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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

    矿井巷道系统突(涌)水蔓延过程物理仿真试验模拟与应用

    武强张小燕赵颖旺李会平...
    421-434页
    查看更多>>摘要：为弥补矿井突(涌)水蔓延过程试验研究空白,科学揭示矿井巷道系统中水流蔓延规律,提出了矿井巷道系统突(涌)水蔓延过程物理仿真试验方法,并深入探讨了突(涌)水蔓延范围演变规律、巷道水深分布规律、水速影响特征以及巷道局部水流流动效应.基于巷道类型、布置方式、几何和结构特征,设计了矿井巷道系统试验原型,并依据重力相似准则按1∶10的比尺建立了矿井巷道系统突(涌)水蔓延过程正态试验模型.根据突(涌)水位置分布及其流量曲线演变特征分析,建立了多组试验工况,采用重力式循环供排水系统实现了不同工况下突(涌)水蔓延过程.研究结果表明:巷道水流蔓延具有以突(涌)水点为中心按高程分布的分区分级演变特性;巷道水深时变关系与突(涌)水流量呈正相关,正相关性下蔓型水深比上涨型水深显著;巷道整体水速与突(涌)水流量曲线增长幅度有关,增幅越大蔓延水速越快,累积突(涌)水量越多.单流程水速与突(涌)水量、水深和巷道坡度呈正相关,与巷道断面宽度呈负相关,其中水速对水深和巷道坡度变化最敏感;巷道局部结构突变位置下蔓水流会发生偏转效应,沿程或沿断面呈现水深和流速双值分布特性.试验结果与实际井下涌水数据相吻合,在水害智能防控与应急救援工程实践中具有广泛的应用价值.

    矿井水害物理仿真试验突(涌)水蔓延过程巷道水深巷道水速

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    页岩储层甲烷原位燃爆压裂理论与技术研究进展

    翟成曲占庆邓守春孙伟福...
    435-455页
    查看更多>>摘要：页岩气通常以吸附和游离状态赋存于暗色泥页岩、高碳泥页岩等产气岩中,是一种清洁、高效的能源资源.相比于常规天然气藏,页岩气储层普遍具有低孔隙度、低渗透率的特点,压裂改造提高页岩气采收率是"十四五"期间我国能源开发的重点攻关方向.本文创新性提出了 一种页岩储层甲烷原位燃爆压裂的技术构想,该技术利用页岩气储层原位解吸产生的甲烷气体与注入的助燃剂协同燃爆,产生高温高压气体冲击压裂页岩储层,创造立体裂缝网络,为页岩气提供高效运移通道.论文全面分析了甲烷原位燃爆压裂的技术构想、可行性以及关键科学问题,包括甲烷-助燃剂协同起爆机制及燃爆压力波传播特性、甲烷燃爆对井筒介质的瞬态冲击动力学响应特征与控制机制、多级燃爆压裂立体缝网逐级构建及效果评价技术等3个关键研究内容,基本涵盖了当前甲烷原位燃爆压裂理论与技术研究的最新进展.研究认为,燃爆冲击载荷作用对页岩复杂缝网的形成和扩展具有显著促进作用,甲烷燃爆压裂不需要消耗大量的压裂液,也不涉及火工品的地上运输和混合等过程,安全、经济和环保优势非常明显,是一项前瞻性、变革性技术,有助于实现我国页岩气开采技术的创新突破.

