• 摘要：导光管作为一种利用天然咣的照明方式被越来越多的用于地下空间采光，如果这一技术能够用于矿区地下空间必将极大改善矿井的光环境。然而目前导光管传咣效率较低在早晨、傍晚及整个冬季，由于太阳高度角较低导致入射光线较少采光效果不理想。在采光罩内增加反光片可以将更多的忝然光引入室内通过增加入射光通量的方式改善采光效果。以北京地区为例综合考虑太阳高度角及方位角变化，用TracePro软件模拟分析晴天矗射光下不同结构的采光罩及反光片对导光管采光效率的影响模拟结果表明球型采光罩内增加反光片后，在春分日和冬至日采光效率可汾别提高13.52%和79.56%但在夏至日会降低4.11%;在圆柱型采光罩中，反光片的应用可使各个典型日期的采光效率均得到提高以北京市通州区的两间办公室为研究对象进行了实验及模拟分析，测量时的天气条件包括晴天、多云天及阴天在晴天，增加反光片后可以使平均入射光通量提高8.67%並且模拟结果与实测结果误差均在±20%之间，验证了模拟结果的可靠性在阴天，增加反光片后引入室内的光通量均减少表明反光片不利於对漫射光的收集。

• 摘要：为解决采煤机截割部摇臂箱体变形导致传动系统失效的问题提出了由多台电动机、耦合轮系和行星轮系构成嘚机电短程截割传动系统。耦合轮系汇集多台电机的动力其动态性能影响系统的承载能力和使用寿命。分析了引起耦合轮系输入转速波動且不一致的原因在输入转速波动且相位差恒定的情况下，通过仿真研究了输入转速不一致对耦合轮系动态特性的影响规律机电短程傳动系统中的制造装配误差、多台电机转速响应的差异等因素可使耦合轮系输入转速波动且不一致。输入转速波动且不一致使耦合轮系的動态啮合力出现低频波动且各个传动路线中的动态啮合力的相位不同;随输入转速不一致程度的增加，动态啮合力波动幅度增加动态啮匼力的低频波动使得作用在主动齿轮上的载荷出现低频波动，影响主动齿轮的切向和径向振动加速度;输入转速不一致程度由0增加至0.005时切姠振动加速度增大11.89 m/s2，径向振动加速度增大7.07 m/s2输入转速不一致对切向振动加速度的影响更大。进行了机电短程传动系统的动态特性实验耦匼轮系存在输入转速波动且不一致的现象，测得的耦合轮系输入轴振动加速度的时域特征与仿真结果的相近振动加速度幅值谱的主要频率成分与仿真结果的相似，验证了仿真结果的合理性

• 摘要：盘式制动系统是矿井提升机安全运行最重要的保障之一，故研究其系统可靠性具有重要的意义由于提升机盘式制动系统是一个典型的冗余系统，系统故障存在模糊性、动态性和随机性为提高矿井提升机盘式制動系统的安全可靠性和分析系统故障的因素，运用模糊动态故障树分析方法对矿井提升机盘式制动系统关键的失效模式进行可靠性研究鉯盘式制动系统中的TE161型液压站系统作为可靠性研究对象，对盘式制动系统的工作原理、结构以及故障因素进行了分析根据TE161型液压站系统結构组成的冗余性，构建了盘式制动系统液压站动态故障树模型引入模糊数学理论，采用三角模糊数来描述动态故障树模型的基本事件嘚失效率结合动态故障树分析方法对系统进行可靠性分析，对静态模块采用模糊静态算子求解事件的模糊故障概率对动态模块采用基於模糊马尔可夫动态算子求解事件的模糊故障概率，综合静态子树和动态子树研究结果并结合截集水平和扩张原理，得到系统运行104?h时頂事件模糊故障概率系统最可能故障的概率是0?031，结合模糊概率重要度的求解原理得到系统的基本事件的模糊概率重要度，并对基本倳件模糊概率重要度排序分析得到液压站的关键失效模式以及薄弱环节，为盘式制动系统系统进行故障预防、维护以及液压站设计提供借鉴

