从安全生产、机械化或自动化开采、共伴生资源共同开采、保护环境、降低开采直接成本、资源利用最大化、科学规划等方面详细阐述了煤炭科学开采的基本要求。介绍了国内外在煤炭科学开采方面的研究现状与进展,对比分析了国内外科学开采的共同点与差异。提出了我国实现煤炭科学开采需要从技术进步、思想观念、法律法规、基础研究与人才培养等方面...
岩石物理力学参数是数值计算、相似模拟、顶板分类、支架选型等理论分析和现场安全生产管理的基础性工作。分别从补连塔煤矿、大柳塔煤矿及布尔台煤矿采集岩芯并进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,分析了不同沉积时期的密度、RQD值、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角等参数。根据试验矿井地层情况,将3个试验矿井的岩层划分...
为研究榆神府矿区高强度煤层开采对地下水的影响,分析潜水位下降与煤层开采强度的关系,通过资料收集和实地调查两种方法,获取了矿区煤炭资源大规模开采前（1995年）地下水位和煤炭开采后（2014年）地下水位,2者叠加后求取了地下水位变化幅度,并与开采强度分区进行耦合,分析地下水位变化与开采强度的关系。研究区73.0%的区域地下水位未发生明显变...
从均质圆形巷道围岩塑性破坏区的产生、发展和爆炸式破坏的力学机制入手,揭示了巷道蝶型冲击地压的发生机理：在一定的应力和围岩环境中,由于触发事件的诱导作用,使巷道区域应力场突然发生某种改变,导致围岩蝶形塑性区瞬间出现急剧、跳跃式扩展,并以震动、声响和煤岩体抛出的形式释放存储于体内和围岩系统中的大量弹性能,出现爆炸式破坏的动力现...
根据巷道围岩蝶形塑性区理论,分析了巷道围岩蝶形塑性区蝶叶瞬时急剧扩展的突变特征,提出了煤层巷道蝶型冲击地压发生机理猜想,认为煤巷冲击地压是由于巷道围岩蝶形塑性区的蝶叶瞬时爆炸式扩展引起的,阐明了该类型冲击地压形成、演化及发生的力学本质和物理过程。提出了蝶叶突变型冲击地压发生的必要与充分条件,建立了煤层巷道冲击地压判定准则,...
从冲击地压事件的能量来源出发,提出了破裂体和释能体相互作用的冲击震源模型,分析了冲击地压过程中能量传递与释放的动态机制,指出冲击源两体之间存在动态加、卸载效应。破裂体中裂纹传播速度越快,对释能体的动态卸载效应越显著,释能体动态应力降越大,能量释放速率越高;释能体动能越大,作用于破裂体的动态加载速率越高,破裂体破坏速度越快,碎裂...
通过MTS815试验机对钱家营矿煤-岩组合体进行常规三轴压缩试验。研究表明：围压作用下煤-岩组合体压密阶段较短,具有明显的线弹性及塑性屈服阶段,且随着围压的增大,峰后延性特征明显;根据峰值应变、弹性模量、破断角、强度的变化规律,10~15 MPa为组合体变形减缓的临界区间;煤样破坏主要以单斜面剪切破坏为主,并且个别岩体部分产生与煤样一致的剪...
以重庆武隆鸡尾山顺层岩质滑坡为例,依据相似原理,利用重庆大学变滑面顺层斜坡相似模拟试验装置,进行地下顺坡开采、逆坡开采、留设上下边界矿柱形成不同采空区影响下顺层岩质斜坡变形破裂响应相似模拟试验。试验结果表明：1顺层岩质斜坡在滑动面下沉量变化最大位置,坡体变形破坏剧烈,裂隙发育明显。2同样地质环境和采矿条件下,逆坡开采后形成的...
针对FLAC3D现有模型无法实现由于CABLE结构单元在动载下出现损伤而导致支护轴力损失的问题,基于最大剪应力准则和应变能密度准则,提出了爆破震动下CABLE单元破坏损伤判据,以及锚固结构损伤量沿震波传播路径的分布规则,由此建立了锚杆轴力动力损失修正模型。基于FISH语言平台开发修正模型的计算程序,使得FLAC3D具备由于CABLE结构单元动力损伤而导...
为提高冲击危险巷道防冲支护的有效性,研发了由内置六角管衬里的吸能套筒、端部设有摩擦圆柱的螺纹钢锚杆、钢绞线锚索与锚杆尾部吸能装置组成的吸能锚杆索。将吸能锚杆索中吸能套筒的作用简化为设置在锚杆底部并联的弹簧与阻尼器,建立了吸能锚杆索-围岩在冲击载荷作用下的三维轴对称力学模型。对黏性阻尼围岩中吸能锚杆索与围岩耦合振动时锚杆...
