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无黏性松散土石混合体剪切特性的结构效应及强度模型构建

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岩石力学与工程学报 2024年第7期 1707-1721页

作者：任明辉赵光思浦海尹乾王涛中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室深地科学与工程云龙湖实验室中国矿业大学力学与土木工程学院

综合室内直剪试验、DEM模拟和理论解析等手段，从多尺度角度揭示和表征了中低体积含石量下土石混合体的剪切破坏机制。试验结果表明，无黏性土石混合体的剪胀规律受控于基质密实度，块石体积含量(VBP)和外部法压的共同作用，其内摩擦角... 详细信息

综合室内直剪试验、DEM模拟和理论解析等手段，从多尺度角度揭示和表征了中低体积含石量下土石混合体的剪切破坏机制。试验结果表明，无黏性土石混合体的剪胀规律受控于基质密实度，块石体积含量(VBP)和外部法压的共同作用，其内摩擦角演化具有显著的非线性特征(VBP<30%)，基于莫尔–库仑准则的强度分析会产生块石结构形成的表观黏聚力。DEM模拟揭示块石结构诱发特殊的细微观力学过程，土石接触力的分布不均匀、剪切带的不规则度是土石混合体与砂土剪切行为的关键差异。最后，基于中低含石量下土石混合体的工程地质特征与强度发挥机制的讨论，提出表征块石结构力学含义的新公式，通过理论分析发现Lindquist的修正强度模型是剪切应力传递的简化描述。初步构建物理意义明确的土石混合体新强度模型(等效粗糙度模型)，通过对黏性和无黏性两类土石混合体的试验结果对比，验证新模型可有效预测中低含石量下土石混合体的非线性强度包线。

关键词：土力学土石混合体结构效应剪切破坏强度准则应力传递

压剪复合载荷下煤岩蠕变力学特性及声发射特征

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采矿与安全工程学报 2024年第4期 801-812页

作者：李明浦海陈彦龙吴克通吴鹏王岚岳振中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室新疆工程学院矿业工程与地质学院中国矿业大学力学与土木工程学院徐州工程学院物理与新能源学院徐州工程学院实验室与设备管理处山西潞安集团蒲县黑龙煤业有限公司

矿柱轴向与最大主应力方向呈一定夹角分布时，常受到压缩载荷和剪切载荷的共同作用，其力学行为与纯受压矿柱存在显著差异。采用改进的压剪复合加载系统分析了煤岩在压剪复合载荷共同作用下的蠕变力学特性变化规律，结合声发射技术，探... 详细信息

矿柱轴向与最大主应力方向呈一定夹角分布时，常受到压缩载荷和剪切载荷的共同作用，其力学行为与纯受压矿柱存在显著差异。采用改进的压剪复合加载系统分析了煤岩在压剪复合载荷共同作用下的蠕变力学特性变化规律，结合声发射技术，探究了煤岩微裂纹演化规律和声发射能量特征，总结了不同加载倾角下煤岩力学性能损伤机制。结果表明：随着加载倾角的增加，煤岩峰值强度、蠕变试验总时长、蠕变破坏应力和长期强度总体呈逐渐减小的特征，但蠕变破坏应力和长期强度与峰值强度的比值随倾角变化甚微；煤岩破裂模式由张拉破坏(θ=0°)向剪切破坏(θ=5°,10°和15°)转变；累计声发射能量与其长期强度具有高度相关性，煤柱长期强度越低，其累计声发射能量越小，说明剪切应力分量可使裂纹在较低的能量吸收下扩展；煤岩内部微裂纹的萌生和扩展以及矿物颗粒间摩擦阻力的衰减是导致试样破坏的重要因素。研究结果可为受剪矿柱长期稳定性评估提供重要的理论依据

关键词：压剪复合载荷蠕变特性长期强度声发射裂纹演化

低温下不同饱和度冻结砂岩动态力学行为试验研究

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煤炭科学技术 2023年第9期51卷 88-99页

作者：许军策浦海沙子恒中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 新疆工程学院矿业工程学院新疆乌鲁木齐830023

