矿业安全与环保杂志

矿业安全与环保杂志2026年第2期

• SCCO2-H2O-煤耦合作用下的煤孔隙结构演化规律

  姜永东, 涂艾林, 常悦, 邹勇, 王伟平

  针对深部煤层CO2地质封存，CO2-H2O-煤长期耦合作用下煤孔隙结构演化问题，以石洞沟煤矿三叠系上统须家河组第七段瘦煤为研究对象，通过扫描电镜、低温氮气吸附与压汞实验，揭示SCCO2-H2O-煤耦合作用下煤孔隙结构的动态演化机制。研究表明：在SCCO2-H2O作用下，煤的表面结构在短期(15 d)、中期(30 d)、长期(60 d)内呈阶段性演化，短期以小分子萃取和矿物溶蚀作用为主，扩展孔隙裂缝网络，中期以裂隙填充为主，长期碳元素质量分数下降了15%，矿物碎屑随流体迁移并发生矿物转化与沉淀，使得煤表面更加光滑、孔隙封闭；在微孔和中孔结构方面，短期SCCO2萃取使微孔体积占比从7%增至9%、累计比表面积增加了61.6%，中期矿物沉淀导致微孔体积降低43.2%、中孔体积占比约为51%，长期微孔近乎消失、比表面积相较于原煤有所减小，CO2吸附能力先升后降；在大孔结构方面，短期大孔占比达55%、孔隙率为47.6%，渗流阻力低；中期中孔网络发育，中孔占比上升；长期高温高压下大孔增多，但大部分被沉淀物堵塞，有效渗流空间减小，CO2运移能力下降。研究结果对中阶烟煤储层CO2地质封存具有参考价值。

• 煤层静态致裂增透技术的钻孔布置优化研究

  刘军, 杨兴龙, 苏敏, 王倩, 李杰

  为了提高低透气性煤层静态致裂增透效果，优化致裂钻孔布置方式，采用实验室实验和数值模拟相结合的方法，基于COMSOL软件构建煤体静态致裂过程中的应力-损伤耦合数值模型，研究钻孔布置方式对静态致裂效果的影响，揭示不同施工参数下煤体的应力场演化和损伤区分布。研究结果表明：双孔致裂产生的膨胀压力叠加效应显著增强了煤层致裂效果，在导向孔布置方式下煤体内部存在自由面，可以引导裂隙扩展的方向，裂隙扩展更为显著; 在静态致裂过程中损伤区演化受膨胀压力、布孔方式及弹性模量3个因素影响，膨胀压力增大，加速应力拐点迁移，导致煤体弹性模量下降并出现损伤区; 在静态致裂后期，含导向孔及预制裂缝布置方式下形成的损伤区面积分别为5.98、4.78 m2，相较于单孔布置方式分别提高了2.3倍和1.8倍; 在双孔基础上增设导向孔，损伤区面积从5.47 m2增至5.98 m2，说明布置导向孔和预制裂缝均能显著提高煤体的致裂效果，其中“双孔+导向孔”的复合布孔方式致裂效果最好。

• 竹基改性矿用隔热材料的制备及性能研究

  杨明, 姚丽敏, 邓辉, 潘竞俊, 刘全辉, 惠学齐, 游波, 程东阳

  针对深部矿井高温热害源头治理这一关键问题，开展高效、可持续矿用隔热材料研究，对改善矿井作业环境、推动绿色矿山建设具有重要意义。采用正交试验法，研究竹材的形态、掺量及长度对混凝土复合隔热材料隔热性能与抗压强度的影响; 通过功效系数法优选出隔热性能与力学性能达到最佳平衡的试样配比，确定最优配比; 基于自主设计的高温巷道隔热效能模拟装置，开展相似模拟试验，分析隔热层厚度及围岩温度对材料隔热效果的影响，验证所研发隔热材料在矿井高温巷道内的降温效果。研究结果表明，竹材形态对隔热材料的关键性能指标影响最大，其次为竹材掺量，而竹材长度对各指标影响最小; 最佳试样中竹材形态为竹纤维、掺量为0.5%、长度为25 mm，其隔热性能较基准组提升28.74%，抗压强度提升124.26%;铺设优选隔热层能有效减缓围岩散热，降低围岩向巷道内的传热速率，并减少巷道内的热量差异，验证了掺竹复合隔热材料作为矿用隔热材料的可行性。

