主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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中国矿业大学学报

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

  《中国矿业大学学报》,双月刊,创刊于1955年,是教育部主管,中国矿业大学主办的矿业类权威学术期刊,是中文核心期刊和中国科技核心期刊,被Ei、CSCD等重要数据库收录。
  • 作者(Author):胡青松程勇
    关键词(KeyWords):节点漂移DS证据理论可信度目标定位

    摘要:移动目标定位一般利用位置已知的信标节点确定目标位置.然而,部分信标节点可能受到外部因素的影响而偏离原来位置,即信标漂移,它使得定位结果误差增大甚至定位失败.为此,本文提出一种基于加权DS(Dempster-Shafer)证据理论的漂移节点重定位算法,它通过确定节点是否发生漂移并判断其可信度,进而选取未发生漂移或漂移小的节点作为重定位的信标节点,利用这些新信标节点即可实现移动目标的定位.此外,为了使得定位结果更加精确,算法还计算了外部因素对节点漂移的影响,将其作为权值对定位结果进行加权优化.仿真结果表明,本文算法在漂移距离总和、定位精度和可定位节点比例等方面具有明显优势:在100 m×100 m区域内,多数情况下重定位信标漂移距离总和在0~2 m范围内,重定位误差在0~3 m范围内,可定位节点比例超过80%.
  • 作者(Author):杨旭王潜心常国宾吕伟才
    关键词(KeyWords):多GNSS电离层延迟自适应卡尔曼滤波方差分量估计周跳探测与修复

    摘要:为了预测历元间电离层延迟(DID),对其建模,基于方差分量估计的方法在线估计其噪声水平,在分析全球导航卫星系统(GNSS)载波相位时间差分观测量的有色噪声特性基础上,提出了有限冲激响应(FIR)有色噪声条件下自适应卡尔曼滤波算法,并进行实时估计与预测;结合该预测值辅助进行分步式双/三频非差观测量的周跳探测与修复,首先求取宽/超宽巷周跳,然后考虑DID预测值与载波信号的相关性,估计载波信号第三频率上周跳(N3),最后周跳修复后的载波信号用于估计DID.不同频率下的北斗卫星导航系统(BDS)实测数据实验表明:1)求取的DID预测值、估计值、二者差值的标准差不超过1.4,1.5,0.7 cm;2)该DID辅助双/三频周跳探测与修复,其成功率为100%.
  • 作者(Author):祝会忠李军蔚泽然徐爱功高猛
    关键词(KeyWords):BDS网络RTK长距离参考站整周模糊度区域误差改正流动站整周模糊度

    摘要:研究了北斗卫星导航系统长距离网络实时动态定位(RTK)方法.利用长距离参考站北斗卫星导航系统(BDS)多频观测数据确定宽巷整周模糊度,通过顾及大气误差的载波相位整周模糊度解算模型,解算双差载波相位整周模糊度.考虑长距离参考站观测误差的特性不同,将观测误差进行分类处理,利用参考站观测误差和区域误差内插法分别计算流动站的电离层延迟误差和非色散性误差,并改正流动站载波相位观测值的观测误差.使用流动站多频载波相位整周模糊度解算方法确定载波相位整周模糊度,并进行位置参数的计算.使用长距离连续运行参考站(CORS)的实测数据进行算法实验,流动站定位结果与坐标已知值在E,N,U 3个坐标分量方向的偏差达到厘米级水平,3个坐标分量差值的RMS分别为10,14,35 mm.实验结果表明:提出的BDS长距离网络RTK方法可以有效消除流动站载波相位观测值的系统误差,实现流动站用户的厘米级定位.
  • 作者(Author):邢宝林张传涛谌伦建黄光许郭晖刘晓袁瑞甫张传祥袁绍辉
    关键词(KeyWords):无烟煤高温石墨化煤基石墨负极材料储锂性能

