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期刊信息/Journal information
中国矿业大学学报
中国矿业大学学报

骆振福

双月刊

1000-1964

journal@cumt.edu.cn

0516-83995897

221008

江苏省徐州市中国矿业大学内

中国矿业大学学报/Journal Journal of China University of Mining & TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《中国矿业大学学报》(自然科学版)是由中国矿业大学主办、刊登自然科学各个领域最新研究成果、具有矿业特色的综合性学术刊物,主要刊登采矿工程、安全工程、矿物加工工程、资源与地质工程、岩土工程等方面的原创性研究论文。1955年创刊,现为双月刊,在国内外具有较大影响,一直是全国中文核心期刊,被美国《工程索引》(Ei Compendex)、美国《化学文摘》(CA)、美国《剑桥科学文摘》(CSA)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、《中国科学引文数据库》(CSCD)等20多种国内外重要数据库检索收录。《中国矿业大学学报》(英文版)也是由中国矿业大学主办、刊登自然科学各个领域最新研究成果、具有矿业特色的综合性学术刊物。英文版创办于1990年，现为季刊。《中国矿业大学学报》十分注重学术和编辑出版质量,刊登的论文始终保持着较高的学术水平、创新性以及较强的应用价值。曾获全国优秀科技期刊三等奖、全国优秀高校自然科学学报一等奖、华东地区优秀期刊奖、中国期刊方阵“双效期刊”奖、全国高校科技期刊优秀编辑出版质量奖、江苏省期刊方阵“双效期刊”奖、江苏期刊方阵优秀期刊奖、江苏省一级期刊。
正式出版
收录年代

    矿用水泥基注浆材料的发展及展望

    赵光明王艳芬艾洁程详...
    1-22页
    查看更多>>摘要：水泥注浆材料是注浆技术的关键环节,由于结石体强度高、价格低廉、材料来源丰富且无毒,在煤炭行业巷道围岩加固、软岩矿井、矿山充填、堵水防渗及防突水工程等领域发挥关键作用.采用一定工艺技术或掺入合适外加剂,是改善水泥浆液性能、提高结石体力学特性并获得高性能、多功能和绿色环保注浆材料的有效途径.本文提出了矿用注浆材料体系框架,包括注浆理论、注浆材料、注浆设备、注浆工艺及工程应用;综述了近年来矿用水泥基注浆材料的研究成果,包括超细水泥基注浆材料、粉煤灰-水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料和其他类水泥基注浆材料,如聚氨酯-水泥、氧化石墨烯-水泥、纳米材料-水泥、活化煤矸石/矿渣-水泥、纤维-水泥基材料,归纳了不同矿用水泥基浆液的优点、缺点及工程应用条件;介绍了矿用水泥基注浆材料在煤矿围岩加固、矿山充填、堵水防渗及钻孔封堵领域的工程应用,并展望了矿用水泥基注浆材料的发展趋势,为我国煤矿注浆材料的研发指明方向.

    煤矿水泥基注浆材料围岩加固矿山充填堵水防渗钻孔封孔

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    智能化露天矿的核心概念与建设战略

    孙健东张瑞新白润才李慧智...
    23-33页
    查看更多>>摘要：从信息论、系统论、控制论角度,对智能化露天矿的概念与定义进行了阐述,提出智能化露天矿的核心在于基于信息技术获取量化数据的规律,并据此做出科学决策、进而对大系统进行精准的控制.针对传统的露天矿信息化建设工作中"信息化、数字化、自动化、智能化"等关键术语给出了定义,对其逻辑关系进行了剖析.提出露天矿"数字化、自动化、智能化"同步建设原则,归纳了各阶段主要建设内容.提出智能化露天矿建设应采取"应用一代、布局一代、探索一代"的发展战略,当前矿山企业在整体投入比重上,要确保"应用一代＞布局一代＞探索一代".