• 置障条件下CO2抑制含尘瓦斯爆炸火焰传播的实验研究

  徐景德, 江威, 徐祚卉, 卢森涛, 刘钧海, 卢鸿玉

  为了探究置障条件下CO2对含尘瓦斯爆燃火焰传播的影响，通过自主搭建的中尺度爆炸实验平台，系统地研究了不同体积分数CO2与不同数量障碍物的情况下含尘瓦斯爆炸火焰的传播过程及管道内火焰传播速度的变化规律。结果表明：当CO2体积分数较小时，由于管道内气流扰动及CO2扩散不均匀，火焰传播速度加快; 随着CO2体积分数增大，火焰传播速度降低，在CO2体积分数为6%的工况下，火焰出现明显的胞状结构，火焰传播抑制效果达到最佳; 加入障碍物后，CO2体积分数为2%和4%时管道前端火焰传播速度变化趋势与无障碍物时相同，管道中后段火焰传播速度发生显著变化，此时障碍物是影响火焰传播的主要因素，且CO2与障碍物表现出一定的耦合作用，CO2对火焰传播速度的抑制作用增强，火焰传播速度明显减小; 当CO2体积分数为6%时，障碍物的加入对火焰传播速度的影响较小，此时CO2体积分数为影响火焰传播的主要因素。

• 基于BP神经网络的采空区煤自燃风险评价模型研究

  张传玖, 孔德磊, 乔金林, 徐超, 李丹, 杨怡忻

  采空区煤自燃火灾是矿井火灾当中占比最大的火灾形式，在预防阶段难以有效评估其煤自燃风险，防治难度大。基于此，将深度学习神经网络技术引入煤自燃风险评价中，提出了基于BP神经网络的采空区煤自燃风险评价模型，收集135组实际矿井数据，构建了煤自燃风险多层级评价指标体系; 采用黄金分割法确定最优的神经网络拓扑模型，利用训练集与测试集数据，完成煤自燃风险评价模型的训练优化与预测准确率分析。在大柳塔煤矿活鸡兔井开展应用，结果表明：所提出的基于BP神经网络的采空区煤自燃风险评价模型，具有强大的自学习能力，以及良好的泛化能力、容错能力、映射关系能力，可定量评估采空区煤自燃风险，具备预测准确率高、实用性强的优点，可为矿井火灾防治、井下安全回采等工作提供可靠的科学依据，对于整体提升矿井安全生产水平有现实意义。

• 显微组分控制下富惰质组煤微观裂隙特征及裂隙扩展机理

  张连昆, 李耿, 尹博, 王月芳

  为阐明煤中显微组分对煤微观裂隙发育与扩展的控制机理，以鄂尔多斯盆地延安组煤层为研究对象，开展了系统的实验与数值模拟研究。通过光学显微镜和扫描电镜观测，定量分析不同显微组分中裂隙的密度分布与延展特征; 结合单轴压缩实验与数值模拟方法，揭示应力加载过程中裂隙的演化规律及煤中显微组分控制机制。结果表明：非穿层显微裂隙几乎全部发育于镜质组内，而穿层裂隙的分布形式更为复杂; 镜质组内裂隙密度较高，且随条带厚度减小而增大，惰质组内因其条带塑性较强，其裂隙密度与条带厚度的相关性较弱; 煤中显微组分条带平均厚度的增加有利于裂隙的延伸，而惰质组含量的增大则抑制穿层裂隙扩展; 在应力加载过程中，裂隙演化呈现“镜质组内萌生→惰质组内扩展→裂隙连通”的阶段性特征，在萌生阶段镜质组以拉伸破坏为主，在扩展—连通阶段镜质组转为压剪破坏，惰质组则仍以拉伸破坏为主。揭示了不同煤中显微组分在裂隙演化各阶段的力学响应差异，可为煤层气储层评价与瓦斯灾害防治提供理论依据。

