全煤厚掘进巷道瓦斯涌出数值模拟

为揭示全煤厚掘进中煤巷瓦斯涌出规律,采用有限体积法对煤巷掘进过程中巷帮瓦斯压力及巷道瓦斯涌出速率进行数值模拟,瓦斯渗流过程控制方程采用C-N隐式时间积分方案离散化.研究结果表明:掘进煤巷巷帮采动应力集中区煤体渗透率减小对巷帮深处瓦斯向巷道方向运移具有明显的抑制作用;掘进煤巷瓦斯涌出主要集中于迎头部位,致使一个掘进循环周期内掘进煤巷瓦斯涌出总速率波动大.     

采空区注氮参数设计及三维流场分析

为了合理设计采空区注氮防火方案,以南山矿18-5采空区为研究背景,利用FLUENT软件,结合含变渗透系数的Forchheimer运动方程,对具有抽放巷和注氮管的复杂采空区模型三维流场进行了数值分析。结果表明,大流量注氮在采空区浅部即可取得很好的氧气惰化效果,随着注氮管的深入,惰化效果逐渐降低;小流量注氮取得的惰化效果具有相反的变化趋势,即二者存在不同的最佳注氮位置;受抽放巷影响,模型回风侧存在氧气富集区,仅靠注氮无法对其有效稀释,应配合工作面长距离封堵,减弱高抽巷引起的漏风。依据研究结论和现场施工条件,设计了合理的防火方案,在注氮工作之前,应首先对采空区规模、通风条件和制氮设备能力进行预先评估。     

页岩气表观渗透率与多流动机理及有效应力演化关系

由于多尺度孔隙存在纳米尺度到宏观尺度的过渡,气体在页岩中流动的主导机制会在达西流和努森扩散等运移机理之间发生转换,该现象结合页岩基质内的气体吸附作用使得页岩气渗透率的测算变得更为复杂.因此,在实验室尺度确定有效应力及气体运移方式对渗透率的综合影响力对实际页岩气开采中的渗透率及产量评估准确性有着不可忽视的影响.采用脉冲衰减渗透率测算法,在不同围压条件下,对氦气和二氧化碳在富含有机质的页岩薄片中的气体渗透率进行测量.结果表明:努森扩散作用在低孔压时对页岩气渗透率有显著的正面影响,其强度与孔压成反比.在较大围压作用下的高孔压下的超临界二氧化碳可导致页岩基质最大吸附量降低,进而增加表观渗透率.表观渗透率随着有效应力的变化在不同孔压区间有着截然相反的趋势,有效应力系数此时出现非单一值,其主要是由于孔压变化带来的气体流动机理变化而引起的.     

系统动力学在矿井中长期发展规划中的应用

结合作者在工作中的实践,详细地论述了系统动力学在矿井中长期发展规划制定中的应用.在应用研究中将实例应用贯穿在文章的始终,分析并建立矿井中长期发展规划的因果关系图,构建了系统动力学方程,对构建的系统动力学模型进行了模拟分析.     

生态文明的挑战与机遇

中国科协第18期新观点新学说学术沙龙——"土地生态学——生态文明的机遇和挑战"于2008年4月26-27日在北京举行。本沙龙文集将由中国科学技术出版社出版。本刊摘录部分学者的主要观点,以飨读者。     

含煤地层振幅随偏移距变化正演模型研究

通过正演模型研究，对煤层顶、底界面振幅随偏移距变化(Amplitude versus offset，AVO)特征及其影响因素进行了分析．结果表明，煤层顶界面的反射振幅先是随着炮检距(入射角)的增大而减小，然后再逐渐增大；煤层底界面的反射波振幅最初也是随着炮检距(入射角)的增大而减小，但容易发生全反射，不利于AVO分析．不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异，随着媒体结构破坏程度的增强，煤层顶界面反射波AVO的截距和梯度都会增大。煤体结构相同时，与泥岩顶板相比，以砂岩为顶板的煤层顶面表现为较大的反射振幅绝对值和变化梯度．煤层厚度的调谐作用对其AVO属性也有明显的影响．     

限制性剪切蠕变的渐进式破坏发育模式与本构方程分析

以标准红砂岩方形试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩剪切蠕变试验设备和煤岩细观力学特性测控软件、超声波检测设备,对红砂岩限制性剪切、限制性剪切蠕变过程的破坏过程、破坏模式、渐变特性进行了分析。结果表明:红砂岩试样在限制性剪切、限制性剪切蠕变条件下表现出明显的渐变破坏特性;大部分试验过程中试样内部的超声波速减小幅度较小,仅在临近破坏处有明显减小;红砂岩限制性剪切蠕变破坏发育过程表现为先形成主控破裂面,又在其附近区域形成丰富微裂隙,并发育、相互贯通,最后克服剪切面摩擦力并发生突发式破坏,且伴有较大断裂声;其破坏模式发育过程呈渐进式,破坏模式呈突发式;建立了一种可以表征红砂岩剪切蠕变渐进式破坏发育过程的本构模型。     

基于相场法的岩石三点弯曲细观破坏数值模拟

岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义。相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很好地模拟裂纹起裂、扩展、分叉和多裂纹相互贯通。本文通过裂纹扩展主要区域建立了能够反映岩石内部细观结构的多尺度模型,利用相场法从细观力学尺度预测和分析了岩石三点弯曲时内部裂纹的起裂、扩展和贯通的破坏过程,分析了矿物颗粒的位置分布和能量释放率等参数对裂纹扩展行为的影响规律。通过与室内岩石三点弯曲宏观和细观试验对比分析,结果表明,相场法能够很好地模拟和预测具有复杂细观结构的岩石内裂纹的萌生、扩展和贯通的破坏过程。     

基于测试分类精度的多分类器融合方法

本文分析了影响分类器精度的因素,并提出了三种基于在测试例集上分类表现效果的多分类器融合方法.这三种方法的基本思想是:当使用多个分类器对未标注文本进行分类时,最终输出在测试例集上表现最好的那个分类器的结果.实验结果表明,这三种融合方法从一定程度上提高了分类器精度.     

矿井火灾下行风流逆转的突变动力学分析

为了寻求下行风流火灾的有效控制途径,应用突变理论推导了下行通风主干风路风流逆转的突变势函数,揭示出其逆转过程具有突变特征,分析了下行风流逆转具有的突跳、分叉、不可达、滞后、多模态等多种非线性特征,实验验证了下行风流逆转的突变过程。研究结果表明：下行风流逆转在跨越临界点时具有突跳特征,巷道风量维持较高数值时仍具有随时逆转的可能性。研究结论初步突破了对传统的风流逆转过程的认识,有助于寻求下行风流火灾的有效控制途径。