    摘要:高性能、低成本的石墨负极材料是近年来锂离子电池研究领域的热点问题.以资源丰富的济源无烟煤为原料,采用预先炭化-高温石墨化处理制备煤基石墨,利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和低温N2吸附等手段表征煤基石墨的微观结构,并采用恒流充放电和循环伏安等探究煤基石墨用作锂离子电池负极材料的储锂特性.结果表明:无烟煤经预先炭化-高温(2 200~2 800℃)石墨化处理可制备出富含大量高度有序石墨微晶片层和纳米孔道的煤基石墨.石墨化温度是影响煤基石墨微晶片层和纳米孔道等微观结构特征的重要因素.当石墨化温度为2 800℃时,煤基石墨SG-2800具有较为完整的石墨微晶片层和较高的石墨化度(94.19%),其比表面积可达5.72 m2/g,且富含孔径为3.8~24.0 nm的纳米孔道.该煤基石墨用作锂离子电池负极材料时具有优异的储锂特性,在0.1 C(1 C=372 mA/g)倍率下的可逆容量高达369.7 mAh/g,5 C倍率下仍可维持在110.9 mAh/g,经110次循环后,其可逆容量保持率可达94.3%,显示出良好的倍率特性和优异的循环稳定性,是一种比较理想的锂离子电池负极材料.煤基石墨优异的储锂特性归因于其高度有序的石墨微晶片层和丰富的纳米孔道.
  • 作者(Author):李丹赵雅琴王丽萍闫新龙陈奕瑄李康
    关键词(KeyWords):光催化3''') WO3" data-show="keyboard">">WO3硫掺杂细化作用禁带宽度氧空位

    摘要:以硫脲为掺杂剂,采用固相烧结法将硫元素引入单斜晶型WO3光催化剂,克服了传统固相烧结法制备WO3粒径较大、光催化活性较低的问题,研究了硫掺杂比例对WO3光催化活性的影响.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱对催化剂进行分析,探究了硫元素提升WO3光催化活性的机理.光催化降解实验结果表明,不同硫掺杂WO3样品光催化降解罗丹明B的反应符合一级反应动力学方程,当ms∶mWO3为1.5%时,罗丹明B的降解效率达到90%,与未掺杂硫的WO3相比,其降解效率提高30%,第3次循环利用时降解效果依然可观,罗丹明B降解率达到82%,表明S-WO3具有较高的稳定性.综合表征结果表明,硫对WO3有显著地细化作用;硫能够降低禁带宽度,使低能量的电子发生跃迁;并能同步增加WO3中的氧空位,进一步促进电子-空穴的分离,从而提高光催化效率.但当ms∶mWO3超过1.5%时,过多的氧空位形成了新的复合中心,影响了电子空穴的分离,导致WO3催化活性降低.
  • 作者(Author):王培珍翟羽佳王慧刘曼张代林
    关键词(KeyWords):惰质组显微组分压缩感知曲波变换支持向量机分类

    摘要:鉴于煤岩惰质组显微组分结构复杂、有效特征量难以获取等问题,提出一种基于曲波变换和压缩感知的煤岩惰质组分类方法.首先对惰质组显微图像进行曲波变换,提取变换后各尺度层的系数特征,使其在基函数字典下有较好的稀疏表示;然后采用压缩感知的方法对曲波变换后的高频系数进行降维,将降维后的高频系数与保留的低频系数级联构成特征集;最后,以径向基函数为核函数构建支持向量机对惰质组中各显微组分进行分类.结果表明:曲波变换比小波变换能更有效地刻画惰质组各显微组分特征信息;采用压缩感知降维,在保留原始样本的重要特征信息的同时可以有效消除冗余,从而提高分类的准确率,其平均准确率可达97.51%.
  • 作者(Author):朱宁操应长葸克来吴松涛朱如凯燕苗苗宁顺康
    关键词(KeyWords):成岩作用物性演化百口泉组斜坡区玛湖凹陷

