FLAC在为矿开采沉陷预测中的应用及对比分析

应用ＦＬＡＣ＾２０３．３和ＦＬＡＣ＾３０１．０对河南省鹤壁矿务局４矿开采沉陷进行了预计,通过对此分析经典预计方法与ＦＬＡＣ计算结果,发现ＦＬＡＣ能真实地模拟现场地质条件,弥补一般典方法不能考虑断层影响的不足,是一种简单易行的开采沉陷预计方法。     

FLAC 在煤矿开采沉陷预测中的应用及对比分析

 应用FLAC2D3. 3 和FLAC3D1. 0 对河南省鹤壁矿务局4 矿开采沉陷进行了预计, 通过对比分析经典预计方法(概率积分法) 与FLAC 计算结果, 发现FLAC 能真实地模拟现场地质条件, 弥补一般经典方法不能考虑断层影响的不足, 是一种简单易行的开采沉陷预计方法。     

几何粗糙对岩体裂隙非线性流动的影响机制

破断岩体裂隙的几何粗糙使得其中的流体流动行为呈现出显著的非线性。借助粗糙裂隙的平行板离散模型和COMSOL软件,分析了离散模型单元体内部的流体流速及压力分布规律,获得了岩体裂隙中非线性流动产生的物理机制;研究了裂隙几何特征对非线性流动的影响规律,提出岩体裂隙非线性流动的流量计算方法,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明:隙宽突变处的附加压力降损耗是导致粗糙裂隙流体流动产生非线性的主因;裂隙壁面粗糙和雷诺数的耦合作用显著影响裂隙中流体的非线性流动行为,裂隙中隙宽明显收缩处是附加压力降损耗的主要位置;提出的粗糙裂隙非线性流动的流量计算方法显著提高了分析结果的准确度,显示出较好的实用性。     

破断岩体裂隙的流体流动特性分析

 讨论立方定律成立的前提条件,指出立方定律只有在裂隙隙宽波动极小的情况下才能近似成立,对于岩体粗糙裂隙来说,此种状态只会出现在裂隙的局部区域,即局部立方定律;而在裂隙隙宽波动较大的区域,则需准确表述裂隙粗糙对流体流动的影响作用。提出天然粗糙裂隙的多平行板离散等效模型,可以有效地适用局部立方定律,推导粗糙裂隙的隙宽表示和流量计算公式;借助数值软件分析隙宽波动对等效模型单元体内部流体压力的作用规律,并定义一个过量压力降损耗系数,基于该系数对粗糙裂隙的流量计算方法进行修正。     

煤炭开采新理念——科学开采与科学产能

针对我国煤炭资源开采的现状及存在的问题,提出了煤炭资源“科学开采”和“科学产能”的概念和内涵。科学开采是指在科学发展观引领的与地质、生态环境相协调前提下最大限度地获取自然资源,在不断克服复杂地质条件和工程环境带来的安全隐患前提下进行的安全、高效、绿色、经济、社会协调的可持续开采;科学产能是指在具有保证一定时期内持续开发的储量前提下,用安全、 高效、环境友好的方法将煤炭资源最大限度采出的生产能力,主要包括3方面的要求：安全开采、绿色开采和高效开采。在此基础上提出了生产安全度、生产绿色度、生产机械化程度的煤炭科学产能评价指标体系与标准,并对我国五大产煤区及全国和发达国家进行了科学产能分析对比。结果表明：2010年我国煤炭产能得分平均为42.58分,按科学产能标准得分在70分以上的煤炭产量为10.78亿t,仅占全国煤炭总产量的33.27%;而美国、澳大利亚、英国、德国等世界先进产煤国的煤炭科学产能得分均在90分以上,我国与世界先进水平差距较大,应当全面推行科学开采和科学产能的理念,坚持煤炭科学开采,全面提升我国煤炭开采的科学化水平。     

