|
|
|
题名
|
作者
|
年代
|
出处
|
被引量
|
| 1 | 岩爆和冲击地压的差异解析及深部工程地质灾害关键机理问题显示文摘岩爆和冲击地压原来在自然界并不存在,完全是由于人类进行深部地下空间利用、深部矿产资源开采等工程建设时诱发产生的,两者同属于最典型的深部工程地质灾害。由于历史原因,岩爆和冲击地压长期存在概念混用的情况。本文比较详细地综述了岩爆和冲击地压领域国内早期的研究历程,系统解析了岩爆和冲击地压之间存在的差异。在研究对象(硬岩和煤的承载强度、储能及释能能力、弹脆性)、受力条件(地应力、扰动应力)和边界条件(开挖和开采方法及工序、扰动范围和时效性等)方面,岩爆和冲击地压均存在根本区别;在表观现象、限定对象、研究对象、赋存条件、行业领域、工程建设方法、工程建设目的、要求及支护性质、诱发机理、倾向性判据、划分类型、划分等级、等级评价方法等方面,岩爆和冲击地压也存在很大差异。综上,岩爆和冲击地压是并列的两类地质体动力破坏现象,两者之间不存在隶属关系。在综合参考前人研究的基础上,分别给出了岩爆和冲击地压各自的定义和内涵。岩爆的定义为发生在深埋隧道(隧洞)、深部矿山巷道及矿柱部位的硬岩弹射、爆裂或崩落现象,伴随不同程度声响;冲击地压定义为发生在深部煤矿中煤抛出现象,释放出不同程度的动能,严重时往往伴随震动、巨响、气浪或冲击波。从煤动力冲击破坏的现象与名称统一的角度考虑,建议用“煤冲击”代替“冲击地压”概念。在此基础上,详细阐述了岩爆和冲击地压研究中的7点认识。最后,从研究对象、受力条件和边界条件等3个方面讨论了岩爆和冲击地压的关键机理问题,即从静动(或动静)组合加载力学的角度研究岩爆和冲击地压,符合深部地质体破坏的全受力路径,同时要从能量守恒的角度研究从静态到动态的转换问题。在岩爆和冲击地压的机理分析、预测预报、监测报警、调控防治中,都要科学认识各影响因素之间的逻辑关系和辩证关系(注:本文因为无法找到与冲击地压契合的英文名称,在英文摘要中同时存在“coalburst”和“coalbump”两种表达)。 | 宫凤强 潘俊锋 江权 | 2021 | 工程地质学报2021，29，4： | 31 |
| 2 | 煤的冲击倾向性研究进展及冲击地压“人-煤-环”三要素机理显示文摘煤的冲击倾向性是冲击地压机理的基础研究问题之一,也是目前评估和预测煤矿冲击地压危险程度的主要依据之一。系统梳理了煤的冲击倾向性专业术语和冲击倾向性指数的研究历史,提出了煤的冲击倾向性直接指数和间接指数的概念和定义。对现有的16种冲击倾向性指数的出处、定义、表征符号、计算公式、试验过程、分类标准等进行了详细介绍。对来自5个煤矿的30个煤样进行了单轴压缩试验,利用试验结果对16种冲击倾向性指数进行了计算,获得了具体的冲击倾向性类别。为了对煤的16种冲击倾向性指数的判别结果进行统一验证,根据煤样破坏过程和破坏状态,提出了基于试验现象的煤样冲击倾向性定性判据及分类标准。通过统一对比,结果表明剩余弹性能指数判别结果和定性判据判别结果完全一致。剩余弹性能指数以煤线性储能规律为基础,从煤样受力全过程中能量输入、储存、消耗、剩余的角度出发,以煤样破坏时剩余的绝对能量值作为判别指标,符合冲击地压发生时释放弹性应变能的本质。剩余弹性能指数属于煤的冲击倾向性直接指数,所得结果实现了和定性判别结果的相互验证和统一,具有科学性与适用性。根据冲击地压属于深部工程地质灾害的特点,借鉴系统工程学思想提出了冲击地压“人-煤-环”三要素机理,进一步明确了煤的冲击倾向性研究所起的作用和地位。从力学性质和材料性质2个方面分析了煤和岩石的本质属性差异,认为冲击地压属于固体可燃有机岩动力破坏,而岩爆属于固体不可燃无机岩动力破坏。最后,提出了煤的冲击倾向性指数研究中存在的6个关键科学问题。 | 宫凤强 赵英杰 王云亮 彭康 | 2022 | 煤炭学报2022，47，5： | 26 |