    摘要:为深化对砂砾岩储层非均质的认识,以玛湖凹陷北部斜坡区三叠系百口泉组砂砾岩储层为例,利用岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、阴极发光、电子探针、背散射、碳氧同位素、流体包裹体及孔渗测试等技术,结合埋藏演化史和油气充注史,对储层的成岩作用和孔隙度演化规律进行研究.通过恢复地质历史时期的孔隙度,对比不同区块储层孔隙演化特征、油气充注差异,综合试油解释成果,总结出3种成因类型的储层,其中Ⅰ类强压实改造型储层和Ⅱ1类早期碳酸盐强胶结改造型储层勘探潜力最差,Ⅲ类强溶蚀改造型储层勘探潜力最大.研究结果表明:储层非均质性强,整体为特低孔低孔-超低渗储层,经历了碱性—酸性—弱碱性—酸性—弱酸性的成岩环境变化,成岩作用类型复杂,主要的成岩序列为绿泥石膜胶结→菱铁矿/方沸石胶结→凝灰质杂基/长石/岩屑/菱铁矿/方沸石溶蚀,自生高岭石/孔隙充填式绿泥石沉淀/石英加大→早期方解石/铁白云石/片钠铝石胶结→凝灰质杂基/长石/岩屑/早期方解石/铁白云石溶蚀,自生高岭石/孔隙充填式绿泥石沉淀→晚期方解石胶结→少量黄铁矿胶结,压实作用贯穿整个埋藏过程.孔隙演化定量恢复结果显示,Ⅰ类储层压实作用对孔隙度的影响最大,其减孔量占总减孔量的93.89%,溶蚀作用绝对增孔量为1.29%;Ⅱ1类压实作用占总减孔量的78.44%,早期碳酸盐胶结减孔量占总减孔量的21.56%.Ⅱ2类晚期碳酸盐强胶结改造型储层在第2期油气充注过程中致密,含油性较好,勘探潜力中等.Ⅲ类强溶蚀改造型储层溶蚀作用绝对增孔量约为6.83%,且次生溶蚀孔隙发育且保存较好,现今为中低孔储层,为优先勘探方向.
  • 作者(Author):侯中帅陈世悦刘惠民杨怀宇李晨王媛媛
    关键词(KeyWords):热液流体热液矿物热解参数异常微量元素异常Eu正异常黏土矿物异常东营凹陷

    摘要:为了明确含油气盆地中热液流体活动的发育特征及其油气地质意义,以渤海湾盆地东营凹陷古生界和新生界古近系为研究对象,通过岩心、薄片、激光拉曼、岩石热解、同位素、微量元素、稀土元素、黏土矿物X射线衍射、扫描电镜和高压压汞等手段,识别了含油气盆地中热液流体的活动标志,并对其油气地质意义进行了探讨,认为东营凹陷中热液流体活动较为发育并具有重要的油气地质意义.研究结果表明:东营凹陷中发育多种热液流体活动的指示标志,包括多种热液矿物及其组合类型;特殊的岩石颜色和结构;幔源成因的CO2气藏;具有异常高Tmax或S1与S2值的泥岩;硫同位素表现为深源或有深源硫参与的特征;具有热液成因的碳酸盐脉;泥岩中Co,Ni,Zn和Mo等微量元素出现异常高值;灰岩的稀土元素具有Eu正异常;凹陷中浅层砂岩中伊利石质量分数超过40%或者绿泥石质量分数超过25%.热液流体活动可以促进湖水分层的形成,有利于优质烃源岩的发育;热液流体的高温高压效应有利于烃源岩的生排烃和油气的运移;热液流体可以溶蚀岩石中的不稳定组分从而形成次生孔隙,同时热液流体通过促进绿泥石的发育来抑制次生石英加大的形成,从而改善砂岩储层的孔隙结构.
  • 作者(Author):张津宁周建生付立新李宏军楼达冯建园吴雪松杨子玉李会慎赵勇刚
    关键词(KeyWords):天然气勘探港北潜山煤系烃源岩古生界黄骅坳陷成藏过程潜山内幕