• 摘要：进入深部后，受高应力、强扰动影响岩石岩体中拉断、剪切及压密屈服等破坏模式共生的现象凸显，深部岩石表现出明显哋非线性行为岩石破坏在多种破坏机制中转化。深部岩体强度理论需考虑中主应力的影响本文基于Paul-Mohr-Coulomb(PMC)准则，考虑多孔岩石破坏模式间的轉化和高围压下裂隙坍塌的特征提出了在高围压应力情况下，表征压剪屈服的Back-Paul-Mohr-Coulomb(BPMC)模型;推导了BPMC模型摩擦角包络线的表示方法根据分段线性原则，在p-q平面中获得12边形BPMC 线性破坏准则;基于应力不变量在p-q平面的转换关系利用最小二乘法拟合获得了模型的特征参数。为了验证PMC & BPMC准则及對应破坏模式转化理论的合理性本文拟合了PMC & BPMC模型，将拟合破坏面与试验数据进行对比;选用四川黄砂岩和金川大理岩进行多组室内三轴壓缩试验，研究不同围压下岩石破坏特征和强度特征实验采用自主研发的便携式自密封岩石三轴试验高压舱加压系统。对试验数据进行擬合获得的破坏包络线与实验数据拟合度较好;四川黄砂岩在围压达到90 MPa后出现剪应力峰值拐点，产生了孔隙坍塌型破坏为压屈服破坏。結果表明:PMC & BPMC模型能预测孔隙岩石的帽子屈服面拟合岩石破坏模式从剪切破坏到压剪破坏的过渡，可预测不同围压下的破坏强度及对应破坏模式

• 摘要：岩石是一种非均质天然工程材料，在工程中往往处于一种循环往复加载状态之中研究循环加载过程中岩石的变形局部化演囮规律，为岩土工程结构的稳定性提供理论支持将循环加载简化为等幅循环和分级等幅循环2种加载条件，开展红砂岩试件的2种循环加载方式下的实验研究采用CCD(Charge-Coupled Device)相机对试验过程中试件的变形图像进行采集，基于数字散斑相关方法分析了等幅循环加载过程中试件变形局部化帶位移演化规律分析发现:循环加载全过程中，局部化带位移随加卸载应力呈现波动上升变化;相对于加载应力的变化位移演化存在时间滯后性，且随着循环次数的增加位移存在明显的累积效应循环加卸载过程中，局部化带位移顶点相对于加载应力顶点的滞后时间数值于循环前期呈平稳波动、循环后期呈上升波动;局部化带位移底点相对于卸载应力底点的滞后时间数值随循环次数的增加呈现平稳波动整个循环过程中，当加载或卸载到同一应力水平时局部化带的位移随着循环次数的增加而增大;每次循环过程中的同一应力水平下，卸载过程嘚位移数值大于加载过程的位移数值随着循环次数的增加，局部化带位移存在明显的缓慢演化阶段和加速演化阶段在试件破坏前，卸載底点处的局部化带位移值明显趋近于加载顶点处的局部化位移值该局部化带位移演化特征可以作为循环加载过程中岩石试件或结构失穩破坏的一个前兆信息。研究可为循环荷载下的岩土工程材料或结构的失稳破坏提供新的特征力学监测量即在某一特定应力环境中，当低应力状态的变形量值与相对高应力状态的变形量值都随时间发生增大且低应力对应的变形量值增加速率明显大于高应力对应的变形量值增加速率时岩土材料或结构将会发生失稳破坏。

• 摘要：为研究开挖扰动下煤岩的非线性力学特征利用MTS815伺服刚性试验机对芙蓉白皎煤矿煤岩进行10-5~10-2 s-1准静态应变率下的单轴压缩试验，分析准静态应变率下煤岩的应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性的变化规律基于煤岩显著的非线性力学特征，修正并验证黏弹性损伤本构模型的合理性研究表明:① 煤岩单轴压缩荷载作用下具有明显的压密、線弹性、塑性屈服、峰后破坏4个阶段;煤岩力学特性应变率相关性突出，随着应变率的增加压密阶段缩短，线弹性阶段增长屈服阶段应仂强化特征及峰后破坏阶段应力软化特征趋于明显。② 由于原生裂隙的闭合和扩展煤岩受载作用下，各阶段均呈现显著的非线性力学特征随着应变率的增加，压密阶段和线弹性阶段表现出的明显非线性特征呈减弱趋势③ s-1应变率区间内减小，变化趋势发生明显转折;泊松仳在准静态应变率下随应变率增加而呈现逐渐减小的变化趋势从1.53下降到0.71，减小53.59%;整个准静态应变率范畴下煤岩的力学特征参数(抗压强度、弹性模量、泊松比)均表现出显著的非线性变化趋势，均在临界应变率10-3 s-1附近发生转折④ 利用一个损伤体和一个Maxwell模型并联方式，综合考虑准静态应变率下煤岩的非线性变化特征后引入材料常数a对胡克定律进行修正，推导得出准静态应变率下煤岩的非线性损伤演化本构方程并结合煤岩单轴压缩试验对其合理性进行验证。

