主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
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中國礦業大學學報

期刊英文名:Journal of China University of Mining & Technology

  《中國礦業大學學報》,雙月刊,創刊于1955年,是教育部主管,中國礦業大學主辦的礦業類權威學術期刊,是中文核心期刊和中國科技核心期刊,被Ei、CSCD等重要數據庫收錄。
  • 作者(Author):高鵬楊可明榮坤鵬張超程鳳李燕
    關鍵詞(KeyWords):銅污染盆栽玉米光譜分析多分辨奇異值分解奇異特征參數

    摘要:基于不同銅離子(Cu2+)脅迫梯度下玉米盆栽實驗,依據所測玉米葉片光譜數據和葉片中Cu2+含量,通過多分辨奇異值分解(MRSVD)提取光譜弱信息,建立玉米葉片Cu2+污染定性分析及含量預測模型.利用MRSVD對350~1 300 nm波段內玉米葉片光譜進行多層分解,依據模極大值理論和定義的敏感因子確定反映Cu2+污染信息的最佳分量,在此基礎上構建奇異系數(SC)、奇異指數(SI)、奇異面積(SA)和奇異譜熵(SSE)等奇異特征參數分析光譜奇異性,并采用逐步回歸分析法建立奇異特征參數與玉米葉片Cu2+含量之間的定量關系模型.結果表明:第9層MRSVD細節分量能較好地提取Cu2+污染信息,奇異性主要集中在480~850 nm波段內,奇異特征參數與玉米葉片Cu2+含量有較好的相關性,其中SI和SSE與玉米葉片Cu2+含量存在較強的定量關系,其決定系數(R2)為0.842 5,均方根誤差為0.826 0,模型精度優于常規方法.奇異特征參數能夠較好地診斷并定量分析玉米葉片銅污染水平,可為作物重金屬污染監測提供參考.
  • 作者(Author):于冬梅高雷阜趙世杰
    關鍵詞(KeyWords):應急設施選址不確定需求多級覆蓋魯棒優化灰狼算法(GWO)

    摘要:為給決策者在不確定環境下設計具有魯棒性的應急設施選址布局網絡提供決策支持,研究應急設施選址多級覆蓋魯棒優化問題.考慮不確定需求和應急設施多級覆蓋響應,建立共享不確定需求和中斷情景下服務能力有限的應急設施多級覆蓋選址魯棒優化模型,利用灰狼優化算法(GWO)求解模型,對需求的擾動及應急設施的服務能力進行靈敏度分析.通過隨機生成的數值算例驗證模型和算法的可行性.結果表明:該模型能有效解決需求不確定和中斷風險下選址布局網絡的構建問題,且能保證選址決策具有良好的魯棒性,決策者可基于不同的風險偏好和具體實際在可靠性和系統總成本之間權衡,確定最優的選址分配方案.
  • 作者(Author):祝威王志新韓霞閆小康谷梅霞李小兵
    關鍵詞(KeyWords):氣攜式渦旋絮凝反應器數值模擬旋流渦流絮凝

    摘要:采用計算流體力學軟件Fluent對氣攜式渦旋絮凝反應器(GVFR)內部流場進行了氣-液兩相流數值模擬,研究了GVFR內不同區域流場分布特征,分析了不同流場中絮凝作用,并用GVFR反應裝置與攪拌絮凝裝置分別對油田壓裂返排液進行處理.結果表明:從旋流絮凝反應區到渦流絮凝反應區,流體形態依次為"旋流-渦流-塞流".在旋流絮凝反應區,氣、液兩相以切向運動為主,最大切向速度為225.6 mm/s,切向速度梯度使小絮體、顆粒間快速碰撞,形成體積較大、密實較低的絮體;在小渦流絮凝反應區內徑向速度由0遞增到49.1 mm/s,徑向速度梯度強化了絮凝反應,使大而疏松絮體破碎,并在微泡作用下重新接觸絮凝形成密實絮體;大渦流絮凝反應區內相對穩定的塞流使絮體進一步接觸絮凝,并推動絮凝作整體運動.采用GVFR對油田壓裂廢液進行預處理,出水含油量和懸浮物的質量濃度均低于50 mg/L.
  • 作者(Author):劉令云閔凡飛陳軍張明旭陸芳琴
    關鍵詞(KeyWords):煤系高嶺石Fe元素穆斯堡爾譜晶格取代密度泛函理論