| 3 | 不同卸载速率下煤岩采动力学响应试验研究显示文摘深刻认识采动应力路径下岩体力学响应的卸载速率效应,是科学界定实际工作面推进最优速率的重要基础。基于平煤矿区煤岩初始地应力环境,定量分析了千米级赋存深度煤岩保护层开采条件下应力演化特征,展开更为符合真实应力状态的不同卸载速率下煤岩体力学行为试验测试;同时,与未考虑采动试验结果进行对比分析。研究结果表明:1)常规三轴压缩试验,试样强度受卸载速率影响较小,在卸载速率为1-4 MPa/min时,强度并无明显变化;达到5 MPa/min时,强度才有明显的上升,约为115 MPa。2)随卸载速率增加,采动过程中煤岩体强度呈现先下降后上升再下降的趋势;卸载速率为1和4 MPa/min时,煤岩体强度达到最大,其峰值应力约为64 MPa,较卸载速率3 MPa/min时提高了12%。3)低卸载速率下试件内部的微小裂隙可以充分发育、扩展,试样裂隙密度随卸载速率增加呈减小趋势,其中,卸载速率为1 MPa/min的试样裂隙密度约为卸载速率为5 MPa/min时的1.61倍,适当降低开采速度可提高瓦斯抽采效率。4)考虑采动影响的不同卸载速率下,煤岩不仅在卸载前期出现体积压缩,在破坏阶段还出现了体积膨胀,这与未考虑采动影响的煤岩卸载全过程始终处于压缩状态有明显区别,且采动煤岩强度更小,破损程度更大。研究成果可为类似地质条件开展保护层开采设计奠定一定的理论基础。 | 高明忠 王明耀 谢晶 李欣凯 王英伟 王飞 杨本高 张朝鹏 刘军军 | 2021 | 工程科学与技术2021，53，6： | 10 |
| 4 | 微波作用下深部砂岩单轴抗压强度弱化机理显示文摘传统的机械破岩方法劳动强度大、效率低,制约了深部资源和深部空间的开发。而微波技术作为一种新型破岩手段有望破解此类难题。本文从宏观到细观综合运用力学测试、细观试验以及数值模拟等手段探讨了微波场内埋深1050 m砂岩试样的破坏特征、弱化规律及破裂机制。研究表明,微波作用下砂岩单轴抗压强度会大幅降低,当1000 W功率作用60 s时,强度折减幅度可达50%;结合单轴和细观试验发现,矿物不均匀膨胀导致砂岩内部热应力增大的同时,高温环境下部分矿物会同步发生熔融,从而使试样内部孔裂隙结构发生急剧改变然后体现为强度的大幅下降;微波场内试样的中下部温度较高,高应力区出现在试样底部并沿轴向扩展。本文研究结果将为类似岩石破碎工程提供破岩理论依据与技术支撑。 | 杨本高 高明忠 谢晶 刘军军 王飞 王明耀 王轩 温翔越 杨钊颖 | 2022 | Journal of Central South University2022，29，2： | 10 |