• 基于焓值的矿井热环境风险分级方法与应用

  张源, 吴栋, 柴发英, 师鹏, 王明利

  高温热害是深部矿井的主要灾害之一，严重制约矿井的安全高效生产，科学评价矿井热环境是治理矿井热害的基础。基于高温高湿环境的人体热暴露实验，提出了矿井热环境评价的焓值法，建立了焓值法的评价标准，划分了矿井热环境的风险等级，并在海石湾煤矿1070掘进工作面进行了应用验证。研究结果表明，焓值能有效表征人体热反应，既能综合反映矿井高温高湿环境，又可直接用于机械制冷降温时的冷量设计，在深部矿井热害治理中具有良好的适用性; 以焓值40、55、70、85、100 kJ/kg为阈值，将矿井热环境划分为无风险、低风险、中等风险、高风险和非常高风险5个等级，并明确了不同热环境风险等级下的人体热反应及应对措施; 海石湾煤矿1070掘进工作面热环境具有高温低湿的特点，其最低热环境的风险等级为中等，局部区域为高风险或非常高风险等级; 在热环境重点控制区域内，矿井空调发挥了重要作用，但制冷量仍需进一步增加。1070掘进工作面的实际情况与热环境焓值法评价结果高度吻合，能够体现出高温高湿环境对井下作业人员舒适度的影响，验证了焓值法的适用性。

• 基于组合赋权-可拓云理论的充填管道堵塞风险评价

  黄冬梅, 孙冉, 崔保国, 刘浩然, 薛文宇

  管道输送是膏体充填成功与否的一个重要环节。为确保膏体充填系统中的管道输送可靠性，基于人—物—环—管(MMEM)理论，选取人员、管理、物料、管道和环境5种因素作为综合评价指标，构建充填管道堵塞事故风险评价指标体系; 将各评价指标统一量纲并转化为云模型参数对指标进行等级划分，采用层次分析法(AHP)与指标相关性权重法(CRITIC)的组合赋权方法，确定评价指标综合权重; 基于可拓云理论，利用充填开采风险评价模型，对裕兴煤矿2918工作面充填管道堵塞事故发生的风险程度进行评价。结果表明：该方法得出的评价结果与现场验证结果吻合度较高，对充填管道堵塞风险评价具有一定的参考价值。

• 大采高综采工作面粉尘防控理论与应用

  马威, 李德文, 张设计, 莫金明

  为解决大采高开采工艺带来的综采工作面粉尘污染难题，针对大采高综采工作面采场空间大、粉尘扩散距离远、尘源多、产尘强度大等显著特征，结合大采高综采工作面呼吸性粉尘时空演化规律，提出大采高综采工作面粉尘的分源分域治理方法，即采煤机滚筒三维包络高效喷雾降尘技术、采煤机含尘气流控制技术、液压支架封闭导尘及负压微雾隔尘除尘技术。同时，通过理论分析、数值模拟、实验室实验等方法，研究得出上述技术的关键工艺参数及其影响规律，最终形成了适用于我国大采高综采工作面的粉尘防控理论与成套技术。现场试验及应用结果表明，该技术可使人员作业区域的呼吸性粉尘质量浓度降低90%以上，显著改善了作业环境的卫生条件。

• 基于修正的营造新裂缝判识准则的二次水力压裂有效性评价

  段宝江, 闫晋, 邓志宇, 张亚飞, 熊志文

  二次水力压裂的有效性是煤层气低产井增产改造效果的重要评价指标。煤层经一次水力压裂后，地应力、煤的力学性质等均发生改变，采用传统的水力压裂营造裂缝判识准则无法准确评价二次水力压裂的有效性。基于损伤力学理论，获取一次水力压裂后煤层营造新裂缝的主要参数，并修正得到一次压裂后的地应力值和压裂摩擦阻力值，基于此建立了修正的二次水力压裂营造新裂缝的判识准则，得出二次水力压裂营造新裂缝条件，据此评价柿庄南区块煤层气井二次水力压裂的有效性。结果表明：煤层经一次水力压裂后，水平主应力差和煤的抗拉强度均减小; 二次水力压裂时，当煤层的起裂压力小于延伸压力时，在一次压裂煤层中能营造出有效的新裂缝，反之，则很难营造出有效的新裂缝。现场8口典型的二次水力压裂煤层气井的产气情况验证了判识准则的准确性。该研究成果为煤层气低产井二次水力压裂有效性判识提供了理论依据。