    摘要:為探索不同價態Fe在高嶺石中晶格取代的形式及其對高嶺石界面結構性質的影響,采用密度泛函理論(DFT)方法對不同價態Fe在高嶺石晶體中的晶格取代進行了模擬計算,通過晶格取代能計算分析Fe元素的3種晶格取代的難易程度,并通過計算能帶結構和前線軌道,分析了Fe元素的3種晶格取代對高嶺石界面結構性質的影響.結果表明:不同價態Fe在高嶺石晶體中的晶格取代形式主要有Fe2+取代鋁氧八面體中的Al3+(Fe2+→Al3+)、Fe3+取代鋁氧八面體中的Al3+(Fe3+→Al3+)及Fe3+取代硅氧四面體中的Si4+(Fe3+→Si4+)3種,其取代程度由易到難為:Fe2+→Al3+> Fe3+→Si4+> Fe3+→Al3+;高嶺石經過不同價態Fe元素取代后,將導致高嶺石晶格的能帶帶隙減小,最高占有分子軌道(HOMO)和最低占有分子軌道(LUMO)的反應活性發生改變.通過穆斯堡爾(M?ssbauer)譜儀對淮北礦區煤系高嶺石中的鐵占位進行了分析,淮北礦區煤系高嶺石中的Fe占位主要為六配位Fe2+和四配位Fe3+,及極少量的六配位Fe3+,3種Fe的含量從大到小為:六配位Fe2+>四配位Fe3+>六配位Fe3+;同時,M?ssbauer譜測試結果進一步驗證了DFT計算的正確性.
  • 作者(Author):朱春云李國勝韓加展李志朋冉進財
    關鍵詞(KeyWords):浮選氣泡礦化表面改性低階煤三相接觸周邊

    摘要:低階煤浮選中,通過表面改性提高煤表面的疏水性是關鍵,選取FO復配藥劑對長焰煤表面進行改性,研究表面改性對氣泡與煤表面碰撞黏附行為的影響.分析了長焰煤的表面性質和FO藥劑的物理化學性質,采用自制的氣-液-固三相接觸測試系統對氣泡與改性前后煤表面碰撞黏附的微觀過程進行記錄和分析,并通過浮選試驗對FO藥劑在煤表面的改性效果進行驗證.結果表明:在改性前,氣泡與煤表面的碰撞需要經過3次彈跳才能趨于穩定,但并未形成穩定的三相接觸周邊;經FO藥劑改性后,氣泡與煤表面碰撞后可以形成穩定的三相接觸周邊,且隨著藥劑質量濃度的增加,彈跳次數減少,達到最終黏附狀態所用的時間也越來越短,三相接觸面積由8.73 mm~2增加至14.62 mm~2.浮選驗證試驗表明,隨著FO藥劑用量的增加,精煤產率由30.34%增加至69.83%,灰分由9.89%降低至7.83%,浮選效果良好,這與碰撞黏附試驗的研究效果相一致.
  • 作者(Author):侯英謝冬冬黃貴臣陶東平韓呈靳達
    關鍵詞(KeyWords):磁鐵礦吸附淀粉氧化鈣油酸鈉

    摘要:為了研究磁鐵礦在反浮選過程中與藥劑的吸附作用,分別在自然和強堿性兩種pH值條件下,依次加入蒸餾水、氫氧化鈉、淀粉、氧化鈣、油酸鈉和蒸餾水,應用具有耗散因子功能的石英晶體微天平(QCM-D)研究了它們在磁鐵礦表面的吸附特性.結果表明:自然pH值條件下,淀粉會輕微吸附在磁鐵礦表面,Ca2+會大量吸附于磁鐵礦表面,加入油酸鈉溶液會對Ca2+有一定的脫附作用,油酸鈉分子和離子締合物會吸附在Ca2+活化后的磁鐵礦表面,添加藥劑之后的磁鐵礦表面疏水;在強堿性條件下,淀粉會輕微吸附在磁鐵礦表面,CaOH+和Ca(OH)2(aq)會大量吸附于磁鐵礦表面,油酸根離子對吸附CaOH+和Ca(OH)2(aq)的磁鐵礦表面沒有吸附作用,添加藥劑之后的磁鐵礦表面親水.吸附機理研究結果證明在自然pH值條件下可以實現磁鐵礦的正浮選,在強堿性條件下可以實現磁鐵礦的反浮選,這與浮選試驗數據和工業實踐完全一致.
  • 作者(Author):韋魯濱劉俊麗
    關鍵詞(KeyWords):新型液固流化床粗煤泥分選數值模擬