| 5 | 冲击地压“双驱动”智能预警架构与工程应用显示文摘冲击地压预测预警有助于全面掌握灾害风险程度,提前采取针对性防冲措施,可以有效降低灾害影响。冲击危险性等级、冲击危险性区域与潜在冲击时间的实时量化预测是冲击地压预测预警的核心。为此,提出“双驱动”冲击地压智能预警架构,结合物理驱动与数据驱动,动态实时确定工作面冲击地压的等级、时间及区域。在物理驱动的框架下,通过贝叶斯概率的综合模型,使用工作面实时微震数据、巷道实时应力、地震CT-微震等相关参数,对工作面冲击地压危险性等级进行动静态协同综合实时评价;在数据驱动的框架下,以微震大事件定量预测为切入点,构建一个结合普通卷积模块、循环神经网络模块与AR自回归模型的深度学习模型MSNet,利用工作面历史微震事件作为模型输入,定量动态预测未来几次微震事件发生的时间、位置与能量,继而确定冲击时间与危险性区域,并基于Unity3D软件开发了相应的冲击地压三维智能预警平台。创新性提出了基于物理及数据“双驱动”的冲击地压灾害预警技术,实现了冲击地压风险特征信息的动态智能预警预测和危险区域的三维可视化显示。平台的现场应用表明,具有冲击危险性的等级预测精度可达0.88。和现场微震记录相比,工作面微震事件位置坐标预测的平均精度达到0.977,时间预测的平均精度达到0.523,基于微震事件定量预测结果的冲击区域与时间确定和现场实际情况表现一致,显示出了良好的工程适用性。 | 陈结 杜俊生 蒲源源 姜德义 齐庆新 | 2022 | 煤炭学报2022，47，2： | 8 |
| 6 | 场微波作用下岩石体破裂特征及其机制探索显示文摘硬岩高效破裂是深部地下空间、深部资源勘探开发的重要前提,寻求和发展高效破岩技术成为大势所趋。微波具有加热效率高、无二次污染等优点,被认为是一种极具发展潜力的高效辅助破岩技术。微波场内岩石体破裂差异性行为解译是实践微波辅助破岩技术的重要基础。从宏-细-微观不同尺度对微波场内砂岩、花岗岩和辉长岩开展了跨尺度破裂行为机理研究。结果表明:在岩石宏观膨胀破裂层面,砂岩表现为低温崩裂破坏,实测最高温度为194℃,辉长岩和花岗岩则为高温熔融破坏,实测最高温度分别可达367℃和492℃;岩石脱离本身基质约束产生裂纹或宏观破裂面时体积变化明显,高温熔融破坏时岩石体积膨胀率最大,花岗岩和辉长岩破裂时体积膨胀率为2.1%和1.8%。在岩石细观破裂面特征层面,微波场内高温熔融作用所产生的破裂面比低温崩裂面分维高2.0%,其中花岗岩、辉长岩和砂岩的破裂面分维分别为2.1092,2.0704和2.0660。在岩石微观损伤差异性机制层面,岩石破裂特征与主要成岩矿物的组分、含量和含水率密切相关。一方面,由于石英和其他矿物介电特性差异较大,当岩石内部石英含量较高时,热应力迅速增长;另一方面,水在微波作用下迅速汽化,在岩石内部产生高孔隙压力,试样易低温崩裂破坏,微观断口不会出现显著的损伤结构;而当岩石内部主要矿物组分介电特性差异较小及含水率较低时,试样内温度增长缓慢,矿物温度梯度相对较低,后期岩石整体呈现高温熔融破坏;岩石晶体化学分子结构分析结果发现,试样内部Si—O键含量波动幅度较大,石英和硅酸盐矿物XRD衍射峰和对应衍射角发生偏移,晶体主要受到微观压应力作用,表现为花岗岩的石英和斜长石矿物内部和交界处出现大量的显微裂纹和孔洞,辉长岩的损伤结构主要集中于辉石矿物内部,据此可推断适合微波辅助破岩的地质岩性工况,以期提高深部硬岩破岩效率。 | 高明忠 谢晶 杨本高 唐瑞烽 邓虎超 刘依婷 叶思琪 周雪敏 王绍兰 | 2022 | 煤炭学报2022，47，3： | 7 |
