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期刊信息/Journal information
煤炭学报
煤炭学报

刘峰

月刊

0253-9993

mtxb@vip.163.com

010-84262930

100013

北京和平里青年沟东路5号煤科院内

煤炭学报/Journal Journal of China Coal SocietyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《煤炭学报》于1964年创刊，为季刊。1966年停刊，1979年复刊， 1993年改为双月刊，1995年改为大16开本，并申办创刊了《煤炭学报》英文版《Journal of Coal Science & Engineering(China) 》，半年刊。《煤炭学报》是中国煤炭学会主办的煤炭系统最高水平的综合性学术刊物，现为双月刊，112页。主要刊载与煤炭科学技术相关的基础理论和重大工程研究的理论成果，包括煤田地质学、矿山岩体力学、采矿工程、煤矿安全、环境保护、煤矿机电一体化、煤的加工与利用、煤炭经济研究等领域的学术论文。30多年来，为传播煤炭科学技术起到了重要的作用。 多年来，《煤炭学报》一直以“登一流文章，创一流期刊”为指导思想，培养了一支基础理论知识扎实、专业水平高的稳定的编辑队伍，使《煤炭学报》质量逐步提高。《煤炭学报》1992年荣获全国第一届优秀科技期刊评比二等奖，获中国科协优秀科技期刊二等奖；1997年获全国第二届优秀科技期刊评比一等奖，获中国科协优秀科技期刊一等奖；1999年荣获首届中国期刊奖；2001年入选“中国期刊方阵”,并被评为“双奖期刊”。《煤炭学报》在包括10名中国科学院、中国工程院院士的编委会领导下，每年都制定了明确的报道重点，使刊物能紧紧围绕煤炭重大科技攻关项目发表相关的基础理论论文。《煤炭学报》发表的论文反映了煤炭科学技术的最新研究成果，起到了促进煤炭科学技术交流和发展的龙头作用，为繁荣煤炭科学技术事业作出了重要贡献。《煤炭学报》被国内外近20家数据库和文摘期刊所收录，如IEA Coal Abstract CD-ROOM（美国）、 Ei Page One、美国的能源科学与技术数据库、美国地质文摘、中国科学技术期刊文摘数据库、中国科学引文数据库、日本科学技术文摘速报、РЖ、Coal Highlights（英国）、Geological Abstract（英国）、Geomechanics Abstracts（英国）、中国学术期刊文摘、中国力学文摘、矿业文摘等等。
正式出版
收录年代

    大倾角断层不良地质下TBM隧道稳定性分析

    王利明
    121-128页
    查看更多>>摘要：依托滇中引水大理Ⅰ段香炉山隧洞工程，利用自主研制的微型TBM掘进综合试验系统，开展了TBM穿越断层不良地质工况室内模型试验及数值模拟，研究高地应力下断层对TBM隧道稳定性的影响，分析总结隧道围岩应力应变变化规律及隧道破坏现象，揭示断层不良地质卡机致灾机理。研究结果表明:利用微型TBM掘进综合试验平台成功实现了高地应力条件下TBM开挖大倾角断层工况相似模拟试验，隧道成型质量好。TBM掘进过程中隧道上部围岩首先产生裂缝，当TBM掘进至两种材料交接处时拱顶产生少许掉落，在TBM刀盘整体进入断层带后，拱顶产生大范围塌方，最终形成筒仓式塌落腔，隧道结构被破坏;受断层界面上方围岩滑动影响，原岩内(交界面下方)围岩压力整体呈现先增大后减小的趋势。TBM掘进时对掌子面前方围岩压力影响范围主要在0。43D～0。50D(D为洞径)，围岩压力最大增大1。19倍。隧道拱顶上方内部围岩位移随TBM掘进具有4个明显的变化阶段。上部围岩越靠近隧道轮廓线变形越大，TBM穿越断层交界面时围岩变形速率最大，对围岩内部位移影响范围主要在掌子面前方1。21D和上方1。50D以内，断层影响范围约在1。73H(H为断层交界面水平投影长度)以内。这主要是由于断层交界面上方松散围岩滑移松动，同时它极易导致TBM卡机，因此施工宜先对断层交界面处进行超前处理，降低TBM施工风险。