    摘要:試驗研究了一種變徑和內置傾斜板的新型液固流化床的粗煤泥分選特性.與傳統液固流化床相比,新型液固流化床強化了顆粒按密度分離.當要求精煤灰分為8.00%時,精煤產率相比傳統液固流化床超出4個百分點,可能偏差(E_p)值降低約80 mg/cm~3.對新型分選機內部流場和顆粒受力進行了數值模擬,分析了新型液固流化床的強化分選機制.分選機直筒段和變徑段流態為紊流,傾斜板間流態呈層流;顆粒在傾斜板間受垂直板面方向的升力作用,越靠近板面升力越大;變徑段和傾斜板共同強化了顆粒分層,是新型液固流化床分選效果提高的根本原因.
  • 作者(Author):薛純琦吳建光鐘建華張守仁張兵郝兵王丹玲
    關鍵詞(KeyWords):頁巖氣海陸交互相有機地化特征沉積相主控因素

    摘要:為進一步分析與探討海陸交互相頁巖的資源潛力,選取鄂爾多斯盆地東北部臨興地區太原組地層為研究對象,根據大量的巖芯、測井及地化資料,結合層序地層與沉積相的理論知識,對海陸交互相泥頁巖的沉積環境和發育特征進行研究.通過野外露頭、巖心觀察和測井等資料,總結臨興地區太原組的沉積環境,并結合有機碳、鏡質體反射率和巖石礦物含量的實驗數據進行泥巖發育特征的分析,認為太原組地層主體發育障壁型海岸相沉積,泥頁巖發育特征良好,且不同沉積環境下的泥巖有機碳含量存在差異性.研究結果表明:臨興地區太原組整體經歷一個完整的長期旋回,并據此可劃分為太1段(p1t1)和太2段(p1t2);太1段(p1t1)主體發育潮坪相沉積體系,太2段(p1t2)主體發育障壁島—潟湖—潮坪的障壁型海岸沉積體系;泥頁巖發育特征良好表現為太原組地層雖泥頁巖發育的整體厚度變化較大,但累計厚度大于30 m的區域較為可觀;太原組TOC均值為3.69%,太2段(p1t2)的有機質含量略高于太1段(p1t1);熱演化程度較高,鏡質體反射率(R0)均值1.39%;干酪根類型為Ⅲ型,以產氣為主;巖石礦物組分中脆性礦物百分比較高,脆性指數普遍大于50%,可壓性良好;根據不同的沉積環境將泥頁巖劃分為4種類型,其中沼澤相碳質泥巖的有機碳含量最高.綜合評價認為,該地區太原組整體展示較好的頁巖氣勘探開發潛力,且不完全氧化的沉積環境更有利于有機質的發育.
  • 作者(Author):孫靖薛晶晶厚剛福吳愛成宋明星朱峰
    關鍵詞(KeyWords):砂質碎屑流沉積特征沉積模式準噶爾盆地盆1井西凹陷侏羅系三工河組

    摘要:為明確湖相含油氣沉積盆地凹陷區半深水—深水環境儲層砂體沉積特征、模式以及巖性地層型油氣藏新目標區勘探前景,以準噶爾盆地盆1井西凹陷為例,系統總結國內外砂質碎屑流研究成果和認識,以巖心、錄井、測井和地震資料為基礎,剖析侏羅系三工河組二段儲層砂體沉積背景、識別標志、沉積特征、沉積模式,認為半深湖—深湖區規模發育辮狀河三角洲供源型砂質碎屑流沉積,儲層特征和質量與水下分流河道相當.研究結果表明:沉積相帶受兩級坡折控制分為辮狀河三角洲內前緣、外前緣及(砂質)碎屑流帶.砂質碎屑流粒度較粗,具有(大套)塊狀砂巖、突變接觸、漂浮泥礫和泥質撕裂屑等主要識別標志,正、反旋回均有發育,平面上呈舌狀或似朵狀.儲層平均孔隙度和滲透率分別為12.5%和5.51 mD,為中—低孔、中—低滲有效儲層.儲蓋組合和側向遮擋條件有利,烴源條件好,油氣充注足,易形成規模巖性油氣藏,勘探前景好.
  • 作者(Author):張飛鵬吳智平李偉朱吉昌付立新李宏軍樓達趙勇剛
    關鍵詞(KeyWords):構造特征盆地演化印支-燕山期黃驊坳陷華北克拉通

