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基于时间序列聚类和粒模型的地面沉降模式分析

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岩土力学 2024年第S1期45卷 631-644页

作者：王楚鑫王迎超董传新武佩锋张政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中国矿业大学力学与土木工程学院中国铁路上海局集团有限公司合肥铁路枢纽工程建设指挥部

地面沉降是全球公认的重要灾害，不同受灾区域的地面沉降处于不同发展阶段，准确地认识地面沉降的发展是防治地面沉降灾害的关键。针对地面沉降各发展阶段的不同特征，提出了一种自适应聚类算法（improvedadaptivedensitypeak clusterin... 详细信息

地面沉降是全球公认的重要灾害，不同受灾区域的地面沉降处于不同发展阶段，准确地认识地面沉降的发展是防治地面沉降灾害的关键。针对地面沉降各发展阶段的不同特征，提出了一种自适应聚类算法（improvedadaptivedensitypeak clustering algorithm based on K-nearest neighbors，简称IADPC-KNN），结合粒模型理论，归纳总结了地面沉降发展模式及其映射规律。首先，采用动态时间弯曲方法（dynamic time warping，简称DTW）作为数据间的距离度量，将IADPC-KNN与其他5种聚类算法，在7个公开的数据集进行测试，结果表明IADPC-KNN具有较高精度及较好鲁棒性。其次，收集全球14个受灾区域的地面沉降监测数据，经过数据处理、序列提取、聚类分析、粒模型构建、规则归纳等步骤，得到4类地面沉降模式及其映射关系。最后，采用某地2017―2019年的监测数据进行验证，结果表明该地2018年以后的地面沉降模式有0.359 2的概率属于模式4，与实际沉降发展较吻合。该研究成果可为地面沉降灾害的预测与防控提供理论参考。

关键词：动态时间弯曲密度峰值聚类粒模型聚类地面沉降

考虑实际接触三维粗糙度退化的软岩节理剪胀规律预测模型

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 1008-1017页

作者：班力壬杜伟升候宇航戚承志陶志刚北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 煤炭科学研究总院有限公司深地科学院北京100013 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为预测岩石节理的剪胀变形行为,分析了恒法向荷载作用下实际接触微凸体三维粗糙度在剪切过程中的退化规律,提出了一个适用于软岩节理的剪胀曲线预测模型。在剪切荷载作用下节理法向位移的变化是节理在三角形微凸体侧面爬坡上升行为与爬... 详细信息

为预测岩石节理的剪胀变形行为,分析了恒法向荷载作用下实际接触微凸体三维粗糙度在剪切过程中的退化规律,提出了一个适用于软岩节理的剪胀曲线预测模型。在剪切荷载作用下节理法向位移的变化是节理在三角形微凸体侧面爬坡上升行为与爬越一些微凸体顶点后闭合行为的叠加,爬坡行为与闭合行为引起的位移都正比于节理最大可能剪胀角。最大可能剪胀角退化的实质是实际接触节理微凸体平均等效倾角的退化。通过分析初始剪切与残余应力阶段的节理形貌特征,提出了计算初始最大可能剪胀角与残余应力阶段剪胀角的模型。基于软岩节理不发生突然脆性破坏的假设,进一步通过研究剪切过程中节理微凸体退化规律,量化了最大可能剪胀角的变化规律。定量了节理爬坡行为、闭合行为与最大可能剪胀角之间的关系,进而提出了节理剪胀规律预测模型,通过试验验证了模型的有效性。模型可较准确预测软岩节理的剪胀规律,并可合理描述节理初始阶段剪切压密行为。

关键词：节理剪胀形貌退化微凸体三维粗糙度节理形貌

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煤矿智能化建设市场现状及发展趋势研究

煤炭科学技术 2024年

作者：张林王国法刘治国富佳兴王丹丹郝雅琦孟令宇张建中周兆宇张亮覃杰中国煤炭科工集团有限公司天地科技股份有限公司北京天玛智控科技股份有限公司煤炭科学研究总院有限公司中国矿业大学(北京)能源与矿业学院

煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象，也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业... 详细信息

煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象，也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业机遇和政府支持政策的六维波特钻石模型，宏观分析煤矿智能化建设市场的竞争优势；以2013年至2023年的煤矿数量、产能、采选业固定资产投资及智能化建设总投资、建设成效等历史数据为基础，选取数量指标、产能指标和投资指标等不同维度的数据，计算煤矿智能化建设市场渗透率并进行曲线拟合，根据煤炭企业规模集中度、煤炭产能分布集中度和煤炭企业属性集中度对拟合的曲线进一步修正；为进一步衡量煤矿智能化建设市场活力，以国家首批71处智能化示范煤矿为样本，预测2025年至2035年煤矿智能化市场容量，在难以全面精准获得煤矿智能化全部子系统历年市场数据的情况下，利用SAC、SAM、SAP三项产品市场统计数据对煤矿智能化市场分析及预测结果进行可靠性验证；根据政策导向、技术现状和建设实际，提出了煤矿智能化建设市场发展萌芽破土、培育试点、示范建设、全面建设和高级智能五个阶段，基于杰弗里摩尔鸿沟理论，分析了智能化建设各阶段特征及早期市场和主流市场特点，发掘了煤矿智能化建设市场鸿沟及其产生因素，给出跨越鸿沟的具体措施。结论：①我国煤矿智能化建设市场具有强且持续的竞争力；②2023年市场渗透率约为4.74%，预计至2026年渗透率将达10%，是社会资本投入黄金时期，可用较低投入撬动未来较高市场份额；③煤矿智能化建设市场容量将于2025年突破3200亿元，2035年将累计达到万亿级；④当前煤矿智能化建设处于早期市场和主流市场之间的鸿沟区，预计用2-3年时间将完成鸿沟跨越。

关键词：煤矿智能化市场渗透率市场容量市场阶段市场鸿沟

跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展特征试验研究

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岩土力学 2024年第3期45卷 737-749页

作者：李浩哲姜在炳范宗洋庞涛刘修刚煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

针对跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展过程,采用相似材料制作煤岩组合体试件,开展三点弯曲试验、真三轴水力压裂物理模拟试验,分别结合数字散斑技术、声发射监测技术,捕捉裂缝的动态扩展特征,分析裂缝扩展形态及影响因素。结果表明:三点... 详细信息

针对跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展过程,采用相似材料制作煤岩组合体试件,开展三点弯曲试验、真三轴水力压裂物理模拟试验,分别结合数字散斑技术、声发射监测技术,捕捉裂缝的动态扩展特征,分析裂缝扩展形态及影响因素。结果表明:三点弯曲试验中裂缝可从顶板直接进入煤层,裂缝在界面处未转向,增大预制裂缝长度试件断裂所需的峰值应力降低;真三轴水力压裂试验条件下,由于煤层塑性强,顶板内裂缝高度、长度均大于煤层,顶板内声发射事件比例高于煤层;在裂缝穿层扩展的前提下,增大水平井与煤层顶面距离会导致裂缝穿层扩展时间延长,提高压裂液注入排量可增大裂缝进入煤层的穿透深度,但是易导致缝高失控、缝长降低,提出采用变排量压裂施工,初期压裂液大排量注入促使裂缝纵向穿层,随后降排量促进裂缝在顶板和煤层内横向延伸;多裂缝同步起裂时缝间存在竞争扩展现象,部分裂缝可能无法穿层扩展。研究成果可为掌握裂缝跨煤岩界面穿层扩展特点、优化设计压裂施工参数提供理论支撑。

关键词：煤岩界面穿层压裂动态扩展数字散斑声发射

中深层煤炭地下气化的气化腔安全宽度计算方法

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煤炭科学技术 2024年第2期52卷 183-193页

作者：东振任博陈艳鹏赵宇峰陈浩陈姗姗薛俊杰张梦媛易海洋吴瀚琦中国石油勘探开发研究院北京100083 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 华北科技学院建筑工程学院河北廊坊065201 中国石油天然气股份有限公司储气库分公司北京100101

煤炭地下气化是目前温度最高(超过1200℃)的化石能源非常规开发方式,中深层(本文指埋深800~1500 m)煤炭地下气化在提高气化压力、降低地质安全风险方面优势明显,科学预测气化腔安全宽度对保障气化稳定运行十分重要,由于目前基于可控注... 详细信息