    断层隧道稳定性室内模型试验数值分析围岩压力围岩内部位移

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    露天采矿科学目标的演变与未来发展趋势

    王忠鑫田会王东田凤亮...
    129-153页
    查看更多>>摘要：露天开采是矿产资源开采的重要方式，国家与地方对露天矿开采提出了更高的要求。因此，将露天采矿作为一门科学开展系统性研究，揭示采矿过程和发生现象的规律，并做出科学的解释显得尤为迫切。首先从露天开采基础理论、关键成套装备研制与爆破工程技术3个方面梳理了近40 a来我国固体矿产资源露天开采领域取得的重大技术成果。而后采用现代科学计量学和信息计量学技术对近40a来7 128篇文献进行了多元动态分析，以聚类分析法对主要研究主题在包括时间维度上的发展演化过程进行了多维度定量刻画。发现研究主题的演变是技术发展、开采现状、政策环境等多因素耦合影响的结果。以现有重大科技成果以及客观的文献计量结果为基础，指出了未来露天采矿科学的目标为形成系统全面的露天矿安全绿色高效智能开采技术体系，并给出了实现路径，即形成露天采矿工艺系统及重大装备热点研究主题，强化现有热点研究与露天采矿工艺系统及重大装备之间深度交叉融合，并给出了行业内外的各主题优势资源进行联合重大科技攻关，实现多主题间实质性协同创新的有益建议。最后从能源和生态视角的矿区规划理论、智能采矿设计原理、智能集群调度理论、煤炭开采易自燃特厚煤层安全高效开采技术、高大边坡稳定性控制技术、复杂工况带式输送机高效运输技术、智能化露天矿山系统工程7个方面展望了未来露天采矿科学的重大基础理论技术的发展方向;从高效率移动式破碎设备、模块式半固定破碎设备、连续开采工艺系统装备、大倾角运输装备、大型排土机5个方面展望了未来露天开采装备的发展方向。

    露天矿采矿科学科学目标知识图谱文献计量Citespace

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    深部岩体变形模量数值反演计算方法及敏感性分析

    刘力源骆奕帆王涛孙显腾...
    154-166页
    查看更多>>摘要：岩体变形模量是地下岩石工程设计和建造的关键参数之一。获取准确的岩体变形模量对深入分析深部岩体工程围岩变形行为至关重要。基于此，系统梳理归纳了常用的岩体变形模量计算方法，并利用有限元方法模拟原位试验进行岩体变形模量反演计算，与原位试验结果进行对比验证分析。针对深竖井实际工程，建立了深部地层不同岩性岩体变形模量反演分析数值计算模型，开展了不同强度准则、泊松比和岩体黏聚力对岩体变形模量的敏感性分析，将数值模拟反演结果与经验公式计算结果进行对比分析和讨论。研究结果表明，基于刚性平板载荷试验计算得到的岩体变形模量值与有限元数值反演得到的数值高度接近，具有较好的一致性;虽然泊松比对岩体变形模量有一定影响，但总体上岩体变形模量对泊松比的敏感性较低;当岩体黏聚力较小时，强度准则的选择对变形模量的反演结果影响显著，随着岩体黏聚力的增大，强度准则的选择对变形模量反演结果的影响逐渐减小;对于不同深度岩性的地层，岩体变形模量对岩体黏聚力变化敏感性不同;通过数值反演求得的岩体变形模量和一些经验公式的计算结果具有很好的相关性。因此，深部岩体工程规划设计和开发过程中可综合运用数值模拟和经验公式进行岩体变形模量反演计算，进而在更大程度上保障工程的安全性和经济性。

    岩体力学变形模量反演敏感性分析数值模拟

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    选矿废水拌合尾砂胶结充填体强度演化规律及声发射特征

