高压下天然菱铁矿的压缩性和电子结构研究

采用同步辐射光源和金刚石对顶砧(DAC)技术,对天然菱铁矿的压缩性和电子结构进行了原位X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构谱(XANES)测试研究。在室温下随着压力逐渐升高至50.2 GPa,菱铁矿保持方解石型结构不变,但是逐渐向Na Cl型结构转变;刚性[CO3]2-基团平行于ab-平面定向排列使c轴的压缩性大于a轴。菱铁矿在44.6~47.1 GPa之间发生电子由高自旋态(HS)向低自旋态(LS)的转变,表现为体积塌陷8%。HS菱铁矿的等温状态方程参数为K0=112(5)GPa和K'0=4.6(3)。首次采用XANES技术对菱铁矿中Fe2+的电子结构进行了研究,结果表明:随着压力升高至37.3 GPa,Fe2+的配位和局域对称并未发生明显变化;此后电子结构开始转变,Fe2+的3d轨道分裂能降低,电子跃迁概率增大,呈现LS特性。     

大倾角煤层分层综采再生顶板破断规律研究

针对大倾角厚软煤层下分层安全综采问题,结合淮南矿区潘北煤矿1212（3）大倾角厚软煤层分层综采下分层工作面地质与工程条件,综合运用基于数字散斑、声发射监测与分布式光纤传感技术的物理模拟试验、基于煤系地层赋存禀赋建模技术的数值模拟试验相结合的研究手段,开展了下分层开采再生顶板破断倾向分区演化、再生岩体变形声发射能量与光纤应变响应规律及应力分布特征研究。结果表明：再生顶板破断由其破断岩块滑移、低中位悬臂梁和高位铰接岩梁断裂组成,双梁破断是引起下分层支架失稳的关键所在。下分层中上部双梁破断声发射能量呈高度聚集且持续时间短,光纤感知低位悬臂梁破断且中上部光纤应变峰值高,下分层中上部是支架与再生顶板稳定性控制的重点区域。下分层下部再生顶板破断岩块充填密实且粒径小,是架间与架前岩块漏冒多发区域。下分层再生顶板中形成高应力组成的应力拱,距采空区高度约30 m,双梁破断主要发生在拱内,拱中岩体破断对支架具有一定的冲垮作用。     

真三轴单面临空下煤岩组合体冲击破坏特征试验研究

煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学特征和强度条件,探究了不同应力边界下煤岩组合体的破坏形态、动力显现特征和声发射信号的演变规律。研究结果表明:(1)受煤岩变形相互制约的影响,交界面处砂岩强度被"弱化"。当界面处煤体裂隙尖端的应力大于"弱化"后砂岩强度时,裂隙将穿过煤岩界面发育至砂岩中,砂岩呈现出屈曲层裂、劈裂成板的破坏形态。(2)高静载作用下,煤岩组合体变形破坏特征和声发射信号具有明显的前兆规律,组合体发生承载失效前煤体局部颗粒弹射动能增大、弹射颗粒块度降低,声发射信号由"高频低能"向"高频高能"转变,组合体的破坏形态以剪切-张拉复合破坏为主。(3)受冲击动载影响,顶底板砂岩夹持作用减弱,煤体裂纹尖端应力得不到有效积聚,裂纹扩展到煤岩交界面时被阻隔,组合体以煤样的张拉破坏为主,声发射信号呈现出"高频高能"的特点,但大多集中在冲击破坏之后,导致组合体动力破坏难以预测。(4)与纯静载作用相比,虽然动静载耦合作...     

废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式研究

随着煤炭产业去产能政策的深入推进,大量矿井面临关闭或废弃,但其仍赋存大量可利用资源,如何开发利用,已成为煤炭工业转型发展的一大难题.在分析国内废弃矿井工业旅游开发现状与地下空间旅游开发问题的基础上,借鉴学习国外废弃矿井旅游开发模式经验,并总结分析废弃矿井地下空间旅游资源的特征.探索废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式,...     

