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渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：陈奕安赵光明许文松许江彭守建安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会... 详细信息

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会逐渐向宏观断裂区域集中，并呈现出张拉–剪切破坏的趋势。采用指数型函数对破坏条件下砂岩的应变变化速率进行拟合，效果较好。试件渗透率随流变的进行呈现出先快速下降再缓慢上升的趋势。随着渗透水压的升高，流变后砂岩试件的孔隙率持续增加，分别为1.72%,3.52%和12.86%，断裂面整体破坏严重。在流变过程中砂岩中黏土矿物的水解与侵蚀作用加剧，造成矿物颗粒结构的松散，从而形成宏观断裂。同时，孔隙水压也会对矿物颗粒产生水解与物理作用，导致晶体上剥落大量的岩屑并附着于其表面。从断裂力学的角度来看，渗透水压的增大也会引起砂岩中裂纹的扩展速度加快，使得应力水平对砂岩广义应力松弛特性的影响越来越显著，导致在高渗透水压作用下砂岩更容易产生断裂。孔隙水压也会造成砂岩内胶结物质溶解破坏，脱离晶体表面并形成明显的裂纹，导致渗流–应力耦合下砂岩的破坏模式主要为沿晶断裂。

关键词：岩石力学广义应力松弛渗流–应力耦合流变特性断裂特征流变破坏机制

雅安市某殡仪馆岩质边坡失稳破坏模式及应急抢险方案研究

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矿产勘查 2025年

作者：郑周马运超刘泳伶何子恒四川省第十地质大队

建筑岩质边坡影响着下方建筑物的安全，其变形破坏模式也非常复杂，本文以雅安市某殡仪馆岩质边坡为例，在详细的工程地质调查及勘查的基础上，查明了滑坡体所处的地质环境条件、边界、规模、形态特征及变形特征；该滑坡的形成因素是坡... 详细信息

建筑岩质边坡影响着下方建筑物的安全，其变形破坏模式也非常复杂，本文以雅安市某殡仪馆岩质边坡为例，在详细的工程地质调查及勘查的基础上，查明了滑坡体所处的地质环境条件、边界、规模、形态特征及变形特征；该滑坡的形成因素是坡脚开挖、易滑地层及降雨，破坏模式为滑移—拉裂，通过分析滑坡原因，提出“旋挖桩+挡土墙+护角墙+截、排水沟+锚喷工程+削坡减载+清除转运堆积体”的综合治理方案进行应急抢险。

关键词：开挖工程边坡破坏模式滑坡稳定性应急抢险方案

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改进西南小煤矿抢险排水装备的探讨

中国煤炭 2007年第12期33卷 58-59页

作者：朱正平四川省煤矿抢险排水站

分折了目前我国用于矿山水害应急救援装备的缺陷,提出了改进装备和加快发展的建议,推出了斜井抢险排水的快捷装备系统,认为前置型潜水电泵将成为矿山抢险排水的有力工具,高强度的玻璃钢管可取代强力法兰盘钢管用于小型竖井抢险排水。

关键词：矿山抢险排水装备探讨

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卸荷与补偿路径下深部岩体力学特性与变形破坏特征

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煤炭学报 2025年

作者：戚敏杰赵光明刘崇岩许文松王坤安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响，采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷实验和应力补偿路径下岩体破坏实验，基于Mg-C强度准则研究了两种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响，... 详细信息

为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响，采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷实验和应力补偿路径下岩体破坏实验，基于Mg-C强度准则研究了两种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响，分析了应力补偿后卸荷岩石的力学特性和变形特征。结果表明：在本研究范围内，即使是在非常规真三轴状态下，中间主应力σ2的增大同样可以有效提高岩石的承载能力和稳定性，使岩石由塑性向脆性转化；两种应力路径下卸荷岩石的破坏模式存在差异，岩石的整体破坏模式随着σ2的梯次增大由张拉向张拉-剪切复合再到剪切破坏发展，卸荷面附近的破碎区逐渐由深部向浅部转移，而随着卸荷面补偿应力σ，3的梯次增大，整体破坏模式由张拉-剪切复合破坏向剪切破坏转变，卸荷面附近的破碎区逐渐由浅部向深部转移；岩石在单面卸荷与应力补偿支护过程中，伴随着ε3的扩容与压缩，ε2基本上无明显变化，但是ε1和εv发生两次明显的回弹变形，且ε1和εv的变形与ε3同步；应力补偿可以有效补偿卸荷引起的岩石应力损失，提高砂岩的内聚力和破坏强度，使砂岩加卸载期间的补偿系数η（m1）、η（m3）、η（mv）逐渐增大，但对内摩擦角和η（m2）影响较小；在任意补偿应力条件下压裂系数ξ（m2）和ξ（m3）均为负值，岩石在σ2和σ3方向处于扩容状态，而ξ（m1）和ξ（mv）正好相反，在任意补偿应力条件下均为正值，岩石处于压缩状态。