    摘要:为了加深潜山内幕天然气成藏多种地质特征的认识,明确其成藏过程,以黄骅坳陷港北潜山为例,采用地球化学分析、包裹体分析、岩心薄片观察和地震构造解析等手段,综合分析烃源岩、储集层、构造活动、断裂、圈闭和储盖组合等地质要素,认为生-储-盖层系的形成演化及天然气的成藏过程主要分为2个阶段——煤系烃源岩建造成藏阶段和煤系烃源岩建造和沙河街组烃源岩建造共同成藏阶段.研究结果表明:港北潜山北段天然气碳同位素为-39.1‰~-36.9‰,南段天然气碳同位素为-43.4‰~-42.2‰,表现天然气类型的差异性,南段为油型气,北段以煤成气为主;古近系沙河街组烃源岩TOC为0.50%~2.29%,上古生界煤系烃源岩煤层TOC可达到20%~70%.天然气分布在潜山内幕中生界火成岩储层、上古生界碎屑岩储层和下古生界碳酸盐岩储层,岩溶作用主控优质储层,溶蚀孔占总孔隙面积的65%以上;3类断裂系对气藏的保存亦存在两面性;潜山内幕圈闭可分为3大类9种类型;3类储集岩性与泥岩、煤层等盖层相匹配,共有7套储盖组合序列;港北潜山天然气2期充注成藏,晚期成藏为黄骅坳陷潜山天然气大规模充注成藏主要时期.
  • 作者(Author):李伟幽鹏飞张飞鹏贾光华陈兴鹏郭睿朋郭甜甜
    关键词(KeyWords):形成演化构造特征磷灰石、锆石裂变径迹中、新生代青城凸起

    摘要:为明确济阳坳陷青城凸起的形成演化过程,基于三维地震、钻井等资料,运用断层活动速率法和平衡剖面法,结合磷灰石、锆石裂变径迹等低温热年代学证据,揭示了青城凸起构造特征及演化过程.认为青城凸起的形成经历了多期构造抬升,而不是新生代单一构造作用形成的凸起.结果表明:青城凸起的形成体现出了多期次、多性质、多方向构造作用的叠加演化,早、中三叠世青城凸起及周缘地区表现为整体沉降,晚三叠世受挤压变形而整体抬升剥蚀;早—中侏罗世为弱挤压期,具充填-披覆式特征,古地温为137℃;晚侏罗世—早白垩世初在多向汇聚挤压的远程效应影响下整体挤压抬升,冷却速率为1.55℃/Ma;早白垩世在北西向的滨西—平南断层伸展作用下发生构造沉降,升温速率为1.21℃/Ma;晚白垩世整体挤压抬升,发育挤压背斜构造,冷却速率为1.83℃/Ma;古近纪高青断层、花沟断层开始活动,青城凸起在断块翘倾抬升作用下继续抬升,东营组沉积末期受东营运动影响发生了构造抬升剥蚀,冷却速率为5.66℃/Ma;新近纪—第四纪青城凸起及其周缘地区拗陷沉降.
  • 作者(Author):石亚军薛建勤马新民陈琰王鑫徐丽高妍芳
    关键词(KeyWords):高原咸化湖盆晚期成藏蒸发分馏断裂输导柴达木盆地