| 7 | 深部煤岩三轴破断行为与能量释放的加载率效应试验研究显示文摘以同煤特厚煤层开采扰动为工程背景,联合AE微破裂探测技术,在实验室尺度下开展不同加载速率下煤岩三轴力学参数、损伤破断行为以及能量演化差异性规律研究。研究结果表明:在不同加载速率下,煤岩力学行为存在显著差异,均存在临界加载速率区间0.054~0.108 mm/min;随着加载速率的增加,煤岩三轴强度先降低后逐渐升高,宏观裂隙数量及长度最小值发生在加载速率为0.018 mm/min的条件下;煤岩试样内部AE事件数及AE事件能量量级随加载速率增加逐渐演化,煤岩试样损伤变量随加载速率总体符合二次函数关系;煤岩总能量、弹性应变能及耗散能均随着加载速率的增大呈现先减小而后上升最后趋于稳定的演化过程,推测加载速率效应与外部围压效应存在博弈,从而导致煤岩力学行为的加载率效应。 | 谢晶 高明忠 张盛 付成行 彭高友 刘军军 | 2021 | 中南大学学报(自然科学版)2021，52，8： | 7 |
| 8 | 深部原位岩石力学研究进展显示文摘深部原位岩石力学理论研究是深部资源开发与深地科学发展的重要基础,传统岩石力学理论大多基于室内岩样的试验数据,难以考虑深部原位赋存环境与工程扰动的影响,使深部工程活动存在一定盲目性和低效性。从深部原位岩石力学的概念和工程角度出发,提出了深部原位保真取心原理与技术、工程尺度原位监测理论与方法以及实验室尺度原位模拟深部工程活动等三个主要研究方向。重点以千米深井煤矿原位岩石力学研究为例,分析了深部煤矿保压保瓦斯取心装备与技术的核心与关键,总结了工程尺度原位采动应力—裂隙时空演化规律,探索了实验室尺度真三轴原位开采扰动模拟下岩石力学行为与破断特征。 | 高明忠 叶思琪 杨本高 刘依婷 李建华 刘军军 谢和平 | 2021 | 中国科学基金2021，35，6： | 6 |
| 9 | 卸荷和冲击载荷作用下高应力红砂岩的动力特性显示文摘在深部开挖工程中,深部岩石往往经历“三轴高应力+开挖卸荷+动力扰动”的全应力过程。为了研究围压卸荷对深部预应力岩石的动态破坏特征的影响,采用改进的分离式霍普金森压杆对红砂岩进行了一系列三轴卸荷动态压缩试验,还进行了单轴预应力冲击压缩试验(不考虑围压卸荷效应)。结果表明,红砂岩的动态抗压强度表现出明显的应变率效应。在应变率近似相等的情况下,三轴卸荷动态压缩试验中岩石的动态强度小于单轴预应力冲击压缩试验中岩石的动态强度。围压卸荷造成明显的强度弱化效应,并采用动态强度弱化因子(DSWF)量化强度弱化程度。在同一个应力路径下,岩石的应变率和入射能呈对数关系;而在入射能相同时,卸荷会导致预应力岩石有着更高的应变率。分析了试样的破坏模式,发现卸荷对试样破坏模式的影响并不显著。此外,讨论了围压卸荷对剪切强度参数(内聚力和摩擦角)的影响。在入射能相同时,发生卸荷后的预应力岩石更容易发生破坏。因此,在深部岩石工程开挖设计中应考虑卸荷对岩石力学特性的影响。 | 宫凤强 钟文辉 高明忠 司雪峰 伍武星 | 2022 | Journal of Central South University2022，29，2： | 6 |
| 10 | 基于不同预裂长度防控顶板型冲击地压风险:机理与效果研究显示文摘顶板预裂是控制潜在顶板型冲击风险的有效方法。本文采用不同预裂长度的细砂岩试样开展了三点弯曲加载试验,利用数字散斑方法(DSCM)和声发射技术(AE)对裂纹扩展全过程进行了监测,分析了预制裂隙对岩梁断裂的影响规律,揭示了岩梁断裂过程的力学机理,提出了顶板预裂设计方法,在济宁二号煤矿10303工作面进行了工程实践。研究结果表明:预裂岩梁的加载曲线表现出明显峰后特征;与完整岩梁相比,35 mm预裂岩梁的抗拉强度和最大拉应变分别降低了32.4%和33.1%,声发射b值增大了30.2%;10303工作面预裂施工后的最大微震能量和平均微震能量分别降低了25.6%和6.4%,厚层坚硬顶板预裂效果良好。 | 赵同彬 张鹏飞 郭伟耀 公绪飞 王超 陈洋 | 2022 | Journal of Central South University2022，29，11： | 3 |