    深部页岩储层甲烷原位燃爆燃爆压裂理论燃爆压裂技术

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    加浆改性固体充填材料承载压缩特性与固结机制

    杨科方珏静张吉雄ASLANI Farhad...
    456-468页
    查看更多>>摘要：为提高井下固体充填采充作业效率,增强充填材料承载性能,设计了不同粉煤灰掺量的加浆改性固体充填材料压实试验,并开展了不同养护龄期的胶结充填体单轴压缩测试,探究了加浆散体压实力学特征,分析了粉煤灰掺量及养护龄期对胶结充填体的强度影响及变形破坏趋势,结合加浆散体压实界面黏结特性及胶凝浆液水化过程,阐明了加浆改性固体充填材料承压变形特性及固结承载机理.研究结果表明:加浆改性固体充填材料承载性能受加浆散体压实与胶凝浆液交互补强的动态影响,其承载机制包括矸石啮合、黏结补强和胶结固化3个关键过程;压实过程中应力-应变曲线表现出孔隙压密、滑移调整及破碎重构3个阶段,并随着粉煤灰掺量的增加,抵制变形的能力增强;粉煤灰掺量对胶结充填体性能具有双向作用,在养护28 d时,粉煤灰掺量为10％的胶结充填体达到强度阈值.研究成果对于固体改性充填工艺的优化具有较大参考价值,为充填体后期强度提高及充填成本的降低提供了理论及数据支撑.

    固废充填加浆改性固体充填压实变形承载特性固结机制养护龄期

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    综合机械化放顶煤充填开采技术构想及理论框架研究

    张强张吉雄杨康巨峰...
    469-482页
    查看更多>>摘要：放顶煤开采具有一次采出空间大、矸石排放量高、采放工艺繁杂等特征.其中,矸石高排放与生态建设矛盾显著突出,充填开采是解决二者矛盾的有效途径之一.然而,放顶煤工作面充填开采相关理论技术研究尚属空白,为了促进该理论技术形成与发展,详细介绍了现有充填技术发展历程,从充填位置、工作面布置、充填动力、充填材料及工艺配合5个方面划分了现有充填技术体系,结合放顶煤与充填开采的技术特征,提出了综合机械化放顶煤充填开采构想,分析了该方法的技术难题,凝炼了可充填空间演化规律、放顶煤充填围岩变形与控制特征2个关键科学问题,构建了涵盖采放充一体化工艺、高稳定性充填装备研发、充填空间探测、充填效果监测及放顶煤智能充填控制系统5个方面的核心技术.放顶煤充填开采方法创新了厚煤层一次采全高矸石固废规模处置新技术,丰富了现有充填开采技术体系,拓展了充填开采技术应用范围,为煤矿企业可持续发展、生态环境保护提供了全新技术途径.

    放顶煤充填开采固废处置生态保护理论体系关键技术

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    软弱破碎围岩锚固孔树脂锚固剂流失对锚固性能影响研究

    付孟雄黄帅帅刘少伟贺德印...
    483-496页
    查看更多>>摘要：树脂锚固剂作为锚杆与围岩的重要黏结剂,在锚固剂搅拌时软弱破碎围岩锚固孔壁裂隙可能会造成树脂锚固剂流失,影响锚固性能.因此,本文首先开展了基于3D打印高透光锚固孔裂隙模型的树脂锚固剂流失可视化试验,然后采用理论分析、数值模拟及实验室试验方法分析了树脂锚固剂流失对锚固性能的影响.结果表明:树脂与固化剂在锚杆运动作用下会快速向锚固孔壁裂隙流动,并在裂隙内部形成固化结构,使锚固长度缩短,系统的锚固性能随着裂隙数量、张开度、倾角及树脂锚固剂流入深度的增加而降低.围岩注浆改性、增加树脂锚固剂药卷数量以及锚固孔扩孔技术可削弱锚固剂流失带来的影响,提出了树脂锚固剂流失条件下锚固剂药卷用量计算表达式.本文可为软弱破碎围岩控制与锚固质量提升方法研究提供一定参考.

