技术异质性下我国碳强度减排目标在电力行业的可达性研究

为评估我国“十四五”时期全国和省级层面碳强度目标在电力行业的可达性,在共同生产前沿建模技术的框架下,基于非参数内生方向距离函数模型,对2016—2019年各省电力行业的碳强度最大下降潜力进行测度,并从技术效率变化、发电与控碳技术升级、组间最优技术引进3个方面分析其碳生产率的变化和驱动因素。结果表明:只有有效调整发电燃料结构以及完成区域间的最优技术引进,全国碳强度可下降44.75%,超额完成国家目标（18%）;仅在中短期内提升技术效率并升级发电与控碳技术,全国只有6个地区可实现其省目标;研究期内各地区的年平均碳生产率都得到了不同程度的提升,化石能源发电高占比区年均碳生产率增长最快（0.248 9）,其次为化石能源发电主导区（0.157 0）、化石能源发电低占比区（0.153 8）和化石能源发电中占比区（0.140 1）,且促进碳生产率增长的主要驱动因素为组间最优技术的引进。     

露天矿软弱基底排土场卸荷变形机制试验研究

为系统研究软弱基底排土场的卸荷变形机制,以大孤山铁矿粉质黏土基底排土场为研究背景,采用底摩擦试验方法对比分析天然(坚硬基底)、饱和(软弱基底)2种工况下排土场的变形破坏过程,采用散斑分析和测点追踪软件获取排土场位移分布特征和演化规律。试验结果表明:(1)饱和基底排土场稳定性明显低于天然基底排土场。(2)天然基底排土场变形破坏形态呈现滑塌→牵引→推移态势,排土场由低级向高级边坡依次滑移。(3)饱和基底排土场卸荷变形模式主要受软弱基底控制。排土场前后部分之间的不均匀卸荷沉降导致边坡循环出现下沉→开裂→滑移,直至软弱基底上覆边坡全部滑移失稳。(4)天然基底排土场裂隙由不均匀水平变形产生,为张拉裂隙;饱和基底排土场裂隙由不均匀卸荷沉降产生,为错动裂隙。(5)软弱基底排土场建议采用动力固结、钻孔注浆等措施进行基底加固,同时建议构筑完善的疏排水系统减小基底土体软化。研究成果可为类似软弱基底排土场卸荷变形的研究与治理提供借鉴。     

基于PURE-LET的激光光斑图像快速去噪算法

煤矿井下低照度成像环境会导致图像中产生泊松噪声，将引起激光光斑图像的强度和形状分布的不确定性，从而影响激光三角测距的精度。提出了一种基于PURE-LET（Poisson Unbiased Risk Estimator-Linear Expansion of Threshholds）的煤位表面激光光斑图像的快速小波域去噪算法。给出了泊松噪声下小波系数估计MSE（Mean Squared Error）的一个无偏估计子PURE，并将小波系数估计子写作一组基本阈值函数的线性组合以提高算法速度。仿真图像与真实煤仓图像的实验显示，与3种典型图像去噪算法（BayesShrink，Poisson_NLMeans，PURE-LET）相比，提出的PURE-LET-Smooth算法具有更好的噪声抑制能力，同时具有保持图像边缘结构和快速计算的特点，这在实时光斑质心精确计算和三角测距应用中是一个明显优势。此外此算法具有阈值函数组合系数的快速自动计算特点，适用于自动煤位检测应用。     

高温作用下活性粉末混凝土(RPC)孔隙结构的分形特征

为能定量表征温度作用下RPC内部孔隙结构的变化特征,采用压汞测孔法对高温后活性粉末混凝土(RPC)内部的孔隙结构和孔隙的分形特征进行了实验研究。分析了孔隙体积、阈值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数随温度变化的规律;计算分析了毛细孔和过渡孔等有效孔径区间内RPC的体积分形维数及其随温度的变化规律。研究表明：温度影响下,RPC内部孔隙结构表现出劣化特征,孔隙率、孔隙体积等特征参数明显增大;RPC内部的损伤过程可以采用分形方法去描述,150 ℃时,RPC初步呈现分形效应,在毛细孔和过渡孔的孔径范围内RPC的体积分形维数整体表现出增大趋势。     

基于分区变权模型的煤层底板突水脆弱性评价——以开滦蔚州典型矿区为例

在解决煤层底板突水预测预报评价难题时,传统的常权模型存在固定权重不能反映各主控因素指标值在突变情况下及各主控因素之间组合关系的变化,以及因素权重也应随之变化的情况。为此,笔者将分区变权理论引入底板突水脆弱性预测评价中,构建了符合煤层底板突水预测评价问题变化规律的分区状态变权向量及分区变权模型。同时以开滦蔚州典型矿区为例,应用分区变权模型对目标煤层底板突水脆弱性进行了预测评价,并和传统常权模型下的预测评价结果进行对比分析,结果证明变权模型的预测评价效果更好。     

