云驾岭煤矿无烟煤的动态本构模型研究

大直径霍普金生压杆试验表明：云驾岭煤矿无烟煤的动态本构曲线具有显著的塑性屈服特征，初始弹性模量Eb、屈服强度σs与极限强度σb都随着应变率的增加而提高，但屈服强度最为显著。根据试验曲线的特征，在对既有岩石动态本构模型进行分析和初步的拟合后，引入一个新的损伤型黏弹性本构模型，以1根线性弹簧和2个不同松弛时间的Maxwell体并联的黏弹性模型表达无烟煤显著的塑性流动，2个Maxwell体分别表示无烟煤的低应变率响应和高应变率响应，以动态应力-应变曲线任-点与原点连线的斜率E（εi）相对于初始模量Eb的降低来度量损伤D。模型的数值拟合曲线与实测动态本构曲线具有较好的一致性。拟合参数表明，无烟煤对低应变率的响应与混凝土相同，对高应变率的敏感性远远高于混凝土。     

基于声波测试的矿柱稳定性模糊推理系统及其应用

分析了矿柱波速变化与载荷之间的关系以及矿柱破裂区分布与波速分布的对应关系，讨论了矿柱波速与其稳定性之间的模糊不确定性的特点，在此基础上，应用模糊数学理论建立了以完整系数为输入变量、矿柱稳定程度及局部破坏可能性为输出变量的模糊推理系统。将该推理系统应用于浙江遂昌金矿矿柱稳定性声波测试工程实践中，得到的推理结果与现场实际情况基本一致，即使在声波测点较少的情况下，系统仍具有良好的推理效果。     

矿井不明水体突出过程的微震辨识技术

 以采动岩体微破裂产生的弹性波为信息源,应用弹性波与岩体破裂的相关理论与技术,探索地下采空区不明水体的蓄积和成灾过程。经研究发现,在突水灾害前存在确切的弹性波波速比VP/VS低值异常、振幅比VSH/VPH高值异常、震动主频低值异常、波形变异以及隔水岩墙主破裂发生前的微震频度异常。由此提出应用地面微震遥测技术,通过在线监测和分析采动岩体破裂被动震源或增设爆破主动震源所携带的信息,预测矿井不明水体突出灾害的技术思路,达到空间上控制全矿井范围的宏观监测、时间上在线连续监测和远离危险源的安全监测之目的。     

地应力场中含瓦斯煤岩变形破坏过程中瓦斯渗透特性的试验研究

 利用典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿突出煤层原煤制备型煤试件,应用自行研制的含瓦斯煤样三轴瓦斯渗流试验装置,进行含瓦斯型煤试件的全应力–应变过程瓦斯渗透特性变化规律的试验研究。研究结果表明：恒定瓦斯压力时,在某一围压下,峰前渗流速度随轴向应力先减小后缓慢增大,到达峰值应力后,随轴向应力的减小而增大。全应力–应变过程曲线与渗流速度–轴向应变曲线具有较好的对应关系。煤样的峰值渗流速度随围压的增加而减小,呈现较明显的线性关系。对比试验表明,在一定的围压和瓦斯压力范围内,保持瓦斯压力不变增加围压可减小煤样渗透率,保持围压不变增加瓦斯压力可增大煤样渗透率。研究结果对于利用地应力场抽采瓦斯、通过瓦斯涌出量预测煤岩的变形破坏具有现实指导意义。     

含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置的研制及应用

 介绍自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,该装置主要由伺服加载系统、三轴压力室、水域恒温系统、孔压控制系统、数据测量系统以及辅助系统等6个部分组成,其最大轴压为100 MPa、最大围压为10 MPa、最高加热稳定温度为100 ℃,试件尺寸为f 50 mm×100 mm。该装置具有如下特点：(1) 所进行的试验能反映地应力、瓦斯压力、温度等对含瓦斯煤渗透率的综合影响;(2) 实现伺服液压控制加载功能,能进行多种形式的加载;(3) 实现“面充气”,更加逼真地反映实际煤层瓦斯源的情况;(4) 设计有导向装置,实现加压活塞杆和支撑轴的对位,避免在加压过程中产生晃动,使得试件受压均匀而稳定;(5) 数据采集使用更加灵敏、精确度更高的各类传感器;(6) 设计有大型水域恒温系统,并安装有水域循环水泵,加热过程更加均匀;(7) 具有研究含瓦斯煤渗透性、变形特性等多种功能。采用该装置进行含瓦斯煤在不同围压、不同温度条件下的渗透试验,结果表明含瓦斯煤变形存在4个阶段,其抗压强度随着围压的增加而增大;含瓦斯煤渗流流量在应力–应变过程中存在阶段性变化且随着温度的升高呈现总体减小的趋势。该装置可用于含瓦斯煤热流固耦合渗流领域的研究,为进一步深层次揭示煤层瓦斯运移规律和研究煤层瓦斯抽采技术提供理论基础。     

覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响

 采用理论分析、模拟实验和工程探测等方法,就覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响进行深入研究。研究结果表明：覆岩主关键层位置会影响顶板导水裂隙带高度,当主关键与开采煤层距离较近并小于某一临界距离时,顶板导水裂隙带将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度明显大于按我国《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下简称“规程”)中的顶板导水裂隙带高度确定方法得到的结果。对导水裂隙带高度产生影响的主关键层与开采煤层临界距离主要与煤层采高、顶板碎胀压实特性、主关键层破断块度等因素有关,可以粗略按7～10倍煤层采高计算该临界距离。当覆岩主关键层与开采煤层距离小于7～10倍采高时,不能按规程中的方法确定顶板导水裂隙带高度;当覆岩主关键层与开采煤层距离大于7～10倍采高时,仍可按规程中的方法确定顶板导水裂隙带高度。上述结果能很好地解释部分煤矿顶板异常突水灾害的发生机制,并指导神东矿区补连塔煤矿顶板突水灾害防治实践,取得显著的经济效益。     

平顶山矿区构造应力场演化规律及分布特征

为探讨平顶山矿区构造应力场演化规律及分布特征,采集共轭剪节理、断层擦痕、矿区构造等数据,运用赤平极射投影法恢复研究区古构造应力的方向,分析矿区古构造应力场及演化规律;基于地应力和震源机制解资料,运用构造物理学和岩石力学方法解析现今构造应力的大小和方向,获得矿区现今构造应力场分布特征及分区图。古构造应力场重构表明,该矿区主要经历了印支、燕山、喜山三期构造应力场作用,印支期最大主应力方向近NS向,优选产状3°∠6°;早燕山期最大主应力方向NW向,优选产状313°∠13°;晚燕山期最大主应力方向NE向,优选产状54°∠9°;喜山期最大主应力方向NNE向,优选产状18°∠15°;在多期构造应力场作用下,矿区形成了李口向斜控制下的一系列NWW～NW向褶曲和断裂,并伴生NNE～NE向次级断裂构造。现今构造应力场解析显示,该矿区现今构造应力场具有分区特征,矿区整体为大地动力场型,西部矿区以正断层应力场型占主导,中部矿区以走滑断层应力场型占主导,东部矿区以逆断层应力场型和走滑断层应力场型占主导;矿区总体为高应力值区,从西向东应力值呈现升高趋势,应力场稳定性处于相对稳定与临界状态之间;矿区最大水平主应力...     

采矿与岩土工程复合型高级人才的培养模式实践

根据采矿工程是庞大复杂的岩土工程的事实 ,研究了采矿与岩土工程学科的知识体系、人才培养计划、就业的相通性 ,将“采矿工程”专业拓宽为“采矿与岩土工程”专业 ;在近十年里对原采矿工程专业的培养计划、课程、教材进行了改革和建设 ,培养了一大批复合型学士、硕士和博士 ;证明了采矿工程人才和岩土工程人才可双向流动和两个专业的可合并性 ;通过改革 ,也拓宽了采矿专业教师的知识和科研领域 ,提高了实验室利用率 ;从而保证了中南大学采矿学科在多年大环境不利的形势下 ,不仅得以生存而且得到较大发展     

新型充填胶凝材料在焦家金矿的应用实践

介绍两种新型胶凝材料高水固结材料和尾砂固结材料在焦家金矿的应用效果.新型胶凝材料的突出特点主要是凝固时间短、强度高、成本低、易输送、易生产,适合焦家金矿下向和上向进路充填采矿工艺,在充填实践中取得了良好的效果,新型充填胶凝材料具有广阔的发展前景.     

基于MATLAB的胶结充填材料BP神经网络质量模型

用BP神经网络的方法建立胶结充填材料质量与主要影响因素胶结剂，浓度，骨料，温度和粒级的关系模型，并用MATLAB实现对该模型的训练和系统仿真，不论用什么样的骨料和胶结剂，只要用一定的试验数据对模型进行训练，然后对拟采用的胶结充填材料进行仿真，均可得到较为可靠的目标参数。