安全科学与工程

• “双碳”战略目标下煤炭甲烷管控技术路径思考

  袁亮;涂庆毅;张通;李姗姗;王玥晗;付强;

  目的 煤炭甲烷管控是双碳战略中非二氧化碳温室气体减排的核心。为了提升煤层气绿色资源利用率和减少甲烷排放加剧的温室效应。方法 利用CiteSpace软件分析甲烷管控热点方向，系统阐述了我国煤炭甲烷管控的政策与技术现状、面临的挑战、科技创新。结合“双碳”战略目标，开展了煤炭行业碳减排技术路径和甲烷管控技术路线思考。结果 提出了深化煤炭甲烷管控理论与技术创新、完善煤炭甲烷管控政策体系和管理机制、推进甲烷管控多领域协同和国际合作、统筹能源安全与“双碳”目标协同实现等四条建议。结论 科技创新对推动煤炭行业高质量发展和支撑“双碳”目标实现具有重要的意义。

  2025年05期 v.45;No.200 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 2344K]
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• 智能化煤矿分级与无人化开采数智技术进展

  王国法;王丹丹;庞义辉;王峰;刘清;姚钰鹏;南柄飞;刘再斌;

  目的 总结当前我国煤矿智能化建设与安全高效绿色开采技术的最新进展，并分析能源转型背景下煤炭产业面临的挑战及其作用。方法 基于煤矿智能化系统配置的完整性、装备智能化程度及常态化运行水平等关键要素，提出了一套5级（L1～L5）智能化煤矿等级划分标准。构建了无人化开采系统的技术架构，明确其感知层、传输层、决策层、执行层与监管层之间的协同机制。通过创新地质保障与时空信息精准感知、自适应控制决策、智能运维保障等关键技术，推进智能化煤矿示范工程建设。结果 结合实践案例进行验证分析，实践案例验证了智能化技术在煤矿减人、提效、增安方面具有显著作用；初步构建了支撑煤炭无人化开采和煤矿智能化建设的理论基础与技术支撑体系。结论 研究提出的智能化煤矿分级标准、无人化开采技术架构及关键技术创新，为推进我国煤矿智.能化建设提供了重要支撑，并有效验证了智能化技术在提升煤炭开采安全性、效率和可持续性方面的关键作用。

  2025年05期 v.45;No.200 14-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 3131K]
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• 高应力巷道卸荷-支护过程围岩力学效应与控制技术

  赵光明;戚敏杰;赵聪慧;

  目的 为研究支护时机对高应力卸荷岩体的补偿强化作用。方法 采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统配合声发射监测技术开展不同支护时机条件下的卸荷岩体支护试验，研究了支护时机对卸荷岩体力学特性、变形特征和损伤演化规律的影响。结果 在试验范围内，及时支护可以显著提高卸荷岩体的极限承载特性，使卸荷岩体的极限承载能力提升率超过60%；岩体承载能力对支护时机的敏感性存在区间效应，并在支护时机k=85%附近出现明显拐点；岩体最小主应力单面卸荷期间在最大主应力方向存在回弹变形现象，而中间主应变基本上无明显变化；最大主应变是引起岩体变形的主要构成部分，且以初始加载阶段的变形量贡献尤为突出，占累计峰值应变变形量的50%～57%；随着支护时机滞后，岩体在加载损伤阶段的累计变形量越大，从k=70%时的2.23%增加到k=95%时的16.02%，而在加载破坏阶段呈现相反的变化趋势，累计变形量由k=62%时的53.70%减少到k=95%时的27.30%；在应力突变和三向应力不平衡加载时，岩体表现出强烈的声发.射信号，并在破坏前期呈现出“寂静期-突发式释放”特征，可以由此预测岩体是否即将发生破坏；支护时机通过调控各阶段裂纹类型比例与损伤的累积速率，显著影响岩体损伤累积路径与最终破坏模式，支护时机越早，越能抑制各阶段的裂纹扩展尤其是加载损伤阶段的损伤累积，而滞后支护由于前期的损伤变形累积，可能诱发岩体二次失稳。结论 研究成果可为揭示深部岩体开挖卸荷条件下围岩损伤演化与支护补偿时机的动态耦合机理、实现深部巷道支护参数优化设计提供理论参考。

  2025年05期 v.45;No.200 34-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 4704K]
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• 煤矿井下随钻测量技术的现状与展望

  薛生;郑晓亮;陈旭;杨志强;