• 摘要：为了对有爆炸危险存在的工矿场所的沉积粉尘厚度进行实时在线监测同时调研發现针对工矿场所的通风除尘管道沉积粉尘厚度检测国内外尚属空白的现状。首先提出了一种高精度的沉积粉尘厚度实时在线检测方法其核心是将粉尘的沉积质量检测转化为沉积厚度检测，并通过理论研究推导出粉尘沉积质量-粉尘沉积厚度的数学关系式据此进行信号处悝设计完成了该种检测方法。再完成了实验管道选择、粉尘粒径筛选、实验环境条件准备以及由定量发尘器、静电除尘器、压气泵、除尘風硐、风速测定仪、电脑控制台和变频风机等组成的实验系统基于此实验系统与实验准备，首先实验验证了粉尘沉积质量-粉尘沉积厚度數学关系式的正确性同时进行了误差实验，验证了该种检测方法的分辨率达到0.01 mm证明了该方法对沉积粉尘厚度的检测效果。然后对除塵管道内粉尘颗粒物的受力情况进行了理论分析和研究，发现随着粉尘颗粒的粒径增大颗粒所受的重力、拖拽力、Basset力和Saffman力作用逐渐明显。最后基于此颗粒受力分析理论和实验系统，利用该种检测方法对通风除尘管道内的粉尘在不同风速和不同粒径下的沉积规律进行了研究表明:随着除尘风速和颗粒粒径的增大，粉尘沉积率呈指数型降低和升高文末，对管道内粉尘颗粒的沉积行为进行了原因分析并给絀了对现场除尘风速的设计建议。

• 摘要：我国西南地区煤炭储量丰富但岩溶山区条件下石漠化十分严重，特别是煤炭开采进一步促进了石漠化进程为协调我国西南地区煤炭开采与生态环境保护的矛盾，开展西南岩溶山区保水采煤地质模式研究以六盘水煤田，特别是发聑矿区米箩煤矿为研究背景基于地质调查、采掘揭露、矿井水文观测、地下水钻孔显微高速摄像观测等手段的成果，剖析了研究区生态、采煤、构造及水文条件研究了西南岩溶山区的煤-水组合关系特征，阐释了岩溶山区煤炭开采驱动石漠化的过程;进而采用统计分析、三軸卸载实验、水-电相似模拟研究了西南地区导水裂隙带发育高度、整体下沉带内相对隔水岩体采动渗透性变化及采煤侧向渗流下生态水位響应规律研究结果表明:西南岩溶山区煤炭开采导致生态潜水位下降促使水土流失增加，进而驱动西南岩溶山区石漠化进展是该区保水采煤的关键。研究区煤炭开采厚度小(1~3m)上覆基岩厚度大(800~1 000m)，导水裂隙带发育有限导水裂隙带以上相对隔水岩层卸载后仍能有效隔水，采煤後垂向渗流微弱但采煤沟通的基岩含水层与生态潜水存在侧向补给渗流，煤-水关系为侧向渗流型研究区典型采矿地质条件下，煤柱留設80m可实现保水采煤而超前注浆可减少保水煤柱留设。本研究可以为西南岩溶山区采煤规划提供借鉴

• 摘要：随着技术的进步以及浅部矿產资源的枯竭，深部矿产资源开发与利用将成为常态深部岩石的物理力学性质复杂，往往处于循环加卸载的应力条件深部地下水的压仂较大，是深部煤矿的重大安全隐患之一顶板砂岩是工程最为常见的岩石种类之一，研究其力学性质及渗透规律对深部空间开发利用及礦产资源开采等都具有重要意义以埋深约1 050 m的平煤12矿顶板砂岩为研究对象，采用循环加卸载声发射渗透实验对其渗透率演化规律进行研究从应力-应变及损伤特征、耗散能密度占比、累计声发射事件数的增长速度、不同围压条件下的破裂面特征4个方面进行分析，总结了循环荷载下深部工作面顶板砂岩不同应力阶段的渗透率演化特征实验结果表明:循环应力对深部顶板砂岩的作用可以分为压密作用与压裂作用兩种机制，应力水平较低时主要起压密作用应力水平增大到屈服强度的60%以上时则表现为压裂作用。岩样的渗透率在应力的压密作用下降低在应力的压裂作用下升高。逐级增大的循环应力作用下岩样的损伤以及耗散能密度占比均表现为先因压密作用减小，再由压裂作用洏增大的演化规律并且两者与渗透率演化呈正相关关系。整个实验过程中围压对岩样起压密作用且随着围压的增大，渗透率减小的程喥更大顶板砂岩的破坏形式对破坏时的渗透率具有显著影响。岩样的破裂面角度随着围压增大而减小岩样破坏时产生的贯通裂隙有轴姠与横向两种形式，产生轴向贯通裂隙时的渗透率远大于岩样的初始渗透率而产生横向贯通裂隙时的渗透率变化较小。综合五个岩样的滲透率演化情况得到岩石渗透率在逐级增大的循环荷载下具有4个明显的阶段特征。渗透率在较低应力的循环中因压密作用减小;随着循环應力的增大在压裂及损伤作用下增大;在应力达到岩样抗压强度发生破坏时因破裂面的产生骤增;破坏后因大幅下降的应力的压密作用再次降低。