    摘要:为探讨晚期构造运动控制下油气成藏过程及形成机制,以位于青藏高原北部且经历了世界罕见抬升的柴达木盆地英东地区为例,采用生烃模拟、原油组分、包裹体等实验方法和断裂内部结构地质物探一体化的研究手段,在生、运、聚静态要素研究基础上,针对油气成藏形成机制和模式展开理论研究.通过实验结果解析,厘定烃源岩的生排烃及油气充注过程,利用野外、测井、地震综合判识,构建了"构造多期推覆叠加,断层纵向接力输导,油气垂向蒸发分馏,油藏晚期多层聚集"新模式,认为咸化湖盆烃源岩特有的持续生烃、喜山构造运动改造下多期油气充注、深浅断裂接力式输导及晚期蒸发分馏共同保障了晚期高丰度油气藏的形成,突破了新构造发育区"早期成藏、晚期调整、次生为主"难以形成大油气田的传统认识.研究结果表明:1)英东构造带原油来自扎哈泉和茫崖两大生烃凹陷,这些凹陷的烃源岩中含有丰富的可溶有机质,在R_o达到0.4%出现生烃峰值,而干酪根在R_o达到1.0%时又形成新的生烃高峰,同时在低熟(R_o为0.6%)直至过熟阶段持续生气,这种持续生烃成为晚期构造带油气藏形成的基础;2)英东主要经历两期油气充注,对应的时间分别大约为15~23 Ma和3~5 Ma,同时同一含油气单元浅部油层中原油具有较高的正庚烷/甲基环己烷比值和较低的甲苯/正庚烷比值,深部则刚好相反,证实存在蒸发分馏作用,二者共同成为晚期构造带油气藏形成的前提;3)英东发育深浅叠置的构造样式,深浅断裂空间组合实现了源圈的有效配置,且浅层滑脱断裂带内部发育诱导裂缝带,利于油气运移,成为晚期构造油气成藏的保障.
  • 作者(Author):张繁昌兰南英张珩
    关键词(KeyWords):地震数据重建1/2正则化''') 光滑L1/2正则化" data-show="keyboard">">光滑L1/2正则化字典学习半阈值迭代

    摘要:L1/2正则化比L1正则化有更稀疏的解,比L0正则化更易求解.本文将L1/2正则化引入到地震数据重建过程,提出了一种基于光滑L1/2正则化的地震数据重建方法.首先建立L1/2正则化地震数据重建模型,并利用光滑渐近函数逼近L1/2正则项,克服了L1/2正则化求解过程中的数值振荡问题;之后根据光滑L1/2正则化理论改进了字典学习算法,提高了冗余字典的训练效率;最后利用训练的冗余字典和半阈值迭代算法对地震数据进行恢复重建.对具有232道、每道751个采样点的地震炮集数据应用结果表明,与基于L1正则化的K-SVD重建方法相比,本方法重建结果的信噪比提高3.3 dB.在计算效率方面,本方法字典训练耗时仅为L1正则化K-SVD的1/3,重建耗时仅为L1正则化K-SVD一半的时间.
  • 作者(Author):郭德勇郭晓洁刘庆军孙向成
    关键词(KeyWords):烟煤构造煤分子结构动力变质

    摘要:在构造煤显微结构分析的基础上,利用红外光谱、拉曼光谱和XRD测试手段分析了不同变形程度低中阶和中高阶烟煤分子结构演化特征,并探讨了构造煤变形过程中发生的动力变质作用.研究结果表明:随变形程度的增加,低中阶和中高阶烟煤分子结构参数变化规律具有相似性,但各光谱参数的变化强度存在差异.低中阶烟煤,弱变形阶段动力变质作用不具有明显提高煤体变质程度的能力;强变形阶段动力变质效应增加,促进煤体高变质程度升高.中高阶烟煤,弱变形阶段光谱结构参数变化强度小于低中阶烟煤,原因在于变质作用导致煤体有机质结构的应力敏感度降低;强变形阶段动力变质作用加速煤分子缩聚,表现为芳香结构含量快速增加且尺寸增大.
  • 作者(Author):张军陶有俊匡亚莉桂夏辉王章国
    关键词(KeyWords):跳汰高速动态分析操作参数跳汰床层颗粒分层