    锚杆支护软弱破碎围岩孔壁裂隙树脂锚固剂流失锚固性能

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    含预制钻孔煤体承载破坏应变场与声发射响应真三轴试验

    马衍坤李笑笑翟少彬黄勤豪...
    497-508页
    查看更多>>摘要：利用具有可视窗口的煤岩真三轴试验系统,开展了含不同孔径预制钻孔的煤体真三轴承载破坏试验,借助数字图像相关(DIC)和声发射(AE)分析方法,研究了煤体承载破坏过程的应变场与声发射响应规律.结果表明:含预制钻孔煤体呈现出拱形破坏裂纹,拱形裂纹区面积、声发射峰值能量及宏观裂纹数量均与孔径呈正相关.煤体承载破坏过程中,孔周煤体逐渐出现应变集中,孔壁发生掉渣、破裂现象,声发射信号开始活跃;随着应变集中程度的加剧,孔壁煤体剥落现象逐渐严重,使孔壁两侧对称出现"V"形破坏区,而"V"形破坏区底部则出现了沿最大主应力方向扩展和延伸的竖向裂纹;当孔周煤体应变集中区域逐步发展为蝴蝶形态时,钻孔上方煤体开始向钻孔空间移动,竖向裂纹则沿最大主应力方向快速扩展并向水平方向偏转,声发射信号急剧增加并达到能量峰值;竖向与水平方向裂纹交汇形成拱形裂纹,而拱形裂纹所包裹的煤体则被分割为独立块体,随后声发射信号明显减弱.

    钻孔卸压真三轴试验可视窗口DIC分析AE分析

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    基于纳米压痕的构造煤与原生煤结构面力学特性

    郭敬杰李伟韩祥凯花春雨...
    509-523页
    查看更多>>摘要：煤与瓦斯突出等矿井动力灾害严重威胁矿井安全高效生产,不同煤体的微观强度、变形和流变特性的研究对矿井高效生产和灾害防治具有重要意义.本文采用纳米压痕技术对典型的构造煤和原生煤试样的结构面进行了测试,研究了构造煤与原生煤的微观强度、变形、加卸载速率敏感性和蠕变特性.结果表明:相同载荷条件下构造煤变形能力比原生煤更强,弹性恢复能力更弱,构造煤的变形耗散能约为原生煤的2倍,二者结构面存在部分相似的特性.随加卸载速率降低弹性能占比升高,耗散能、弹性模量、刚度下降;载荷加卸载速率小于100 μN/s时,强度特性存在较大的波动,载荷加卸载速率大于100 μN/s时,强度特性随着速率变化波动变小,当载荷加载速率远大于卸载速率时会出现初始卸载时刻出现应力滞后现象.构造煤在不同载荷条件下蠕变变形能力均大于原生煤,伯格斯模型可以描述煤体纳米压痕条件下蠕变趋势,但不能很好地描述弹性恢复现象,分数阶麦克斯韦模型可以精确描述纳米压痕条件下煤体的蠕变过程.

    纳米压痕构造煤结构面率相关蠕变煤与瓦斯突出

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    煤与瓦斯突出过程颗粒煤碰撞诱发二次破碎理论研究

    涂庆毅袁亮薛生程远平...
    524-533页
    查看更多>>摘要：煤与瓦斯突出是一种威胁煤矿安全生产的典型动力灾害.本文在分析搬运过程突出煤颗粒间或与巷道(阻挡物)的碰撞导致的二次破碎的理论过程基础上,建立突出煤颗粒碰撞二次破碎理论模型,开展单次和多次碰撞极限破碎理论计算.结合突出煤颗粒二次破碎试验分析,讨论了煤的结构差异对二次破碎的影响及对突出的作用.结果表明:当抗压强度小于2 MPa时,突出煤颗粒单次碰撞后的极限粉碎率随着抗压强度的降低急剧升高;而抗压强度大于2 MPa时,突出煤碰撞后的粉碎率随着抗压强度的降低而增加的速度较为缓慢,粉碎率低于0.0415％.2次试验0.074 mm以下的破碎煤占突出煤的质量比均低于0.41％,证明了表观结构完整的颗粒煤破碎或粉化是极其困难的.突出煤在搬运过程中的二次破碎是必要的过程,这种二次破碎形成的小颗粒或粉化煤是突出过程中的瓦斯能快速释放的保障.煤的力学强度和表观结构决定了其能否在搬运过程中二次破碎,相对于表观结构完整、强度高的原生煤,由散体煤胶结而成的构造煤更容易由于颗粒碰撞而发生二次破碎或粉化,同样验证了构造煤极易满足突出的条件.研究成果对突出煤的高度破碎或粉化现象成因进行了解释,有助于揭示突出灾变过程与机理.