    摘要:基于印支-燕山期復雜構造及其疊合過程對深層油氣勘探和華北克拉通破壞研究的重要性,以黃驊坳陷為研究對象,綜合利用三維地震、巖心、薄片和火山巖測年資料,明確了黃驊坳陷印支-燕山期盆地構造、演化過程及其伴生的火山巖特征,認為印支-燕山期黃驊坳陷經歷了多方向擠壓向伸展轉換的疊合演化過程,提出深層油氣勘探2個優勢區帶.研究結果表明:1)擠壓構造樣式發育于印支期晚期、燕山早期及燕山晚期;走滑構造樣式形成于燕山期;伸展構造樣式及伴生火山活動(133 Ma到114.8±2.8 Ma)集中于燕山中期.2)盆地演化經歷了印支期(T3)近SN向擠壓逆沖,逆沖斷裂平均活動速率為-24.4 m/Ma;燕山早期(J1+2)中北區近SN向、南區NW向多向擠壓逆沖,近EW向和NE向逆沖斷層平均活動速率分別為-7.6 m/Ma和-11 m/Ma;燕山中期(K1)NW-SE向張扭性負反轉,斷層平均活動速率為22.8 m/Ma;和燕山晚期(K2)區域擠壓抬升4個演化階段.3)與周邊地區對比,印支期黃驊坳陷發育近EW向大型背斜,濟陽坳陷發育NW向逆斷層;燕山早期黃驊坳陷發育NE向逆沖斷層,與燕山褶皺帶類似;燕山中期,黃驊坳陷發育NE伸展斷層,濟陽坳陷發育NW向伸展斷層.中、北區"新生-古儲型"油氣區和南區"古生-古儲型"油氣區為深層油氣勘探的2個優勢區帶.
  • 作者(Author):徐興雨王偉鋒陳謀
    關鍵詞(KeyWords):鄂爾多斯盆地盆地蓋層斷裂帶控藏作用油氣分布

    摘要:為了研究鄂爾多斯盆地斷裂的形成機制及其對油氣運聚成藏的控制作用,在重、磁、區域地質等資料分析的基礎上,充分應用油氣勘探、野外考查等資料,分析了盆地主要地質構造時期的演化過程及其力學機制,認為盆地蓋層斷裂十分發育且斷裂大多繼承、追蹤基底斷裂的走向及變化.研究結果表明:加里東晚期,盆地基底先存斷裂在周圍板塊碰撞擠壓作用下發生活化,為蓋層斷裂形成和演化奠定了基礎,在印支期、燕山期以及喜山期的多期應力場綜合作用下,盆地蓋層斷裂廣泛發育.根據方位可分為東西向、南北向、北東向和北西向;根據規模可分為盆地級(>100 km)、坳陷級(50~100 km)、區帶級(10~50 km)和圈閉級(<10 km);根據力學性質可分為張剪型、擠壓型和剪切型.這些斷層傾角大多在60°~90°之間且具走滑性質,地震剖面上同相軸錯斷不明顯,隱蔽性較強.蓋層斷裂和裂縫帶對油氣運聚成藏有重要意義:斷層為油氣垂向運移提供了通道,且斷層活動使油氣聚集形成圈閉;斷層活動形成的裂縫帶改善了低滲儲層的物性,為油氣富集提供了先決條件;斷裂帶展布控制了油氣藏的空間分布.
  • 作者(Author):高長海王健羅瑞楊子玉張嘉豪
    關鍵詞(KeyWords):致密砂巖成巖演化成藏過程耦合關系沙一段南堡凹陷

