煤和矸石选择性破碎分选的研究

论述了测定不规则自然矿块在张拉破碎时的强度，通过对煤和矸石强度的对比，认为选择劈裂破碎作为煤和矸石选择性破碎分选方式较为合适。     

煤和矸石静态破碎差别的实验研究

进行了三个煤矿的煤和矸石主要力学性质的实验测定，对不同矿的煤和矸石根据粒径进行了分级，对分级后的各组煤和矸石的静态破碎差别进行了实验研究和分析比较，得出了煤和矸石静态破碎差别的规律和一些主要数据。分析发现，煤和矸石在破碎时的外加载荷服从正态分布，它们之间存在一个临界破碎载荷，为煤和矸石破碎分选实验机的研制提供了关键参数。     

矸石破碎块度的分形性质及计算方法

用分形几何方法对破碎矸石块度进行了统计分析，结果表明，分形维数D是反映矸石破碎程度恰当的统计特征量，同时，分析了两种破碎块度分布函数，并基于幂率关系建立了一种新的块度表达式。     

分形理论和岩石破碎的分形研究

介绍了分形的基本概念和4种分维数的确定方法，探讨了岩石破碎过程中的分形特征，推导了岩石爆破块度分布和分形维数的关系式，并建立了分维数与爆破参数的关系，从而为爆破参数优化进行块度预报提供了科学依据，为岩石破碎理论的研究提供了新的途径。     

分形理论和岩石破碎的分形研究

介绍了分形的基本概念和4种分维数的确定方法,探讨了岩石破碎过程中的分形特征,推导了岩石爆破块度分布和分形维数的关系式,并建立了分维数与爆破参数的关系,从而为爆破参数优化进行块度预报提供了科学依据,为岩石破碎理论的研究提供了新的途径.     

粗粒土级配及颗粒破碎分形特性

验证颗粒质量-粒径分布分形模型用于表示粗粒土级配的适用性,研究粗粒土在不同缩尺粒径的情况下,采用不同缩尺方法缩尺后土体分形维数的变化规律;基于分形维数建立缩尺级配与原始级配之间的联系,分析不同母岩材料、级配和颗粒形状粗粒土三轴试验资料,推算粗粒土的相对破碎率,并探讨分形维数与相对破碎率的关系。研究结果表明:分形维数能定量描述粗粒土的原始级配和缩尺级配,不同缩尺方法得到的粒度分形曲线形态有较大差别,与原始级配的粒度分形曲线有不同程度的偏离,缩尺粒径越小偏离程度越大。在所研究的4种缩尺方法中,分形维数与缩尺粒径的对数呈较好的线性关系;围压越大,破碎分形维数和相对破碎率越大,试验前粗粒土的分形维数越大,剪切试验后相对颗粒破碎率越小。不同母岩、级配和颗粒形状的破碎分形维数与相对破碎率呈幂函数关系,通过分形维数和拟合参数可估算不同围压下的相对破碎率。     

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。     

低温岩石冲击破碎分形特征与断口形貌分析

通过霍普金森压杆（SHPB）动态冲击试验，研究负温状态下红砂岩的动态力学性能，分析不同负温对岩石强度性能、分形维数及耗散能的影响，并结合微观断口形貌剖析较低负温下岩石动态力学性能劣化的原因.研究表明，较低的负温会使红砂岩出现"冻伤"，在高应变率加载下岩石会迅速丧失承载能力，动态力学强度急剧下降，这与静载实验中岩石强度随温度降低逐渐增大的趋势有着较大的差异；冻结岩石试件的耗散能W_L与分形维数D呈正相关性，且与宏观破坏特征有着密切的联系，即耗散能越大，岩石破碎越严重，相应分形维数也越大，但分形维数与耗散能的增速比存在阈值；断口形貌分析结果显示，较低的负温会使红砂岩内部组成物质间界面处生成大量裂纹，这些裂纹尖端塑性变形能力差，在高应变率加载下极易失稳扩展发生低应力脆性破坏，而胶结物由于组成矿物成分复杂更易受负温影响，因此在动荷载和负温双重作用下往往是胶结物处先产生破坏，进而引起红砂岩整体破裂.      