  目的 为满足煤矿智能化进程中井下钻探信息化、自动化与智能化的更高要求，支撑智能钻探、透明地质建模及灾害预警。方法 系统综述了煤矿井下随钻测量技术的发展现状与核心进展，聚焦于轨迹测量、岩性识别与随钻通讯三大关键功能。在轨迹测量方面，基于惯性测量单元（IMU）的捷联惯导系统，阐述了卡尔曼滤波、误差建模与自适应补偿优化姿态与井斜参数的动态高精度解算研究情况。在岩性识别方面，说明了传统伽马测孔与电法测孔方法在实时化方面仍存局限，结合钻头振动特征的多模态识别逐渐兴起，并引入神经网络与深度学习框架等智能算法，用于对井下复杂工况下岩性类别的高效判别。在随钻通讯方面，针对井下高导电性介质、强干扰环境与有限井径等约束，阐述了声波、电磁波、泥浆脉冲与磁耦合等技术路线的发展及应用情况。结果 当前研究在动态姿态.解算精度提升、基于振动与智能算法的岩性实时识别技术发展、以及多种通讯技术应对复杂环境等方面取得显著进展，但仍面临传感器可靠性、算法自主性、模型普适性与通讯高速可靠性等挑战。结论 文章展望了随钻测量技术在煤矿智能化转型中的发展趋势，提出应重点突破高可靠传感器、自主姿态解算算法、数据驱动岩性识别模型与高速可靠通讯机制，推动构建面向透明地质与智能钻进的随钻测量新体系。

  2025年05期 v.45;No.200 49-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K]
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• 采空区固碳充填协同煤自燃灾害防治技术研究

  陆伟;任少平;路瑶;亓冠圣;王昌祥;李金亮;孔彪;张茜;吴明跃;

  目的 在“双碳”战略推动煤炭行业绿色转型的背景下，针对采空区煤自燃灾害防治与碳减排的双重需求，提出了采空区固碳充填协同煤自燃灾害防治技术构想。方法 基于采空区物理封存与化学封存的固碳机理，系统分析了CO_2来源及输送方式，研发了以固废为原料的仿生多孔固碳充填材料，并构建“精准识别-材料开发-安全注入-效果评价”的协同技术体系。结果 该材料的开孔结构可显著加速矿化反应，使矿化深度提升约2倍，矿化率提高39%；其注浆固化可使煤样交叉点温度较原煤提高19.6～20℃，并通过物理隔氧与化学阻化的协同作用，有效降低CO和CO_2生成浓度，抑制煤自燃氧化进程。结论 研究成果实现了固碳与防灭火的有机融合，提出了“以矿为场、以气治灾、以封减.碳”的协同思路，为煤矿灾害治理与碳封存提供了新范式和重要工程应用价值。

  2025年05期 v.45;No.200 62-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K]
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地质·测绘·环境

• 煤矿隐蔽致灾地质因素探测技术现状与趋势

  彭苏萍;许献磊;

  目的 我国煤炭地质结构复杂多变，煤炭安全高效智能开采受小断层、陷落柱、瓦斯富集区等矿井隐蔽致灾地质因素制约。方法 结合国内外相关技术研究，梳理矿井隐蔽致灾地质因素精细探测技术演进历程：从20世纪80年代前煤田地质学主导的粗放式探测，到80～90年代矿井工程地质学与物探技术崛起，再到21世纪初高分辨三维地震技术推动精度跃迁至米级，如今在智能化驱动下向实时动态、多场融合精细探测技术跨越；分析了当前高精度探测技术存在探测精度与探测深度矛盾、多源数据融合壁垒、灾害预警决策不及时、装备适配性差等瓶颈问题。结果 提出矿井隐蔽致灾地质因素精细探测技术未来的发展需构建基于多种尺度的综合探测技术体系，研发煤矿高分辨率三维地震多波场协同地质要素高精度地质探测与精准识别技术、矿井随钻多场原位一体化动态测量技术与装备、采煤工作面煤岩结构及分界面智能动态融合识别技术与装备、煤矿地质与开采环境数字孪生模型及全息显示技术装备、透明矿井地质大模型及云平台。结论 为我国煤炭能源绿色安.全高效智能开发提供技术支撑。

  2025年05期 v.45;No.200 78-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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土木·力学·爆破

• 公路隧道低能耗通风和抑控烟试验研究

  冯守中;常磊;宋远;阚德远;