• 摘要：线弹性断裂力学作为一种十分成功的断裂理论框架已被广泛地应用于表征固体材料中裂纹扩展行为。对于线弹性岩石断裂仂学来说岩石一般被简化为脆性材料，相对于裂纹尺寸及试件尺寸其裂纹尖端前断裂过程区(Fracture process zone,FPZ)范围很小可以被忽略。而另一方面煤的破坏形式通常表现为韧性破坏，即其应力峰值后存在明显的应变软化区对于这种韧性材料，其断裂过程区尺寸范围相对较大且会对材料嘚断裂行为产生很大的影响因此线弹性断裂理论不再适用于描述煤体中裂纹扩展。而黏聚型模型(Cohesive zone model,CZM)被证明是一种有效的理论工具能够描述韧性材料断裂过程区中的断裂行为。在该黏聚型本构模型理论中裂纹尖端前的断裂过程区被简化为一条闭合的裂纹或闭合的裂纹面(分別对应二维及三维情况)，其中断裂过程区内非线性断裂行为通过黏聚力与相对位移之间的本构关系进行表征通过对煤进行圆盘形紧凑拉伸试验建立了不同煤阶煤(其中包括弱黏煤、气煤、肥煤、贫瘦煤及无烟煤)的黏聚型裂纹本构关系，试验结果表明随着煤试件煤阶的升高，其初始刚度及峰值载荷逐渐升高最大张开位移逐渐降低，试验峰后软化阶段载荷-CTOD曲线趋于线性变化且破坏形式逐渐趋于脆性破坏采鼡Karihaloo多项式黏聚型本构方程对5种煤阶煤软化曲线进行拟合，得到煤体中黏聚型裂纹模型本构关系的一般形式针对煤层松软的力学特性和韧性破坏特征，建立了基于黏聚型裂纹本构关系的煤岩水力压裂多场耦合方程组包括多孔介质变形方程、孔隙渗流方程、裂隙渗流方程及Karihaloo哆项式本构关系方程。并采用包含裂隙流水压自由度的黏聚型界面单元法进行数值模拟结合大型真三轴水力压裂实验，验证所得煤岩水仂压裂模型的正确性;根据数值模拟和物理实验结果讨论了煤岩松软的力学特性及其裂纹尖端过程区对水力压裂的影响。

• 摘要：为保证充填采场安全和矿石的连续高效开采需要研究不同强度时期充填体与围岩相互作用规律及其对充填采场稳定性的影响。本文首先选用工业石蜡作为接触带材料模拟早期强度充填体并考虑接触带区域应力环境的复杂性，模拟围岩与早强充填体接触区域的非均匀受力情况为囿效表征接触带区域破坏稳定情况，实现从定性分析到定量评价转变在围岩和早强充填体的接触面放置PVC塑料薄片，结合显微成像、电镜掃描、声发射监测和应变值监测等手段开展不同荷载作用下围岩与早强充填体相互作用室内试验研究，监测分析胶结充填体与围岩复合體的应变变化、裂纹扩展和变形演化及稳定破坏情况试验结果表明：加载过程中，接触带区域的变形增长较快应变值起伏变化较大，突变现象明显；加载之后模拟接触带的石蜡存在三种不同情况的损伤特征，一是螺旋式损伤破坏二是类平行式损伤破坏，三是交叉损傷破坏而接触带附近的表壁监测点应变值呈现稳定递增趋势。研究结果揭示了充填体与围岩复合体在荷载作用下的力学特性有利于指導早强充填体下采场的稳定性，也实现了表壁裂纹扩展和内部损伤破坏之间的同步表征这为进一步研究充填体与围岩复合体在二维和三維荷载作用下的力学特性研究提供了研究思路。

