礦山工程技術

富水條件下軟巖巷道變形特征與過程控制研究

許興亮，張農

礦山工程技術

富水條件下軟巖巷道變形特征與過程控制研究

許興亮，張農

富水條件下泥質軟巖巷道破壞及穩(wěn)定性機制比一般軟巖巷道更復雜，不僅需要采用多種復合支護控制圍巖非線性大變形，還必須進一步控制其泥化進程.針對此情況，提出了動態(tài)過程控制的支護原理，采用預拉力錨桿、錨索、桁架和圍巖滯后注漿堵水加固相結合的全過程控制圍巖技術.結果表明，在成功阻斷泥化誘因“水”之后，高強預應力錨桿組合支護體系可有效控制巷道變形，避免泥化導致隨后的錨固失效.此技術在淮北桃園煤礦裂隙水患嚴重的三軟煤巷支護中取得成功.

富水條件；泥質軟巖；變形特征；過程控制

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2007，36（3）: 298-302入選年份：2012

高應力軟巖巷道耦合支護研究

柏建彪，王襄禹，姚喆

為了研究確定高應力軟巖巷道二次支護時間和支護強度，以焦煤集團古漢山礦西大巷為研究對象，采用FLAC2D中的指數(shù)蠕變模型，研究分析圍巖應力和圍巖變形速度隨時間的變化規(guī)律、二次支護時間及支護強度對圍巖變形的影響規(guī)律.結果表明：采用指數(shù)蠕變模型得到的圍巖變形隨時間的變化規(guī)律與現(xiàn)場觀測基本吻合，一次支護后圍巖應力、圍巖變形速度趨于穩(wěn)定的時間段基本一致，在此時間段內進行二次支護后圍巖蠕變速度最小，而且二次支護強度在0.25～0.30 MPa范圍內可以有效地控制圍巖蠕變速度，二次支護強度大于該范圍，圍巖的蠕變速度也不會再有明顯的降低，保持了巷道穩(wěn)定.

指數(shù)蠕變模型；軟巖巷道；高應力；二次支護；合理支護時間

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2007，36（4）: 421-425入選年份：2012

新礦物——漢江石

劉家軍，李國武，毛騫，等

新礦物漢江石的理想分子式為Ba2CaV23+［（Si3AlO10）（OH）2］F（CO3）2.礦物呈黃綠色、深綠色，顯微鏡下呈淺綠色、淡綠色；單斜晶系，空間群為C2，a=0.52050（12）nm，b=0.9033（2）nm，c=3.2077（8）nm，β=93.49（8）°，V=1.5054（8）nm3，Z=4；二軸晶，正延性，負光性，一組完全解理，干涉色為三級綠，多色性明顯，淺綠色-黃綠-深綠色；折射率α=1.615，β=1.655，γ=1.700（589 nm），2Vobs=114°～115°，2Vcalc=88.8°；顯微硬度平均值203 kg/mm2，相當于莫氏硬度4；實測密度平均3.69 g/cm3，計算密度3.78 g/cm3.X射線粉晶衍射的強譜線有1.5866 nm（7）（002）、0.5340 nm（91）（006）、0.4010 nm（10）（ī14）、0.3209 nm（23）（027）、0.2676 nm（100）（ī110）、0.2294 nm（29）（ī37）和0.2008 nm（11）（228）.漢江石的晶體結構由硅酸鹽結構單元TOT（二八面體型）和碳酸鹽結構單元Ba2Ca（CO3）2F交替組成，可能有3個多型，即1M型，2M型和3T型.

新礦物；漢江石；化學分子式；晶體結構；石梯鋇礦床；陜西

來源出版物：礦物學報，2012，6（2）: 173-182入選年份：2012

熱處理蒙脫石的γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性研究

覃宗華，袁鵬，何宏平，等

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），在乙醇-水混和溶劑中對預先經不同溫度煅燒的蒙脫石進行改性.采用XRD、FTIR、熱分析、元素分析、比表面積及孔分析等多種手段對產物進行分析.結果表明：硅烷主要賦存于蒙脫石層間，呈雙層排布，少量嫁接于片層端面.熱處理溫度通過影響蒙脫石層間含水量，進而影響硅烷在層間的水解縮合.硅烷改性蒙脫石的過程為：硅烷分子通過陽離子交換插層至蒙脫石層間；隨后水解生成的硅醇分子相互縮合；最終由于乙醇對硅烷水解的抑制作用以及蒙脫石片層相鄰電荷位點存在一定的間距，與蒙脫石片層結合較弱的硅烷分子被洗脫，剩余的 Si-O-Si交聯(lián)網(wǎng)絡在層間形成類似“柱子”結構.該硅烷改性蒙脫石與原始蒙脫石的比表面積相差不大，但其結構中微孔的比重增加.

蒙脫石；熱處理；硅烷；改性；孔結構

來源出版物：礦物學報，2012，32（1）: 14-21入選年份：2012

斷裂密集帶對油氣運移和聚集的制約研究——以王府凹陷為例

陳方文，盧雙舫，徐運亭，等

為弄清斷裂密集帶對油氣運移、聚集的控制作用，選取構造特征典型、油源單一的王府凹陷為例，按斷裂密集帶平、剖面特征對其進行分類.將王府凹陷扶楊油層斷裂密集帶分為4種類型，即地塹-反向斷階組合、地塹-反向-順向斷階組合、地塹-地壘反向斷階組合和地塹-地壘-順向斷階組合.通過分析斷裂密集帶中油氣顯示情況，探討斷裂密集帶對油氣運聚的制約作用.結果表明：斷裂密集帶對油氣二次運移具有橫向遮擋、側向輸導作用，并制約油氣聚集.當斷裂密集帶走向與地層傾向近平行時，其兩側地壘、反向斷階是油氣聚集優(yōu)勢部位；當其走向與地層傾向近垂直時，靠近生烴凹陷一側的地壘、反向斷階優(yōu)先捕捉油氣，斷裂密集帶交匯處是油氣富集有利部位.

