大倾角煤层长壁开采顶板结构时空演化特征

为了明确大倾角煤层走向长壁开采顶板结构时空演化规律,采用物理相似模拟、数值模拟、现场实测综合互馈的研究手段,对采空区矸石的非均匀充填特征、顶板结构空间展布形态、围岩主应力大小渐变与方向偏转的演化过程和支架工作阻力的区域性特征进行研究。结果表明：随着推进距离的不断增大,底板上矸石堆积范围增大,在支架后方采空区开始往复出现倒三角的临空面;在深部采空区,矸石堆砌与水平面之间夹角沿倾向下部至上部不断减小;顶板位移呈现出“增大-稳定”的演化趋势,峰值位置由工作面倾向中上部区域向倾向中部迁移;顶板应力传递拱壳呈典型的非对称分布特征,拱壳内部岩体受力状态由双向受压转为单、双向受拉,主应力方向由x轴正向转为负向;顶板变形破坏的非对称性使得工作面支架工作阻力呈现倾向中上部较大、离散程度高,倾向中下部较小、离散程度低的区域特征。研究结果可为大倾角煤层长壁采场顶板稳定性控制提供一定的参考与指导意义。     

采空区覆岩采动裂隙演化过程及其分形特征研究

为了研究采空区覆岩采动裂隙形成过程中的演化规律,基于煤岩细观破裂力学特性的数值模拟方法,结合非线性的分形几何理论,研究了覆岩采动裂隙演化过程并定量地描述了其时空分布特征,结果表明：采动下覆岩不断劣化,其内部细观损伤积累最终引起覆岩破坏.采动裂隙演化过程中的声发射具有自相似性的分形特征,加载后其分维值首先小幅度的升高,随后急剧下降,尤其是在破坏前降到最低,该特性可作为评价覆岩破坏的有效指标.上述结果能很好地解释覆岩采动裂隙的演化机制,并指导灾害发生前覆岩稳定性发展趋势的预测预报等防治实践.     

随机波动率条件下的矿业权估价模型

在假定波动率不变和不考虑开采者在运营管理上的灵活性的情况下,采用收益现值法评估矿业权是容易低估其价值的。为此,建立了基于期权的矿业权估价随机波动率方法,即假定波动率是时间t的函数,在此假设的基础上建立了随机波动率条件下的矿业权估价模型,并通过实例对该方法进行了验证。计算结果表明,基于期权的矿业权估价随机波动率方法较收益现值法能提高矿业权的价值。     

ANSYS软件在尾矿坝浸润线中的应用

针对尾矿坝的安全现状,特别是由于水的原因引起坝体产生渗流而导致的失稳溃坝.为了得到尾矿坝的浸润线位置以及安全控制范围,运用大型软件Ansys分析了尾矿坝不同标高时的浸润线位置及变化情况,采用水上和水下不同的物理力学参数来分别计算.结果表明:该尾矿坝溢出点均在初期坝坝顶,此处容易发生管涌导致垮塌事故,须采取相应排渗措施,来降低坝体浸润线,从而保证坝体的稳定性;分析结果为尾矿坝以后的设计和安全检测提供了一定的理论依据,具有重要的借鉴意义.     

考虑间断级配的破碎矸石压实和再破碎研究

级配结构是影响破碎矸石压实和再破碎特征的重要因素,而级配矸石的压实和再破碎特征直接决定了采空区充填质量和效果。首先,采用分级加载方式对连续级配和间断级配的破碎矸石进行侧限单轴压缩试验;基于试验结果,研究轴向应力和级配共同影响下的压实变形参数、再破碎参数的变化规律,分析再破碎后颗粒的粒径分布和分形特征。然后,以级配压实-破碎—分形演化为研究路线,建立分别表征压实和分形特征的压实度增量与分形维数之间的关系式,以及分别表征压实和再破碎特征的应变与分形维数增量之间的关系式,并论证关系式中参数的物理意义,探讨级配矸石压实和再破碎过程之间的内在关系。研究结果表明：根据压缩模量变化规律及其不同阶段的压实变形机理,可将不同级配破碎矸石压实阶段划分为快速压实、缓慢压实和稳定压实3个阶段,颗粒再破碎后的粒径分布特征表明颗粒的再破碎主要发生在缓慢压实阶段;本文提出的关系式较好地描述了级配破碎矸石的压实—再破碎全过程,可反映不同级配矸石在压实和再破碎过程中的稳定性,可为采空区精准充填及其预防提供理论依据。     

