长栋;刘倩;

  交叉裂隙是构成岩体裂隙网络的重要部分，研究交叉裂隙的渗流特性对揭示岩体整个裂隙网络的渗流规律具有重要意义。通过建立交叉裂隙数值模型，设置不同的裂隙粗糙度(Joint Roughness Coefficient, JRC)和交叉角度，求解Navier-Stokes方程，研究交叉裂隙的非线性渗流特性。结果表明：交叉裂隙的水力梯度与流量呈现出非线性关系，均可以用Forchheimer方程拟合；裂隙粗糙度对交叉裂隙的非线性渗流特性影响显著，随着粗糙度的增大，临界雷诺数Re_c减小，非达西系数β减小。对局部流动状态进行分析，发现流体流经交叉点后存在明显的偏流效应，水流偏向压力小、速度大的方向，通过计算出口流量比重，验证了这一现象的存在。比较不同初始流动方向下的最大速度和压力，发现渗流方向对交叉裂隙渗流特性有显著影响。

  2025年02期 v.52;No.280 145-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 2257K]
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环境保护

• 采煤沉陷水域水体富营养化指标遥感监测研究进展

  陈永春;吴海涛;申礼鹏;刘英;徐燕飞;陈孝杨;周育智;

  沉陷水域水体富营养化严重，利用多时相多源遥感影像数据，构建水体富营养化指标(氮、磷、叶绿素a、悬浮物、有色可溶性有机物的质量浓度，以及水体透明度等)反演模型，可实现沉陷水域水体富营养化状况的动态、精准、高效监测。基于近20年来关于采煤沉陷水域水体富营养化指标遥感监测的相关文献，系统梳理了采煤沉陷水域水体富营养化特征、遥感监测常用数据源和水体富营养化指标反演模型等三方面的研究现状，总结了遥感技术在沉陷水域水体富营养化监测中存在的问题，提出了未来的发展趋势，可为采煤沉陷水域水体富营养化指标遥感监测的应用提供参考。

  2025年02期 v.52;No.280 153-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1447K]
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• 无轨胶轮车防爆柴油机尾气净化装置研制及试验

  张小荣;胡志伟;鲍久圣;杨文政;王飞;唐彬展;张磊;

  针对煤矿井下无轨胶轮车尾气污染物排放严重超标，难以满足非道路国Ⅳ排放标准的问题，设计了由“废气再循环(Exhaust Gas Recirculation, EGR)+氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)+催化型颗粒捕集器(Catalyst Diesel Particulate Filter, CDPF)+防爆水冷结构”组成的尾气净化系统；利用GT-Power仿真软件建立催化器模型，分析了排气参数对DOC催化反应的影响规律；在此基础上，针对TDE6105DZLQFB02非道路国Ⅲ防爆柴油机研制了尾气净化装置并进行了柴油机性能及排放特性的对比试验。试验结果表明：加装尾气净化装置后，试验车辆在各工况下的CO、HC、NO_x、PM的净化效率分别达到了96.80%、50.95%、25.50%、95.20%,可满足非道路国Ⅳ排放标准限值要求。

  2025年02期 v.52;No.280 164-171+178页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K]
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• 煤基固废多源信息数据库构建及利用路径评价

  杨旭;丁子昭;孔令宇;孟凡燃;黄艳利;杨伟;李俊孟;

  以新疆宽沟煤矿和屯宝煤矿各地点煤基固废为研究对象，系统开展煤基固废理化特性测试，构建煤基固废潜在利用路径层次分析评价模型，划分煤基固废潜在利用等级，基于Python-Tkinter库开发多源煤基固废理化特性数据库并进行具体应用，结果表明：宽沟煤矿的煤基固废品质优于屯宝煤矿，工作面和选煤厂矸石的利用等级高于矸石山矸石；工作面和选煤厂的矸石潜在最优利用路径为喷浆材料、注浆材料、充填材料和水泥材料，矸石山矸石的潜在最优利用路径为喷浆材料和土壤复垦。研究成果为系统分析煤基固废的潜在利用等级提供了理论依据，并可为新疆其他矿区煤基固废信息系统构建和资源化利用提供借鉴。

  2025年02期 v.52;No.280 172-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K]
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• 基于虚幻引擎5的尾矿库大气污染扩散模拟研究

  陈菁;聂闻;董林旺;

  为实时掌握尾矿库周边环境信息，弥补现有大气污染扩散模拟的不足，提出使用虚幻引擎5实现大气污染扩散模拟，引入长短期记忆—改进经验模式分解—长短期记忆(LSTM-IEMD-LSTM)模型进行PM_(2.5)的预测：在虚幻引擎5中设置场景和相应功能逻辑；结合高斯模型和流体模拟理论完成大气污染扩散在场景的模拟；通过像素流技术实现场景和模拟在系统前端的实时交互；接入LSTM-IEMD-LSTM模型进一步监测尾矿库气体污染。研究结果表明：系统能提供更简便、可视化效果更好、交互性更高同时兼具专业性的气体污染动态扩散和精度更高的PM_(2.5)预测模型，为监测尾矿库周边污染提供了一定的技术支持。

  2025年02期 v.52;No.280 179-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 2547K]
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机电与智能化

• 高精度易燃液体浓度传感器的设计

  邓飞;

  针对当前易燃液体浓度传感器受各类环境因素干扰导致液体浓度监测异常，进而引发安全隐患的问题，设计了一种基于超材料结合差分结构，并集成微流控装置与射频采样电路的易燃液体浓度传感器。利用电磁仿真与等效电路分析，确定了所设计的传感器具体结构；测量了对0～100%水体积分数乙醇溶液的传感灵敏度，验证了射频采样电路所采样电压数据的稳定性与有效性。实验结果表明，所设计的传感灵敏度达到10.20 MHz/Δε_r,实现了复杂环境下对易燃液体浓度的高精度检测；通过实验数据拟合出数学模型来获取准确的浓度值，最大测量误差为0.20%。该传感器具备较强的抗干扰能力，以及精确检测易燃液体浓度的能力，能够广泛应用于各类复杂环境下易燃液体等溶液浓度监测领域。

  2025年02期 v.52;No.280 187-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 2575K]
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• 基于串联反激的矿用电源设计

  宋秋阳;张志刚;郭江涛;林引;

  针对目前宽输入电压范围矿用电源结构复杂、开关管的电压应力较高、转换效率低等问题，提出一种矿用串联反激变换器设计方案：采用反激变换器简化电路，通过4级反激变换器串联方式降低开关管电压应力，同时建立负反馈控制系统，采用Ⅱ型补偿器提升转换效率，并增加电源的隔离部件电路保护机制以保障矿用电源的可靠隔离。试验结果表明：在1 300 V输入电压条件下，一路开关管两端电压仅为521 V,低于开关管耐压值，且留有30%裕量；电源输出电压的最大误差仅为0.5%,周期与随机偏移峰峰值不超过114 mV,电源转换效率高达91.6%;耐压试验最大漏电流为2.88 mA,绝缘电阻不小于50 MΩ,满足相关国家标准要求。

  2025年02期 v.52;No.280 193-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K]
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