王府凹陷；扶楊油層；二次運移；斷裂密集帶

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2011，40（2）: 235-239入選年份：2012

采空區(qū)突水動力災害的微震監(jiān)測案例研究

竇林名

目的：隨著煤礦采深增加、開采強度增大、開采布局變得復雜，礦井采空區(qū)突水災害日趨嚴重.礦井開采空間多為不規(guī)則、復雜結構，難以建立準確的力學模型進行采空區(qū)突水分析計算，從而準確預測預報突水災害，特別是采空區(qū)突水的有效監(jiān)測預警顯得尤為重要.本文采用微震監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測煤礦采空區(qū)突水過程，分析微震活動與采空區(qū)突水的關系，探索采空區(qū)突水微震前兆分析方法及規(guī)律，提高采空區(qū)突水監(jiān)測及控制效果.

方法：利用微震監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測記錄采空區(qū)突水全過程的微震效應，提出微震能量釋放率、能量密度的概念和計算方法，對微震活動性進行“時間-空間-強度”規(guī)律分析，針對分析結果，提出采空區(qū)突水分區(qū)分時微震監(jiān)測法，對采空區(qū)不同時期、不同危險區(qū)域采取針對性監(jiān)測分析方法和危險控制手段，以避免采空區(qū)突水事故的發(fā)生.

結果：監(jiān)測得到的微震活動規(guī)律為：①突水前采空區(qū)附近綜采工作面微震能量處于較高水平，一般為1.0 kJ/d，突水前4 d能量開始快速上升，突水發(fā)生時，微震能量達到最大值.②突水前綜采工作面微震頻次降低到較小值，單次震動能量增大，微震活動對采空區(qū)擾動增強.③突水前11 d開始采空區(qū)微震能量逐步增大，突水前2 d能量開始急劇增大，微震活動顯著增強，微震頻次增加顯著.突水前1 d微震頻次超過綜采工作面，對于沒有采掘活動的采空區(qū)，此現(xiàn)象為典型的微震活動異常.④突水采空區(qū)微震單次能量從突水前11 d逐漸增強，突水前1 d超過了10 kJ.⑤突水采空區(qū)能量釋放率在突水前經歷了兩次連續(xù)增大，第2次峰值能量釋放率是第1次的8倍，達到9.721 kJ/h，能量釋放率達到最大值，當天夜間發(fā)生此次突水事故；突水后，微震活動急劇減弱.⑥能量密度分布顯示，監(jiān)測區(qū)域內在綜采工作面和突水采空區(qū)存在兩個微震活動中心，其中心能量密度達到了180 J/m2，兩微震活動區(qū)經F8斷層連接在一起，能量釋放最為強烈的采空區(qū)為E，F(xiàn)，經分析，此次突水為E，F(xiàn)采空區(qū)頂板活動引起采空區(qū)水壓增大導致密閉沖破產生.

結論：采空區(qū)突水災害具有微震活動前兆信息，微震活動性與突水危險存在內在聯(lián)系.突水前微震能量、頻次、能量釋放率均有增強的趨勢，利用能量釋放率可實時分析突水危險區(qū)微震活動強度的發(fā)展變化，利用能量密度可對突水危險區(qū)微震活動強弱進行量化分析，直觀分析突水微震活動中心.本文提出的采空區(qū)突水分區(qū)分時監(jiān)測方法，采取早期突水危險性分區(qū)分析，對潛在突水危險區(qū)進行長期連續(xù)監(jiān)測，對微震異常區(qū)域，采取實時密切監(jiān)測，及時對突水危險進行預警，以采取有效治理措施防治采空區(qū)突水的發(fā)生.

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2012，41（1）: 20-25入選年份：2012

泥巖涂抹形成演化與油氣運移及封閉

付曉飛

目的：泥巖涂抹是斷裂變形與斷層側向封閉的主要機制之一，國內外不斷加深對該領域研究.通過文獻調研、野外觀測、物理模擬以及油田評價工作對控制其形成與發(fā)育程度關鍵地質因素、油氣運移過程的控制作用以及定量評價方法進行了探索性研究.

方法：通過對泥巖涂抹進行分類，綜合利用野外觀測和實驗室物理模擬手段明確影響泥巖涂抹形成、發(fā)育及保存的地質因素，近而分析在不同因素控制下涂抹的形成機制.根據(jù)野外實測數(shù)據(jù)和對國內外相關研究成果的統(tǒng)計，厘定泥巖涂抹連續(xù)性及其與斷層垂向封閉性和流體運移之間的關系，將實際油田評價結果與國內外研究成果相結合，明確泥巖涂抹的滲透性與變化規(guī)律，定量表征泥巖涂抹對斷層側向封閉性與油氣保存的控制作用.

結果：①泥巖涂抹主要有3種類型：即研磨型、剪切型和注入型，在固結成巖砂泥巖層序中，主要發(fā)育研磨型泥巖涂抹和剪切性泥巖涂抹，在未固結成巖的沉積物中，主要發(fā)育剪切型和注入型泥巖涂抹.②泥巖與周圍巖石的強度差異所決定的拉張型疊覆帶是泥巖涂抹形成的主控因素，斷距與泥巖厚度的比率控制著泥巖涂抹的發(fā)育程度，斷裂后期活動強度和方式決定泥巖涂抹的保存.泥巖涂抹具多種成因機制，但并非是單一機制作用，均是多種機制共同控制泥巖涂抹形成.③塑性的巖層往往使斷層分段擴展，包含多套砂泥巖的地層，會產生一系列的拉張型疊覆帶及相應的泥巖涂抹，當斷層斷距超過其中一個砂巖層厚度時，砂巖層完全被錯斷，其上下泥巖涂抹層相互接觸，斷距進一步增大，來自不同層的泥巖涂抹混合形成一個復雜的斷層巖帶.斷層分段擴展的模式是普遍存在的，因此在地震解釋過程中，往往一條大的斷裂是多段組合而成.④泥巖涂抹連續(xù)性受控于斷層規(guī)模和有效正應力大小，亞地震斷層（斷距小于15 m）保持連續(xù)泥巖涂抹臨界SSF值范圍很大，最大可達到50，規(guī)模較大的斷層臨界SSF值一般為5～8，有效正應力越大，泥巖涂抹連續(xù)的臨界SSF值越大.⑤涂抹可來自不同的原巖（泥巖、頁巖、煤層、膏巖、泥質鹽巖、碳酸鹽巖和粉砂巖），盡管泥巖涂抹與泥巖層具有相似的礦物組成和元素組成，但滲透率明顯增大，主要原因為應變增強導致泥質含量增加、顆粒尺寸減小和礦物排列方式改變.泥巖涂抹發(fā)育的斷裂帶，油氣沿斷裂運移有四種可能：砂巖楔形體與次級破裂連接，砂巖涂抹作用，泥巖涂抹失去連續(xù)性和斷裂反轉活動.⑥泥巖涂抹是斷層側向封閉的主要機制之一，通過SGR，SSF和CSP可以預測泥巖涂抹的發(fā)育程度，通過松遼盆地大慶長垣葡北油田二斷塊的斷裂的研究，建立了SGR與烴柱高度之間的定量關系，實現(xiàn)了斷層封閉性定量評價.