    摘要:為厘清渤海灣盆地南堡凹陷灘海地區沙一段致密砂巖儲層成巖史與成藏史耦合關系,采用薄片、掃描電鏡、流體包裹體等測試手段,在致密砂巖儲層成巖作用特征分析的基礎上,研究了致密砂巖儲層的孔隙演化史和油氣充注史,認為成巖史與成藏史之間的耦合關系控制了致密砂巖儲層的油氣成藏.研究結果表明:儲層主要經歷了壓實、膠結、溶蝕等成巖作用,其中壓實作用是造成儲層物性變差的最主要因素,而膠結作用則是導致儲層致密化的根本因素,儲層致密化時間約在距今9.7 Ma;儲層經歷了館陶組晚期—明化鎮組早期(距今15 Ma至12Ma)和明化鎮組中晚期(距今7 Ma至2Ma)兩期油氣充注.因此,南堡凹陷灘海地區沙一段致密砂巖儲層成巖史與成藏史之間存在"先成藏后致密型"和"先致密后成藏型"2種耦合關系,分別對應2種致密油成藏模式,后者可作為今后勘探的重點目標區域.
  • 作者(Author):張滿郎谷江銳孔凡志郭振華錢瑋瑋付晶鄭國強石石
    關鍵詞(KeyWords):致密砂巖控制因素沉積相-成巖相耦合儲層甜點須二段合川氣田川中地區

    摘要:以川中合川氣田須二段為研究對象,利用大量鉆、測井資料、巖心、鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞及物性分析數據,系統研究了致密砂巖儲層特征及儲層甜點形成的主要控制因素.認為須二段儲層甜點縱向上受高頻層序界面控制,其平面分布受有利沉積微相、溶蝕成巖相控制.基于沉積相、成巖相、孔隙度、有效砂巖厚度、測試產量的量化加權評價,建立了儲層甜點定量評價指標.研究結果表明:儲層甜點發育于水下分流河道、河口壩微相、綠泥石襯邊-強溶蝕相、微裂縫-強溶蝕相,具有孔隙度較高(9%~12%及以上)、有效厚度較大(15~20 m及以上)、測試產量較高(4×10~4~10×10~4 m~3/d或更高)的特點.須二段被劃分為2個半高頻旋回、5個砂層組,優質儲層主要分布在層序界面之上的基準面上升的早期,須二段下部的X2-1砂層組儲層最發育,連續性最好;有利沉積微相為三角洲前緣水下分流河道、河口壩,有效儲層主要為中粒、中細粒巖屑長石石英砂巖,發育殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內溶孔和微裂縫;須家河組煤系地層生烴高峰期酸性地層水所引起的長石、巖屑和雜基的溶蝕作用是形成次生溶孔,改善儲層物性的主要原因;早期綠泥石襯邊膠結提高砂巖的抗壓強度并抑制石英加大邊的形成,從而使得較多的原生粒間孔隙得以保存;在雷口坡組古殘丘頂部的須二段砂巖中,由于差異壓實而發育微裂縫,這種微裂縫大幅改善了儲層的滲透能力.歸納出7種成巖-儲集相組合類型,基于沉積相-成巖相耦合,結合儲層物性、有效厚度、測試產量定量評價,篩選出3個儲層甜點發育區.Ⅰ類儲層分布于三角洲前緣主河道和匯流區的水下分流河道-河口壩疊置砂體與綠泥石襯邊-強溶蝕相或微裂縫-強溶蝕相耦合區域,綠泥石襯邊-強溶蝕相呈片狀分布,范圍較大,而微裂縫-強溶蝕相分布局限,微裂縫發育部位與古殘丘有關.
  • 作者(Author):孫雨劉如昊于利民閆百泉文慧儉孫揚
    關鍵詞(KeyWords):致密砂巖油運聚模式成藏特征非常規儲集層扶余油層松遼盆地