含水量是影响寒区岩体冻胀破坏的关键因素之一,而动态荷载的扰动又使其破坏过程进一步复杂化。因此,通过低温分离式霍普金森压杆实验系统,研究了冲击荷载和饱和度的变化对冻结红砂岩动态力学行为的影响,并结合低场核磁共振和扫描电镜等... 详细信息

含水量是影响寒区岩体冻胀破坏的关键因素之一,而动态荷载的扰动又使其破坏过程进一步复杂化。因此,通过低温分离式霍普金森压杆实验系统,研究了冲击荷载和饱和度的变化对冻结红砂岩动态力学行为的影响,并结合低场核磁共振和扫描电镜等手段探究了砂岩试样微观结构的动态演化。研究结果表明:饱和度的增加重塑了红砂岩试样的孔隙结构,促使冻结过程中试样各尺寸孔隙的发育与扩展,且完全饱和时冻结试样以中-大孔隙发育为主。冲击荷载作用下,以临界饱和度为界,冻结砂岩的动态强度、弹性模量和脆性指数BI均随饱和度增加呈现先增大后减小的趋势。与之相反,冻结砂岩的极限变形能力随饱和度变化呈现相反趋势。此外,随着冲击荷载的增加,冻结砂岩的动态强度、弹性模量和峰值应变均逐渐增加,表现出明显的应变率强化效应;而其脆性指数逐渐降低,冲击速度由4 m/s增加至6 m/s时,完全饱和试样的脆性指数下降了8.1%,表明其动态破坏模式由脆性向韧性的转变。而随着饱和度和冲击荷载的增加,冻结试样从张拉破坏转变为粉碎性的复合破坏,且破碎岩块质量的分布仍然与冻结试样的动态强度密切相关。最后,基于试验结果,讨论了饱和度变化对寒区冻结砂岩动态力学行为的影响机制。

关键词：高寒地区饱和度低温砂岩 SHPB 动态力学特性

关闭/废弃矿井地热能开发利用研究现状与进展

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煤炭学报 2022年第6期47卷 2243-2269页

作者：浦海许军策卞正富 HOLGERSchüttrumpf 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 新疆工程学院矿业工程与地质学院新疆乌鲁木齐830023 中国矿业大学教育部矿山生态修复工程中心江苏徐州221116 亚琛工业大学水利工程和水资源管理研究所亚琛52062

探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。低焓地热资源(<85℃)是一种零碳清洁能源,可加快居民热能需求的脱碳进程。然而,低焓地热资源的开采面临着投资成本大、易诱发地质环境灾害等问题,限制了其大规模的开发... 详细信息

探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。低焓地热资源(<85℃)是一种零碳清洁能源,可加快居民热能需求的脱碳进程。然而,低焓地热资源的开采面临着投资成本大、易诱发地质环境灾害等问题,限制了其大规模的开发与利用。而关闭/废弃煤炭矿井,由于具有丰富的水、热及空间资源,可创新性地开发低焓地热资源并延长矿区的经济寿命,降低对环境与经济的负面影响。为此有必要对废弃矿井开采地热能相关的技术、经济、环境和政策等因素进行全面的梳理。因此,进行了广泛的文献综述,从废弃矿井地热能开采原理的角度,概述了其系统、热源、需求及政策等方面的研究成果,特别是对矿井水体积、连通性和温度特征及其影响因素进行了详细的分析。在此基础上,讨论了以解析模型、数值计算及现场实验方法评估废弃矿井地热能利用可行性的研究进展。此外,为了直观地说明废弃矿井地热能的利用潜力,考虑围岩动态补热机制,以徐州矿区关闭张集矿为分析案例,估算了其可利用的地热资源。结果表明:张集矿静态储能约为278000 MW·h,围岩动态补热量(0.5 a)约为4731.4 MW·h,系统供能的碳排放系数仅为0.05 kg/(kW·h),与化石能源相比碳排放量减少约13000 t。尽管考虑了动态补热,废弃矿井地热能补给速率仍相对较慢,因此未来的研究应着眼于多能互补方式开发废弃矿井地热资源,结合风能或太阳能将废弃矿井作为产-储热能的关键结构,以提高系统的稳定性。