結論：泥巖涂抹的發(fā)育對斷層封閉性具有重要的貢獻作用，本文基于對泥巖涂抹的形成、演化及對封閉性作用的系列研究，建立各參數(shù)與過斷層面壓力差之間的關系，從而計算斷層所能封閉的最大油氣柱高度，最終實現(xiàn)斷層封閉性定量評價.

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2012，14（1）: 52-63入選年份：2012

基于混沌時間序列的煤礦瓦斯?jié)舛榷唐陬A測

程健，白靜宜，錢建生，等

利用混沌時間序列短期可以預測的特點，構建煤礦瓦斯?jié)舛阮A測模型.根據(jù)TAKENS理論，重構煤礦瓦斯?jié)舛认嗫臻g，分別采用偽近鄰法確定相空間的嵌入維數(shù)M，最小互信息法確定相空間時延τ.然后在重構相空間中，運用加權一階局域法構建煤礦瓦斯?jié)舛鹊念A測模型.結果表明：混沌特性指數(shù)λ=0.35684的瓦斯?jié)舛葧r間序列具有混沌特性，可以在最佳嵌入維數(shù)M=6，時間延遲τ=6的情況下進行預測，得到的模型均方差為0.3188，預測結果與實際情況符合較好，表明應用混沌理論進行煤礦瓦斯?jié)舛阮A測是可行的.

瓦斯?jié)舛?；混沌時間序列；相空間重構；加權一階局域法

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2008，37（2）: 231-235入選年份：2013

三維空間數(shù)字圖像的分形維數(shù)計算方法

楊彥從，彭瑞東，周宏偉

數(shù)字圖像可以表示為像素位置及對應顏色強度構成的三維空間曲面，該曲面的空間分布反映了圖像紋理的特點，在大多數(shù)情況下具有分形特征.針對圖像的不同區(qū)域，用分形雛數(shù)定量描述了這一圖像子區(qū)的紋理特點.研究結果表明，計盒維數(shù)適于分析較大的圖像區(qū)域以保證有足夠的盒子數(shù)目，利用迭代算法提高計盒維數(shù)的計算效率，在統(tǒng)計盒子數(shù)時可采用差分覆蓋、全覆蓋等不同的方法；布朗運動維數(shù)適于分析較小的圖像區(qū)域以保證落在無標度區(qū)域內，計算布朗運動維數(shù)時可通過遍歷圍繞圖像各像素點的正方形邊界的右邊及下邊進行.圖像中的紋理越復雜，分形維數(shù)也就越大，紋理越簡單，分形維數(shù)也就越小，相似的紋理具有大致相同的分形維數(shù).

數(shù)字圖像；色彩模式；分形；計盒維數(shù)；分形布朗運動

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2009，38（2）: 251-258入選年份：2013

黔中隆起北緣金沙巖孔古油藏特征及成藏期次厘定

陶樹，湯達禎，李鳳，等

為了了解南方海相古油藏特征及其成藏期次，對金沙巖孔古油藏進行了系統(tǒng)的解剖.運用BASINMOD盆地模擬軟件和均一法測溫及激光拉曼探針等微觀技術，模擬烴源巖成熟演化史及生排烴史，確定了流體包裹體類型、古油藏油氣充注期及成藏期次.結果表明：金沙巖孔剖面油氣顯示明顯、具有良好的儲集性能、存在2套優(yōu)越的生儲蓋組合；包裹體烴類成分以CH4為主，具明顯干氣特征，部分包裹體內含CO2；古油藏存在3期油氣充注，構成105～115℃，125～135℃，145～155℃這3個峰簇，分別相當于生油一主生油過渡期、主生油期及濕氣主生期.黔中下寒武統(tǒng)烴源巖主要生排烴期有3期，分別對應早泥盆世末期、晚三疊世早期和晚侏羅世末期，為主要的古油藏成藏期，與由流體包裹體均一溫度反映的油氣充注期相對應.

古油藏；流體包裹體；激光拉曼光譜；成藏期次；黔中隆起

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2009，38（4）: 576-581入選年份：2013

軟煤綜放面煤壁片幫機理及防治研究

方新秋，何杰，李海潮

為了解決軟煤綜放條件下煤壁片幫嚴重問題，針對五陽煤礦綜放面端面冒落特征，分析了煤壁片幫現(xiàn)狀、原因.研究煤壁受力特征，建立力學模型，探討片幫機理，提出煤壁片幫的控制原則及控制途徑，確定防治方案及合理參數(shù)，并進行工業(yè)性實驗.結果表明:煤壁中存在圓弧狀“滑動面”，煤壁穩(wěn)定的臨界高度為1.8 M；控制煤壁穩(wěn)定的關鍵是控制“滑動面”的穩(wěn)定；煤壁片幫嚴重區(qū)域采用打木錨桿來控制煤壁穩(wěn)定.新片幫控制方案實施后，煤壁片深、片幫范圍明顯縮減，端面冒落得到有效控制.