    摘要:利用模型跳汰试验装置,使用13 mm粒级不同颜色的橡胶物料模拟精煤与矸石,借助高速动态分析系统,研究操作参数对跳汰床层的影响,并分析颗粒分层过程.试验发现,跳汰周期和风压对跳汰床层的影响最大,得出基于模型跳汰试验装置的最佳操作参数为:跳汰周期1.3 s,进气期16%,排气期22%,膨胀期40%,风压4 kPa.根据高速动态分析仪拍摄的颗粒运动过程,分析跳汰分层过程,发现颗粒的运动符合有强迫振动方程,结合试验数据,对强迫振动方程进行修正.统计发现颗粒按密度分层主要发生在上升末期和下降初期,在这一阶段,跳汰床层松散度较大,颗粒间存在较大空隙,为不同密度颗粒之间交换位置创造了有利条件.随着入料粒度范围的增加,颗粒按密度完成分层所需的时间增加.
  • 作者(Author):李懿江夏文成牛晨凯谢广元彭耀丽
    关键词(KeyWords):煤泥浮选表面张力表观黏度液膜排液

    摘要:以疏水低灰煤粒为研究对象,采用Zeta电位、表面张力、表观黏度、泡沫层性质测定和浮选实验等探究不同含量超细石英粉对煤颗粒浮选的影响及其机理.结果表明:石英粉与煤粒之间的相互作用力以斥力为主;随着石英粉的增加,石英粉悬浮液的表面张力先降低后升高,泡沫层最大高度和半衰期先升高后降低,悬浮液的表观黏度逐渐增加,煤粒-气泡间液膜的计算排液速率急剧下降.其中m石英粉∶m煤粒为5%时,出现最小表面张力和最大泡沫层高度/半衰期.浮选精煤产率随着石英粉的增加,先略有增加,而后逐渐降低,精煤产率在m石英粉∶m煤粒为5%时最高.煤颗粒浮选行为与表面张力、表观黏度、泡沫层性质、液膜排液速率等存在显著的相关性.
  • 作者(Author):王永贵牛海成范玉辉
    关键词(KeyWords):再生混凝土取代率玄武岩纤维纳米氧化硅抗压强度微观结构

    摘要:为提高再生混凝土(RAC)的力学性能,以玄武岩纤维(BF)和纳米氧化硅(NS)为增强材料对再生混凝土进行改良.通过立方体抗压性能试验,研究了BF及NS掺量对再生混凝土7,28及90 d立方体抗压强度的影响;结合电镜扫描、X射线衍射及能谱分析等微观测试手段,分析了28 d再生混凝土内部微观结构.结果表明:各龄期抗压强度均随再生粗骨料取代率的增大而降低;添加适量纤维有利于再生混凝土早中期抗压强度的提高,但对90 d强度发展贡献较小;适量的NS有利于各龄期强度发展.不添加NS时,再生混凝土结构较为松散,钙硅比较大,纤维与基体的黏结性能较差;适量的添加NS,混凝土致密性有所提高,钙硅比有所降低,纤维与基体的黏结性能增强;当NS掺量过大时,钙硅比上升,混凝土致密性有所下降;就立方体抗压强度及微观结构而言,取代率不超过50%时,最佳NS掺量为6%;取代率为100%时,最佳NS掺量为8%.
  • 作者(Author):任松王小书欧阳汛
    关键词(KeyWords):砂岩长期蠕变本构模型数值模拟

    摘要:以四面山隧道砂岩段为依托工程,对砂岩试样进行单轴不等距分级加载蠕变试验,研究砂岩长期蠕变特性.根据试验数据,选择ANSYS隐式蠕变11号方程,将其作为砂岩持续变形的本构方程,继而对四面山隧道施工全过程进行动态模拟分析.结果表明:应力加载第一阶段出现典型的减速蠕变阶段和等速蠕变阶段,减速蠕变阶段持续时间较长,应变率随时间增加而变小并逐渐趋于定值,等速蠕变阶段蠕变率保持不变;通过动态模拟获得隧道施工过程水平收敛、拱顶沉降及应力变化曲线,水平收敛和拱顶沉降分别于26和24 d左右变形趋于稳定,其对应值为11.2和11.5 mm,拱腰及拱脚处应力分别稳定于2.26和4.44 MPa;锚杆受最大拉应力为229.97 MPa,衬砌受最大压应力为3.41 MPa,均小于最大允许值,处于安全范围;经验证,模拟结果与现场实测数据基本吻合.
  • 作者(Author):张树光刘文博陈雷孙博一
    关键词(KeyWords):非定常过应力差蠕变西原模型非线性