    摘要:為了加深對致密砂巖油的成藏特征及其控制因素的認識,以松遼盆地大安地區白堊系泉頭組扶余油層為例,通過物性測試、薄片顯微觀察、包裹體均一溫度測定和地層水礦化度分析等手段,總結了致密砂巖儲集層特征、源儲組合方式、石油成藏時間、油水分異程度、石油富集特征等成藏特征,分析了源儲組合方式、剩余壓差、致密砂巖儲集層的分布及其內部非均質性對致密砂巖油形成的控制作用,認為不同類型源儲組合條件下石油發生差異性運聚,控制了致密砂巖油的分布特征和富集程度.研究結果表明:扶余油層致密砂巖儲集層呈"平面多支、垂向多層"的分布特征;扶余油層上部與上覆青山口組烴源巖直接接觸,形成了緊鄰型源儲組合,扶余油層中下部與青山口組烴源巖不能直接接觸,形成了分離型源儲組合;砂巖儲集層致密化時間為姚家組沉積時期,早于石油充注時間,屬于"先致密后成藏型"致密砂巖油藏;石油二次運移距離較短,油水分異程度差,整體呈準連續型分布,但富集程度差異大.源儲組合方式、剩余壓差、致密砂巖儲集層分布及其內部非均質性是源下致密砂巖油的成藏特征的主要控制因素.綜合分析認為,源儲緊鄰型致密砂巖油以短距離"面式運移"方式,通過源儲界面附近的微裂縫和儲集層中的孔隙直接向儲集層中幕式充注,在致密砂巖儲集層中運移距離可達40~300 m,受微裂縫發育特征和儲集層非均質性影響,石油在儲集層中發生差異性運聚,富集于優勢運移通道附近;源儲分離型致密砂巖油呈"點或線狀橫向推進式運移"方式在致密砂巖儲集層中運移,橫向運移距離可達30~850 m,儲集層內部"甜點"為主要通道和富集部位.
  • 作者(Author):蔣邦友譚云亮王連國顧士坦戴華賓
    關鍵詞(KeyWords):彈塑性損傷本構模型Mogi-Coulomb準則真三軸試驗3D''') FLAC3D" data-show="keyboard">">FLAC3D二次開發

    摘要:Mogi-Coulomb準則能夠較好的描述真三軸條件下巖石的破壞強度特征,基于Mogi-Coulomb準則,同時考慮巖石材料的塑性及損傷共同作用,建立了巖石彈塑性損傷本構模型,并基于塑性增量理論,構建了模型的本構關系,實現了模型在FLAC3D軟件中的二次開發.對比分析不同巖性試樣在真三軸壓縮路徑下室內試驗與數值計算結果.結果表明:本文模型計算結果與試驗結果吻合度較高,誤差較小,對大理巖、紅砂巖和水泥砂漿3種試樣極限八面體剪應力和應力極限點ε1的最大計算誤差僅為1.60%和3.56%,驗證了模型的合理性和優越性.與Mohr-Coulomb模型相比,本文模型能更準確的描述巖石材料在真三軸應力狀態下的破壞條件及變形特征,更適合深部三維應力狀態下地下工程分析.
  • 作者(Author):朱廣安劉博文竇林名伍永平丁自偉
    關鍵詞(KeyWords):孤島工作面沖擊地壓數值模擬覆巖垮落和裂隙發育靜態和動態響應

    摘要:為探究孤島工作面開采時覆巖破斷、運移和礦壓顯現規律,利用FLAC3D Fish語言開發了數值算法,基于采空區壓實理論和雙屈服模型,提出一種孤島工作面推進過程中覆巖破斷演化、垮落帶巖體的壓實效應和采動靜載、動載響應數值模擬方法.采用該方法對朝陽煤礦3108孤島工作面采動全過程及其動靜載演化機制進行了數值模擬,所得結果與現場實際具有較好的一致性.結果表明:由于兩側采空區工作面長度較小(70 m),開采后覆巖垮落不充分,垮落帶和裂隙帶演化高度有限,約為30.98和66.91 m;動載主要來源于頂板破斷釋放能量,震源和覆巖裂隙帶演化的最大高度基本一致,其震源包絡線與裂隙帶的發育范圍吻合度較高.
  • 作者(Author):張清峰王東權于廣云崔景彥劉文化
    關鍵詞(KeyWords):煤矸石風化試驗研究穩定性數值模擬安全系數

    摘要:本文主要進行了不同風化時間的煤矸石路堤填料現場篩分試驗、室內標準擊實試驗和抗剪強度試驗.利用FLAC3D軟件建立了煤矸石路堤數值分析模型,分析了不同風化時間、最佳含水量、飽水狀態不同路堤高度對路堤穩定性的影響.結果表明:未風化煤矸石和經過不同風化時間的煤矸石粒徑分布都不均勻,級配良好.煤矸石風化36個月后,細料含量和最大干密度均達到最大.在最佳含水量狀態,隨著風化時間的增加,煤矸石的黏聚力持續增加,而在飽水狀態下,煤矸石的黏聚力持續降低.數值模擬結果表明:在最佳含水量狀態,路堤高度相同時,隨著風化時間的增加,安全系數逐漸減小.飽水狀態的安全系數明顯比最佳含水量狀態的低.
  • 作者(Author):滕騰王偉師訪展鵬飛
    關鍵詞(KeyWords):原煤試驗研究滲透率演化二氧化碳封存熱流固耦合