煤炭地下气化是目前温度最高(超过1200℃)的化石能源非常规开发方式,中深层(本文指埋深800~1500 m)煤炭地下气化在提高气化压力、降低地质安全风险方面优势明显,科学预测气化腔安全宽度对保障气化稳定运行十分重要,由于目前基于可控注入点后退(CRIP)工艺的气化腔安全宽度计算方法尚未建立,为保证现场试验顺利实施,需要开展针对性研究。气化腔顶板“裸露”在气化腔后会受到高温影响,通过数值模拟方法研究了压应力约束条件下岩石内部热应力产生位置以及颗粒、基质热膨胀系数差异对热应力大小的影响规律,结合高温处理后的岩石电镜扫描结果,查明了高温下岩石热损伤机理。根据CRIP气化工艺造腔特点,建立了考虑高温影响的气化腔顶板薄板模型,结合“关键层”理论提出了气化腔安全宽度计算方法。研究表明:岩石热损伤是岩石物理化学反应与热应力互相促进、共同作用的结果,高温下岩石发生不规则变形,岩石热损伤引起的微观结构变化是导致岩石力学性质、物理性质变化的根本原因。岩石的最大拉张热应力出现在颗粒界面或热膨胀系数较小的颗粒中,颗粒与基质热膨胀系数比值在[0.01~1)时,最大拉张热应力随颗粒热膨胀系数减小而快速增加。泥岩加热到200℃时开始出现微裂隙;加热到400℃时裂隙发育更加明显,主要是沿颗粒边缘破裂;加热到600~800℃时,裂隙数量增多、尺寸变大;加热到1000℃时,除出现较大裂隙外,还产生了大量孔隙;1200℃时裂隙连通性明显增加,气孔发育较大。由于高温的影响,薄板模型的步距准数不再是定值,需要根据气化腔顶板热破坏范围与顶板硬岩层的空间位置关系确定具体数值。气化腔安全宽度受温度影响,在研究算例中,砂岩顶板在35、1000℃时安全宽度计算结果分别为34.3 m和14.1 m,相差达58.9%,泥岩顶板在35、1000℃时安全宽度计算结果分别为16.7 m和15.9 m,相差4.8%。最后从降低顶板垮落风险、有利于气化控制角度,提出了煤层纵向靶区位置的确定方法,当煤层厚度超过气化腔安全宽度一半时,建议将水平井纵向靶区设计在距离煤顶不超过气化腔安全宽度一半的位置。

关键词：煤炭地下气化可控注入点后退工艺气化腔热应力热损伤薄板模型步距准数安全宽度

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水资源对我国绿氢产业的影响分析

南方能源建设 2024年第2期11卷 172-178页

作者：张明震张灿吴秀山程前中电建新能源集团股份有限公司新能源与储能研究院北京100101 中国矿业大学(北京)管理学院北京100086

[目的]文章旨在研究分析我国水资源对绿氢产业发展的影响,揭示水资源与绿氢产业发展之间的矛盾,分析绿氢产业未来发展趋势,为我国可再生能源制氢项目发展布局提供有益参考。[方法]为了证明水资源会在“三北”等地区限制我国绿氢产业发展... 详细信息

[目的]文章旨在研究分析我国水资源对绿氢产业发展的影响,揭示水资源与绿氢产业发展之间的矛盾,分析绿氢产业未来发展趋势,为我国可再生能源制氢项目发展布局提供有益参考。[方法]为了证明水资源会在“三北”等地区限制我国绿氢产业发展,结合实地调研情况和文献材料,从水资源政策、传统化工产业用水和制氢技术等角度进行分析论证。[结果]分析结果表明,在我国水资源相关政策限制下,绿氢产业布局应考虑水资源的制约,大规模制取绿氢以及绿氢对化石能源制氢替代,并不能有效节水,反而会促进化工产业用水量增加;在水资源制约下,我国绿氢产业发展须从全局用水角度考虑布局,并要充分结合既有化工产业的发展趋势,同时应考虑海水等可利用的丰富资源。[结论]我国绿氢产业发展不应忽略了既有政策框架、技术水平、产业布局和既有资源特性的问题,布局绿氢项目时,应充分考虑现状和未来趋势,从全局谋划、产业协调发展、资源有效利用等角度考量,解决水资源对绿氢产业的限制问题。

关键词：绿氢水资源可再生能源制氢绿氢产业布局海水制氢

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项目进度管理风险识别及量化分析

中国战略新兴产业 2024年第27期 182-184页

作者：唐林兵唐舜禹中国电子科技集团公司第三十八研究所中国矿业大学

在电子信息行业迅猛发展的浪潮中，市场竞争日趋白热化，项目工程的成功与否直接关系到企业的竞争力与可持续发展。鉴于此，实施科学有效的项目风险识别与量化处理机制显得尤为关键。本文通过分析电子信息行业项目特点及风险管控内涵，... 详细信息

