煤矿瓦斯突出的多因素综合预测

煤与瓦斯突出的预测预报是煤矿瓦斯灾害研究的一个主要方面.多因素综合预测理论借助了当前最新的模糊数学理论,对瓦斯矿井的工作面和区域进行突出危险性预测,从而为预测和防治煤与瓦斯突出提供一条新的途径.根据本文的计算结果和实际情况的对比,多因素综合评价方法在煤矿瓦斯突出预测方面较为准确,是可行的.     

基于数量化理论的岩堆稳定性评价模型

影响岩堆稳定的定性因素难以在极限平衡、数值分析中全面反映和定量表述。数量化理论可通过定性指标定量化,充分考虑定性指标的影响。基于数量化理论,提出岩堆稳定性评价模型。根据岩堆组成物质及内部颗粒接触情况进行结构分类;基于主因素分析,采用岩石单轴饱和抗压强度（分为四级）、岩堆结构（分为四级）、地形坡度（分为三级）及地下水发育情况（分为二级）4个评价指标建立了岩堆稳定性评价模型。模型在云南水富-麻柳湾高速公路中的应用成果表明：影响岩堆稳定性的主要因素是岩堆结构、岩石强度和地下水。     

含水率对煤与瓦斯突出能量转化影响试验

为获得煤层注水对煤与瓦斯突出弱化的影响规律,以阜新孙家湾煤矿埋深1100m突出煤层为研究对象,建立了煤与瓦斯突出能量转化模型,并利用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验系统,进行了含水率对煤与瓦斯突出试验影响研究,分析了煤样含水率与临界孔隙压力、突出强度、能量转化率之间的关系。试验结果表明:孔隙压力是煤与瓦斯突出的主要动力源,煤样含水率与临界孔隙压力间呈指数关系递增。煤样含水率由0%增加到3%、6%时,相对突出强度分别降低了5.67%、1.2%,随煤样含水率增加,相对突出强度与绝对突出强度将逐渐降低。瓦斯内能是影响煤体突出能量大小的关键因素,与突出孕育和突出激发过程均密切相关。随含水率增加,突出孕育能量和突出激发能量均线性增加,但突出能量转化率线性减小,不易发生煤与瓦斯突出。     

Ⅱ-Ⅲ混合型裂纹相变增韧分析

本文采用压力敏感准则和松函数法对相变增韧陶瓷Ⅱ-Ⅲ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测。分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明：相变对静止裂纹有甚微的负屏蔽效应，并随KⅢ/KⅡ的比值而波动；相变对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外，还与KⅢ/KⅡ的比值有关。     

恒稳推进的煤与瓦斯突出

本文建立理想的一维运动模型,对煤与瓦斯突出的机理进行了探讨,指出煤的破碎起动与瓦斯渗流的耦合是煤与瓦斯突出的内在因素,大型突出相应于恒稳推进的情况,通过分析给出了讨论煤与瓦斯突出的重要的无量纲参数以及突出判据的近似形式。     

Ⅰ—Ⅲ混合型裂纹相变增韧分析

本文采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ－Ⅲ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测。分别给出了静止裂纹和定长扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式，结果表明：相变对静止裂纹有负屏蔽效应，并随ＫⅢ／ＫⅠ比值的增大而趋于零，对扩展裂纹的增韧结果除与材料的弹性模量，相变尾区高度和相变体积分数有关外，还与ＫⅢ／ＫⅠ的比值有关。     

煤与瓦斯突出的一维流动模型和启动判据

本文将煤与瓦斯突出这一现象和因素模化,建立了研究机理的一维流动模型,给出了基本方程和突出基本准则——破碎起动准则。在这理想模型中,开挖前的围压作为煤体受载因素影响破碎起动从而影响流场,流场与应力场则解耦,可独立地研究流场,研究瓦斯渗流,煤的破碎起动及随后的两相流与纯气相流。 掘进是外加扰动,使渗流相对加剧,是启动突出的基本因素。讨论恒速掘进下的渗流过程,从渐近解——恒稳渗出解给出启动判据,分别表示成:可能条件——地应力条件;孕育条件——掘进条件或瓦斯条件;触发条件——渗出速度条件。     