具有一般非线性接触率及潜伏年龄结构的SEIS传染病模型稳定性分析

讨论一类具有一般非线性接触率及潜伏年龄结构的SEIS传染病模型,研究了地方病平衡点的存在性、无病平衡点的全局稳定性以及地方病平衡点的指数稳定性,得到地方病平衡点指数稳定的一般性条件.     

非各向同性的欧氏空间中的零阶Whitney延拓

将零阶Whitney延拓推广到非各向同性的欧氏空间中(这里距离的定义与原来的欧氏空间不同,其距离定义为抛物距离)。这样在实际计算中需要求解正则性较差的区域中的抛物型偏微分方程时,可以先对区域进行适当扩张,再进行数值计算。     

高压下KNN压电性能的第一性原理计算

针对面向声学煤矿传感技术的高性能无铅压电材料铌酸钾钠(KNN),外加力场是调控其电学性能的重要手段之一。为研究高压条件下KNN的压电性能变化规律,采用基于密度泛函的第一性原理计算方法研究了不同压力下KNN的晶格常数、相结构能量、电子结构、介电性能和压电性能,系统研究不同压力下KNN压电性能的变化机理,确定其最佳的压力工作点。结果表明：随着外加压力从0增加至21 GPa, KNN晶胞内晶格常数减小(原子间距离减小),电子结构中的能带带隙先减小后增大,电子结构电子云重叠程度增大和原子间静电作用增强。在外加压力15～18 GPa范围内,KNN从三方相R相转变为正交相O相,此时R相和O相自由能差值低,自由能分布更平坦,晶格在外场下更容易发生形变,NbO^-₆八面体也更容易发生畸变从而增强KNN压电性能。在外加压力为15 GPa下的KNN具有优良的介电性能和最大的压电性能e₃₃=7.2 C/m²,有利于提升声学煤矿感知技术从而充分保障煤矿井下工作面安全高效生产。     

农村乡镇地质灾害易发性综合评价方法研究

以甘肃乡镇地质灾害资料为基础,通过对比筛选合理的评价因子,依据对比法和权的最小平方法确定其权值,建立了一种农村乡镇地质灾害易发性综合评价模型方法,并对甘肃东部27个乡镇进行地质灾害易发性评价和地质灾害分区,可用于指导城镇建设。     

高瓦斯综放工作面采空区瓦斯涌出规律

 针对山西某矿煤层瓦斯赋存特点及高瓦斯综放工作面开采条件,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了U+I 型通风采空区瓦斯流场以及瓦斯运移规律,分析了瓦斯涌出与产煤量和周期来压的关系。数值模拟结果表明;U+I 型通风可以有效降低回风巷和上隅角瓦斯体积分数;随着工作面推进,采空区后方形成的瓦斯富集带会不断扩大,回风侧后方瓦斯体积分数升高。现场实测结果表明:进风侧至工作面中部瓦斯体积分数变化幅度较小,靠近回风侧50 m 范围内瓦斯体积分数增加较快;绝对瓦斯涌出量与产煤量成近似线性关系,顶板初次来压后瓦斯涌出呈现周期性变化,经对比研究,数值模拟得到的瓦斯体积分数分布规律与现场实测结果相吻合;在采空区后方回风侧附近采用埋管抽放高浓度瓦斯是可行的,可以大量减少瓦斯涌出。