关键词：真三轴单面卸荷中间主应力卸荷效应应力补偿

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基于MICOA的随钻加速度计误差在线补偿

电子测量与仪器学报 2025年

作者：杨金显贺紫薇河南理工大学电气工程与自动化学院河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室

为了提高随钻加速度计测量精度，设计一种基于磁惯性长鼻浣熊算法的加速度计误差在线补偿方法。首先，根据误差来源建立误差补偿模型;利用陀螺仪和磁强计建立重力夹角与磁重力夹角约束条件;将加速度真值与理论值模值之差设置为目标函数... 详细信息

为了提高随钻加速度计测量精度，设计一种基于磁惯性长鼻浣熊算法的加速度计误差在线补偿方法。首先，根据误差来源建立误差补偿模型;利用陀螺仪和磁强计建立重力夹角与磁重力夹角约束条件;将加速度真值与理论值模值之差设置为目标函数。其次，在长鼻浣熊算法基础上，根据递推重力加速度确定误差参数的初始搜索边界，同时根据当前误差参数、最优误差参数、边界值三者的相对距离缩小边界;再设计分界点筛选初始误差参数，使算法最初就朝着高质量解的方向搜索，同时保留部分劣解以增加误差参数多样性;接着在算法的全局探索阶段设计参数使其根据加速度计当前误差参数与误差参数平均值之间的误差来调整加速度计误差参数的搜索范围;最后，将重力模值之比设为深度开发阈值，构造高斯变异个体向量使加速度计误差参数跳出局部最优。实验结果表明:经MICOA补偿之后，加速度误差减小，井斜角范围降低了约62.5%，不同钻进角度下，井斜角均方根误差与标准差均能保持在1°以下。

关键词：随钻测量加速度计长鼻浣熊算法误差补偿井斜角

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深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 18-28页

作者：陈立伟王东杰边乐河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心河南焦作454000

目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对... 详细信息

目的为了研究深部强矿压工作面水力压裂裂纹扩展规律,方法以余吾煤矿的3号煤层S5207回风巷为工程背景,首先建立水力压裂力学模型,分析最大周向拉应变准则和裂纹扩展准则,其次通过三维数值模拟,分析水力压裂裂纹扩展影响因子D和地应力对水力压裂裂纹扩展规律的影响,并根据现场情况设计水力压裂试验方案,实施水力压裂增透技术,分析现场施工效果。结果结果表明:预制裂纹沿着与原裂纹呈一定角度开裂并向外延伸,其扩展方向最终与最小主应力方向垂直;随着D增大,裂纹与原裂纹的夹角越来越小,当D较大时,裂纹呈现自相似的扩展状态;不同应力场下,裂纹扩展轨迹主要取决于主应力方向,最终与最小主应力方向垂直,水力裂缝为垂直缝,且在裂纹尖端有应力集中现象;现场监测发现,裂纹扩展符合最大周向拉应变准则,裂纹尖端沿着环向拉应变最大的地方扩展,环向拉应变达到最大时裂纹开始扩展,压裂过程中出现了较大环向裂隙,裂纹沿垂直于最小主应力方向延伸,与S5207回风巷的最大水平主应力方向大致相同,与数值模拟结果接近。结论研究结果可为深部强矿压工作面水力压裂提供参考和依据。

关键词：水力压裂裂纹扩展强矿压深部岩体数值模拟回风巷

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芽孢杆菌激发作用下烟煤生物甲烷生成潜力研究

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煤炭学报 2025年

作者：郑春山赵呈才柳炳俊薛生杨洋周天尧张迅王俊煜安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学安全科学与工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

在煤层中添加营养物质（有机氮源为主）通常能够激发原有微生物产甲烷潜力，然而向四种不同挥发分的烟煤（PS 37.50%；ZJ 33.02%；QN 25.19%；ZZ 14.01%）中添加营养物质未见明显甲烷生成，故在第30天向所有样本中各添加1mL产气荚膜梭... 详细信息