    摘要:为了研究阜新恒大煤矿开采过程中围岩呈现出明显的流变性质,采用MTS815.02试验机开展不同围压作用下的蠕变试验.考虑时间与应力对蠕变参数和力学参数的影响,通过引入过应力差和时间乘积的概念,构建考虑时效性和应力状态的损伤模型,进而在西原体模型的基础上建立一个新型的非定常蠕变模型,结合砂岩不同围压作用下的蠕变试验结果,对模型中的参数进行反演,将得到的参数代入模型中与试验曲线进行对比.结果表明:蠕变试验曲线与模型曲线具有较高的拟合度,说明该模型不仅克服了传统西原体难以描述加速蠕变特性的缺点,也验证了建立的非定常非线性蠕变模型的正确性与合理性.
  • 作者(Author):杨圣奇李尧黄彦华田文岭
    关键词(KeyWords):巴西劈裂试验单孔圆盘力学特性颗粒流模拟

    摘要:为了探究在劈裂荷载下单孔圆盘的力学特性,在颗粒流程序(PFC)中构建了单孔圆盘巴西劈裂试验的离散元模型,研究了半径比和偏心距对圆盘变形和强度特性的影响,并根据PFC细观断裂机制和圆盘内部应力分布探讨了单孔圆盘的裂纹扩展特征.结果表明:单孔圆盘的刚度和最大拉伸强度随半径比的增加而减小,随偏心距的增加而增加.主裂纹随偏心距的增加而偏离圆孔,次生裂纹随偏心距的增加而交替演变.边界能和微裂纹总数随半径比增加而减少,随偏心距增加而增加,二者呈正相关.半径比和偏心距均会改变裂纹扩展过程、力链分布和能量演化规律.
  • 作者(Author):汪锋陈绍杰任梦梓许家林
    关键词(KeyWords):岩层控制松散层拱关键层回转变形失稳滑落失稳

    摘要:结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,在松散层拱承载结构力学模型的基础上,建立了松散层拱条件下关键块稳定性力学模型,揭示了松散层拱对采动覆岩稳定性的影响规律,得到了松散层拱下关键块回转变形失稳和滑落失稳的力学判据,在此基础上建立了支架-围岩力学模型,得到了适用于松散层拱条件下的工作面支架工作阻力的计算公式.结果表明:由于松散层拱的载荷传递作用,关键块只承受松散层拱以下垮落的松散层和基岩的载荷,与传统的将松散层按均布载荷计算相比,松散层拱条件下关键块的水平推力增大、最大剪切力减小,关键块能够保持稳定而不发生回转变形失稳和滑落失稳.研究结果得到了祁东煤矿7130工作面实测数据的验证.
  • 作者(Author):李金雨雷文杰赵洪宝王涛刘一洪张欢
    关键词(KeyWords):爆破采动微震煤岩冲击破坏傅里叶变换S变换