軟煤；綜放工作面；片幫機理；滑動面

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2009，38（5）: 640-644入選年份：2013

沁水盆地煤儲層微裂隙發(fā)育的煤巖學控制機理

姚艷斌，劉大錳，湯達禎，等

基于沁水盆地主要礦區(qū)實測煤樣的分析資料，總結了煤巖顯微組分、煤巖類型和煤相與微裂隙發(fā)育的關系，探討了微裂隙的成因及煤巖學控制機理.結果表明：該區(qū)微裂隙多以長度小于300 μM，寬度小于5 μM的裂隙為主，裂隙密度一般都在10～50條/9 cm2之間；微裂隙通常發(fā)育于均質鏡質體為主的組分中，且常見于條帶狀亮煤或以微鏡煤為主的亮煤中.潮濕、弱氧化和弱水動力的成煤環(huán)境有利于微裂隙的發(fā)育.微裂隙是煤化作用過程中烴類氣體的瞬間積聚形成高壓流體單元后突然破裂而形成的，其中條帶狀亮煤或以均質鏡質體為主的流體微單元，不僅具有較好的生烴潛能，同時孔隙發(fā)育差不利于氣體的擴散，這是造成這些組分中微裂隙發(fā)育的主要原因.

微裂隙；煤巖組分；煤儲層；煤層氣；沁水盆地

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2010，39（1）: 6-13入選年份：2013

基于GIS的疏勒河流域上游多年凍土分布特征

盛煜，李靜，吳吉春，等

為了解疏勒河流域上游區(qū)域多年凍土的分布狀況，以野外考察與鉆探、室內理論分析與建模為主要研究方法，以數(shù)字高程模型為主要數(shù)據(jù)基礎，借助于地理信息系統(tǒng)軟件（ARCGIS）和統(tǒng)計分析軟件（SPSS），定量化研究了緯度、高程、坡度、坡向等因素對多年凍土分布的影響，建立了基于緯度、高程、太陽輻射的流域尺度的等效高程模型、輻射調整模型和區(qū)域多年凍土分布模型.以地溫作為多年凍土類型劃分的依據(jù)，實現(xiàn)了研究區(qū)域多年凍土的空間分布制圖與特征分析.結果表明:多年凍土的分布面積為9 447.16 km-2，占區(qū)域總面積的83%.其中，低溫多年凍土是最主要的多年凍土類型（38%），其次是中、高溫多年凍土（23%和14%），極高溫多年凍土的分布面積和所占比例相對較?。?%）；從空間分布特征來看，低溫多年凍土主要分布于4.0～5.0 km的海拔高度，中、高溫多年凍土集中分布于3.5～4.5 km的海拔高度，而極高溫多年凍土則主要分布于3.0～4.0 km的海拔高度.

多年凍土；分布特征；GIS；疏勒河流域上游

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2010，39（1）: 32-39入選年份：2013

采動覆巖破斷裂隙的貫通度研究

黃炳香，劉長友，許家林

為了判定采場隔水關鍵層和計算導水裂隙帶高度，進行了覆巖采動導水裂隙分布特征的相似模擬實驗和力學分析.提出了破斷裂隙貫通度的概念和計算公式.試驗結果表明，采場覆巖裂隙帶上位巖層的回轉變形空間較小，且由于巖層剛度和厚度的差異，薄巖層會完全破斷；但堅硬厚巖層破斷裂隙未貫通，沒有形成豎向“導水、導氣”裂隙.為了描述巖層的破斷程度及破斷裂隙導水能力的強弱巖層破斷裂隙的貫通度隨其下自由空間的增大而增大，且存在自由空間閥值，大于其閥值時則增加緩慢并趨于1；隨巖層厚度增大，起裂時巖層破斷裂縫的張開角度減??；巖層破斷裂隙的貫通度隨裂紋尖端臨界張開位移的增大而呈線性減小，隨巖層周期破斷距的增大也呈近似線性減小.

覆巖；導水裂隙；貫通度；相似模擬；彎曲

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2010，39（1）: 45-49入選年份：2013

氯鹽侵蝕鋼筋表面的坑蝕特征及蝕坑演變規(guī)律

王波，袁迎曙，陳瑞

對氯鹽侵蝕環(huán)境下普通硅酸鹽混凝土內銹蝕HRB335級變形鋼筋表面上的蝕坑的形狀、數(shù)量和尺寸進行了詳細的觀測和研究.通過統(tǒng)計分析建立了不同形狀蝕坑的概率分布模型.結合金屬腐蝕學的知識對蝕坑的生長機理進行了分析，并得到了蝕坑生長演變的規(guī)律.結果表明：在銹蝕初期，22%的微觀蝕坑在閉塞電池作用下發(fā)展為深橢球形蝕坑，但多數(shù)蝕坑的縱橫向腐蝕速率大于徑向，使得40%的蝕坑呈圓球形，35%的蝕坑呈長橢球形；隨著銹蝕率的逐漸提高，徑向腐蝕速率下降，縱向腐蝕速率逐漸增大，深橢球形逐漸演變?yōu)槠渌螤睿瑘A球形蝕坑逐漸演變?yōu)殚L橢球形；當銹蝕率超過4%以后，蝕坑橫向曲率逐漸為0，長橢球形蝕坑逐漸演變?yōu)榘疾坌?

鋼筋；混凝土；氯離子侵蝕；坑蝕；生長演變

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2011，40（2）: 240-245入選年份：2013

干擾流化床中細粒煤散式流化特性數(shù)值模擬研究

唐利剛

目的：我國原煤中細顆粒含量較大.在細粒煤分選設備中，干擾流化床以其分選密度低、工藝簡單、結果緊湊、運行成本低等優(yōu)點，逐漸受到青睞.但是普通干擾床分選精度普遍較低.本文研究煤粒在干擾床中的散式流化特性，分析導致其分選精度不高的流態(tài)化機理，進而，探索內構件對提高干擾床分選精度的有益作用.