  目的 公路隧道运营期通风能耗大，火灾隐患高，亟需探索有效的低能耗隧道通风和抑控烟技术。旨在通过足尺试验探究负离子净化器分解隧道内烟尘和控制隧道火灾烟气的可行性。方法 根据单极离子发生器研发并生产了公路隧道专用的负离子净化器，在实体隧道和试验隧道侧壁安装多个对称布置的负离子净化器组成负离子净化系统。通过记录实体隧道开关负离子净化器前后隧道内负离子浓度和细颗粒物浓度变化来探讨负离子净化器的空气净化效果。另一方面，通过记录火灾试验前隧道内负离子浓度、火灾试验过程中隧道内细粒物浓度变化和火灾时烟气状况来对比负离子净化器在不同状态下的抑控烟效果。结果 负离子净化系统可以显著降低隧道运营期间的细颗粒物浓度水平，从而有效改善隧道内的空气质量。负离子净化系统能对隧道火灾烟气起到很好的分解和净化效果，隧道内烟气分层现象明显，且能见度大。常开负离子净化系统的抑控烟效果优于火灾时临时开启负离子净化系统。结论 这为实现基于负离子净化的公路隧道低能耗通风和抑控烟系统提供了依据。

  2025年05期 v.45;No.200 87-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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• 物理信息神经网络在岩土工程中应用分析

  包小华;程子龙;陈湘生;李延喆;

  目的 为验证物理信息神经网络（PINN）在无网格条件下的计算可行性，明确其在复杂岩土工程力学问题中的适用性，为智能岩土计算方法提供理论与实践参考，系统开展PINN在岩土工程场景的应用研究。方法 首先阐述PINN的核心原理，即以深度神经网络逼近偏微分方程（PDE）未知解，通过自动微分技术精确计算各阶偏导数，构建融合数据约束与物理定律的复合损失函数，经优化获取满足物理规律的连续近似解；随后以岩土工程典型问题为对象设计三类算例（双层土质重力坝稳定性分析、弹性土体堆载力学响应预测、一维饱和土固结过程模拟），对比PINN与有限元法（FEM）、解析解的计算结果，并探究激活函数（tanh、Relu）与网络结构对PINN性能的影响。结果 PINN在三类算例中均能有效预测岩土体的位移场、应力场及超静孔隙水压力场：重力坝分析中，PINN与FEM结果趋势一致，且边界区域位移、应力分布更平滑，展现出无网格方法的优势；堆载模拟可准确捕捉加载区域的位移衰减与应力集中特征；一维固结预测与解析解整体吻合度高，能反映.孔隙水压力消散的时空演化规律；超参数分析显示，Relu激活函数较tanh更利于刻画非均匀材料力学行为，网络容量不足会导致精度瓶颈。结论 PINN可突破传统数值方法的网格依赖，在岩土工程复杂力学问题求解中具备有效性与灵活性，为岩土工程智能化计算提供新路径。

  2025年05期 v.45;No.200 95-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 2261K]
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• 八秩芳华,薪火相传——安徽理工大学80周年校庆学术专刊刊首语

  袁亮;

  <正>八十载栉风沐雨,八十载春华秋实。在我们隆重纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年的重要历史年份,安徽理工大学也迎来了建校80周年的标志性历史时间。回望1945年创校之初,学校的先辈们艰苦创业、开拓进取,开创了安徽高等工程教育的先河。80年来,学校秉承“团结、奋进、博学、奉献”的校训,书写了一部砥砺奋进的壮丽史诗,谱就了一曲英才辈出的时代乐章。

  2025年05期 v.45;No.200 3-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 2098K]
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• 欢迎订阅《安徽理工大学学报(自然科学版)》,欢迎投稿

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》1981年创刊，双月刊，每期定价5.00元，全年定价30.00元。《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽理工大学主办的.综合性学术刊物，主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果等。

  2025年05期 v.45;No.200 77页 [查看摘要][在线阅读][下载 676K]
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• 《安徽理工大学学报(自然科学版)》投稿须知

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽省教育厅主管、安徽理工大学主办的综合性自然科学学术刊物,双月刊,国内外公开发行,主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、智能工程、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果。欢迎各界人士垂询、赐稿。为保证刊物质量,根据国家有关标准和办刊要求,特制定本规定。

  2025年05期 v.45;No.200 109页 [查看摘要][在线阅读][下载 766K]
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