关键词：废弃矿井清洁能源地热开采矿井地热系统矿井水

冻融循环条件下砂岩动态拉伸力学特性试验研究

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煤炭科学技术 2022年第8期50卷 60-67页

作者：刘德俊浦海沙子恒许军策中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州2211161 新疆工程学院矿业工程与地质学院新疆乌鲁木齐830091

我国西部地区受冻融循环作用的影响较大,岩石在经历冻融循环作用后其内部温度应力造成岩石结构性损伤,岩石物理力学性质产生显著的变化,进而会影响岩石工程的安全性和可靠性。为研究冻融循环对岩石动态拉伸力学性能的影响,选用新疆典型... 详细信息

我国西部地区受冻融循环作用的影响较大,岩石在经历冻融循环作用后其内部温度应力造成岩石结构性损伤,岩石物理力学性质产生显著的变化,进而会影响岩石工程的安全性和可靠性。为研究冻融循环对岩石动态拉伸力学性能的影响,选用新疆典型寒冻地区砂岩,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同冻融循环次数(0、5、10、15、20和25次)后的试样进行动态巴西圆盘试验;并利用SEM电镜扫描和高速摄像机分析冻融循环对试样宏细观破碎特征的影响,在此基础上对冻融循环作用机制进行讨论。结果表明:冻融循环对砂岩动态抗拉强度有很大影响,冻融循环后试样结构损伤,力学性能劣化。随着冻融循环次数的增加,试样结构损伤和力学性能劣化加剧。动态抗拉强度随冻融循环次数的增加逐渐降低,循环25次之后,降低幅度约为50%。同一冻融循环次数下,动态抗拉强度具有明显的应变率增强效应。不同冻融循环次数后砂岩破碎特征差异明显,低应变率和高应变率下分别出现剥落式破坏和颗粒状粉碎破坏。从微观角度,冻融循环主要对岩石矿物颗粒、胶结物质、孔隙面积产生影响,削弱了岩石颗粒间的黏结力,同时在岩石内部产生不同形式的断裂裂纹;冻融循环作用产生的冻胀力与孔隙间水压力导致岩石内部出现损伤,使得宏观上表现出强度的下降。

关键词：岩石力学冻融循环动态拉伸应变率效应宏细观破碎特征

煤岩体变形破坏的能量演化模型及冲击危险性评价

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采矿与安全工程学报 2022年第6期39卷 1177-1186页

作者：吴宇郝阳浦海沈玲玲张彦耿浩哲中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

建立了煤岩体单元变形破坏过程中能量输入、积聚、耗散、释放的理论计算模型,基于冲击启动理论和围岩变形破坏后的结构防冲能力,提出冲击失稳判据及危险性判断流程。以孟村4号煤层掘进巷道冲击显现事故为工程案例,分析了巷道掘进后围岩... 详细信息

建立了煤岩体单元变形破坏过程中能量输入、积聚、耗散、释放的理论计算模型,基于冲击启动理论和围岩变形破坏后的结构防冲能力,提出冲击失稳判据及危险性判断流程。以孟村4号煤层掘进巷道冲击显现事故为工程案例,分析了巷道掘进后围岩变形破坏、能量演化特征,判别了冲击危险性,验证了冲击危险性评估流程的正确性。分析了地应力对冲击危险性的影响。结果表明:水平偏应力越大,冲击危险性越高;掘进方向与最大水平应力垂直时,冲击危险性最高,与最大水平主应力平行时,冲击危险性最低。以冲击变形能非线性增大速率为判别准则,计算出临界采深。本文案例中,采深超过500m后,冲击变形能变化速率较浅部变化速率增大了10倍。造成冲击危险性非线性增大的原因是煤岩体能量积聚和释放增长速率在500m后显著增大:能量积聚增长速率为埋深小于500m时的5.3倍,能量耗散基本不变,能量释放增长速率为1.8倍。