不同级配破碎煤岩体分形特性试验研究

研究不同级配下的破碎煤岩分形特性及压实破坏前后煤岩分布分形维数变化规律。利用自制破碎煤岩压实装置,结合DDL600电子万能试验机和计算机采集系统等,对不同级配下破碎煤岩进行压实特性试验研究,分析了不同级配与轴向应力对破碎煤岩压实后粒度分布的影响规律,建立了破碎煤岩分形维数D与轴向应力的关系。结果表明:Talbol幂指数越大,粒度分布分形维数越小,分形维数随轴向应力增大而增大,且各级配下的分形维数逐渐趋于稳定;在同一载荷下,随着Talbol幂指数的大,分形维数逐渐减小且孔隙结构趋于稳定。     

颗粒和颗粒集团分形维的测量

本文介绍了颗粒和颗粒集团的分形维及其测量方法,并针对具体颗粒进行计算,得到了颗粒的分形维和周界的形貌。     

分形理论及岩石破碎的分形特征

介绍了分形的基本概念,分析了４种分维数的确定方法,进而探讨了岩石破碎过程中的分形特征。     

煤焦颗粒分形结构逾渗行为研究

煤颗粒在燃烧过程中其内部孔隙结构呈现分形特征.在已经建立的煤颗粒分形结构二维模型上利用Monte-Carlo法对网格点赋值,获得与氮吸附/脱附实验相符的孔径分布.基于突入逾渗模型在最邻近条件下对不同煤焦分形体逾渗过程进行模拟,计算得到相关参数.     

单颗粒煤/氧反应动力学分形模型推导

在多孔介质缩核反应模型基础上,运用分形理论建立了单颗粒煤/氧反应体系的分形动力学模型.分别推导吸附膜控制、氧化煤层扩散控制和表面反应控制3种状况下的反应时间和转化率表示的动力学方程.分析了煤粒的表面分形维数对反应过程的影响.结果表明煤粒表面分形维数越大,反应时间越短,氧化效率越高.对模型的推广和应用进行了讨论,针对不同的体系,只需对边界条件和体积单元稍加变化,即可适用于大多数多孔分形介质的气-固反应.     

单颗粒煤／氧反应动力学分形模型推导

在多孔介质缩核反应模型基础上，运用分形理论建立了单颗粒煤／氧反应体系的分形动力学模型。分别推导吸附膜控制、氧化煤层扩散控制和表面反应控制3种状况下的反应时闻和转化率表示的动力学方程。分析了煤粒的表面分形维数对反应过程的影响。结果表明煤粒表面分形维数越大，反应时间越短，氧化效率越高。对模型的推广和应用进行了讨论，针对不同的体系，只需对边界条件和体积单元辅加变化。即可适用子大多数多孔分形介质的气—固反应。     

单颗粒煤孔隙结构的扫描电镜研究及分形重构

运用扫描电子显微镜对所选三种煤样微观孔隙结构的观察研究,总结出不同煤种内部孔隙的分类及孔隙的分布情况,进一步研究不同孔隙结构对燃烧的影响。提出了一种新的重构方法,利用Matlab软件对烟煤SEM图像进行分析处理,运用分形理论总结得到孔隙结构的分形特征,然后自编程序对其二维结构进行重构,最后得到重构图像及各参数与真实图像及各参数有很好的相似度。重构结果表明,该方法与真实实验具有很好的吻合,其为研究单颗粒煤及其它多孔材料内部孔隙结构提供了一种方法。     

燃烧过程中脱挥发分引起煤颗粒破碎的研究

从理论上分析了燃烧过程中脱挥发分引起的煤颗粒破碎机理,并通过模型预测了脱挥发分过程中球型颗粒内部的压力和应力分布,研究了颗粒大小、温度等几个因素对脱挥发分引起的破碎的影响,研究表明,煤颗粒的挥发分含量越高、炉膛内的温度越高,颗粒越容易破碎;颗粒越小,发生破碎需要的时问越短,但是极小的颗粒可能不会发生脱挥发分破碎,这和颗粒内部的对流孔径有关;此外,挥发分含量极小的颗粒,可能不会发生脱挥发分破碎。     

爆破岩石破碎的分形演化

由于分形系统属于非线性系统，在爆破过程中，岩石系统的非线性特征非常突出。因此，采用分形理论，对爆破岩石的分形演化进行研究。     

一类分形渗流和相位及其临界概率

研究了一种随机过程－广义随机Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ地毯的组态问题，证明了随着保留概率从０到１变化，此随机过程经过几个不同的相位，同时给出了各相位间临界概率的估计。     

煤颗粒热解过程中孔隙分形维数变化的数值模拟

为研究煤粉热解过程中孔隙分形维数的变化规律,更好地预测煤焦的燃烧行为,建立了基于颗粒分形孔隙的热解模型,对煤颗粒热解过程中孔隙分形维数的变化进行数值模拟.模型生成的颗粒在孔隙分形维数、孔隙率和颗粒密度方面与真实的煤粉颗粒相同.模型中采用官能团的裂解来描述热解中的化学反应,颗粒的膨胀由气体压力造成,热解模拟条件与沉降炉的实验条件相同.与实验结果相比,数值模拟能够定性地反映煤粉热解过程分形维数的变化规律.