• 水力喷射掏槽卸压瓦斯抽采效果数值模拟研究

  郭立彬, 陶云奇, 梅宇泽, 齐书琴

  为揭示低透气性煤层水力喷射掏槽卸压增透机理，建立了考虑解吸—扩散效应、Klinkenberg效应、煤体骨架压缩效应及基质收缩效应的煤层瓦斯流固耦合数学模型，并利用COMSOL软件系统开展同一钻孔内2个水力喷射掏槽孔洞的合理层间距、煤层卸压程度和范围、卸压抽采钻孔合理孔间距等数值分析。研究结果表明：同一钻孔内2个水力喷射掏槽孔洞合理层间距为2.0~2.5 m; 实施水力喷射掏槽卸压增透措施后的瓦斯抽采钻孔合理孔间距约为10.0 m; 水力喷射掏槽对煤层的卸压增透效果明显优于水力冲孔的增透效果，在抽采30 d条件下钻孔抽采影响半径可达到5.5 m左右。研究成果为水力喷射掏槽卸压增透措施在现场的应用提供了一定的理论指导。

• 碎软煤层俯孔“钻-扩-排”一体化卸压增透技术

  孟武峰, 牛高杰, 高保彬, 郝富昌, 董群, 周建伟

  针对碎软煤层俯孔造穴破煤效率低、钻孔积水等问题，研发了碎软煤层俯孔“钻-扩-排”一体化卸压增透装备，确定了钻机转速及推进速度等造穴关键参数，提出了“钻-扩-排”一体化卸压增透技术，并在中马村矿进行现场应用。研究结果表明：“钻-扩-排”一体化技术不受俯孔淹没环境影响，当钻机转速达到170~180 r/min时产生的离心力控制刀臂打开，实现快速扩孔作业; 正循环排渣出煤率大于90%，反循环可有效排出孔内积水，保障造穴孔快速施工及抽采通道畅通; 应用“钻-扩-排”一体化造穴技术后钻孔孔径由120 mm扩大到600 mm，高效抽采时间由此前的20 d延长至60 d，80 d内平均抽采瓦斯浓度由52.9%提高到74.7%，平均抽采瓦斯纯流量由0.026 m3/min提高到0.083 m3/min。说明“钻-扩-排”一体化机械造穴卸压增透技术可有效解决碎软低渗煤层中俯孔卸压增透及排渣难题，研究成果可为碎软低渗煤层俯孔卸压增透提供技术支撑。

• 煤矿掘锚工作面压抽通风系统涡流控尘机理及关键参数研究

  刘云秋, 聂文, 刘强, 彭慧天, 张浩男, 刘新鹏, 华贇

  针对煤矿掘锚工作面截割过程中产生的高浓度粉尘扩散至整个巷道、严重威胁矿工职业健康的问题，系统研究了压抽通风系统条件下巷道内涡流场对粉尘运移的调控机制，并优化了关键通风参数以提升控尘效果。以大柳塔煤矿52608掘锚工作面为研究对象，采用欧拉-拉格朗日框架构建风流-粉尘耦合的数学模型，通过数值模拟揭示不同抽风量、压风筒与端头不同距离条件下的风流结构及粉尘空间分布特征。研究结果表明：压风出口射流撞击挡板后形成隔尘风幕，并在掘锚机附近诱发多尺度涡流结构，涡流场通过卷吸、阻隔和沉降机制共同作用抑制粉尘扩散；当抽风量Qp < 300 m3/min时，巷道后方形成螺旋风流场，有效控制粉尘向后迁移；当Qp≥300 m3/min时，射流卷吸作用增强，在掘锚机后方形成大范围回流区，导致粉尘局部积聚；随着Qp从200 m3/min增至400 m3/min，巷道平均粉尘质量浓度从393.5 mg/m3增至1 224.9 mg/m3，呼吸带粉尘质量浓度从40.13 mg/m3增至43.65 mg/m3；而在固定Qp为200 m3/min条件下，当压风筒距端头5 m增至15 m时，巷道平均粉尘质量浓度由567.7 mg/m3降至368.7 mg/m3，降尘效果显著提升。综合比较得出最优参数组合：Qp为200 m3/min、压风筒与端头距离Lp为15 m，此时巷道整体粉尘浓度最低，控尘效果最佳。现场实测数据与模拟结果吻合较好，研究成果为掘锚工作面通风除尘系统的参数优化提供了理论支撑。