| 11 | 不同微波作用模式下深部巷道砂岩的破坏行为和能量演化特征显示文摘有效破碎硬岩和预防并控制岩爆灾害是深部高地应力区施工的两个关键问题,也是确保深部工程安全高效施工的两条最重要的途径。本文以微波作用下坚硬砂岩的致裂弱化为出发点,以单次微波辐照处理的持续时间为变量,同时结合力学测试和声发射监测方法,论证了微波作用对防治岩爆灾害的可能性。结果表明,在微波作用下,坚硬砂岩的裂纹损伤应力占比从77%下降到62%;耗散能占比从6%增加到20%,基于能量的脆性指数从0.94下降到0.72;声发射监测结果表明,经微波作用后,砂岩的平静期从总时间的56.2%和59.6%大幅缩短至11.5%和8.6%。在本试验中,1 kW微波作用时长的阈值为2 min,超过该阈值时,岩石就会受到不可逆损伤。本研究可为深部高地应力区高效、安全破岩提供必要的理论支持和技术指导。 | 唐茂颖 高明忠 李树武 杨本高 唐瑞烽 李飞 刘军军 | 2023 | Journal of Central South University2023，30，1： | 3 |
| 12 | 深地医学研究新进展显示文摘世界主要矿业大国相继进入深部开采,我国的深部资源开采也已经成为新常态。然而,深地作业环境,尤其是1000 m以下,对矿业工人等深地作业人群的生理、心理以及病理的影响规律及其作用机制基本处于空白。基于前期的调研、初步研究成果,提出深地医学新概念;即系统研究深地环境因素对人的生理、病理以及心理影响程度及其潜在机制,也即深地的物质和空间健康效应,并探索对深地有害影响因素的防护措施,有益环境因素开发利用的专门学科。从医学视角深入分析了深井矿业工程作业环境的基本特征,本底辐射随深度逐渐下降、温度湿度随深度增加、氡气浓度尚在安全范围之内。发现矿井深部低本底辐射环境可以明显抑制正常细胞与癌细胞的生长速度,如喉癌细胞在地表培养2 d后细胞增加37.73%,而地下组仅增长7.53%,深部低本底辐射环境对癌细胞的生长速度抑制更胜正常细胞,且发现核糖体、线粒体可能是细胞应答深地低本底辐射环境主要细胞器。剖析了深部矿井矿工心理和作业环境的相关关系,深井矿作业工人的状态差于健康常人,约2/3的人群伴有睡眠问题,且其不佳的心理状况与井下的不良作业环境有关。提出深地医学未来迫切需要开展的前瞻性研究课题,为今后深地医学及相关生物学、生命科学研究提供参考。 | 谢和平 刘吉峰 高明忠 王领 文巧 刘飞 吴江 | 2022 | 煤炭学报2022，47，6： | 3 |
| 13 | 岩体多源声学设备在地压与顶板灾害监测防控中的应用显示文摘随着矿山开采深度增加,井下开采条件趋于复杂,开采过程中易形成冒顶、片帮、塌方等地压问题。岩体多源声学监测技术是利用声学设备对岩石材料内部破裂信号与多源外界扰动的声学信号进行监测与分析,对岩石材料内部的动态破坏行为进行无损检测的技术。相对其他监测设备具有频段广、震源定位精度高、精准辨识危险区域、失稳灾害多指标联合预警的特点,特别是变“噪”为“用”,将大量爆破、凿岩等噪声信号经过定位和辨识后用于波速场成像,能够突破传统监测方式“点”和“线”监测的技术缺陷,实现了向“场”和“体”监测与识别的转变。