    煤与瓦斯突出搬运过程颗粒碰撞二次破碎粉碎率

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    抗氧化剂硫辛酸抑制煤自燃效果及机理研究

    高飞蒲锌格贾喆
    534-545页
    查看更多>>摘要：为了研究抗氧化剂硫辛酸(LA)对煤氧化自燃的阻化作用,采用程序升温试验探究LA对煤自燃倾向的影响并对比LA与氯盐阻化剂的阻化效果;通过电子自旋共振能谱(ESR)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法分析加入LA前后煤中的自由基类型、浓度及表面官能团的变化.试验结果表明:不同质量分数的LA(1％,2％,3％和4％)均可以抑制煤的自燃进程,经过质量分数为3％的LA处理后煤样的CO释放浓度和耗氧量均最小且阻化效果要明显优于相同质量分数下的物理阻化剂CaCl2和MgCl2;煤样经LA和MgCl2处理后,煤氧化过程中自由基类型、反应活性及相对浓度均低于原煤,2种阻化剂均可抑制煤氧化过程中-CH3和-CH2-的反应,减少-C=O和-OH的生成.但无论从阻化的效果,还是阻化的温度范围来说,LA的抑制效果始终强于MgCl2,并且2种阻化剂的作用机理不同.MgCl2是在80 ℃之前通过隔氧保湿作用阻化煤氧化反应的,LA是通过降低反应中自由基的类型及相对浓度,从根本上抑制自由基链式反应的引发及进行.根据试验结果推断:氧化型ALA和还原型DHLA均可作为氢供体,不断消耗煤氧化过程中的羟基自由基和过氧自由基,中和游离的碳自由基和碳氧自由基,从而降低整个链式反应过程中自由基的浓度和反应活性,阻断煤氧复合反应的发生.

    煤自燃硫辛酸电子自旋共振能谱傅里叶红外光谱

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    深层页岩储层现今地应力场特征及其对页岩储层改造的影响——以川南永川页岩气区块五峰—龙马溪组为例

    李勇何建华邓虎成魏力民...
    546-563页
    查看更多>>摘要：深层页岩储层现今地应力特征及其控制下的裂缝有效性和对水力压裂影响尚不明确.以川东南永川页岩气区块为例,综合水压致裂法、岩石声发射试验、测井资料以及数值模拟明确深层页岩储层应力特征及其对页岩储层改造的影响.研究表明:川东南深层页岩储层现今地应力场主要为拉张走滑和走滑态,部分地区属于挤压走滑态,两向应力差主要介于10～30 MPa[0.05～0.3 Sv(Sv:垂向主应力)],最大主应力方向总体以近EW向(92°～105°)为主,应力分布受断层和褶皱扰动明显;侧向应力系数(K)受埋深影响小,主要介于0.9～1.1,平均K值接近1.0.深层页岩的裂缝面摩擦系数较低(普遍小于0.2),倾角为中高角度(＞45°±10°)以及与最大主应力走向介于15°～65°的天然裂缝在改造后具有较好的开启性;现今地应力对渗透率起到了一定的控制作用;随着水平应力差增大,裂缝网络复杂程度逐步降低,压裂效果较差;偏方位井导致的剪应力会诱导水力裂缝产生较大的扭转角(＞40°),深层页岩因岩相差异会在纵向上形成应力屏障;拉张走滑态地区的改造效果相对更好;结果可为深层页岩储层地应力研究和深层页岩气的高效勘探开发提供科学依据.

    深层页岩川南五峰—龙马溪组地应力特征储层工程品质裂缝力学有效性水力压裂

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