    露天矿智能化基础概念建设原则发展战略

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    碱水作用下弱胶结粉砂岩孔隙结构分形特征与非线性劣化机制

    范钢伟骆韬张东升张世忠...
    34-45页
    查看更多>>摘要：弱胶结岩石遇水发生强度劣化是我国西部地区煤矿开采过程中矿压显现异常、顶板事故频发的重要原因.以我国新疆哈密地区弱胶结粉砂岩和地下水赋存环境为工程背景,通过SEM电镜扫描结合数字图像处理技术,研究了不同pH值碱性溶液、不同浸泡时间对弱胶结粉砂岩微观结构和孔隙分形维数的影响规律,确定了孔隙分形维数、孔隙率与单轴抗压强度、抗拉强度之间的函数关系,建立了碱水侵蚀条件下弱胶结粉砂岩劣化非线性动力学模型.研究结果表明:1)浸泡溶液碱性越强,弱胶结粉砂岩矿物颗粒形态越趋于圆润,且颗粒间接触形式变得疏松多孔;浸泡初期孔隙率与孔隙分形维数增幅相对较大而后期趋缓.2)碱水侵蚀作用下孔隙结构复杂程度及分布形态对力学强度影响显著,弱胶结粉砂岩单轴抗压强度、抗拉强度与孔隙分形维数、孔隙率之间均具有较强的负线性相关关系;单轴抗压强度、抗拉强度与孔隙分形维数的相关性大于孔隙率;碱水侵蚀降低了弱胶结粉砂岩的脆性.3)选取孔隙分形维数、孔隙率和单轴抗压强度为描述水化学反应系统的变量,以相应参量的时间序列值为非线性动力学方程的特解,通过反演建立了碱水化学作用弱胶结粉砂岩劣化的非线性动力学模型;采用建立的模型计算的孔隙分形维数值、孔隙率和单轴抗压强度与试验值的误差范围分别为2.37％～2.64％,2.38％～4.57％,3.48％～8.12％,可用于弱胶结岩石碱水侵蚀不同时间后孔隙分形维数、孔隙率以及单轴抗压强度等参数的预测评估.

    碱水侵蚀弱胶结粉砂岩孔隙率孔隙分形维数非线性模型

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    重复采动巷道围岩塑性区叠加扩展形态特征及量化判别方法

    吴祥业王婧雅郭晓菲王二雨...
    46-58,105页
    查看更多>>摘要：重复采动巷道围岩破坏问题一直是矿业学科研究的中心问题,其研究关键在于2种应力叠加影响前后巷道围岩塑性区形态间关系.为研究巷道围岩塑性区叠加扩展形态问题,综合运用数值模拟试验及理论分析的方法,研究不同形态塑性区叠加扩展规律及形态扩展机理,提出叠加塑性区形态量化判别准则,建立以叠加塑性区形态扩展规律及判别准则为依据的叠加塑性区判别方法流程.结果表明:1)巷道围岩叠加塑性区可看作一次塑性区与二次塑性区形态的叠加;当二次塑性区呈蝶形时,蝶叶位置扩展存在不稳定性.2)揭示叠加塑性区形态扩展机理:一次偏应力产生的前态塑性区存在不可逆性,叠加二次应力后产生的后态塑性区是在已破坏围岩基础上的再破坏形式,叠加前后偏应力大小决定后态塑性区形态;不同主应力角度叠加塑性区扩展偏转位置取决于主应力偏转角.3)提出围岩叠加塑性区形态量化判别公式及判定准则,通过叠加塑性区形态系数量化判别叠加塑性区形态.4)建立叠加塑性区形态量化判别方法流程,并通过采场模型及平面模型联合分析,完善重复采动前后围岩塑性区形成扩展过程,为重复采动巷道围岩稳定性控制提供更加准确的理论依据,并通过工程实例对该方法可靠性进行验证.