在分析岩石材料内部破裂信号与多源外界扰动声学信号传播原理的基础上,将课题组自主研发的岩体多源声学监测系统应用于陕西震奥鼎盛铅锌矿与金川集团二矿区。采用波速场成像与岩体多源声学参数对采空区顶板和充填体顶板稳定性进行了实时监测与分析,总结了该系统在地压与顶板灾害监测防控方面的应用成果,构建了地压与顶板失稳灾害识别和预警建议体系。研究表明:通过岩体多源声学监测系统对监测区域进行波速场成像并结合岩体多源声学参数分析,可以直观且有效地在监测区域中发现波速场与岩体多源声学参数的异常位置,并实时反映开采过程中顶板的健康状况,对灾害监测防控起到了至关重要的作用。值得注意的是,即使监测结果暂时显示顶板较为稳定,但是其稳定性会受开采流程、充填体下沉和分层等影响,进一步可能会有能量、震级较大的事件发生。因此,需要将现场实际情况、开采计划与岩体多源声学参数变化情况相结合,并在现场排查相关隐患,结合集中领导组织与统筹安排管理,提升矿山灾害多源声学智能监测与预警水平。 | 董陇军 闫先航 裴重伟 孙道元 | 2023 | 金属矿山2023，，5： | 3 |
| 14 | 110工法顶板结构运动全过程力学模型的研究与应用显示文摘由于以往对110工法覆岩结构动态运动特征不了解,难以精确计算巷道支护阻力,造成巷道的过度支护,导致巷道支护成本大幅度增加。本文针对上述问题,对110工法沿空留巷的覆岩结构运动及巷道变形规律进行了深入研究。首先,依据两次采动影响下巷道顶板结构受力和支撑边界的动态变化过程,对切顶沿空巷道划分典型阶段;其次,以关键块为主要研究对象,基于沿空巷道的覆岩顶板破断结构和垮落特征,建立回采不同阶段切顶巷道支护阻力的力学模型和计算公式;然后,利用数值模拟软件,初步确定具体分阶段支护起始范围并验证支护方案的可行性;最后,结合现场实测数据,总结出110工法在两次采动影响下巷道分阶段压力显现及其变形规律。本文所叙研究成果与现场实测结果基本一致,为110工法在不同阶段的分区精准支护提供理论依据。 | 边文辉 杨军 何满潮 朱淳 徐东明 | 2022 | Journal of Central South University2022，29，9： | 2 |
| 15 | 不同尺寸砂岩动态力学性质和应力平衡性的试验研究显示文摘采用大直径分离式霍普金森压杆系统获得的不同尺寸试样的实验冲击动态力学参数有差异,因此在直径100 mm压杆上进行了3种直径(50、75和100 mm)和5种长径比(0.4、0.5、0.6、0.8和1.0)的砂岩试样冲击试验,分析了不同尺寸试样应力-应变曲线和应变率曲线随尺寸的变化,提出了用于比较波形对齐重合度的波形叠加系数,并与应力平衡因子共同构建了动态应力平衡性研究体系,由此确定大直径霍普金森压杆试验的试样建议尺寸。同时,利用高速摄影机监测试样的动态破坏状况。结果表明:当长径比相同时,直径75与100 mm岩石试样的动态抗压强度测试值相近,直径50 mm试样具有更明显的长度效应;随着试样直径的增大,应变率曲线从单峰变为双峰;小尺寸试样更易发生轴向劈裂破坏,大尺寸试样受内部应力波叠加影响产生了较大的拉应力,易发生层裂拉伸和轴向劈裂的复合型破坏;对直径75 mm且长径比0.3~0.4的试样,波形对齐后重合度较高,在起始破坏前拥有充足的应力平衡时间,应变率加载效果较好。获得了砂岩试样冲击压缩试验的尺寸效应,可为大直径岩石试样的尺寸选择提供参考。 | 张盛 王峥 张旭龙 荣腾龙 周锐 徐瑞泽 | 2022 | 爆炸与冲击2022，42，10： | 2 |