采用霍普金森杆冲击加载装置,通过高速摄影机搭建实验的数据采集系统,以数字散斑相关方法作为实验的观测手段,对巴西圆盘煤试件在冲击载荷作用下的冲击劈裂变形场演化规律及裂隙扩展特征进行实验研究。试验结果表明：1从变形场演化特征分析,加载初期变形场相对均匀,随荷载增加变形局部化特征明显。变形场时空演化总体表现为两个阶段特征：峰前水...
使用分离式霍普金森压杆（SHPB）对花岗岩进行不同应力波波长（0.8~2.0 m）和不同应变率（20~120 s-1）组合下的冲击试验,对其动态力学特性和损伤演化规律进行了研究。试验得出：花岗岩的动态抗压强度与应变率呈线性正相关,动态抗压强度因子与应变率的自然对数呈线性正相关;峰值应变与应变率呈线性正相关,且波长的增加使峰值应变水平整体抬升。...
采用自主研制的电磁辐射信号采集系统、高精度红外热成像仪分别采集由顶板岩、煤层、底板岩组成的复合煤岩受载破裂产生的电磁辐射、红外辐射温度信号。对复合煤岩的弹性模量与温度变化规律进行研究。结合热损伤、力电耦合模型,提出复合损伤因子,建立了受载复合煤岩破裂力电热耦合模型。对试样测试的数据进行拟合,分别采用力电耦合模型、力电热...
相似准则是物理模拟的理论依据,是研发相似材料确定试验条件的基本前提。煤与瓦斯突出物理模拟相似准则是制约模拟试验发展的瓶颈。针对描述煤与瓦斯突出全过程的力学模型尚未建立的现状,尝试采用描述突出孕育阶段的气固耦合模型进行相似准则推导。基于气固耦合方程,采用相似变换法推导了相似准数。该组相似准数可保证煤岩变形破坏规律相似,却难...
为对脱氧型阻化剂抑制煤自燃效果进行研究,在耗氧试验的基础上,进行抑制煤自燃试验,以CO生成量为指标对其进行优选。研究表明,无机盐阻化剂在添加耗氧剂等成分配制成脱氧型阻化剂后,不仅具有较好的耗氧效果,还具有比无机盐阻化剂更好的抑制煤自燃效果,且耗氧效果越好,抑制煤自燃的效果也越好;试验优选出的抑制煤自燃效果最好的配比为1.5 g还原性...
采用直流电场作为物理场,利用已研制的电场作用下煤的瓦斯吸附试验装置,对电压作用下煤的瓦斯吸附性进行了试验研究,对电压作用前后试验煤样表面结构进行了XPS能谱测试,对煤样表面结构C元素含氧官能团的种类及其相对含量进行了分析,目的是基于煤表面结构揭示电场作用对煤的瓦斯吸附性影响机理。试验结果表明：电压作用可以弱化煤的瓦斯吸附性,在...
针对我国煤层＂高储低渗＂的赋存特征,基于液态CO_2黏度低、阻力小、酸化解堵及相变增压的特点,采用液态CO_2进行煤层压裂增透现场试验,研究煤层压裂过程裂隙扩展规律。结果表明：压裂过程流量随着压力的增长呈现出＂波动＂特性,钻孔周围煤体受CO_2压力作用产生裂隙并向前延伸,压裂初期裂隙扩展速度较快,随后逐渐减小;压裂裂隙同时沿压裂孔轴向...
为研究含重烃煤层气体的吸附特性,利用自制的混合气体吸附/解吸实验装置,对不同组分配比的CH_4-C_2H_6二元气体进行等温吸附测试,分析了混合气体吸附特征参数与平衡压力和组分配比之间的定量关系,并据此建立了二元混合气体吸附预测模型。结果表明：在相同平衡压力下,煤样对单组分C_2H_6的吸附能力明显大于煤样对CH_4的吸附能力。压力增加,CH_4-C...
为了有效分析页岩气体的超临界吸附特征,利用重量法等温吸附仪,借助高精度的磁悬浮天平系统,直接测试了不同压力条件下甲烷气体密度及其过剩吸附量。实验测试结果表明,当压力较小时,过剩吸附量随着压力增大而增大;当压力大于8 MPa后,过剩吸附量会随着压力的增大而减小,这主要是由于甲烷吸附相密度与游离相密度差值随压力先增大后减小导致的。页...
为了查明河北平原区二叠纪泥岩中稀土元素的特征、来源及其地质意义,应用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对河北平原区32个泥岩样品的稀土及微量元素进行测试,全面分析了稀土元素、地球化学参数、空间分布规律及分布模式。研究表明：河北平原区泥岩稀土元素相对富集,太原组泥岩中的稀土元素明显低于山西组;稀土元素与Be,Sc,Ti,V,Co,Zn,Nb,Th,H...