方法：采用計算流體動力學數(shù)值模擬方法研究干擾床中煤粒的流化特性.采用Gambit 2.2.30建立寬300 mm、高1000 mm二維流化床模型，并劃分網(wǎng)格，x，y軸方向網(wǎng)格間距均為5 mm.模擬過程由計算流體動力學軟件Fluent 6.2.16執(zhí)行.采用Eulerian-Eulerian雙流體模型進行計算.首先，以二元顆?；旌衔锪骰矠橛嬎銓ο螅６? mm、密度1.4 g/cm3，粒度0.25 mm、密度2.4 g/cm3），考察該床層的反常分層行為以及床層高度和密度的變化規(guī)律.基于計算結果，分析顆粒分層行為對表觀水速的敏感性.進而，以含有多組分煤粒的普通流化床為計算對象（粒度0.75，0.35 mm，密度1.4，1.7，2.0 g/cm3），考察了顆粒體積分數(shù)分布、分配曲線、流化密度分布.設計一種由多個截頂?shù)箞A錐形多孔板構成的內構件（多孔板傾角為45°、孔徑為2 mm、開孔率為25.64%），以含多組分煤粒的帶內構件干擾床為計算對象，考察其分配曲線和高密度細顆粒在多孔板上的運動狀態(tài).

結果：①二元顆粒混合物流化床計算結果：a. 表觀水速較小時，高密度顆粒主要集中在床層下部，而低密度顆粒在上部，隨著水速增大，顆粒逐漸均勻混合，然后，高密度顆粒和低密度顆粒分別集中于床層頂部和底部，局部實現(xiàn)了粒度分離，中間區(qū)域仍保持均勻混合狀態(tài).b. 隨水速增大，床層逐漸膨脹，并且流化密度不斷降低.②含有多組分煤粒的普通流化床計算結果：a. 2.0 g/cm3顆粒主要集中于床層中部和下部，在精煤中的錯配顆粒較少，而精煤和尾煤中都含有較多的1.7 g/cm3顆粒.另外，盡管床層上部主要為1.4 g/cm3顆粒，但是其在尾煤中的錯配顆粒較多.b. 分選密度為1.67 g/cm3時，所得可能偏差E值為0.24，說明普通干擾床分選精度較低.c. 盡管懸浮顆粒及尾煤和精煤的錯配顆粒能起到加重質作用，但是與實際分選密度（1.67 g/cm3）相比，床層密度仍然較低，平均值為1.25 g/cm3，且在軸向上并不均勻，而是逐漸減小.③含多組分煤粒的帶內構件干擾床計算結果：a. 相同條件下，分選多組分煤粒所得E值為0.14，與普通干擾床相比（E值0.24），內構件大幅度提高了分選性能.b. 高密度細粒煤（粒度0.35 mm、密度2.0 g/cm3）在多孔板上處于運動狀態(tài)，其運動方向與多孔板法線方向平行或呈一定角度，并未黏附于多孔板上.結論：普通干擾流化床的操作參數(shù)較少，細粒煤分層行為對表觀水速變化比較敏感，單純依靠水速調節(jié)難以實現(xiàn)細粒煤高效分選.普通干擾床分選多組分煤粒所得E值為0.24，分選精度較低.內構件（截頂?shù)箞A錐形多孔板）能強化煤粒的密度分離，在相同條件下，所得E值為0.14.多孔板具有自清洗功能，可防止高密度顆粒在其表面黏附及堆積.

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2012，41（1）: 86-90入選年份：2013

基于消息隊列的實時GIS協(xié)同操作研究

承達瑜

目的：將地理信息系統(tǒng)（GIS）用于群體決策的可視化表達與交互式共享，構建空間型協(xié)同工作系統(tǒng)，是近年來國內外的研究熱點.而如何實現(xiàn)實時協(xié)同環(huán)境下不同協(xié)作者之間GIS同步操作，即實時GIS協(xié)同操作是該研究熱點最大難點.本文在分析當前GIS協(xié)同操作研究現(xiàn)狀的基礎上，結合地理信息服務技術，探索以消息的方式記錄協(xié)作者的GIS操作，構建消息隊列存儲、分發(fā)消息來實現(xiàn)GIS協(xié)同操作的方法.

方法：利用地理信息服務松耦合、跨平臺以及能以服務聚合的方式靈活地實現(xiàn)數(shù)據(jù)、功能的集成、共享，達到協(xié)同環(huán)境下數(shù)據(jù)、功能邏輯上“站點復制”的特征，提出以消息的方式記錄協(xié)作者的GIS操作，建立GIS操作的消息隊列，采用集中模式存儲、管理協(xié)作者的GIS操作消息，從而實現(xiàn)群組間成員的協(xié)同操作.首先綜合分析地圖基礎操作、標注、要素編輯空間查詢、分析等操作的特征，劃分GIS的操作類型，進行形式化描述，提出操作優(yōu)先級的評價原則及計算方法；分析不同類型GIS操作的對應關系，建立協(xié)同環(huán)境中GIS操作轉換機制，簡化協(xié)同方法的操作步驟；根據(jù)消息隊列并結合地理信息服務的特征，從協(xié)同操作人員、操作自身及所對應的地理信息服務3個視角研究GIS操作消息的描述模型.根據(jù)消息隊列并結合地理信息服務的特征，從協(xié)同操作人員、操作自身及所對應的地理信息服務三個視角研究GIS操作消息的描述模型.然后以隊列先進先出的原則進行消息入隊和分發(fā)（出隊）管理，并結合地理信息服務質量（QoS）和“時間片輪轉”調度算法研究GIS操作分發(fā)異常的處理.

結果：通過本文的研究及實驗驗證，主要取得了以下一些成果：①以形式化方式定義了GIS操作集合及操作優(yōu)先級因子集合，為定量化操作優(yōu)先級別奠定了基礎.②定義了GIS操作協(xié)同轉換的四元組描述模型，建立GIS協(xié)同操作的映射關系，減少協(xié)同操作延時時間，增強群體感知性.③建立了GIS協(xié)同操作的消息模型及相應的消息隊列管理機制.④應用理論研究成果，采用地理信息服務技術建立一個由服務層、協(xié)同控制層及應用層為主的3層GIS協(xié)同操作框架，并基于OpenLayers，ExtJS等JavaScript開發(fā)包，以B/S的模式開發(fā)多用戶GIS協(xié)同操作的原型系統(tǒng).