| 16 | 平行双裂缝圆盘试样裂纹扩展过程的尺寸效应试验研究显示文摘针对含多条裂缝不同尺寸的岩石受载时内部裂纹扩展及贯通存在尺寸效应的问题,制作了直径分别为50,100,150和200 mm的平行双裂缝砂岩圆盘试样,其厚度、裂缝长度和裂缝间距随直径等比变化。在GCTS RTX–3000试验机上对圆盘试样进行静态加载试验,采用声发射(acoustic emission,AE)和数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术对试样的裂纹扩展过程进行监测。结果表明:随试样尺寸的增加,破坏载荷呈线性增长趋势,预制裂缝对试样承载能力的削弱作用增强,试样破坏单位体积消耗的能量逐渐减小;多裂纹扩展存在相互竞争机制,裂纹的起裂顺序决定着扩展方向,直径50,100和200 mm的试样裂纹扩展具有同方向性,直径150 mm的试样裂纹相向扩展;通过AE准确反映了试样内部的损伤演化过程,运用DIC技术将裂纹扩展过程数值化,能够精确分析裂纹的张开位移和扩展速度;不同尺寸试样裂纹扩展速度的变化规律相似,即裂纹以一个较低的初速度开始扩展,并在很短的距离内达到峰值速度,之后扩展速度急剧下降,末段裂纹扩展速度缓慢减小并趋于稳定。 | 张旭龙 张盛 安定超 陈召 王峥 | 2023 | 岩石力学与工程学报2023，42，1： | 2 |
| 17 | 基于分子模拟的表面活性剂对煤体的润湿机制探讨显示文摘随着煤矿开采深度和机械化程度的逐渐提高,瓦斯煤尘二次爆炸愈加严重,采用表面活性剂等化学抑尘剂可以有效抑制煤尘的产生及扩散,减少瓦斯煤尘爆炸。为探明非离子表面活性剂对疏水性煤尘的抑制机理,以典型深部(1 050 m)疏水性煤尘为研究对象,利用FT-IR、XRF、XRD等手段分析其基础物化特性,联合EA、XPS、^(13)C NMR等测试技术分析并建立煤尘分子结构模型,通过建立分子模型考察水-表面活性剂-煤润湿吸附体系的平衡吸附构型、分子空间分布特征,设计实验测定表面活性剂吸附前后煤尘的表面自由能组成变化,验证并讨论表面活性剂在煤尘界面的润湿吸附机制。结果表明:表面活性剂可在疏水性煤尘表面形成有效定向吸附层(吸附层较紧密,对煤表面覆盖程度高),通过表面活性剂疏水尾链覆盖煤尘表面疏水结构,亲水头基朝向水相,使得煤尘表面自由能极性分量增大,煤尘表面因此由疏水性向亲水性发生转变。研究结果可为煤矿开采中的高效抑尘处理提供理论指导和借鉴。 | 仝艳军 杨尊东 宋杰 李永程 刘依婷 | 2023 | 煤田地质与勘探2023，51，8： | 1 |
| 18 | 单轴压缩下高静预应力花岗岩受低频动力扰动的强度弱化效应显示文摘研究高静预应力岩石在单轴压缩下受低频动力扰动的强度弱化机制。根据花岗岩在静态加载下的单轴抗压强度(UCS),选取70%、80%和90%的UCS作为初始高静预应力(σ_(p)),然后对高静预应力岩石试样施加应力幅值分别为30%、20%和10%UCS的正弦波扰动荷载,其相应低频扰动频率(f)分别为1、2、5和10 Hz。结果表明,高静预应力花岗岩受到低频扰动发生岩爆破坏,其破坏强度远低于静载条件下的单轴抗压强度。当σ_(p)或f一定时,花岗岩试样的抗压强度随f或σ_(p)的增加而逐渐降低。本研究阐明了低频动力扰动下高静预应力岩石强度弱化效应的影响机理,即高静预应力是岩石强度弱化的前提和主导因素,而低频动力扰动诱发岩石破坏并影响强度弱化程度。 | 伍武星 宫凤强 江权 | 2022 | Transactions of Nonferrous Metals Society of China2022，32，7： | 1 |