• 综采工作面风流参数对喷雾降尘效果的影响研究

  史先影, 黎志, 莫金明, 王珠

  喷雾降尘技术是控制和降低综采工作面粉尘浓度的重要手段，广泛应用于矿山领域。为研究风流参数和喷雾参数对喷雾降尘效果的影响，基于ANSYS Fluent数值模拟软件，建立了尘雾耦合模型，模拟空气流动、雾滴和粉尘颗粒的相互作用，研究了不同风速、喷雾方向和喷雾组数对降尘效率的影响。研究结果表明，风速对降尘效果有显著影响，在2 m/s时，降尘效果最佳，降尘率可达91.7%，进一步加大风速会导致降尘效率下降。当喷雾方向与风向呈45°、60°时降尘效果最佳，降尘率分别为96.4%、96.7%。当采煤机上、下风侧滚筒的喷雾组数超过2组时，继续增加喷雾组数对降尘效果的提升不明显。

• CO2气爆型煤预制楔形裂纹扩展试验研究

  陈祖国, 高园园, 冯明强, 戴林超, 李洋, 黄霓

  CO2爆破在实际应用中存在炮孔起裂能量耗散大、起裂方向难以控制等问题，而诱导裂纹技术能有效解决上述难题。基于自主搭建的CO2气爆试验平台，开展动静载组合条件下含预制楔形裂纹的型煤CO2气爆试验，系统研究不同动静载组合对型煤裂纹形态、张开位移及位移场演化规律的影响。试验结果表明，动静载压力的增大与试样表面裂纹扩展长度、扩展量呈正相关关系，当气爆压力从1.2 MPa增至2.4 MPa时，爆生拉伸裂纹的张开位移由1.084 mm增至4.130 mm；预制裂纹对爆生裂纹的扩展方向具有明显的导向作用。

• 基于博弈组合赋权-可拓云模型的深部煤巷围岩稳定性评价

  张向阳, 李苏豫, 杨德群, 杨伟昆

  针对深部煤巷围岩稳定性评价中多因素耦合作用复杂、评价指标模糊性与随机性并存的问题，开展以下研究：①基于博弈论与可拓云理论，构建围岩稳定性评价体系；②引入基于随机森林法的专家共识模型，通过均值填补和四分位距法异常值检测处理缺失数据，以解决定性指标评价中专家评分不一致的问题；③采用DEMATEL法和熵权法分别确定主、客观权重，通过博弈论组合赋权法优化主、客观权重冲突；④建立融合云相似度与云隶属度的可拓云评价模型，对围岩稳定性进行定量评估。结果表明：融合博弈论与可拓云算法，有效解决了多源信息耦合下的围岩稳定性量化评估问题，较传统云模型计算结果的均衡性有较大提升。以淮南朱集西煤矿13101工作面为例，模型评价结果与现场实测数据吻合度达92.3%，且支护优化后顶底板累计位移控制在118.5 mm、两帮收敛量为167.0 mm，符合设计要求。为深部巷道围岩动态安全管控提供了理论依据与决策支持。

• CAES运行气压环境下致密砂岩围岩的变形与损伤研究

  丁伟伟, 胡榕榕, 史永飞, 刘威, 范金洋, 姜德义

  地下储气库围岩的稳定性是保障压缩空气储能(CAES)电站安全运行的关键。以煤矿巷道压缩空气储能电站为工程背景，采用声发射(AE)监测、计算机断层扫描(CT)岩心无损扫描及核磁共振(NMR)扫描技术，系统研究循环气压作用下致密砂岩的力学响应特征，揭示其损伤演化与裂纹扩展规律。结果表明：气压循环的不同阶段对砂岩损伤的影响存在显著差异，高气压阶段的AE信号密度远高于低气压阶段，且随着荷载等级的提高，该差异愈加明显；CT与NMR扫描结果显示，循环气压下破坏的砂岩形成贯穿性主剪切面并伴生孔隙网络，气压幅值增大加剧了砂岩试样损伤。完整岩样T2谱呈单弛豫主峰分布，破坏后转变为长弛豫峰，试样孔隙率显著提高、孔径分布趋于均匀；不同气压条件下，孔隙结构的发育程度存在差异。循环气压幅值是控制砂岩强度与损伤演化的关键参数，而平台稳压时间及气压升、降速率对砂岩变形的影响相对较小。