結論：針對實時協(xié)同環(huán)境下的不同協(xié)作者之間GIS同步操作所面臨的問題，本文在分析了當前實時GIS協(xié)同操作研究現(xiàn)狀的基礎上，提出了一個基于消息隊列的實時GIS協(xié)同操作的方法，研究了協(xié)同環(huán)境下GIS操作劃分、優(yōu)先級評定、操作轉換及操作消息隊列構建等內容，并以一個原型系統(tǒng)來驗證上述研究的正確性.目前本文只是考慮了符合OGC的標準服務，及部分GIS廠商的產品；從數(shù)據(jù)服務的內容來講，主要以二維的矢量、影像地圖為主.支持更多的廠商的地理信息服務與實現(xiàn)網(wǎng)絡三維GIS服務協(xié)同操作是下一步的研究重點.

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2012，41（1）: 127-132入選年份：2013

礦用超高水充填材料及其結構的實驗研究

馮光明，丁玉，朱紅菊，等

在對目前井下膠結充填材料充分研究的基礎上，通過添加復合外加劑（緩凝劑與速凝劑），研制得到一種水的體積分數(shù)可達97%的新型超高水材料.該材料主要由A，B這2種物料構成，其中A料以硫鋁酸鹽水泥與復合緩凝劑為主，B料由石膏、石灰及復合速凝劑組成.材料的突出特點是在水固質量比（下簡稱水固比）高達11:1的情況下可凝固，終凝強度可達0.66 MPa.且材料凝結時間與抗壓強度可按需通過外加劑及水固比進行調整，A，B單料漿體可持續(xù)30～40 h不固化，混合后漿體可快速凝固.材料具有單漿體緩凝、混合漿體速凝、早期強度高的特點，且固結體不收縮，尤其適用于礦井采空區(qū)充填.

超高水；充填材料；復合外加劑；采空區(qū)充填

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2010，39（6）: 813-819入選年份：2013

基于SURPAC的FLAC3D三維模型自動構建

林杭，曹平，李江騰，等

為了將巖土工程分析軟件FLAC3D在數(shù)值計算方面的獨特優(yōu)勢和礦山工程軟件SURPAC在三維建模方面的優(yōu)勢相結合.研究了2種軟件單元數(shù)據(jù)之間的關系，提出數(shù)據(jù)之間的轉換方法；采用FORTRAN語言編制了SURPAC-FLAC3D的接口程序，并通過某大型鐵銅礦區(qū)建模實例說明程序實施的具體步驟.結果表明:提出的轉換方法以及相應的接口程序能夠實現(xiàn) SURPAC模型到FLAC3D模型的轉換，使FLAC3D建?？旖莼卣沽薋LAC3D和SURPAC的應用空間.

FLAC3D；SURPAC；三維模型；接口；數(shù)據(jù)轉換

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2008，37（3）: 339-342入選年份：2013

管道壁面散熱對瓦斯爆炸傳播特性影響的研究

林柏泉，菅從光，張輝

在實驗室對幾何尺寸為80 mm×80 mm的爆炸鋼質管道進行了研究，通過在內壁加貼絕熱材料，采用高精度動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，測量爆炸過程中的火焰、爆炸波參數(shù)，研究了瓦斯爆炸過程中壁面散熱對火焰?zhèn)鞑ニ俣?、爆炸波超壓峰值及爆炸波波速的影?結果表明：壁面散熱條件對瓦斯爆炸傳播特性影響非常明顯，內貼絕熱材料管道的火焰?zhèn)鞑ニ俣群捅úǔ瑝褐怠⒉ㄋ倬裙饣艿烙写蠓岣撸⒖烧T導激波的產生，其原因是管道內貼絕熱材料后，壁面散熱大幅減小.減少的熱量一部分通過導熱、擴散向未燃氣體傳遞，一部分通過膨脹做功使爆炸波強度增大，兩者均使火焰?zhèn)鞑ニ俣?、爆炸波強度增?從爆炸能量特征及能量守恒的角度進行了理論分析，實驗結論與理論分析相吻合.

壁面散熱；瓦斯爆炸；火焰?zhèn)鞑ニ俣?；超?/p>

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2009，38（1）: 1-4入選年份：2013

隔水關鍵層原理及其在保水采煤中的應用研究

繆協(xié)興，浦海，白海波

既要防治煤礦突水災害又要保護礦區(qū)水資源，實現(xiàn)保水采煤是綠色開采技術的核心內容之一.通過研究建立了保水采煤的隔水關鍵層礦壓模型，同時提出了可用于指導開發(fā)保水采煤技術的隔水關鍵層原理.隔水關鍵層模型有3層含意，即軟弱層巖性隔水、堅硬層結構隔水和裂隙通道彌合隔水.保水采煤原理可分解為4個步驟，即隔水關鍵層位置判別、結構穩(wěn)定性判別與控制、滲流穩(wěn)定性判別與控制以及滲流突變通道控制.保水采煤的隔水關鍵層原理在采場頂?shù)装逋凰疄暮Ψ乐沃械玫搅顺晒?

綠色開采；保水采煤；隔水關鍵層；礦壓模型；突水災害防治

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2008，37（1）: 1-4入選年份：2013

不同溫度應力條件下煤體滲透率實驗研究

李志強，鮮學福，隆晴明

為了深入研究滲透率與溫度和應力的關系，分別采用吸附性氣體甲烷和非吸附氣體氦氣，進行了不同應力條件，不同溫度條件下的煤體滲流實驗.結果表明，不同有效應力條件下煤體滲透率與溫度的關系，并非單調遞增或單調遞減，而是存在一個轉折區(qū)，轉折區(qū)的位置取決于有效應力與熱應力的大小對比關系，低有效應力條件下，熱應力大于有效應力，煤體外膨脹，滲透率隨溫度的升高而增大，呈正指數(shù)關系；高有效應力條件下，熱應力小于有效應力，煤體內膨脹，滲透率隨溫度的增加而減小，呈負指數(shù)關系.這一發(fā)現(xiàn)將以往的矛盾結果統(tǒng)一了起來.

