沉陷区地表与建筑物变形分析及兴建评价

通过简要分析开采沉陷地表移动、采动区地表与建筑物变形协同关系、地表兴建建筑物的评价因子和方法，指出矿区采煤沉陷稳定区域通过科学合理指标因子评价分析，可以在确定范围内进行适当规模的非特殊建筑物的兴建建设。     

基于西原加速模型的煤岩蠕变试验研究

西原模型能很好的模拟初始蠕变阶段和稳态蠕变阶段,但却不能描述加速蠕变阶段。为了描述加速蠕变阶段,通过改变已有西原模型的时间参数,得出另一种模型(根据该模型的特点命名为西原加速模型),并由理论推导出其表达式。通过煤样的单轴压缩蠕变实验,取得相关实验数据,然后利用数值分析软件Matlab将实验所得数据与理论研究结果进行拟合分析,得出其吻合程度较高,说明该模型能很好的反映实际情况,并弥补了西原模型不能够反应蠕变第3阶段的不足。     

膏体充填开采胶结体的蠕变本构模型

为分析膏体充填开采胶结体的蠕变特性,进行了三轴蠕变试验。在试验基础上推导了考虑时间和应力2个变量的损伤演化方程,将损伤变量引入改进的西原模型中,建立了新的本构模型,推导了胶结体的三维蠕变本构方程。根据试验数据对该模型的蠕变参数进行拟合,将理论计算的蠕变曲线与试验得到的蠕变曲线进行了对比。研究结果表明：膏体充填开采胶结体属于黏弹塑性材料,具有明显的流变特性。在偏差应力值较小的应力水平下仅有衰减蠕变和稳态蠕变2个蠕变过程,在偏差应力较大时有加速蠕变阶段,蠕变值随偏差应力值的增加而增加,蠕变值增大速率随偏差应力值的增加而减弱。引入损伤的改进西原模型能较好地反映胶结体的蠕变规律。     

考虑弹性模量退化的砂岩非定常蠕变模型

针对传统西原模型不能描述岩石加速蠕变特性的问题,根据辽宁阜新海棠山隧道出现的围岩流变现象,通过现场取样,采用MTS-812.02岩石试验加载系统对砂岩进行不同围压和不同应力水平下的三轴蠕变试验,分析其蠕变特性。在传统西原模型的基础上,考虑了岩石进入加速蠕变阶段的判别条件,串联一个加速蠕变触发的元件,通过损伤定义流变参数的非定常性,建立了一个以屈服强度和长期强度为判别条件新型非定常蠕变模型,并将一维推广至三维;结合砂岩蠕变试验结果,对砂岩流变试验全过程曲线进行模型参数拟合,结果表明：建立的新型砂岩非定常蠕变模型与试验结果具有较高的拟合度,该模型克服了传统西原模型难以描述加速蠕变阶段的缺陷,不仅能够反映出砂岩瞬时应变、稳定蠕变和亚稳定蠕变阶段的流变特性,还能很好地描述了砂岩加速蠕变阶段的流变特性。最后,通过对砂岩流变参数的反演,得到了砂岩的损伤演化方程,结合现场围岩应变监测数据对模型参数进行拟合,很好地反映了流变参数损伤劣化规律。研究成果为研究岩体流变的非线性问题和确保工程安全提供了新思路。     

褐煤协同球红假单胞菌固定SRB颗粒处理AMD中Fe2+、Mn2+试验研究

针对硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria, SRB)易受高浓度重金属、低pH抑制,以及需要投加碳源材料等问题,采用微生物固定化技术,以SRB、球红假单胞菌和褐煤作为主要固定基质,制备褐煤协同球红假单胞菌固定SRB颗粒(L-P-SRB),探究L-P-SRB对酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)中含Fe²⁺、Mn²⁺和SO₄^2-的去除效果。基于还原动力学及吸附动力学结合扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等手段,揭示L-P-SRB处理AMD的机理。同时,探究了低温处理L-P-SRB对AMD的修复效果,为低温条件下矿区处理AMD提供一定的依据。结果表明：L-PSRB对Fe²⁺和Mn²⁺的去除率分别为91%和79%,吸附Fe²⁺和Mn²⁺的过程均符合拟一级动力学;对SO₄^2-的去除率分别达到了91.28%和81...     