    曾鹏曹蔚赵奎龚囱...
    167-181页
    查看更多>>摘要：尾砂胶结充填体是充填采矿中的核心承载单元，其稳定性关乎矿山生产安全。近年来，一些地下矿山为减少环境污染等问题，选择二次利用选矿排放废水进行充填，因此，对于采用选矿废水进行充填的矿山，明确选矿废水对尾砂胶结充填体强度的影响至关重要。为此，以3种pH选矿废水(pH=7、8、9)和普通自来水(pH=7)为拌合水制备4种养护龄期(7、14、21、28 d)的尾砂胶结充填体试件。利用声发射(AE)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等试验手段，分析充填体试件的单轴抗压强度、微观结构及其破坏过程中AE振铃计数率、bi值、能量变化特征。研究表明:①在相同养护龄期下，选矿废水拌合的充填体强度低于普通自来水拌合的充填体强度，选矿废水拌合的充填体强度随pH的增大而减小，且CO32-与充填体单轴抗压强度指标间的灰色关联性最好，而Ca2+的关联性最差，阴离子的关联性整体好于阳离子;②在相同养护龄期下，选矿废水拌合的充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度及衍射峰强度低于普通自来水拌合的充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度与衍射峰强度，而选矿废水拌合的充填体中钙矾石的质量浓度及衍射峰强度高于普通自来水拌合的充填体中钙矾石的质量浓度和衍射峰强度;随着选矿废水pH的升高，充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度减少、衍射峰强度降低，而钙矾石的质量浓度增多、衍射峰强度升高，从而导致充填体强度下降;③充填体破坏过程中AE振铃计数率及6i值整体上分别呈现"升—降—突增—峰值"和"波动上升—剧烈下降—逐步上升"的变化规律;在相同养护龄期下，对于破坏过程中AE bi1、bi2、bi3、峰值应力处每10 s累计振铃计数率及能量数值，选矿废水拌合的充填体均小于普通自来水拌合的充填体，且上述AE特征指标均随着选矿废水pH的增大逐渐减小。

    选矿废水尾砂胶结充填体微观结构水化反应声发射(AE)

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    砂岩真三轴循环加卸载的能量演化与损伤分析

    张启航孟祥瑞赵光明许文松...
    182-196页
    查看更多>>摘要：为了探究不同速率对砂岩真三轴循环加卸载破坏过程中的能量和损伤演化的影响，利用自主研发的真三轴扰动卸荷岩石测试系统，借助立方体砂岩试件，分别进行了真三轴压缩试验、真三轴一次加卸载试验以及真三轴循环加卸载试验。结果表明:真三轴条件下砂岩的峰值强度随循环加卸载速率的增大而增大;σ1方向弹性能密度演化基本不随循环加卸载速率的改变而不同，而耗散能密度随循环加卸载速率的增大而减小，2者都随循环数呈现非线性增长;随着循环加卸载速率的增大，σ1方向上耗散能密度占总输入能密度比例减小，弹性能密度占总输入能密度比例增加;随着循环数的增加，σ2、σ3方向上弹性能密度的增长率逐渐增大，而耗散能密度增长率在前5次循环时变化较小，在循环末尾阶段大幅提升;随着循环加卸载速率的增大，σ2、σ3方向上弹性能密度也随之提高，耗散能密度则与之相反;σ2方向上弹性能密度占输入能密度的比例随循环数递增，在第6次循环出现拐点，随后突降;σ3方向上弹性能密度占输入能密度的比例随着循环数的增加先减小后增大，呈现"V"型变化趋势;研究发现，弹性能密度和耗散能密度均与输入能密度存在线性函数关系，并且弹性能密度-输入能密度和耗散能密度-输入能密度均存在线性函数关系。真三轴循环加卸载作用下砂岩损伤分为初始损伤、损伤缓慢发育、损伤快速发展阶段3个阶段，损伤变量随着循环数的增加呈现非线性增长。