    摘要:利用煤巖力學-滲流試驗系統TAWD-2000,對平頂山礦、長治礦和金佳礦的三類原煤試樣開展了溫度、氣壓和圍壓耦合下的CO2滲流行為試驗研究,系統分析了三類原煤試樣的滲透率隨溫度、氣壓和圍壓的演化規律及影響因素.結果表明:原煤滲透率隨氣壓的增大呈指數增大趨勢,低圍壓下,指數增長趨勢明顯,高圍壓下,增長趨于線性;原煤滲透率隨圍壓的增大呈指數減小趨勢,當圍壓較低時,煤樣滲透率對圍壓變化非常敏感,滲透率隨著圍壓的增大迅速減小,隨后趨于穩定;原煤的滲透率隨溫度的升高大多呈減小趨勢,但也可能出現先減小后增大的趨勢,這是原煤熱膨脹、CO2解吸和裂隙殘余水分蒸發耦合作用的結果.
  • 作者(Author):殷帥峰何富連王玉懷石建軍程志恒隋麗麗
    關鍵詞(KeyWords):復合煤壁非同步片幫橫向擴容脆性破斷分層弱化

    摘要:建立幾何相似比為1∶10的相似材料模型,研究大采高復合煤壁非同步片幫分層弱化機制.采用百分表和8通道聲發射系統采集加載過程中復合煤壁不同分層的橫向位移和破裂參量,對軟弱分層和主承載分層的擴容特征和破裂特征進行試驗觀測和特性分析.結果表明:橫向非同步擴容使得復合煤壁不同分層承載能力分化加劇,軟弱分層超前損傷誘發復合煤壁非同步片幫;主承載分層給定載荷條件下懸臂梁脆性破斷是復合煤壁整體片幫的主控機制;等值弱化、增強弱化、突變弱化和逆向弱化是復合煤壁非同步片幫分層弱化的主要演化模式,等值弱化是分層弱化的原始積累,增強弱化是分層弱化的主導趨勢,突變弱化是分層弱化的質變起點,逆向弱化是分層弱化的短暫變異,4種弱化模式的時空組合直觀闡釋了復合煤壁非同步片幫力學行為的特異性.
  • 作者(Author):姚直書王超程樺薛維培梁廣玲
    關鍵詞(KeyWords):鉆井法鑿井快速施工高強井壁設計優化工程應用

    摘要:基于高強井壁結構設計參數在深厚沖積層鉆井法快速鑿井中的重要性,探討了雙層鋼板高強混凝土復合井壁的設計優化方法.采用相似理論設計模型試驗,實測得到了井壁變形和極限承載力,研究了該種井壁結構的受力機理.結果表明:混凝土在井壁結構中處于三軸受壓應力狀態,其抗壓強度提高了2.53~2.72倍.根據模型試驗結果和現行混凝土結構設計規范中關于多軸強度驗算的要求,提出了該種井壁結構的設計優化方法,并應用于朱集西煤礦矸石井鉆井井筒,井壁厚度減少16.7%,使得該井能夠采用"一鉆成井"工藝快速施工.工程實測表明井壁結構中混凝土環向應變最大值為-463.1×10-6,遠小于混凝土極限應變值,說明設計優化后的井壁結構安全可靠.
  • 作者(Author):胡杰何滿潮李兆華馮吉利馮莉莉龔文俊
    關鍵詞(KeyWords):應變巖爆各向異性層狀砂巖破壞特征能量釋放

    摘要:利用在真三軸應力狀態下可實現單面突然卸載的深部應變巖爆模擬試驗系統,研究了4種層理傾角(0°,30°,60°和90°)的各向異性層狀砂巖的應變巖爆破壞特征.通過采集試驗過程中的力、高速攝像和聲發射信號,以應力曲線和聲發射累計能量曲線為基礎確定分析關鍵點.詳細描述了不同層理傾角砂巖巖爆后的整體破壞特征和巖爆碎屑特征,分析了4種層理傾角砂巖巖爆試驗過程中關鍵點的聲發射累積能量特征.研究發現:層理傾角顯著影響巖爆破壞模式,層理傾角較小時更易發生巖爆,巖爆烈度較低,但試樣整體破壞更嚴重.
  • 作者(Author):韓軍張明張懷東TRAN Van CongCAO ChenREN Ting趙象卓
    關鍵詞(KeyWords):大變形巷道錨桿外形優化殘余強度厚壁理論拉拔試驗