地下生态城市与深地生态圈战略构想及其关键技术展望

 现代城市正以超高层和摊大饼式发展,容易造成环境污染、资源短缺、交通拥堵、房价高企等城市综合性症,严重制约城市化健康发展。21世纪是人类开发利用地下空间的世纪,然而当前主要停留在单一功能、无序化、局部区域被动式相对粗放开发阶段,难以实现当代城市的可持续发展。未来地下空间开发、利用总体上将由被动式转为主动式的科学化、生态化、综合化、深层化和信息化发展,提出地下空间开发必须遵守的基本原则,以及深地发展1.0～5.0时代的不同阶段、不同层次开发顶级构想及深地发展战略蓝图。基于深地空间独特的环境清洁、隔音隔震、天然抗灾、低本底无辐射、恒温恒湿等优势,提出集深地生态圈、深地多元能源生成及循环体系、深地废料无害化处理与存储系统于一体的自平衡多层地下生态城市空间利用及其相关颠覆性技术构想,构建深地人类定居、养生、生产、科学研究全链条生态圈及地下生态城市,实现向地下要空间,向深地要资源。从根本上缓解人口规模的激增与城市地面空间资源相对短缺之间的矛盾,是人类未来实现可持续发展的重要举措。     

深地煤炭资源流态化开采理论与技术构想

地球浅部煤炭资源逐步开采殆尽,煤炭资源开发不断走向地球深部。然而,面对深部地层环境与极限开采深度的限制,传统采矿学与力学等理论难以解决深部煤炭开采出现的技术难题,深部煤炭绿色安全高效生产面临严峻挑战。结合深地煤炭资源开发的未来趋势,提出深地煤炭资源流态化开采的颠覆性科学构想及流态化开采定义、目标与内涵,建立深地流态化开采的应力-温度-渗流-化学-微生物等多种作用机制的多场耦合模型与可视化理论,揭示煤炭流态转换的物理、化学与生物机制,建立深地煤炭资源的采、选、充、电、热、气一体化的物理流态化开采、化学转化流态化开采、生物降解流态化开采、物理破碎流态化开采等颠覆性理论和技术。在此基础上,提出"2025基础研究、2035技术攻关、2050集成示范"的战略实施路线,构建深地煤炭资源无人智能化的采选充一体化开采、热电气集成转化的流态化开采理论与技术体系,达到"地上无煤、井下无人"的绿色环保目标,实现深地煤炭资源开采的颠覆性变革。     

基于工程体–地质体相互作用的接触面变形 破坏研究

 针对工程体与地质体的相互作用机制,研究工程体和地质体之间不规则接触面的性质和表征方法;提出立方体覆盖的新方法来直接测量表面分维,提高了测量精度。利用光贴片试验研究不同接触形态地质体与工程体共同作用的界面效应(界面的变形、破坏和滑移规律)。开发了具有非均匀性和分形特性的接触面单元,建立了具有接触面特性的两体(工程体与地质体)力学模型。研究碾压混凝土坝和岩基两体相互作用的破坏模式和影响因素,以客观评价大坝整体的稳定性问题。应用断裂力学研究碾压混凝土坝和坝基两体相互作用时不规则坝踵裂缝扩展的稳定性,获得了裂缝扩展的临界长度和荷载,研究结果表明：两体接触面的粗糙性阻碍了裂缝的扩展。     

月球大深度保真取芯探矿机器人系统构想与设计

开展月球取芯是人类探索月球、获取月球地质信息、了解地月系及太阳系起源与演化的重要举措。针对目前人类月球取芯存在的“取不深”、“取不真”的技术瓶颈，本文从月球月壤/月岩地质成分与特性入手，在国际上首次提出月球大深度保真取芯探矿思路，在综合考虑大深度取芯钻杆搭接、取芯机器人构型设计、取芯过程自掘进与支撑、原位保真取芯控制、样本原位封装与返回等要素基础上，提出月球大深度保真取芯探矿机器人系统构想。针对所提出的构想进行机器人系统实施技术方案设计，具体设计了多级分段式取芯器、自掘进取芯机器人、柱坐标取芯器存储机器人、气压轴向推进与气压支撑、旋转复合超声冲击钻进、保真膜及微流道原位环境控制、蜂窝状样本保真腔、月球样本保真返回等技术实施方案。基于上述构想及技术实施方案，本文系统总结了月球大深度保真取芯机器人系统设计需解决的关键技术问题及解决思路。本文的研究将为人类进行月球及其他行星大深度保真取芯探矿提供技术方案参考。研究成果将有助于人类真实了解月球深部原位地质信息，为月球演化科学探索提供技术支撑。     

粘胶纤维和Lyocell纤维生产中溶解机理的探讨

溶解技术是纤维素纤维制造过程中关键的技术,溶解的效果直接影响过滤、纺丝成形和最终产品的质量。纤维素溶解的详细机理非常复杂,但基本上都可以从分子间氢键的破坏方面得到解释,本文着重就粘胶纤维和Lyocell纤维生产中纤维素不同的溶解过程和溶解机理作了初步探讨。