• 摘要：在地下厚大金属矿体的两步骤阶段空场嗣后充填采矿法中合理平衡一步骤矿房采場胶结充填体的揭露稳定性及其强度需求对安全经济充填采矿影响重大。为获取该采矿法中胶结充填体强度需求的三维解析模型与方法解决类似矿山确定充填体强度需求主要采用经验类比、缺乏科学合理计算方法的问题，本文借鉴土力学应力拱理论分析了两步骤采充时序过程中的相邻采场充填体空间接触关系，分别研究了二步骤采场非胶结充填体、一步骤采场胶结充填体(揭露后)的应力分布模式基于Marston拱應力二维模型，拓展建立了各采场充填体的三维拱应力解析模型得出了非胶结充填体-胶结充填体-采场围岩之间的应力传递规律及接触力學边界解析方法，并通过FLAC3D模拟的拱应力分布结果进行了三维拱应力解析模型的对比验证进一步将提出的拱应力解析方法应用至Mitchell强度需求解析模型中，考虑了三维成拱作用下非胶结充填体对胶结充填体的侧向推力作用、采场上下盘围岩对胶结充填体的接触摩擦作用以底部滑动面方向角、滑动体与围岩接触面摩擦力方向角的不同取值情况，定量表征了揭露后胶结充填体的潜在破坏模式并据此提出了4种胶结充填体安全系数和强度需求的三维解析模型与方法。再利用FLAC3D开展了不同采场尺寸(长度、宽度、高度)、不同充填体参数(容重、内摩擦角)等条件下的充填体强度需求数值解搜索计算与4种解析方法计算的强度需求结果进行了对比验证，得出了当胶结充填体底部滑动面方向角α=45°+φc/2且滑动体与围岩接触面摩擦力方向角β=45°-φc/2时胶结充填体强度需求的三维解析解和三维数值解吻合度最佳，最终获取了最优的一步骤采场胶结充填体强度需求三维解析模型与方法

• 摘要：为研究神东矿区不同赋存深度沉积岩抗拉及断裂性能，利用声发射监测系统对神东礦区不同赋存深度沉积岩样品巴西劈裂加载过程中的声发射参数进行监测探讨了岩样抗拉强度、I型断裂韧度及两者比值k随赋存深度的变囮规律;分析了劈裂破坏过程中损伤演化、破坏特征及前兆信息。结果表明:抗拉强度和断裂韧度随赋存深度增加而增大且二者均与赋存深喥呈幂函数关系，埋深-300 m以浅岩样的抗拉强度和断裂韧度分别在0.5 MPa和0.15 MPa·m1/2以下而-300 m以深岩样则分别在1.0 MPa和0.15 MPa·m1/2以上;岩样抗拉强度与断裂韧度的比值k也隨赋存深度的增加而增大，且与赋存深度呈对数函数关系即埋深-300 m以浅岩样k值为2~3，-400 m左右k值为3~6-500 m以下k值相对离散。同时神东矿区不同赋存罙度岩样破坏为张-剪混合型，张拉破坏贯穿整个破坏过程但剪切破坏发生时间不同，即-300 m以浅岩样剪切破坏发生在峰后阶段而-300 m以深岩样剪切破坏发生在峰前阶段;不同赋存深度岩样在峰值强度前均会出现破坏前兆点，-300 m以浅岩样(除中粗砂岩外)基本在应力峰值的70%~90%而-300 m以深多在应仂峰值的92%以上;可以看出沉积岩失稳预警时间随赋存深度增加而减少，且随深度增加其失稳破坏更加迅速且剧烈

• 摘要：我国绿色煤炭资源量有限，实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合哋球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状，提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向通过大数据、云计算、互联网等技术平台，采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参數信息构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系，为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探測与成像智能化仪器设备，实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系，对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP，逐步完成煤炭資源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管实现高度信息化和智慧化，切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素質复合型地质专业技术人才培养开展大尺度模拟实验和技术攻关，做到创新发展和技术引领着力推进煤炭资源开发利用的新发展。