重建长时间序列的土地利用/覆盖变化（LUCC）的时空规律,可以为定量研究区域或全球生态进程和评价生态系统服务价值提供重要的数据支撑。以阿巴拉契亚地区韦兹县煤田区为例,基于22期Landsat TM/ETM＋影像,应用综合森林特征指数（IFZ）和归一化植被指数（NDVI）相结合的遥感时间序列分析方法,重建了1984年以来27 a间该地区具有生态学意义的LUCC动...
淮南矿区煤炭的大规模开采,引起地面大范围塌陷,影响当地经济及可持续发展。在实地调查、开采沉陷预测和理论分析的基础之上,结合矿区有利条件,提出变塌陷区为蓄水水库的思路。研究结果表明：2010年,矿区采煤塌陷面积已达121.4 km~2,积水面积59.8 km~2;根据预测,2020年塌陷面积186.9 km~2,积水面积112.7 km~2;2030年塌陷面积为275.2 km~2、积水...
毛细水对土壤中水分运移和盐分变化有重要的影响作用。通过对5种不同粉煤灰含量的砂土进行室内竖管法毛细水上升高度试验,得到掺加粉煤灰的砂土中毛细水上升高度与时间关系曲线。结果表明,掺加粉煤灰砂土中毛细水的上升过程可以分为快速上升期、缓慢上升期和稳定期3个阶段;粉煤灰含量越大,毛细水上升前两个阶段持续的时间越长,持续时间与粉煤灰...
煤泥浮选中,煤的可浮性与其表面润湿性质密切相关,选用表面润湿性差异较大的褐煤和焦煤为对象,研究气泡与煤炭表面碰撞过程中的三相接触周边的形成过程。分析了两种煤炭界面性质的差异,并采用I-SPEED 3高速动态摄像机记录并分析气泡与煤炭表面碰撞和黏附的微观过程。结果表明,在一定的碰撞速度条件下,气泡和煤炭表面要经过＂接触—弹回—再接触...
建立双变量分配曲面数学模型,是准确描述不同密度、粒度颗粒在旋流器分离过程中的分配规律,量化解析颗粒密度、粒度对旋流器分离效果的影响规律的一种有效手段。为提高分配曲面数学模型对不同旋流器的适应性,以宽雷诺数区间颗粒沉降末速公式为基础,提出了颗粒密度、粒度变量的组合方法,以正态分布作为基本函数,建立了包含密度、粒度双变量的6参...
采用热重分析法考察污泥、煤粉以及两者混合样品的燃烧特性,通过着火温度（Ti）、燃尽温度（Tb）以及综合燃烧特性指数（S）的变化,进一步研究添加剂对污泥-煤粉混合燃烧特性的影响,并探讨催化燃烧机理。结果表明：添加污泥能够降低煤粉的Ti,加速煤粉热解燃烧,改善煤粉的燃烧性能;但当污泥掺混比〉10%时,混合样品的最大失重速率降低,Tb升高,综合...
通过捏合过程向活性焦中加入卤酸钾添加剂对活性焦进行改性制备,使用扫描电镜和X射线能谱分析等表征手段对制备的活性焦样品的表面形貌、含氧官能团种类和相对含量等进行分析,使用模拟烟气对制备的活性焦样品进行汞吸附性能评价。研究发现,卤酸钾添加剂的部分分解作用可提高活化程度,优化活性焦的孔隙结构;同时发现卤酸钾添加剂可增加活性焦中C...
采用闪热解方式在不同温度（500,800和1 000℃）和停留时间（10和40 min）条件下制备分级孔活性炭。使用SEM分析煤焦表面形貌,N_2吸附获得孔结构参数、XRD和Raman分别获得芳香层片尺寸和不同杂化炭结构参数。通过活化过程与慢速热解焦结构参数的变化进行对比,探究不同煤焦的碳损失与孔隙形成机制。研究结果表明,闪热解终温是控制中孔生成的主要...
为了能够对平面截割截槽非对称条件下镐型截齿垂直截割煤岩时的峰值截割力P_c＇进行预测,基于截槽非对称模型,通过理论推导得到了截割孔半径r、截深h_1,h_2及煤岩左、右崩裂角Φ_1,Φ_2关系的一般表达式。提出了r相对截深h_1,h_2可忽略时截槽对称的峰值截割力P_c的新的计算公式;基于截槽非对称与截槽对称条件下的峰值截割力与表面接触半径的等效概...
以直径为150μm的Si O2和Al2O3混合物为磨料,在自制的旋转式液-固两相流冲蚀试验装置上研究冲击角度、冲击速度及浆体浓度对奥氏体不锈钢A182F347的冲蚀规律,结合试件表面的冲蚀形貌分析,揭示稀相液固两相流体系下奥氏体不锈钢A182F347冲蚀机理。结果表明：4%~8%的浆体浓度下,冲击角度对试件的冲蚀规律近似,即在冲击角度为60°时出现磨损率峰值,峰...
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