    真三轴循环加卸载能量演化损伤变量

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    冲击扰动下岩石蠕变损伤演化与失稳诱发机制

    吉东亮程辉赵洪宝关岳卓尔...
    197-207页
    查看更多>>摘要：摘 要:为研究冲击扰动下岩石的蠕变损伤机理，基于复杂应力下的蠕变方程模型，同时考虑煤岩材料的非均质性，结合Weibull分布构建能够描述煤岩蠕变全过程的蠕变损伤本构模型，并进行参数的敏感性分析。进一步分析了不同初始蠕变应力下受到不同扰动能量时冲击扰动对煤岩蠕变破坏的影响。对复合煤岩体蠕变过程中受冲击扰动破坏进行了模拟分析，讨论不同初始角度煤岩体下蠕变损伤的失稳诱发机制。结果表明:基于复杂应力下的蠕变模型，考虑煤岩介质弹性模量和强度的非均质性建立的蠕变损伤本构模型能够较好地描述煤岩3阶段蠕变特性;蠕变模型中参数A、m0和n0对煤岩的蠕变特性的影响主要表现为其值越大，煤岩越易发生加速蠕变破坏;当蠕变加载时，随轴向加载应力的增大，瞬时的弹性应变会明显增大;当蠕变应力相同时，冲击荷载越大，煤岩越易发生蠕变，从而越易发生破坏;当冲击荷载相同时，随蠕变应力的增大，煤岩的破坏时间也会明显减小;对于复合煤岩体，蠕变初始阶段进行冲击时应变率出现了明显增加，当蠕变处于稳定阶段再次冲击时应变率幅值较小，最终复合煤岩体发生加速蠕变直至失稳。随着节理角度的增加，蠕变时间先减小后增大，其中节理角度为90°时煤岩体蠕变时间最长，达到75h。

    蠕变损伤冲击扰动非均质性加速蠕变诱发失稳

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    磨料水射流冲击角对砂岩切割性能影响的试验研究

    袁瑞甫秦博董卓程高宇...
    208-219页
    查看更多>>摘要：磨料水射流是一种高效的切割技术，通过砂岩切割试验对岩石类材料的最佳冲击角和倾斜切割机理等问题展开研究，在对切缝内壁进行宏观和微观观测的基础上，开展水晶玻璃切割试验，探究不同冲击角下磨料水射流的切割运动过程，揭示了不同切割压力及冲击角下的切缝深度、切缝内壁特征、磨料颗粒运动轨迹与晶体破坏类型等变化规律。试验结果表明:平均切缝深度随切割压力的增加逐渐增大，同时改变冲击角能明显改变射流的切割能力，在75°冲击角获得的切割效果最佳;随切缝深度增加在切缝内壁逐渐出现弯曲射流轨迹纹理，且在其底部均形成典型的冲蚀坑与拖尾现象;切缝内壁主要表现为穿晶断裂、沿晶断裂、切槽或凹坑、胶结物覆盖等4类破坏特征，值得注意的是，不同冲击角下4类破坏特征在切缝中出现的位置不同，该种现象主要是因为射流的偏转情况、反射流的运动方向、冲击波和膨胀波的反射作用改变;对靶件破坏起主导作用的是垂直向及水平向射流分量(与推进方向同向)，与推进方向反向的水平向射流分量则对已形成切缝起二次冲蚀及抛光作用，但不同冲击角下的作用程度不同;结合切缝表面观测和射流切割过程观察结果，建立了磨料水射流切割过程的宏观模型。

    磨料水射流冲击角切割机理切缝深度晶体破坏

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    真三轴单面卸荷条件下中间主应力对深埋洞室岩爆影响特征

    孙飞跃郭佳奇刘希亮郝宪杰...
    220-235页
    查看更多>>摘要：岩爆灾害已成为国内外深埋洞室建设的重大安全隐患。利用新型真三轴岩爆试验系统，开展了不同中间主应力下"单面侧向卸荷-三向五面受力-竖向持续加载"的室内物理模拟试验，对比分析了不同中间主应力下岩样的弹射破坏过程、破坏形态特征、声发射特性、碎块特征以及弹射动能等变化规律;基于三维离散元理论和多晶建模技术(随机生成Voronoi矿物晶粒)，研究了真三轴单面卸荷条件下岩爆"孕育—发生—发展—破坏"全过程及能量演化特征。研究结果表明:不同中间主应力下岩爆弹射破坏过程可概括为颗粒局部弹射、岩石劈裂成板、板折断裂成块及块片全面弹射;其中，岩石劈裂成板是岩爆孕育过程中必然经历的破坏现象。岩样临空面破坏形态具有相似的多元分区破坏特征，即邻近临空面区域产生以张拉破坏为主的劈裂裂缝，远离临空面区域产生以剪切破坏为主的贯穿性斜裂缝。声发射撞击数演化过程可分为相对平稳阶段、快速上升阶段、整体破坏阶段及平静期阶段。随着中间主应力的不断增大，碎块的弹射动能呈增大的变化趋势。岩爆碎块多以粗粒、中粒与细粒碎块为主，且随中间主应力的增加，微粒碎块质量基本不变，细粒、中粒与粗粒碎块质量则呈平稳增加的趋势。利用考虑颗粒矿物成分的晶体尺度精细仿真模型(CSFM)模拟了岩爆"孕育—发生—发展—破坏"全过程，获得了岩样的应力-应变曲线，其变化趋势与室内试验测试结果基本一致且曲线吻合度较好。弹性应变能的演化曲线大致可分为早期增长速率递增阶段、近似线性增长阶段、屈服平台期间增长速率递减阶段及峰后急剧下降阶段。