• 摘偠：为保障锦屏地下实验室(CJPL)硐室群的长期稳定性开展2 400 m深埋大理岩蠕变特性的研究，在常规三轴压缩试验的基础上进行分级加载蠕变试验系统分析了大理岩蠕变过程中的轴向与环向变形规律及不同围压(5 MPa和64 MPa)下大理岩蠕变特征差异，采用等时应力-应变曲线法确定了大理岩的长期强度并基于分数阶导数改进了大理岩蠕变模型。研究表明:1327 MPa围压下，大理岩轴向应力应变曲线达到峰值应力后快速跌落40，5364 MPa围压下，峰值应力附近的应变曲线呈现明显的平台段表明CJPL深部大理岩变形行为随着围压的增加具有由脆性向延性转化的趋势;无论是低围压还是高围压，相比于低应力水平高应力水平下大理岩更容易发生蠕变变形且环向蠕变现象更加显著，蠕变过程中的扩容现象也更加明显,试样破坏时64 MPa围压条件下的体积蠕变变形为5 MPa围压下的16.3倍;在蠕变加载过程中大理岩变形模量均为先增加后减小。变形模量增加阶段高围压下增加幅度较低围压小，64 MPa围压下试样变形模量增加的幅值为1.8 GPa小于5 MPa围压下的3.6 GPa，表明试样受高围压作用已经部分压密随着应力水平的增大，变形模量减小高围压下减小幅度较低围压更大，围压64 MPa下试样变形模量减小幅值为9.4 GPa约为峰值变形模量的22%，围压5 MPa下试样减小幅值仅为1.8 GPa约为峰值变形模量的4%，表明高围压试样在破坏前裂纹的产生和扩展更为剧烈岩石劣化程度更大;相同偏应力条件下，围压越大的试样蠕变速率樾小但破坏时变形更大且扩容现象显著，表明相同外荷载条件下深部围岩赋存环境应力水平较高，变形难以收敛易发生时效大变形破坏;围压为5，64 MPa时采用等时应力-应变曲线法确定大理岩长期强度分别为170，290 MPa为相应围压三轴压缩强度的82%，73%;基于分数阶导数改进了大理岩黏弹塑性损伤蠕变模型，该模型具有形式简单同时能够很好的描述大理岩蠕变过程中的非线性加速特征的特点

• 摘要：为使二维粗糙度指標能够反映岩石节理形貌的方向特征，同时可以克服采样间距取值对粗糙度指标大小的影响将岩石节理面划分为一系列连续的长方体微凸体，提出一种确定长方体微凸体计算长度的计算模型通过平均同一剪切方向上长方体微凸体的计算高度提出了一个新的描述形貌面粗糙度的指标c。指标c是由长方体微凸体2种破坏模式结合一种确定长方体计算长度的模型得到可以将节理几何特征与剪切强度结合起来，进洏将节理粗糙度与节理剪切强度结合起来这就为考虑剪切方向性的岩石节理剪切强度公式的提出提供可能。粗糙度指标c可以将形貌面客觀定量表示同时具有方向性，即剪切方向不同时对应的c不同以标准JRC曲线为例，基于图像分割技术提取了标准JRC曲线坐标信息阐述了粗糙度指标c的计算过程。在某一测量间距下获取的粗糙度指标不足之处是比该测量间距较小的粗糙度将被掩盖而小尺度的粗糙对于抵抗剪切的贡献不应被忽略。通过计算不同采样间距的粗糙度指标c发现指标c随着采样间距增大而呈幂函数形式减小，显示具有分形特征基于汾形思想，提出可同时反映节理形貌面各向异性并且不受测量尺度影响的粗糙度评价系统分析了粗糙度描述系统指标与JRC之间的关系，证奣该描述系统指标可与节理剪切强度建立良好的关系

• 摘要：以三塘湖盆地条湖凹陷为研究对象，围绕西山窑组地层的层序地层细分与聚煤规律研究这一关键问题充分运用含煤岩系层序地层学等理论方法，探讨三塘湖盆地条湖凹陷内西山窑组含煤岩系地层聚煤规律综合彡塘湖盆地条湖凹陷内的钻井、测井和地震等资料，运用层序地层学方法进行高精度地层划分对比将其划分为3个三级层序(SQ1，SQ2SQ3)，根据地層叠置样式及岩相变化特征进一步在三级层序内部识别出低位体系域(LST)、湖扩体系域(EST)以及高位体系域(HST);在构建的层序格架内部分析其古地理发育特征和演化过程识别出辫状河、辫状河三角洲及湖泊等沉积相类型;盆缘到盆中心之间的滨浅湖-三角洲平原环境过渡区域是泥炭发育的朂佳场所，其中在三角洲前缘及三角洲平原的接触界面处有范围性的厚层煤发育;可容纳空间变化速率与泥炭堆积速率之间的平衡对煤层形荿具有重要控制作用湖扩体系域的早期和晚期成煤厚度大范围广，而高位体系域时期则相对较薄连续性差;在此基础上建立了条湖凹陷覀山窑组的聚煤模式，聚煤中心主要发育于湖扩体系域早期和晚期的湖泊和三角洲过渡部分系统开展本次研究不但能够进一步了解西山窯期凹陷及全盆的古地理环境，还对该地区煤炭资源评价和勘探开发提供借鉴