    采动应力巷道围岩蝶形塑性区形态系数量化判别

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    基于CT三维重构煤体变开度裂隙渗流特性研究

    王刚陈昊陈雪畅杨宝东...
    59-67页
    查看更多>>摘要：煤层注水过程中会发生水沿着煤体原生孔裂隙滤失现象,影响注水现场施工效果.为进一步从微观层面探讨煤体裂隙变开度对其渗透特性的影响,结合CT三维重构技术构建6种不同开度的裂隙模型,分析裂隙体积、形状因子等结构参数以及煤体渗透率与裂隙开度的关系.基于Navier-Stokes方程开展变开度裂隙的渗流模拟研究.研究结果表明:形状因子随着裂隙开度变化逐渐减小,这表示随着开度增加,三维裂隙模型趋近于标准球体,空间形态更加简单,更有利于渗流的持续进行;沿渗流方向裂隙压力逐渐降低,水流速度逐渐增加,其中截面整体的速度分布密度保持不变,平均渗流速度随开度增加呈现增大趋势;渗透率与裂隙开度之间呈非线性关系,裂隙开度在60μm以下时,渗透率随裂隙开度增速缓慢,此时裂隙粗糙度对整体渗流的阻碍作用较强,裂隙开度在60 μm以上时,渗透率随着裂隙开度的增加迅速提高,也会导致部分区域发生回流、涡流现象,最终裂隙空间将对渗流起主导作用.

    CT三维重建裂隙开度形状因子渗透率

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    地应力约束下米级油页岩高温蒸汽压裂与渗流-传热特征

    王磊张睿赵阳升杨栋...
    68-78页
    查看更多>>摘要：为了探明高温蒸汽原位压裂油页岩的过程与机理,评价高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中温压时空演变规律,以大尺寸(米级)油页岩作为研究对象,采用实验室物理模拟的方法研究了在地应力约束下油页岩储层在高温蒸汽持续作用下表现的宏观压裂-渗流-传热特性.试验结果显示:高温蒸汽压裂需要克服地层应力和热应力叠加的约束作用,起裂压力值高,可达地应力的2倍;油页岩顶底板致密低渗,可以对压裂矿层起到较好的保温和隔热作用,热解区域完全靠蒸汽的流动规律控制;高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中,蒸汽压力(最大0.97 MPa)要远低于地层应力(3.82 MPa),当蒸汽沟通注热井和生产井时,二者的压力表现出协同一致的变化特征.在低地应力油页岩原位注热开采过程中,可以采用高温蒸汽压裂技术,压裂后矿层渗流通道良好,在矿层中注入较低压力的蒸汽便可实现大范围热解,通过注热井和生产井的轮换和调控,可以快速控制热解区域的走向.

    油页岩蒸汽压裂渗流传热热破裂

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    不同pH值水溶液浸润煤样强度-分形模型与抗拉试验解析

    辛亚军杨俊鹏褚尉荃张东营...
    79-92页
    查看更多>>摘要：不同pH值水溶液浸润煤体受应力集中扰动后强度、变形与裂隙发展复杂.文中分析了不同pH值水溶液浸润煤样裂隙扩展特征,建立了基于破坏应力比浸润煤样分形维数求解模型与分形维数-抗拉强度回归方程,分析了不同pH值水溶液浸润煤样循环加载不同应力比下应力-应变特征与梯度加载破裂失稳机制,对比了分形维数-抗拉强度理论模型、线性回归与二值处理吻合性,预测了浸润煤样破坏瞬间分形维数.结果表明:分形维数可以刻画浸润煤样力学行为,建立了基于尺度比、应力比的抗拉煤(岩)样表面分形维数求解方程,推导出了分形维数-抗拉强度回归模型;无浸润煤样循环加载均值抗拉强度、峰值应变相比单轴无循环分别提升了 1.13与1.36倍,不同pH值水溶液浸润煤样加载循环次数(抗拉强度)由多(高)到少(低)表现为pH=7＞pH=11＞pH=3;应力水平梯度越多,同级应力水平梯级应变增量越小,无浸润煤样抗拉强度是pH=7、pH=11与pH=3水溶液浸润煤样的1.26,1.32与1.85倍,抗拉强度与峰值应变特征均表现为无浸润、中性、碱性、酸性依次减小;煤样破坏形态表现为单一主控面拉伸劈裂失稳、多面无序拉剪失稳与近"X"型(或单斜)主控面斜剪失稳;理论计算、线性回归、二值处理的分形维数-抗拉强度曲线均呈微凹型且较为吻合,相关性均值达到了 0.975 8,0.958 0,0.992 0,浸润煤样破坏瞬间分形维数预测理想.