• 深部厚煤层采动大巷破坏特征及补强支护研究

  赵磊, 王泽东, 陈星明, 孙文标

  针对深部厚煤层强采动影响下大巷破坏及控制问题，以平煤十一矿-593 m水平西轨道大巷为研究对象，基于大巷变形破坏规律及工作面矿压的现场实测，综合采用岩石力学分析和数值模拟等方法，研究了轨道大巷破坏特征，提出差异性补强支护措施，并进行了工程应用验证。研究结果表明：工作面动静载循环扰动使大巷围岩内偏应力产生加卸载变化，导致煤岩体损伤持续发展；受围岩非均质性和对称支护等因素的影响，大巷下帮及其肩部软弱岩体的偏应力集中程度较高、稳定性较差，关键部位破坏使得大巷呈现分区、非对称破坏特征；补强支护的核心在于对关键部位加固松动圈，并增强支护体吸能特性，补强后大巷围岩内偏应力相对梯度降低15%以上，煤巷段塑性区缩小约1 m，大巷最大变形量降低约55%。

• 综采条带膏体充填材料配比优化及顶板控制研究

  李光斌, 李敏慧, 高明涛, 张洲, 孙乐雨, 郭成阳, 郭子豪

  针对西部矿区煤矸石长期排放引发的环境污染和煤矿开采带来的地表沉陷，以及诱发的地质灾害等问题，以西部神东矿区为研究对象，基于矿区地质赋存条件，采用综采走向长壁条带膏体充填工艺，系统分析该工艺充填工作面围岩运动规律，确定了顶板控制方案及充填体承载特性，即工作面顶板沿走向的推采极限垮落步距L、充填体宽度S和膏体强度P p。通过对煤矸石的理化性能进行分析研究，研发了多组以煤矸石为主要原料的膏体充填材料配比方案，以扩展度、坍落度和抗压强度为指标，确定了充填材料的最优配比方案。同时采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同强度的膏体充填体对顶板控制和地表下沉的影响规律，验证了所设计的条带膏体强度、充填材料配比及顶板控制方案的合理性。研究结果表明，煤矸石膏体充填材料的最优配比为粉煤灰质量与煤矸石质量之比为3∶7，水泥质量分数为14%，养护28 d的膏体充填材料的抗压强度为5.4 MPa。数值模拟结果显示，该配比下膏体充填体强度满足工作面顶板控制要求。研究成果对西部煤矿煤基固废综合利用及绿色开采具有重要的指导意义。

• 煤基固体废弃物制备膏体充填材料特性试验研究

  刘广超, 张锋, 董红娟, 王博

  针对山西沁源矿区煤矸石发电产生的煤基固体废弃物，以及煤矿开采引发的地表沉陷及地质灾害等问题，以沁源矿区新源煤矿为例，结合矿井采区“三下”压煤分布情况，以粉煤灰、脱硫石膏、电石泥等煤基固废物，以及水泥和水为原料，研制了一种新型复合胶凝材料。采用单变量法，系统研究了不同原料配比对料浆流动度、析水率、硬化试样抗压强度及化学结合水量的影响，通过深入分析试验结果，确定了复合胶凝材料的最佳配比。结合X射线衍射和扫描电子显微镜技术，分析了水化产物的晶相组成与微观结构，揭示了多组分固废协同水化机制。研究结果表明，复合胶凝充填材料的最佳配比为：粉煤灰与脱硫石膏质量比70∶30、电石泥掺量20%、水泥掺量10%、水胶比0.65。在此配比下，复合胶凝材料表现出优异的性能, 其流动度为180~220 mm、6 h内析水率小于5%、28 d抗压强度达到17.69 MPa。微观分析显示，电石泥提升了体系碱度，有效激发了粉煤灰活性；脱硫石膏促进了钙矾石晶体的生成，与水化物凝胶交织形成致密结构，提升了材料强度。现场试验结果表明，该配比膏体充填材料强度满足地面变形与下沉防控要求。