在煤层中添加营养物质（有机氮源为主）通常能够激发原有微生物产甲烷潜力，然而向四种不同挥发分的烟煤（PS 37.50%；ZJ 33.02%；QN 25.19%；ZZ 14.01%）中添加营养物质未见明显甲烷生成，故在第30天向所有样本中各添加1mL产气荚膜梭菌和枯草芽孢杆菌，分析了各烟煤产甲烷潜力变化规律，探究了产甲烷过程中古菌、细菌等微生物组成结构演变过程，并通过非靶向代谢组学分析，揭示了芽孢杆菌菌群作用下煤中含碳化合物降解的显著性差异代谢物变化规律。结果表明，芽孢杆菌激发作用下甲烷产量显著增加，在第54天甲烷产量峰值为PS (145.222μmol/g)、ZJ (127.556μmol/g)、QN (116.314μmol/g)、ZZ（84.1054μmol/g）。自T1至T2时期（T1为仅添加营养物质培养30天，T2为添加降解菌后培养30天），各培养组古菌Shannon多样性指数显著减小，产甲烷菌属Methanosarcina (39.74%～87.48%)、Methanoculleus (0.84%～18.72%)和Methanomassiliicoccus (2.44%～12.49%)成为古菌优势菌种，含量占比大幅增加。而细菌的Shannon多样性指数显著增加 (PS:由4.17±0.19到7.35±0.11；ZJ:由4.72±0.17到7.35±0.07；QN:由4.48±0.21到6.29±0.10；ZZ:由5.58±0.07到6.57±0.07)。基于KEGG代谢通路及非靶向代谢组学分析，四组样本中产甲烷代谢功能基因相对丰度大幅度增加（PS:由8.79%到35.61%；ZJ:由5.56%到31.67%；QN:由7.54%到31.35%；ZZ:由8.45%到27.23%），其中氢营养型（EC:23.1.101、EC:1.***.7.12）与甲胺营养型（EC:2.***.1.248）相对丰度较高。差异代谢物主要包括苯环、杂环和脂肪族三类化合物，功能菌的添加加速了这三类化合物的降解，为产甲烷古菌类群提供可利用底物，强化了微生物对烟煤的产气潜力。

关键词：降解功能菌产甲烷代谢代谢通路非靶向代谢组产甲烷潜力

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盐边县温泉井田煤质特征及用途评价

煤炭技术 2025年第1期44卷 120-124页

作者：牟文阳伟唐晓林四川省能源地质调查研究所成都610072

盐边县温泉井田的地质勘查程度已经不能满足中型矿井开采的可行性研究,因此,需要对该地区的煤质特征及工艺性能进行进一步研究。温泉井田主要含煤地层为上三叠统大荞地组,煤层结构简单,共含可采煤层7层(全区可采3层,局部可采4层),各煤... 详细信息

盐边县温泉井田的地质勘查程度已经不能满足中型矿井开采的可行性研究,因此,需要对该地区的煤质特征及工艺性能进行进一步研究。温泉井田主要含煤地层为上三叠统大荞地组,煤层结构简单,共含可采煤层7层(全区可采3层,局部可采4层),各煤层平均厚度0.41~0.83 m。宏观煤岩组分以半暗煤为主,次为半亮煤;多呈不规则的细-中条带状、线理状产出。显微组分以镜质组为主,有机显微组分含量较高,灰分变化大,硫分、水分低、浮煤挥发分含量高,发热量大;流动温度、软化温度均以中等程度为主,煤灰成分主要为SiO_(2)、Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3),煤对二氧化碳的反应性与温度呈正相关,而煤灰黏度与温度呈负相关。因此,综合认为温泉井田主要可采煤层属低-中灰、特低硫-低硫、中高-高发热量的煤,主要利用方向可作为优质炼焦配煤,用于生产冶金焦炭。

关键词：盐边县井田煤质特征优质炼焦配煤

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虚拟同步机混合储能系统直流电压补偿及防越限控制策略

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电力建设 2025年

作者：吕世轩王伟杨冬冬刘宗伟郑丽君国网山西省电力公司电力科学研究院煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室(太原理工大学)

本文针对基于直流电压-电网频率耦合控制的虚拟同步机混合储能系统功率分配方法在电网频率剧烈波动时，其惯量功率模拟精度及惯量支撑能力下降的问题，提出了直流电压补偿及防越限控制策略。防越限控制策略利用双曲正切函数的渐近性限... 详细信息

本文针对基于直流电压-电网频率耦合控制的虚拟同步机混合储能系统功率分配方法在电网频率剧烈波动时，其惯量功率模拟精度及惯量支撑能力下降的问题，提出了直流电压补偿及防越限控制策略。防越限控制策略利用双曲正切函数的渐近性限制直流电压最大偏差，并通过设计线性度修正系数以保证直流电压与电网频率的耦合线性度。直流电压补偿控制策略利用高通滤波器补偿电压偏差，通过分析滤波器截止频率对直流电压恢复时间和惯量模拟精度的影响，选择了最佳截止频率。最后，基于RTDS实时仿真平台进行验证，实验结果表明所提控制策略不仅可以确保直流电压在电网频率骤降时不超出安全范围，还能使直流电压随电网频率变化后逐渐恢复至其额定值，从而保障虚拟同步机具有良好惯量功率模拟精度及惯量支撑能力。

关键词：虚拟同步机直流电压补偿防直流电压越限高通滤波器双曲正切函数