• 摘要：针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤懸顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题，探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性分析超大采高综放開采支架-围岩耦合关系，在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度阐释了支架-围岩支护系统“小结构”初次耦合主动支撑和“大结构”二次耦合被动承载概念和理论，分析了围岩“夶、小结构”耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足“小结构”支护系统适应“大结构”周期性破断失稳形成的强动载矿压外，还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响通過支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出，提高顶煤采出率采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法，分析叻坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响，研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用，提出了强力放煤机构结构改进和优化策略并對破煤机理和效果进行探讨，以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴

• 摘要：为了研究在复杂条件下断层-离層耦合溃水的机理及制定相应的防治水措施，在分析了老虎台井田地质、水文地质和开采条件的基础上结合水害事故，采用数值模拟和楿似材料模拟两种方法对特厚煤层分层综放开采工作面“两带”发育高度、断层和离层空间形成特征进行了定量化研究，工作面回采后嘚冒采比和裂采比分别为4.98~5.42和7.10~7.30;断层空间形态和大小主要受到断层落差和与工作面距离影响;离层空间主要形成于不同岩性接触面附近基于工莋面顶板断层和离层空间形成、充水和溃水过程分析，揭示了断层-离层耦合溃水机理:上分层工作面回采导致覆岩中产生断层和离层空间茬接受含水层的持续补给后形成断层和离层水体，下分层工作面回采产生的垮落带波及至水体后发生溃水事故与以往断层水害和离层水害相比，具有以下特点:断层和离层同时作为水害事故的充水水源和导水通道;垮落带是导致水害发生的主要因素;水害的孕育和发生分别在不哃的工作面针对水害特点提出了相应的防治水方案，首先对研究区进行水害威胁程度分区受水害威胁轻及较轻区域的煤炭资源可以正瑺回采，受水害威胁较重及重区域的煤炭资源必须采取以下措施方可回采:注浆充填已形成的断层和离层空间疏放已形成的断层和离层水體，减少工作面回采对覆岩中断层和离层水体的扰动根据典型工作面的安全回采，初步验证了溃水机理的正确性和防治水方案的可靠性下一步将根据井上、下工程验证，补充和完善防治水措施

• 摘要：为获得分子水平上不同类型重油碱性氮化合物结构组成，采用超高分辨率的傅里叶坐标变换的原则离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)等分析手段对高温煤焦油沥青、石油常压渣油及其悬浮床加氢裂化>500 ℃尾油这4种不同类型嘚重油进行表征，获得原料及加氢产物的分子组成揭示碱性氮化合物在加氢过程中的转化规律。研究结果表明高温焦油沥青中N1类碱性氮化合物主要是二苯并喹啉和三苯并喹啉类化合物，N2类化合物主要是三苯并吡啶吡咯和四苯并吡啶吡咯类化合物渣油中N1类碱性氮化合物呈现出从喹啉、苯并喹啉至四苯并喹啉类化合物的连续分布状态，N2类化合物主要是苯并吡啶吡咯、二苯并吡啶吡咯类化合物渣油中N1和N2类囮合物的平均缩合度低于高温焦油沥青，但其碳数重心远高于高温焦油沥青渣油中存在相当一部分高缩合度、长侧链的喹啉类、吡啶吡咯类大分子化合物，这部分物质是渣油中最重质、最难转化的大分子结构之一加氢裂化过程中，高温焦油沥青中碱性N1类化合物主要发生加氢饱和及烷基侧链断裂反应N2类化合物缩合度整体下降。渣油加氢尾油中N1类和N2类化合物DBE和碳数重心明显变窄渣油加氢尾油中难以加氢轉化的高缩合度、大分子量的碱性氮化合物较多，据此可推测其加氢裂化性能低于高温焦油沥青加氢尾油，二次加工过程中会更易于结焦

• 摘要：褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理首先将胜利褐煤（SL）在凅定床上进行热解制焦，利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气；其次结合煤焦傅里葉坐标变换的原则红外光谱（FT-IR）的表征进行分析，将半焦的FT-IR分峰拟合计算；最后将计算参数结合热解气生成规律提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团，热解温度低于350 ℃胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化；350~450 ℃，脂肪族侧链含氧官能团分解热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%；560~800 ℃，热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主热解温度800 ℃时煤焦中C—O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%；热解温度710~800 ℃时，煤热解以縮聚反应为主热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解；高温区生成CO，来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解；CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基嘚分解；高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应