• 磷改性矸石基生物炭制备条件优化及其吸附性能表征

  徐冉, 尚海丽, 曹钊, 耿际深

  伴随煤炭开采产生大量煤矸石固体废物，其高附加值利用是矿区大量固废处置与资源化的重要途径。微生物菌剂广泛用于矿区土壤改良，高效的微生物菌剂负载技术可显著提升其改良效果。为了开发基于煤矸石的微生物菌剂负载材料，采用微波活化脱碳-磷改性热解法制备了矸石基生物炭，通过碳损失率、比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、Zeta电位等表征手段筛选并优化制备条件，以微生物菌剂负载量评估矸石基生物炭的吸附性能。结果表明：当热解温度为500 ℃、热解时间为4 h时，生物炭具有最大的比表面积和总孔体积，以及最小的平均孔径，性能最佳；添加沸石可使矸石基生物炭中秸秆碳损失率降低15.40%，Ca(H2PO4)2改性措施也显著降低了矸石基生物炭的碳损失率；以最佳热解条件制备的矸石基生物炭，对微生物的宏观吸附率为78.74%，PLFA生物标志物含量为388.622 nmol/g。利用微波活化脱碳-磷改性热解的方法制备的矸石基生物炭具有良好的吸附性能，在开发微生物负载材料、矿区土壤修复方面具有较大的应用潜力。

• 断层对焦作古汉山井田东部瓦斯赋存的控制机制

  郭艳飞, 闫江伟, 李学臣, 李国栋, 郝殿, 魏国营

  古汉山井田多期构造运动形成的煤层正断层对瓦斯赋存具有重要影响。采用矿井地质资料和实测瓦斯数据，研究了断层对矿井东西部瓦斯赋存差异的影响机制，分析了赤庄断层对井田东部瓦斯赋存的控制机制。研究结果表明：古汉山井田东部瓦斯赋存主要受团相断层和赤庄断层的控制；团相断层控制井田东部上覆基岩厚度变薄是井田东部瓦斯含量整体低于井田西部的主要原因；赤庄断层控制瓦斯沿断层形成的煤层露头和上盘透气性较好的古近系—新近系、第四系地层运移和排放，叠加团相断层引起的上覆基岩厚度薄是导致井田东部靠近赤庄断层的东-1区瓦斯含量最低的主要原因；赤庄断层和埋藏深度共同作用控制着井田东部煤层瓦斯赋存具有距离赤庄断层越近且埋深越浅瓦斯含量越低、埋深越深断层瓦斯排放影响带宽度越窄的分布特征，赤庄断层主要控制着井田东部东-1区的瓦斯赋存，对东-2区的影响较小。

• 粉尘浓度监测关键技术及发展趋势

  周渝皓, 王杰, 张咏琪, 杨珺旎

  粉尘是造成大气污染的重要因素，对生态环境和人体健康造成严重威胁。粉尘浓度监测旨在通过自动化技术手段，定量测定作业场所粉尘污染程度，以及工人实际接触的单位体积空气中粉尘含量。通过粉尘浓度监测，可有效评估作业环境质量，并科学评估粉尘对人体的危害程度。系统评述了粉尘浓度监测技术的研究现状、发展趋势及当前存在的主要问题。在阐述电荷感应法、光散射法等典型监测技术原理的基础上，重点从环境空气中总粉尘与个体呼吸性粉尘浓度监测2个维度，对相关文献进行了综述与分析。结合粉尘浓度监测技术在工业生产中的实际应用情况，探讨了当前该领域面临的技术瓶颈，并对粉尘浓度监测技术的未来发展方向与研究重点进行了展望。

• 基于多数据融合卷积神经网络的超声导波锚杆裂纹无损检测研究

  李银, 李勇, 赵云飞, 陈结, 梁勇, 刘瑶璐

  超声导波无损检测技术是评估锚杆在复杂环境下结构健康状态的有效手段，但在裂纹缺陷检测中常面临波包混叠与回波缺失等问题，影响识别精度。为此，提出一种基于WFE多源数据融合方法的卷积神经网络方法，融合导波信号的原始波形(W)、快速傅里叶变换频谱(F)和瞬时谱熵(E)，构建多维特征输入。通过理论分析确定适用于锚杆检测的低频范围及其频散特性，搭建超声导波实验平台，采集不同位置、频率和损伤程度的锚杆裂纹回波信号，并构建改进的AlexNet网络以实现缺陷程度分类与位置回归预测。结果表明：在单一信号表征方式下，WFE融合数据在分类任务中的准确率达99.48%，在多种信号表征(结合STFT与CWT时频分析)下，准确率提升至99.65%；在位置预测任务中，WFE融合方法在单一与多种表征下的均方根误差分别为0.145 8 m和0.118 0 m，决定系数分别为0.747 5和0.850 9，表现出更高的预测精度和鲁棒性。研究表明，所提方法可有效融合多源时频特征，提升锚杆裂纹缺陷识别与定位的准确性和可靠性。