| 19 | 松科二井4900~6830 m不同深度岩石非线性力学行为和取样损伤特性试验研究显示文摘本文利用松科二井的深部岩芯开展了4900~6830 m范围内不同深度岩石的单轴压缩力学测试,详细分析了不同深度岩石的变形破坏特征规律,并基于力学测试结果揭示了深部岩石的取样损伤随埋深的变化特点。研究发现:在4900~6830 m范围内,岩石单轴压缩的各力学参数随深度非线性变化,深部岩石的强度特性与硬相矿物的含量呈正相关;单轴压缩破坏模式多为突发性的轴向拉伸劈裂,对比研究岩芯破坏断面和松科二井4500~7000 m饼化岩芯的断面,发现在两种破坏案例中岩浆岩试样的破坏断面均更加光洁;在4900~6000 m范围内,岩石峰前特征应力都随深度的增加而增大,主要受控于沉积岩的重力沉积作用;在6000~6830 m范围内,岩石特征应力随深度的增加而减小;损伤应力在不同深度岩石的应力应变曲线中位置相对稳定;利用裂纹闭合应力表征了不同深度岩石的取样损伤,发现在0~6250 m沉积岩地层中,岩芯的裂纹闭合应力随深度的增加呈线性增加趋势,而在6250~7000 m岩浆岩地层内,裂纹闭合应力随深度的增加趋于稳定。研究成果可为深地科学规律探索和深部工程实践提供参考。 | 杨明庆 李佳南 高明忠 陈领 李聪 何志强 魏子杰 谢和平 | 2023 | Journal of Central South University2023，30，4： | 1 |
| 20 | 激光热裂砂岩可钻性及力学参数特征研究显示文摘目前浅部易开采煤炭资源逐渐枯竭,传统钻进技术在深层煤炭资源勘探开发时往往面临破岩效率低、钻进成本高和环境污染等问题。因此,亟需引入新型辅助钻井破岩技术破解此类难题。聚焦于新型激光辅助破岩技术,以坚硬砂岩为研究对象,系统开展了不同时长激光作用后砂岩的力学、可钻性试验,旨在探究激光作用下坚硬砂岩温度场时空演变特性、砂岩表面裂纹的扩展特征及力学参数和钻进效率。结果表明,随着激光作用时间的增加,砂岩表面裂纹由2条逐渐扩展为5条,裂纹面积由6.78 mm^(2)增加到36.85 mm^(2);温度场的演化特征符合高斯分布规律,由热熔融区向低热区呈环状递减,激光照射15 s后达到热平衡,温度场演化趋于稳定;激光照射50 s后砂岩抗压强度、弹性模量降幅最高分别可达74.6%、92.7%,轴向峰值应变从0.52%不断增加到1.65%,表明岩石经激光作用后呈现由弹性状态向半塑性/塑性状态转变的趋势;激光作用50 s后砂岩进尺速率由0.09 mm/s增加到4.30 mm/s,失重比由2.73%增加到27.36%;合理设置激光参数有助于提高破岩效率与降低钻进成本,在照射20 s时砂岩进尺速率和失重比增幅最大,此时可达到更快更经济的破岩目的;研究初步论证了激光辅助破岩技术的高效性与可行性,为深部高效破岩钻进技术提供理论基础。 | 杨磊 杨本高 刘军军 周雪敏 谢晶 王晨 郭辰辰 高明忠 | 2023 | 煤田地质与勘探2023，51，8： | 0 |
您所在的机构暂未开通此部分的功能，请联系管理员