关键词：能量演化理论模型冲击失稳判据冲击危险性评估

考虑循环载荷初始损伤效应的煤样动态力学特性试验研究

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煤炭学报 2023年第5期48卷 2123-2137页

作者：陈彦龙李明浦海巨峰张凯吴豪帅中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 浙江广厦建设职业技术大学建筑工程学院浙江东阳322100

近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极... 详细信息

近水平露天煤矿开采时在端帮边坡上通常布置运输平盘,大型重载卡车的往复运输作业会对边坡覆岩产生显著的循环加卸载效应,导致煤岩体产生一定的初始损伤。同时,露天开采时大规模爆破产生的强冲击动载荷使煤岩体的力学性能进一步劣化,极易诱发边坡大面积失稳。因此,开展循环加卸载损伤条件的煤岩动态力学特性试验研究,对露天煤矿边坡稳定及安全开采具有重要意义。利用分离式霍普金森压杆试验系统及扫描电镜测试系统,对循环加卸载初始损伤状态下煤样的动态力学特性及其损伤断裂机理进行了系统分析。研究结果表明:①随着加载应变率的增大,煤样动态抗压强度与弹性模量快速增加,应变率对试样动力学特性的强化效应显著;固定应变率条件下,随着初始损伤的增大,动态抗压强度与弹性模量则呈线性快速降低,表明初始损伤对煤样动力学性能具有弱化效应;②煤样自然状态下存在尺度较小的原生裂纹及孔洞缺陷,损伤的产生导致其内部萌生出新的裂隙及孔洞,并且随着损伤程度的提高,缺陷尺度及数量逐渐增大并快速扩展,这是导致其力学性能弱化的根本原因;③随着初始损伤及应变率的增大,煤样破坏方式从张拉破坏向剪切破坏转变,同时其破坏程度、破坏过程中的耗散能及耗能能力呈快速增加的趋势;④损伤煤样动态破坏主要以脆性破坏为主,但在初始损伤较高的条件下,其局部能够观测到显著地滑移分离及韧性断口形貌,这也是初始损伤较大状态下煤样耗能较高的主要原因。

关键词：露天煤矿循环加卸载初始损伤动力学特性能量耗散

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打通人才招聘全流程

人力资源 2024年第1期 26-27页

作者：浦海英启东市人才服务中心

招聘是企业发展与人才竞争中的关键因素，当前企业的变革和劳动力市场的供需失衡为人才招聘提高了难度。为了延揽人才，企业也是各显神通。而对于求职者来说，一个良好的求职及面试体验亦对企业有正面的影响。因此，企业应打通人才招聘...

招聘是企业发展与人才竞争中的关键因素，当前企业的变革和劳动力市场的供需失衡为人才招聘提高了难度。为了延揽人才，企业也是各显神通。而对于求职者来说，一个良好的求职及面试体验亦对企业有正面的影响。因此，企业应打通人才招聘的全流程，下好人才招聘的“先手棋”。

关键词：

综放采场覆岩冒落与围岩支承压力动态分布规律的数值模拟

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岩石力学与工程学报 2004年第7期23卷 1122-1126页

作者：浦海缪协兴中国矿业大学理学院徐州221008

在岩层控制的关键层理论基础上,运用RFPA2000软件,模拟了综放采动覆岩的冒落过程,得到了采动覆岩的破断垮落规律和围岩支承压力的动态分布规律,进而得到了综放采空区的支承压力分布情况。采空区的破碎冒落覆岩可划分为3个区,即自然堆积... 详细信息

在岩层控制的关键层理论基础上,运用RFPA2000软件,模拟了综放采动覆岩的冒落过程,得到了采动覆岩的破断垮落规律和围岩支承压力的动态分布规律,进而得到了综放采空区的支承压力分布情况。采空区的破碎冒落覆岩可划分为3个区,即自然堆积区、结构支撑区和压实稳定区,这对老塘破碎岩体压实状态描述及渗流特性分析具有重要的参考价值。

关键词：矿业工程采场覆岩移动支承压力数值模拟