    浸润煤样应力比分形模型回归方程循环加载强度特征破坏模式

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    基于CT扫描的煤体裂隙演化与破坏状态表征

    朱传奇谢广祥王磊
    93-105页
    查看更多>>摘要：为基于裂隙演化特征表征煤体破坏状态,针对原煤试样,采用CT扫描技术开展常规三轴压缩条件下煤体断面裂隙演化观测试验,重构内部三维裂隙可视化模型,分析裂隙分布形态与特征参数变化规律,基于裂隙面积定义断面(煤体)破坏状态表征指标Ti(T),并检验指标的准确性和合理性.研究结果表明:随煤体轴向应变的增加,含初始裂隙断面裂隙面积和分形维数均先减小后增大,而无初始裂隙断面裂隙面积和分形维数均先不变后增大.煤体失稳破坏过程中,Ti呈现出先减小(或不变)后增大的变化趋势,且与传统损伤变量相比,变化幅度更大,更能准确量化煤体断面破坏程度.随煤体轴向应变的增加,T表现出先减小后增大的基本规律,与煤体三维裂隙体积变化具有高吻合性.

    CT扫描原煤裂隙演化破坏状态表征指标

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    康达效应式水力集矿对深海土的冲蚀特性研究

    李征启陈旭光魏佳康栾鲁宝...
    106-115,131页
    查看更多>>摘要：深海赋藏有丰富的矿产资源,金属锰结核的开采与利用可有效解决陆地资源匮乏的问题,因而受到世界多国的广泛关注.康达效应式水射流作为主流多金属开采方式之一,其与深海稀软底质的耦合机理尚未明晰,严重影响采集头性能优化.本文基于数值模拟和物理模型试验探究该采集方式下喷嘴高度、射流流速、导流板曲率三因素对破土水力强度的影响规律及冲蚀坑型变化规律,明晰康达效应水力集矿对深海土的冲蚀特性,进而得到试验范围内破土水力强度最优时所对应的射流参数组合.试验结果表明:冲蚀坑整体呈现椭圆状,且总体位置偏射流区域中心靠左侧;剖面轮廓为"U"形;坑底土体呈不规则凸起或凹进.喷嘴高度对破土水力强度的影响规律呈先增高后降低的趋势,射流流速与破土水力强度呈正相关,而导流板曲率对破土水力强度呈负相关.本文试验范围内,破土水力强度最高时所对应的射流参数组合为射流速度5.31 m/s、喷嘴高度60 mm、导流板曲率0.010 mm-1.以上研究可为揭示射流破土机理及矿石剥离机理提供理论参考.

    水力集矿康达效应冲蚀特性破土水力强度

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    基于颗粒堆积法的煤体表面弛豫率量化初探

    徐吉钊徐鹤翔翟成丁熊...
    116-131页
    查看更多>>摘要：为了确定煤岩表面弛豫率ρ值来量化其弛豫特性与孔径分布的对应关系,聚焦井下海量打钻工序所产生的煤屑颗粒,提出了基于颗粒堆积法的煤体ρ值计算方法,构建了球形煤屑基质-球形总孔隙结构的计算模型,选择平煤股份二矿己15和己17煤层煤样进行模型验证.结果表明:不同粒径煤屑堆积样品的弛豫谱图呈近似的三峰形态,同一煤样不同粒径饱水煤屑堆积体可表现出不同的弛豫响应行为,弛豫时间T2的几何平均值T2m和核磁孔隙率φNMR值分布的差异性主要受水赋存特征、煤屑润湿性及堆积方式等多种因素的影响.通过线性拟合横向弛豫总弛豫率T2-1和有效孔隙指标与煤粒有效长度之比φg/wgrain及其95％置信区间分布,证实了直接采用恒定ρ值计算煤岩孔隙结构的不合理性.不同形状煤屑基质-总孔隙结构的计算模型获得的ρ值范围不同,表明不同形状煤屑间的流体扩散路径和接触特征不同,易引起煤屑堆积体的弛豫行为不同.未考虑煤屑间的体积流体效应而忽略T2b影响,易造成ρ值偏大.

    低场核磁共振孔隙结构表面弛豫率颗粒堆积核磁孔隙率

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