Pertinence study on deformation and permeability of coal containing methane during loading process

利用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,进行了不同气体压力作用下煤样全应力应变过程的瓦斯渗流实验。实验结果显示,煤样渗透率与变形之间存在内在关联,渗透率变化呈现阶段性特点。基于考虑气体吸附性的含瓦斯煤有效应力,建立了加载煤样变形与渗透率的相关性模型,研究受荷煤样变形与瓦斯渗流的相互关系。理论分析表明：当应力控制边界条件时,渗透率与煤样变形密切相关;煤样渗透率的变化受到有效应力、煤样变形模量、孔隙率和气体吸附性的共同作用;有效应力系数是联系煤样变形和渗透率的关键参量。由于理论计算结果与实验曲线较为接近,因此模型反映了不同瓦斯压力下加栽煤样变彤与渗诱率蛮化的基本特征。     

冲击倾向性煤体的三点弯曲动态断裂实验

采用三点弯曲冲击断裂实验装置和分布式多火花高速摄影系统对冲击倾向性煤体内裂纹扩展过程进行了观测，分析了裂纹扩展速度、动态裂纹扩展摸式和裂纹扩展的非稳定性.研究发现：冲击倾向性煤体内裂纹扩展具有高度的非线性特征；煤体的非均质性和不连续性对动态裂纹扩展模式和裂纹扩展速度有较大影响.实验结果解释了由放炮等震动诱发冲击地压灾害的滞后突发机理.     

海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征——以四川盆地南部龙潭组为例

结合扬子地区海陆过渡相煤系页岩分布与地质特征,以四川盆地南部二叠系龙潭组为例,采用有机碳、Rock-eval热解、显微组分定量、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高压压汞、低温气体吸附等多种实验分析方法,对海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征进行了研究。结果表明：海陆过渡相煤系页岩,累计厚度较大,多在100 m以上,而单层厚度较小,一般小于40 m,通常与煤层和致密砂岩甚至与灰岩互层。四川盆地南部海陆过渡相龙潭组煤系页岩有机碳含量较高（TOC含量为0.85%～35.70%,平均6.73%）,有机质类型以腐殖型为主（干酪根碳同位素δ13C为-28.0‰～-23.5‰）,有机质成熟度达高-过成熟阶段（Ro为1.95%～2.40%,平均2.22%）;页岩中黏土矿物较为发育（20.3%～92.3%,平均61.9%）,脆性矿物含量较低（6.3%～65.7%,平均27.7%）,页岩储层可压裂性较海相页岩差。龙潭组煤系页岩孔隙度多大于3%,孔隙类型多样,常见粒间孔（含量占29.08%）和溶蚀孔（占30.18%）,其次是有机质孔（占16.74%）和粒内孔（占10.56%）,还有晶间孔（占4.94%）和微裂缝（占8.5%）,为页岩气赋存提供了储集空间;页岩含气性较好,含气量主要介于1.0～3.0 m3/t。     

低水胶比偏高岭土混凝土的强度和细观结构的分形特征

为探明低水胶比偏高岭土混凝土的力学性能,以及定量表征掺入偏高岭土后混凝土内部细观结构的变化规律,测试了不同偏高岭土掺量混凝土的抗压、劈裂和弯折强度;利用扫描电镜拍摄了混凝土水化产物微结构的SEM图像;运用分形理论计算分析了SEM图像的分形维数及其变化规律;并研究探讨了分形维数和强度的关系。研究表明：偏高岭土可以有效提高和改善混凝土的力学性能和细观结构;分形方法能够定量分析偏高岭土混凝土内部细观结构的变化特征,分形维数随着偏高岭土掺量的增加呈现降低趋势;抗压强度和分形维数存在良好的指数负相关性,抗压强度随分形维数的增大而减小。     

综采工作面过断层巷道稳定性多参量监测

以综采工作面前方出现小断层为研究背景,采用锚杆测力计、锚索测力计、多功能测枪、电磁辐射仪、红外测温仪、风速计及湿度计等多参量手段对巷道稳定性进行了监测;通过对巷道围岩的应力、位移、电磁辐射和温度同步监测的同时,实现了对巷道围岩体的宏细观相结合的成功监测。结合数值模拟对断层位置处的应力和内能变化规律进行研究,并对多参量监测结果应用主成分分析方法得出：温度作为内能的直接表现形式,有着和应力、位移相同的发展变化规律;电磁辐射体现着煤岩体内部结构的应力分布规律及微破裂的频次,能在细观上监测巷道围岩体变化;多参量中各参量依照其重要性及敏感性由强到弱依次为巷道变形量、电磁辐射强度值、巷道内部温度、巷道应力;结合电磁辐射、温度、应力和位移的多参量监测方法可以实现对巷道围岩体进行不同的空间尺度、全方位的监测。