溫度；應力；瓦斯；煤層氣；滲透率；滲流

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2009，38（4）: 523-527入選年份：2013

采動影響下斷層活化規(guī)律的數(shù)值模擬研究

姜耀東

目的：沖擊地壓是發(fā)生在礦山開采中的一類煤巖動力現(xiàn)象，在地質構造發(fā)育的區(qū)域往往更容易發(fā)生沖擊地壓災害，斷層便是其中一種重要的沖擊地壓多發(fā)構造.研究開采擾動或采場覆巖運動等對斷層結構的影響機制十分困難.本文利用FLAC 3D軟件建立數(shù)值模擬模型，研究了斷層帶上的正應力、剪應力的時空演化規(guī)律，斷層帶滑移規(guī)律，斷層帶上不同位置測點的滑動位移.

方法：利用FLAC 3D軟件建立數(shù)值模擬模型，模擬開采范圍走向長1800 m、傾向長600 m.三維模型共劃分7992個單元，共10965個節(jié)點.模型z方向上部為自由面，施加豎向荷載模擬上覆巖層的自重荷載，模型z方向底面限制垂直移動，模型x，y方向限制水平移動.模擬開采深度450 m，在模型上邊界施加8 MPa垂直應力，水平方向施加12 MPa水平應力邊界.通過在模型中斷層上下盤間添加接觸面模擬斷層帶，接觸面采用庫侖剪切模型，主要參數(shù)為法向剛度2 GN/m、剪切剛度5 GN/m、內摩擦角20°和黏聚力0.5 MPa.計算中采用應變軟化模型模擬煤巖體峰后強度逐步降低的性質，并采用Mohr-Coulomb準則作為煤巖體材料的屈服判據(jù)，斷層帶上A，B，C 3個主要測點依次為煤層上方60 m、上方10 m和下方10 m的位置.以距離模型左右兩側邊界20 m處分別作為上盤開采和下盤開采的起始位置，由此向中間方向依次開采，直至開采通過斷層.考察工作面在通過斷層前后的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及斷層應力、位移在工作面推進過程中的演化特征.

結果：模擬工作面從斷層上盤向工作面推進時，A測點法向應力總體呈下降趨勢，而B，C測點的法向應力成升高趨勢；A測點在工作面距70～100 m范圍時法向應力為9.8 MPa，基本未受到開采活動的影響，而后隨工作面推進，法向應力逐漸減小，工作面推進至斷層前方10 m處時，A測點法向應力達到極小值6.5 MPa；B，C測點的法向應力則在工作面距斷層70 m以內時出現(xiàn)快速增長，B測點監(jiān)測到的斷層法向應力在工作面開采至斷層時達到最大值30.3 MPa，應力集中系數(shù)為3.1，C測點的法向應力值在工作面距離斷層20 m時達到最大值24.1 MPa，而后隨測點上方煤層的徹底采出，應力得到釋放，逐步降低至7.8 MPa，達到原巖應力水平以下；B測點的剪切應力最大值為11.5 MPa，C測點的剪切應力峰值為9.3 MPa，剪切應力集中系數(shù)為3.4～3.6；斷層帶上剪切應力在工作面推進至距離斷層40 m時開始快速增長，較法向應力開始增長的啟動時間晚.根據(jù)上盤開采剪切應力與法向應力比值，A測點處的剪切應力和法向應力隨工作面推進都呈降低趨勢，但其比值呈增長趨勢；B測點處剪切應力和法向應力都呈增大趨勢，在工作面由遠及近，逐步推進至距離斷層40 m時，其比值由初始的0.32逐漸減小至0.26，工作面距離斷層20 m時，比值趨于穩(wěn)定，接近于峰值0.38；C測點，整體形態(tài)與B測點曲線相似，不同之處在于工作面與斷層距離小于10 m時，剪切應力與法向應力比值出現(xiàn)降低.模擬工作面從斷層上盤向工作面推進時，斷層上方距離開采層較遠的A測點曲線隨煤層開采法向應力最先出現(xiàn)降低，并在工作面距離斷層接近50～20 m時快速下降，隨后法向應力水平略有恢復；而B測點處的法向應力先增大，在工作面推進至斷層前方10 m時，法向應力開始減?。籆測點處，法向應力工作面距離斷層較遠時無變化，隨工作面進一步推進呈降低趨勢.斷層帶上剪切應力的時空變化規(guī)律與對應測點的法向應力規(guī)律相類似.根據(jù)下盤開采斷層剪切應力與法向應力比值，A測點處的剪切應力和法向應力的比值在工作面與斷層距離較遠時基本穩(wěn)定在0.36～0.43，工作面距離斷層30 m時，剪切應力的快速降低，使得其與法向應力的比值減??；B測點處剪切應力和法向應力在工作面距離斷層50 m時都呈增大趨勢，其比值由初始的0.25增加至0.44，而工作面距離斷層20～50 m之間時，比值降低出現(xiàn)降低，工作面進入斷層20 m以內時，比值轉為上升； C測點，曲線整體形態(tài)平緩，剪切應力與法向應力比值在0.27～0.45，比值水平較低，只在工作面距離斷層小于20 m時有上升趨勢.

結論：根據(jù)模擬結果，在工作面回采的過程中，斷層法向應力的變化總是早于剪切應力；工作面距離斷層越近，斷層越易于活化，上盤推進時，斷層影響范圍約為斷層前方60 m，下盤推進時，工作面與斷層距離小于20 m時斷層最易出現(xiàn)活化；不同的回采方式會引起斷層不同的活化危險性，相比上盤開采，下盤開采時采動對斷層的影響范圍更為集中，活化危險性更高；斷層帶剪切應力對采動影響的敏感性較法向應力弱，受采動影響斷層帶法向應力先于剪切應力出現(xiàn)變化.