相变增韧陶瓷Ⅲ型裂纹增韧分析

本文采用压力敏感相变准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅲ型裂纹的增韧效应进行了理论预测,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明:相变体积膨胀对增韧无贡献,裂尖屏蔽来自于晶格剪切和裂纹扩展尾区的贡献。     

CH4/CO2混合气体爆燃特性研究进展

掌握甲烷与二氧化碳混合气体的爆燃特性对高含二氧化碳天然气的勘探、开发和利用具有安全保 障作用,对涉及甲烷和二氧化碳的其他工业过程如煤炭气化、惰化、抑爆、泄爆等应急处置和安防设计具有指 导价值。为推动相关学科的进步,分类回顾了甲烷与二氧化碳混合气体爆燃特性的实验和理论研究进展,涉 及爆燃范围、爆燃压强、惰化等爆燃特性的实验研究以及爆燃范围领域的理论研究,系统分析和评价了各个研 究领域取得的成果、存在的问题,并从提高实验数据的完整性、可比性和适用面,理论预测方法可靠性的评价 方法与指标,理论预测方法的适用面从常温常压条件向更复杂的情形扩展3个方面展望了未来的研究重点。     

含瓦斯煤体的冲击力学特性研究

为得出含瓦斯煤体的冲击力学特性,采用类单轴压缩试验方法,对吸附瓦斯压力在0 MPa,2 MPa,4 MPa, 6 MPa等情况下的煤样力学特性进行了研究。研究得出:随着吸附瓦斯压力的增大,煤样的抗压强度、弹性模量、冲击能指数均近似线性降低,峰值应变近似线性增大。随着吸附瓦斯压力的增大,煤体的破坏类型由脆性向延性破坏转变,破坏的分选性增强。吸附瓦斯的作用加速了煤体失稳破坏的进程,并使煤岩瓦斯动力灾害类型呈现由冲击地压主导型向煤与瓦斯突出主导型转变的趋势。     

工程地质评价定量表格化的一种实现方法

本文对传统的工程地质评价方法作了扩展,称之为工程地质评价的定量表格化。本文详细给出了定量表格化的一种实现方法。两个应用实例表明,该方法既定量又简便,具有良好的适用性和推广前景。     

危机与重塑:论工程地质学的发展——“生态环境脆弱区工程地质”论坛学术总结

生态环境脆弱区工程地质研究是工程地质学科必须面对的一个重要领域。作者指出,工程地质学应当夯实学科基础,吸取相关学科理论,重塑工程地质理论与实践,出精品工程,重视人才培养。     

大体积采空区岩体结构面聚类分布特征研究

广西北山矿业有限责任公司4#特大采空区具有体积大、形状不规则等特征。该采空区围岩发育有上甫—肯跃背斜和印支期、燕山期断裂构造,根据采空区围岩发育构造、岩层界线划分和泥灰岩、礁灰岩蚀变等特征,结合其岩石物理力学指标,划分了泥灰岩、白云岩、礁灰岩等3个工程地质岩组。采用测线法和体积密度法,开展了详细的采空区周边岩体工程地质条件现场调查。基于现场调查数据,通过结构面聚类分析,得出了结构面分布的几何参数概率特征,建立了主优势结构面倾向为52°和300°及主优势结构面倾角为75°的正态分布。分析计算结果显示:该模型可以有效的描述4#采空区节理产状分布特征。     

三山岛金矿矿区地应力场特性研究

三山岛金矿位于山东省莱州湾畔，矿区的工程地质条件及水文地质条件比较复杂，因此对于矿山地下开采存在某些特殊的地质工程问题。本文分别来用地质力学构造线分析方法，现场地应力量测及声发射凯萨尔效应实验方法，研究了矿区的地应力场特性。结果表明，矿区的地质构造应力为Ｎ４０°Ｅ左右，σＮＥ＝１１０ｂａｒ左右，σＮＥ：σＶ：σＮｗ＝１：０．９：０．６５。这为矿山地下开采的稳定性评价提供了基本的力学参数。     