戈塘式金矿床之成因及找矿远景初探——兼论紫木凼式金矿

与海西期峨嵋山玄武岩浆喷溢同期的火山气液,不仅形成上二叠统底部的金矿源层,还以滨岸海底热泉群方式,形成以硅化角砾岩层为主体的戈塘式金矿床。 戈塘矿区钻孔发现的龙潭组中、上部零星金异常,是燕山期活化迁移的结果,这一作用亦促成了邻区紫木凼大型金矿床的形成。该区两种型式金矿的找矿前景乐观。深入调查研究古热泉系统和迁移再造规律,将会有一系列新的发现。     

Experimental study on three-point bending of granite after cryogenic freeze-thaw cycles at -160 ℃北大核心CSCD

In order to study the effect of freeze-thaw cycles on the type I fracture toughness of granite under ultra-low temperature conditions,semi-circular bending（SCB）specimens were used in this study,and different freeze-thaw times（1,2 and 3 times）were selected. The granite in the natural state was treated with -160 ℃ ultra-low temperature freeze-thaw cycles,and the three-point bending test was carried out on the granite after the freeze-thaw cycle. and microstructure effects. The results show that with the increase of freeze-thaw cycles,the localized damage of I-type crack tip of granite is intensified,the fracture toughness is decreased,the number of microcracks and pores in the rock is increased,the length of cracks is increased,and the pore size is increased. Finally,the changes of rock frost heaving force and fracture toughness under low temperature and ultra-low temperature conditions are compared and analyzed. Compared with low temperature conditions,the frost heaving force produced by ultra-low temperature freezing and thawing is larger. When fracture toughness decreases by approximately the same amplitude,rocks need more cycles of freezing and thawing at low temperature. The research results can provide theoretical reference for underground storage of liquefied natural gas（LNG）in ultra-low temperature environment. © 2022 Science Press (China).     

小波分析在T梁结构损伤识别中的应用研究

为了提高结构损伤识别的精确度和适用性,将小波分析引入到结构损伤识别中.本文介绍了梁结构在完好状态与损伤状态下振动测试加速度差的理论分析,证明了小波分析加速度差应用于桥梁结构损伤检测的可行性.然后以小波分析为工具,在桥梁结构不同损伤状态下,以移动荷载作用下各节点的加速度时程曲线差为研究对象,来识别结构的损伤状态.并通过试...     

我国褐煤资源及其利用前景

煤层厚度与煤质特征(包括发热量、挥发分、灰分与硫分)的变异性决定了煤炭价格的空间分布,准确表征煤层经济价值对于煤炭资源的合理开发利用有着重要作用。首先明确煤厚煤质等地质属性为区域化变量,使用块体模型的方法对研究区域地质实体进行离散化;其次利用地质统计学方法获取实测钻孔煤厚煤质的实验半变异函数,当变异性较小、实测数据丰度较大、能建立变程内实验半变异函数的数学模型时,使用普通克里金进行空间估值,反之则考虑使用距离幂次反比法进行空间估值,并使用交叉验证获取均方误差最小的幂次;然后使用动力煤计价方法计算每个块体单元上的煤炭价格,建立煤层价值块体模型;最后以准格尔煤田麻地梁煤矿5号煤层为例,考虑煤层价值模型对工作面开采接替顺序进行优化。结果表明：煤炭价格呈现出明显的空间异质性,变化范围从574元/t至1192元/t,平均834元/t,符合正态分布;工作面开采接替顺序优化后煤炭销售额净现值NPV (Net Present Value)增加4.16亿元,提升1.64%,显著提高了采矿收益。使用地质统计学方法可充分挖掘实测数据的空间相关性,建立的块体模型不仅获得煤厚、煤质与煤炭价格在宏观上的统计信息,还可以给出其精细化的空间分布,在后续的选煤、配煤及销售环节具有广泛的应用前景;使用地质统计学方法建立的块体模型精度受控于实测数据规模,可根据开采过程中的新生数据进行动态修正与预测。