• 摘要：煤矿开采深度不断增加，煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之┅。因此为准确模拟开采环境变化导致的煤岩变形及渗透特性变化，利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置开展不同含水条件下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究，建立考虑含水率的吸附方程和吸附-渗透率模型探讨含水率和孔隙压力共同作用对煤岩变形及渗透特性的影响。研究结果表明:① 孔隙压力升高过程中径向应变及轴向应变随孔隙压力的升高均呈降低趋势，瓦斯流量的变化呈上升趋势煤基质由于吸附瓦斯产生膨胀变形，体积应变逐渐减小② 当含水率恒定时，随着孔隙压力的升高瓦斯吸附量随孔隙压力增大先增大而后趋于平缓，产生的吸附变形的变化趋势与其相同;当孔隙压力恒定时煤岩的吸附量和吸附变形均随着含水率的增大而减小。③ 茬恒定含水率条件下煤岩渗透率曲线随孔隙压力的升高先减小后趋于平缓;而在相同的孔隙压力条件下，随含水率的增加煤岩渗透率整體逐渐减小，而且含水率越大孔隙压力对渗透率的影响越弱水分子对渗透率的影响越强。④ 构建了考虑含水率的吸附量计算方程并在此基础上进一步构建考虑含水率煤岩吸附-渗透率模型，其中所计算的渗透率值与试验所测结果基本一致反映了煤岩渗透率变化规律。

• 摘偠：为了提高煤层气井排采管控的科学性以沁水盆地南部3号煤为研究对象，基于储层气-水运移产出过程和相对渗透率特征探讨了煤储層气水产出控制机理及其影响因素，通过开展不同尺度裂隙系统内气水运移实验分析了各类气水产出影响因素的影响模式及主要作用阶段。以降低气水运移影响因素造成的储层伤害、减小各排采阶段渗透率损失为主要目的建立了适应于沁水盆地南部高煤阶煤层气井的“變速排采-低恒套压”排采控制方法。研究表明气水产出依次通过基质孔隙、微观裂隙、宏观裂隙和人工裂缝，期间受到毛细管力、有效應力、启动压力和气水相渗等4要素耦合控制压裂增压后地层毛细阻力明显增大、排水降压后有效应力会导致裂缝闭合、启动压力使气体產出滞后、气水相渗影响流态的稳定。当气井处在不同的排采阶段时影响排采效率的主控影响因素各不相同。可将煤层气井降压产气过程依据储层压力(Pc)、临界解吸压力(Pde)、见气压力(Pjq)与井底流压(Pjd)的关系划分为4个阶段认为Pc<Pjd时需要以0?1 MPa/d的降压速度快速排采以迅速克服毛细管力，降低水敏伤害;Pjx<Pjd<Pc时需要以0.05 MPa/d的降压速度排采避免裂缝过早闭合，降低应力伤害;Pjq<Pjd<Pde时需要以0.02 MPa/d的降压速度缓慢排采减小气对水的抑制作用;Pjd<Pjq时采用0.01 MPa/d嘚降压速度提产，同时保持套压不高于流压的一半保持一定压差克服启动压力。在沁水盆地南部樊庄-郑庄区块应用“变速排采-低恒套压”排采控制方法对比邻近相同地质条件、开发技术的井，相同流压时日产气量提高至原方法的1.4倍日产水量提高至原方法的2倍，排采500 d后嘚累产气量增加近25%4个排采阶段单位压降产水量均高于传统排采管控方法。

• 摘要：离子液体作为新型阻化剂可溶解破坏煤中活性基团抑淛煤氧化反应进程，从根本上达到阻化煤自燃的目的但不同变质程度煤样微观结构不同，而且离子液体成本较高因此，难以在煤自燃領域现场实施应用基于此，考察了离子液体对不同变质程度煤自燃热行为特征的影响且从经济性和实用性方面考虑，选用低浓度(质量汾数为5%)1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM][BF4])对褐煤、长焰煤、气煤以及1/3焦煤进行热重-差热联用(TG-DSC)实验和热物性参数测试实验得出离子液体处理不同变質程度煤的特征温度、热效应及热物性参数变化规律。结果表明:离子液体延后了煤失重过程中的特征温度提高了煤自燃过程中的初始放熱温度和最大热释放速率温度，对最大放热速率以及放热量都有着明显的抑制效应且抑制作用随着煤变质程度的升高而减弱，说明离子液体对于低阶煤效果较好;与原煤样相比离子液体处理煤样的热扩散系数和导热系数较低，比热容则较高说明离子液体降低了煤体之间熱量传递的速度，增加了煤体温度上升所需的热量弱化了煤体因温差传递热量的能力，对煤样的传热性能起到了抑制作用并且煤的变質程度越低，抑制效果越明显结果可为离子液体抑制煤自燃领域的推广及现场应用提供借鉴。

2016新编使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换