基于范例推理的软基处理评价方案研究

高速公路软土地基处理方案是影响工程质量、工程造价和建设工期的关键因素之一。为制定技术可靠、经济合理、安全适用的软基处理方案,提出采用反映属性特征值之间的统计参数--变异系数来计算属性参数的权重,系统研究了基于变权的高速公路软基处理范例推理智能评价方法。通过大量有明确结论的软土处理工程实例,建立软土地基处理方案范例库,用变异系数来确定属性参数的权重,采用Euclidean Metric Distance计算公式计算目标范例与源范例的相似性,找到与目标范例最为相似的源范例。实例分析结果表明,基于变权的软基处理范例推理智能评价方法具有较高的可靠性。研究成果将为制定科学合理的软基处理方案提供科学依据。     

石膏矿房柱式开采矿柱稳定性分析

以辽阳文东石膏矿为工程实例,通过室内实验的方法,对静水状态下石膏矿石的在不同浸水时段的抗压强度进行了深入的研究;并采用极限平衡理论的研究方法,对房柱式开采的矿房和矿柱的合理尺寸进行了设计,并对矿柱的稳定性进行了深入的分析.结果表明:在自然状态和浸水状态下,辽阳文东石膏矿"采8m留6m"的房柱式开采设计方案,矿柱的安全系数均大于一般性建筑物的安全系数1.5的要求,能保证矿柱的稳定性,从而进行安全生产.     

基于霍布金森压杆的砂岩动态力学特性数值模拟研究

以砂岩为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立分离式霍布金森压杆数值模型,模拟砂岩在不同应变率及应力波加载次数下的冲击过程.研究结果表明:随着应力波的传递,砂岩表现为三种破坏模式:张应变破坏、沿径向劈裂拉伸破坏、压碎破坏阶段;随着应变率的增大,动态峰值应力和峰值应变也随之增大;应变率一定时,随着应力波加载次数的增加,岩样的入射能、反射能、耗散能都呈现减小的趋势,而总耗能却表现为逐渐增大.     

注充宽条带跳采全采采煤法

常规方法开采煤炭已对地面环境造成了严重的沉陷灾害。村庄等地面设施的压煤和其他低采出率采煤方法又使得大量煤炭资源无法采出。基于此现状提出了注充宽条带跳采全采采煤方法。通过分析开采过程及其影响,此采煤方法可以减缓地表下沉,有效保护矿区地表环境,解决煤矿深部化开采过程中的地面设施压煤问题。同时,对此采煤方法的深入研究,有益于进一步完善我国矿山开采的相关理论和技术。     

粒径对煤矸石污染物溶解释放规律影响研究

为研究粒径对不同地区煤矸石污染组分溶解释放规律的影响,以山西省和辽宁省3个煤矿区的4种煤矸石为试验材料,通过静态浸泡试验,分析了不同粒径、不同浸出时间条件下4种煤矸石浸出液的pH,氧化还原电位(ORP),电导率,总硬度,Fe2+、Mn2+、SO24-浓度等指标变化。结合X-射线衍射和扫描电子显微镜检测,阐明不同地区煤矸石污染组分溶解释放的机制。结果表明:在粒径为0.18～0.25 mm时,4种煤矸石释放的污染物量均达到较大值。阜新海州地区自燃煤矸石和海州地区原煤矸石的浸出液p H呈碱性,阜新高德地区自燃煤矸石和山西某矿原煤矸石的浸出液p H呈酸性。阜新高德地区自燃煤矸石浸出液的总硬度和SO24-质量浓度分别为589、529 mg/L,山西某矿原煤矸石浸出液的Fe2+质量浓度为10.79 mg/L,阜新海州地区自燃煤矸石浸出液的Mn2+质量浓度为1.97 mg/L。煤矸石的表面存在孔隙、附着细小颗粒,且包含的沸石、黄铁矿、绿泥石、高岭石和磁铁矿等矿物容易溶解,向水中释放污染物。煤矸石粒径越小污染物越容易溶解释放;浸出0～3 d内污染物容易溶解释放,后期释放量趋于平稳。建议矿区施工时保持煤矸石的粒径大于0.18～0.25 mm,以减少煤矸石在堆积和填充复垦过程中向土壤和地下水释放污染离子。