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2013，42（1）: 1-5入選年份：2013

煤層氣低速非達西滲流解析模型及分析

宋洪慶

目的：我國煤層氣儲層滲透率普遍低甚至特低，含水飽和度較高，煤層氣開采過程中的氣體滲流普遍呈現(xiàn)低速非達西滲流特征.傳統(tǒng)的煤層氣滲流理論研究多采用的是數(shù)值模擬技術，沒能建立考慮煤層氣低速非達西滲流特征和解吸擴散特性的解析模型進行理論分析.本文建立了考慮煤層氣解吸效應和低速非達西滲流特征的滲流數(shù)學模型，推導出低速非達西徑向流解析解和產能方程，對低滲透煤層氣產能低和儲層難以有效動用進行了系統(tǒng)的理論分析.

方法：利用數(shù)學建模的方法，建立了考慮吸附解吸效應的煤層氣質量守恒方程，將氣體低速非達西滲流特征運動方程代入質量守恒方程，推導出全新的低滲透煤層氣藏低速非達西滲流壓力特征方程.依據(jù)定壓邊界條件和定產量邊界條件，得到低速非達西徑向流壓力分布解析解和產能方程.利用數(shù)值計算的方法，計算分析了低速非達西滲流特征和吸附解吸效應對煤層氣開采的影響.

結果：①低滲透煤層氣藏低速非達西流動時近井地帶能量遞減遠快于達西流動的情況，波及范圍小，因此存在合理的動用半徑.在給定條件下，低速非達西流動井筒外圍儲層驅動壓力梯度要小于擬啟動壓力梯度，說明井筒外圍有很大一部分面積的煤層氣藏沒有動用，這不同與以往有激勵即有響應的常規(guī)達西流動情況.②基于煤層氣低速非達西流動方程，推導出全新的考慮低速非達西滲流特征的解吸氣井產能公式，該公式既能反映含水條件下煤層氣開采過程中呈現(xiàn)的低速非達西滲流特征，又能反映煤層氣的解吸擴散特性，能夠更準確的定量分析煤層氣藏開采產能情況.③排水開采煤層氣時，儲層煤層氣解吸量增加5倍，生產壓差增加2倍時，儲層波及范圍增加了4倍，井筒外圍動用面積增加了4倍，產量增加了5倍左右；解吸能力每增加1倍，煤儲層的有效動用半徑增加15%左右，因此煤層氣開采過程中儲層解吸能力越強，壓降效果越好，儲層波及范圍則越大.④擬啟動壓力梯度從0.001 MPa/m增加到0.01 MPa/m時，盡管生產壓差從5 MPa增加到11 MPa，但產量仍急劇減少，從9000 m3/d減少到1000 m3/d，增加生產壓差等手段只能適當增加煤層氣產量；擬啟動壓力梯度每增加0.001 MPa/m，儲層有效動用半徑下降約30%，因此擬啟動壓力梯度的存在使得井筒外圍儲層難以有效動用，對煤層氣開發(fā)影響較大.

結論：本文基于質量守恒和動量守恒方程，建立了考慮了煤層氣解吸效應的低滲透煤層氣藏低速非達西滲流壓力特征方程，推導出低滲透非達西徑向流解析解.計算分析表明：擬啟動壓力梯度的存在使得井筒外圍儲層難以有效動用，對煤層氣開發(fā)影響較大，這為低滲透煤層氣藏現(xiàn)場合理安排井距和開發(fā)調整提供便捷準確的理論依據(jù).

來源出版物：中國礦業(yè)大學學報，2013，42（1）: 93-99入選年份：2013

金頂鉛鋅礦黃鐵礦Re-Os定年及其地質意義

唐永永，畢獻武，武麗艷，等

關于金頂鉛鋅礦的成礦時代至今未獲得精確的同位素測年數(shù)據(jù)，這嚴重制約了我們準確厘定該礦的成礦動力學背景.鑒于此，本文根據(jù)黃鐵礦的產狀特征，將其區(qū)分為沉積成巖期和熱液期黃鐵礦，并開展了Re-Os同位素測年的研究（ICP-MS方法）.雖然黃鐵礦的Re（0.4069×10-9～375.2620×10-9）和Os（0.0008×10-9～0.4131×10-9）含量變化很大，部分樣品含量很低，但它們仍然揭示出兩組等時線年齡：分別為114±13 Ma和65±10 Ma.筆者認為114 Ma等時線年齡可能代表了沉積成巖過程當中的一期礦化年齡，而65 Ma可能記錄了鉛鋅主礦化之前熱液作用開始活動的時間.結合其他方面的地質證據(jù)推斷金頂鉛鋅礦主礦化時代可能在28～37 Ma之間.

Re-Os同位素；黃鐵礦；成礦時代；金頂鉛鋅礦

來源出版物：礦物學報，2013，33（3）: 287-294入選年份：2013

石棉尾礦硫酸銨浸出液制備“卡房”狀氫氧化鎂的實驗研究

曾麗，孫紅娟，彭同江

以石棉尾礦硫酸銨浸出液即粗制硫酸鎂溶液為原料，基于粘土礦物絮凝膠體“卡房”狀結構的形成機理，制備了“卡房”狀結構的氫氧化鎂聚集體，考查了陳化時間對“卡房”狀結構氫氧化鎂聚集體特征和產率的影響.結果表明，采用同時注入沉淀法，在1∶1水/乙醇體系中，在pH值為10.2（氫氧化鎂負電性最大）條件下，可獲得“卡房”狀結構的氫氧化鎂聚集體；隨陳化時間的延長，氫氧化鎂晶體直徑增大非常明顯，而厚度略有增大，所形成的“卡房”狀結構中孔隙變大，孔隙中填充物減少，孔隙的連通性增加，產率由85%增加到95%.

固體廢棄物；石棉尾礦；同時注入沉淀法；“卡房”狀結構；氫氧化鎂

來源出版物：礦物學報，2013，33（2）: 135-140入選年份：2013