    深埋洞室岩爆中间主应力真三轴试验离散元方法

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    加载速率对碳纤维布被动约束煤能量演化的影响

    李庆文禹萌萌高森林刘艺伟...
    236-247页
    查看更多>>摘要：为探究加载速率对碳纤维(CFRP)布被动约束煤能量演化特征的影响规律，利用SAM-2000型电液伺服岩石力学试验系统，开展了不同加载速率下CFRP被动约束煤样单轴压缩试验。研究结果表明:CFRP被动约束煤样总能量随轴变形增加呈以"下凹状"渐增至某平稳斜率，单层工况下平稳斜率均小于双层的，且前者斜率增速大于后者的，但最大加载速率下其平稳斜率为断崖式骤增;峰值点总能量及其增长比均随CFRP层数的增加而增大，且CFRP层数对煤峰值点总能量及其增长比影响的显著性明显优于加载速率的，获得了不同速率下峰值点总能量增长比的函数演化规律，并建立了兼顾考虑加载速率与CFRP层数的响应曲面;当加载速率最小(大)时，峰值点耗散能率增长比均随CFRP层数增加而减小，且最大加载速率下其值约为加载速率最小时的6。03～8。87倍，在速度1。67×10-3～1。67×10-2mm/s内，峰值点耗散能率及其增长比均随层数增加而增大，获得了不同加载速率下峰值点耗散能率增长比的函数演化规律，并建立了兼顾考虑速率与CFRP层数的响应曲面;被动约束煤样弹性能耗比随轴变形增加呈现先快速陡降过渡为缓降至稳态拐点后又从缓增过渡为快速陡增的特点，呈"鱼钩"状，在峰值附近的弹性能耗比出现连续形似阶梯状突变，表明裂隙在快速发育。

    加载速率煤被动约束单轴压缩试验能量耗散

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    爆炸冲击波和爆生气体的动态作用演化机制的实验与数值分析

    王雁冰孔维文左进京李林青...
    248-260页
    查看更多>>摘要：在岩石爆破过程中，爆炸冲击波和爆生气体的波动机理尚不清楚。通过高速纹影系统和超压测试系统并结合AUTODYN数值模拟分析，对爆炸冲击波和爆生气体的波动机理开展研究。设计了不同炸药类型和装药结构下的5种药包，通过纹影照片直观地显示爆生产物的动态作用演化过程。对比分析5种情况下爆炸冲击波和爆生气体在流场中的波动变化，将数值模拟结果与纹影实验结果进行对比并反演了炸药内部爆轰波动过程。结果表明:爆炸冲击波与爆生气体一开始伴随扩展，并以起爆点为中心向外以球形传播。在传播过程中，爆炸冲击波与爆生气体逐渐分离，爆炸冲击波传播速度大于爆生气体的传播速度。在不同的装药结构情况下，爆炸冲击波和爆生气体的分离特征不同，分离的时间随药包外壳约束作用的增强而缩短。在不同的炸药类型情况下，爆炸冲击波和爆生气体的波动形态基本相同，但因炸药材料本身物理力学参数不同，所以爆炸冲击波和爆生气体传播过程中的速度和压力变化会有差异。当存在切口时，爆炸冲击波和爆生气体会优先从切口处向外传播，然后向其他方向进行绕流，切口方向的压力和速度都会变大，切口方向能量集中且管壁优先破坏，达到定向破坏的效果。数值模拟中爆炸冲击波和爆生气体的波动变化形态与纹影实验结果在形态上较为吻合。

    爆炸冲击波爆生气体高速纹影动态演化AUTODYN

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