    摘要:通过构建煤巷采动微震监测系统,并对工作面进行连续不间断监测,系统分析了爆破采动、煤体压出和煤壁片帮3类微震信号的动态响应特征.研究表明:煤体压出事件一般呈连续发生趋势,且连续发生的煤体压出事件的破坏强度不断增强.爆破采动会极大地降低工作面前方煤壁的稳定性,煤体的自适应应力调整期是预防煤岩冲击灾害的重点监测时段;爆破作业、煤体压出、煤壁片帮3类冲击破坏微震信号在峰值持续时间、初至传感器到恢复稳定用时和能量释放量三方面,均呈现出爆破处大于压出处大于片帮处的规律;3类冲击破坏微震信号呈现不同的频谱特征:压出微震信号主频为0.80 kHz,爆破微震信号主频为0.50 kHz,片帮微震信号主频为1.00 kHz.信号低频部分主要由冲击破坏作用所致,高频部分主要由煤体崩落作用所致,且冲击破坏作用越大,其低频界限越低.
  • 作者(Author):李清川王汉鹏袁亮王伟侯伟涛马正卫张强勇
    关键词(KeyWords):吸附气体量煤岩力学特性损伤劣化气-固耦合试验分形

    摘要:煤岩吸附气体后会导致强度降低等力学损伤,为定量研究吸附气体量对煤岩体力学特性损伤劣化规律,利用可视化恒容固气耦合试验系统开展了型煤吸附He,N2,CH4和CO2后的单轴压缩试验,基于分形理论与MATLAB软件编程提取试验过程加载图像,得到了气-固耦合加载过程中煤体损伤劣化规律与裂隙发育分形演化特征.试验结果表明:不吸附的He对型煤力学特性没影响,随着型煤对于不同气体吸附量(N2<CH4<CO2)的增加,煤体损伤劣化程度加剧:1)煤体强度分别降低了9.80%,27.11%和32.05%;2)全应力-应变曲线表明扩容点提前,损伤因子分别为0.053,0.237和0.323;3)型煤表面裂纹发育越来越丰富,密度增加并呈现"鱼鳞片"状膨胀脱落,具有明显的分形特征,经计算裂隙分形维数分别为1.41,1.43,1.46.
  • 作者(Author):李树刚赵波赵鹏翔林海飞丁洋
    关键词(KeyWords):吸附材料多因素吸附量比值吸附规律

    摘要:为研究固-气耦合物理相似模拟试验中模拟煤层材料的瓦斯吸附问题,根据孔隙特征及吸附特征,选择活性氧化铝、硅胶、3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛作为吸附材料以及艾维尔沟1890矿煤样为对比材料,采用WY-98A瓦斯吸附常数测定仪对以上材料开展不同温度、粒径、含水率下瓦斯吸附规律试验.结果表明,3种分子筛在各因素影响下的吸附规律不完全符合Langmuir吸附模型,不能作为吸附材料;活性氧化铝和硅胶与艾维尔沟1890矿煤样的瓦斯吸附量比值随压力增大逐渐减小并稳定在0.8至2.7之间且比值趋于常数,因此吸附规律与艾维尔沟1890矿煤样较为相似;多因素影响下煤样与硅胶和活性氧化铝的吸附常数a值的变化趋势相同,但硅胶的变化规律更接近煤样且压力在6 MPa以下瓦斯吸附量大、可调节范围广,所以优先考虑硅胶作为吸附材料.试验材料对温度、粒径、含水率的敏感性各不相同.
  • 作者(Author):李桂臣孙长伦何锦涛孙元田董玉玺赵华山
    关键词(KeyWords):软弱泥岩强度弱化宏细观模拟研究

    摘要:基于离散元理论,采用物理模拟和数值模拟相结合的方法进行泥岩软弱和遇水强度弱化特性研究,并提出了一种泥岩跨尺度研究方法.结果表明:泥岩单轴抗压强度和弹性模量随黏土矿物含量增加而减小,符合指数小于0的幂函数关系.随着黏土矿物含量增加,泥岩遇水弱化指数增大,并逐渐趋于稳定.黏土矿物含量对泥岩力学性质影响的细观机理:黏土矿物含量越高,泥岩内强胶结数目越少,泥岩压缩破坏过程弱胶结破坏数目越多,泥岩的强度越小.模拟确定类泥岩临界黏土矿物含量为28.81%,黏土矿物含量达到临界值,随着黏土矿物含量增加,泥岩单轴抗压强度、遇水弱化指数不变.

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