    摘要:為了解決錢家營煤礦大變形巷道支護問題,根據錨桿外形參數研究、錨桿錨固失效模式判定和錨固力殘余強度分析,設計出一種新型錨桿.運用錨固力學厚壁理論,研究了不同圍巖強度與實驗室套筒壁厚的等效關系,并通過實驗室和現場的拉拔試驗對設計的新型錨桿和煤礦原常規左旋錨桿進行了錨固力對比測試.建立了模擬錢家營煤礦地質力學條件的錨固力測試實驗模型.實驗結果表明:彈性模量為10~30 GPa的圍巖,徑向剛度與壁厚3~10 mm的鋁套筒一致;彈性模量為30~70 GPa的圍巖,徑向剛度與壁厚3~7 mm的鋼套筒一致;新型錨桿錨固力較礦用左旋錨桿分別提高了13%和16%,吸能能力提高了15%和55%,錨固效果顯著提高,更適用于錢家營煤礦大變形回采巷道錨桿支護.
  • 作者(Author):王亞軍何滿潮楊軍付強高玉兵
    關鍵詞(KeyWords):無煤柱自成巷短臂梁頂板變形頂板切縫留巷寬度

    摘要:為了探索無煤柱自成巷開采條件下"短臂梁"頂板結構及變形特征,建立了頂板變形計算模型,運用能量理論與位移變分方法對頂板變形及其影響因素進行了分析.結果表明:留巷寬度、斷裂巖塊回轉運動對頂板變形影響較為顯著;而巷內錨索支護、臨時支護對頂板變形控制作用有限.頂板變形的主要影響因素按其影響程度由大到小依次為:留巷寬度、巖體泊松比、斷裂巖塊回轉角度、巖體彈性模量、臨時支護強度、錨索支護強度.據此提出應嚴格控制留巷寬度,合理設計頂板切縫高度的圍巖控制思路,可降低上覆巖層斷裂巖塊回轉下沉空間,減小"短臂梁"頂板變形,有利于提高巷道穩定性.
  • 作者(Author):崔馨嚴煌趙培濤
    關鍵詞(KeyWords):分子結構分析方法分子模擬模型驗證

    摘要:煤分子結構模型的構建對深入了解煤的燃燒特性和提高燃燒效率具有重要的理論價值.煤的化學組成和分子結構形態具有多樣性和復雜性,系統全面地闡述煤分子結構模型的構建依據、機理及分析方法對分子模型構建具有重要意義.文章分析了煤的Fuchs,Given等經典分子結構模型特點及分子模型研究進展,梳理了物理分析法、化學實驗法和溶劑抽提技術等煤分子結構模型表征方法和含氧官能團定量分析方法的研究進展,闡述了分子模擬技術、量子化學和13C核磁共振(13C NMR)預測法等分子模型構建、優化和驗證方法.論文可為本領域研究者查閱和參考煤分子結構模型構建思路和方法提供便利.
  • 作者(Author):彭賜燈杜鋒程敬義李楊
    關鍵詞(KeyWords):長壁開采自動化支架采煤機刮板輸送機

    摘要:回顧了近50 a來美國長壁開采技術從鮮為人知到成為世界標準的發展歷程,重點闡述了自動化技術在長壁開采裝備中的應用和發展.自動化技術從1984年開發電液控支架開始,一直持續應用.自動長壁系統于1995年正式投入生產,隨著傳感器技術和物聯網的發展,自動化開采技術逐步改進完善,其發展的重點一直集中在設備可靠性的提高、礦工的健康和安全以及生產,包括粉塵控制技術、接近傳感器、防撞技術和遠程控制方面.自動化分為單一設備自動化和長壁開采系統自動化,長壁開采系統的自動化發展分為采煤機牽引支架前進系統、半自動化長壁開采系統和遠程控制采煤機3個階段.

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