在电子信息行业迅猛发展的浪潮中，市场竞争日趋白热化，项目工程的成功与否直接关系到企业的竞争力与可持续发展。鉴于此，实施科学有效的项目风险识别与量化处理机制显得尤为关键。本文通过分析电子信息行业项目特点及风险管控内涵，进一步分析了电子信息行业项目进度管理的风险识别方法与量化评估方法，通过理论分析与实际案例的结合，本文旨在为电子信息行业的企业提供一套行之有效的风险管理框架，助力其在复杂多变的市场环境中稳健前行，实现项目效益最大化与可持续发展目标。

关键词：项目管理量化评估风险管控

基于声发射特征的不同高径比矸石胶结充填柱单轴压缩损伤演化

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工程科学学报 2024年第8期46卷 1370-1380页

作者：郑远翔杜献杰冯国瑞巨峰李晓磊王广辉太原理工大学矿业工程学院太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030032 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室太原030024 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室徐州221116 郑州煤炭工业(集团)有限责任公司郑州450042 山西能源学院晋中030604

为研究高径比对矸石胶结充填柱单轴压缩性能的影响,本实验制备了高径比为0.5~4.0的5组圆柱体试件进行单轴压缩试验,同时利用数字图像相关技术(DIC)和声发射进行监测,探讨了不同高径比充填柱的破坏特征.研究表明:矸石胶结充填柱的峰值应... 详细信息

为研究高径比对矸石胶结充填柱单轴压缩性能的影响,本实验制备了高径比为0.5~4.0的5组圆柱体试件进行单轴压缩试验,同时利用数字图像相关技术(DIC)和声发射进行监测,探讨了不同高径比充填柱的破坏特征.研究表明:矸石胶结充填柱的峰值应力和峰值应变都会随着高径比的增大而减小,并与高径比呈指数关系;充填柱的破坏形式在高径比大于2.0后从整体破坏转为局部破坏,局部应变大于16%可以导致充填柱整体失稳;充填柱的高径比从1.0升高到4.0,损伤程度下降到11%;充填柱在累计振铃计数快速上升区中的破坏占总破坏的比例随高径比的增大从22.6%增加到72.3%,高径比大于2.0时该比例达到40.9%且上升速度加快,破坏的集中程度较高;声发射最终累积振铃计数先随着高径比增大而增大,在高径比为2.0以后开始减小,且高径比对振铃集中出现的位置有较大影响;用声发射能量与振铃计数的比值(E/C)反应能量释放剧烈程度,平均E/C随高径比增大从1.26增大到2.76,高径比大于2.0时峰后能量释放较为剧烈.试验结果可以为结构充填开采中充填柱高径比的选取提供参考.

关键词：矸石胶结充填柱高径比表观应变累计振铃计数声发射能量

全长灌浆锚固系统在不同加载历程下的抗拔性能响应特征分析

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科技和产业 2024年第20期 301-312页

作者：刘秀军付文光深圳市勘察测绘院(集团)有限公司中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室深圳市工勘岩土集团有限公司

依托“深坪锚索综合试验项目”的23根全长灌浆锚索的49次拉拔试验数据及结果，对试验锚索在不同拉拔试验方法下的试验结果进行横向和纵向对比分析，探讨了锚固长度、蠕变率以及加载历程参数与全长灌浆锚固系统抗拔性能间的关系，分析了... 详细信息

依托“深坪锚索综合试验项目”的23根全长灌浆锚索的49次拉拔试验数据及结果，对试验锚索在不同拉拔试验方法下的试验结果进行横向和纵向对比分析，探讨了锚固长度、蠕变率以及加载历程参数与全长灌浆锚固系统抗拔性能间的关系，分析了拉拔过程中抗拔刚度的变化规律，并基于锚固界面剪切刚度不断劣化的推论，对全长灌浆锚固系统的循环加、卸载过程进行了模拟。结果表明，锚固系统的抗拔性能主要受拔出力和锚头位移两个指标控制，一味地增加锚固长度并不能有效地增加其抗拔性能；按蠕变率大于2.0 mm的蠕变稳定指标来判定锚固系统是否达到破坏状态是更为稳妥和有效的方法；随着试验次数、试验总用时、所经历循环次数的增加，锚固系统在较低的荷载水平下抗拔性能会相应的提高，而在较高的荷载水平下其抗拔性能却在降低；全长灌浆锚固系统在拔出过程中会产生较大的塑性损伤，其抗拔刚度会逐渐劣化；在循环拉拔荷载作用下的锚固系统的模拟计算中，采用不断劣化的锚固界面剪切刚度进行计算，能够较好的刻画出循环加、卸载过程及塑性滑移过程。

关键词：全长灌浆锚固系统拉拔试验加载历程抗拔性能刚度劣化