厦门沪救码头附近海底滑坡特征及机理

根据多种勘察手段的识别,查明厦门沪救码头附近海底地形等值线明显扭曲;码头南侧外块石与淤泥互为翻转;滑体后方淤泥可见到蜂窝状孔隙;北码头一带不连续分布有新近沉积的灰黄色淤泥且沿海岸;另外地震映像也出现绕射波相对严重等现象。本文结合地形、地层、海洋水动力条件等因素,对滑动机理进行综合分析;在不考虑海浪、地震作用下,对水下坡体采用极限平衡理论方法、后壁岸坡选择圆弧条分法进行不同的稳定性评价。研究得出:该海底滑坡形成是自然地质、人为活动和重力、海洋动力共同作用以及地层因素的综合结果。     

地下矿山工程围岩稳定性模糊动态聚类分区

针对梅山铁矿二期工程开拓设计的需要, 本文介绍了梅山地下矿山工程围岩稳定性模糊动态聚类分区的研究方法及其部分结果。该研究首先涉及分区资料的获取, 整理与分析；其次是分区因素的选取与指标确定；最后是模糊动态聚类分析方法在工程围岩分区中的应用。     

Gas Leakage Prediction Model of Large-Scale Explosions in Hard Rock Based on Quantification Theory

The toxic gas produced by the underground large-scale contained explosions have a great impact on the surrounding environment safety of the explosion project, so it is of great significance for the safety protection design to predict the leakage of the explosion gases to the environment. Based on the study of the one-dimensional spherically (axially) symmetric fluid dynamic model for seepage of the underground contained explosion gases, the qualitative and quantitative variables which impact the gas seepage, such as the explosion cavity, the gas pressure in the cavity and the rock mass permeability, among which the qualitative variables can describe the uncertainty of the geological mass, were analyzed. In accordance with the physical significance of variables and the quantification theory, the qualitative variables were quantified and such details as the principle for variable selection, significance assessment and recurrence test to establish a quantification prediction model, etc. were discussed. Based on 15 test samples on the hard rock conditions, we have established a quantification model for prediction of the contained explosion gases leakage at the specific site. The prediction accuracy of this model can meet the requirement of this project, and according to this model, it is known that such qualitative factors as groundwater status and rock properties have significant influence on the gas leakage. In this study, the prediction model is established based on physical analysis so that the quantitative prediction model could have its rationality and effectiveness well ensured, and the research methods and results in this paper could be promoted and applied in the similar engineering practices.     

回采工作面周期来压步距的灰色预测

利用灰色系统理论, 将回采工作面周期来压视为灾变, 仿线性GM(1, 1)预测模型建模机理, 本文建立了包括线性模型在内的统一非线性GM(1, 1)预报模型。利用非线性模型特例Verhulst模型和线性模型分别对两个不同矿山条件老顶周期来压步距进行预测, 结果表明, 不同的地质条件将适合不同的预测模型, 不能简单一概用线性模型进行预测。对于地质条件发生灾变的情形可建立激励预测模型对周期来压步距进行预测。     

新世纪伊始中国工程地质回顾与展望

我国工程地质学经过 5 0年的工程实践和理论创新 ,已由条件工程地质学、问题工程地质学以及随着环境文明时代的到来向着环境和灾害工程地质学发展。近 10年来随着我国经济建设的快速发展 ,一批大型和特大型工程的兴建和城市化进程的加快 ,带来的地面变形、滑坡、环境恶化和全球悬河化等环境岩土工程问题 ,使工程地质地位和作用提高 ,学科在拓展。目前 ,我国已拥有一支能适应大规模经济建设需要并已走向世界的工程地质工作队伍 ,形成了具有我国自己特色的工程地质学科体系     

谈工程地质的学科价值与学科发展

工程地质是一门认知工程－地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。工程地质学科的基本理论形态包括“成因演化论”、“结构控制论”和“相互作用论”,这些理论有着相通的思想方法,就是成因决定结构,结构控制行为,工程地质过程是工程建设与地质环境相互作用的过程。随着我国近期工程建设的规模增大,埋藏加深,地质条件更复杂,由此带来的工程地质问题表现出显著的新特点,即研究对象大、深、动、热凸现,工程地质过程水、岩、温、化耦合,已有理论遭遇挑战,工程地质过程研究需要扩充。工程地质学科近期需要加强地质体工程性质研究、工程地质动力过程研究,以及地质环境研究。地质、地球物理、力学、工程科学的结合是工程地质学科发展的有效途径,理论、技术方法与实践并重的模式是工程地质学科发展的基本模式。