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...     

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。     

煤巷弱胶结顶板稳定性分析与变形控制技术

煤层顶板为弱胶结岩体时稳定性差,常在煤炭回采过程中或巷道掘进时发生大变形或失稳等现象,维护难度较大。针对煤巷弱胶结粉砂岩顶板力学特征与变形控制等问题,以广西林场煤矿煤巷弱胶结粉砂岩顶板支护工程为工程背景,采用现场调研、实验室试验、理论分析等方法进行研究。通过现场调研,发现研究巷道有顶板岩层自承能力差、受水环境影响、支护结构失效率高、底板受水影响底鼓量大、受采动影响等特征;顶板岩石点荷载试验表明,其单轴抗压强度仅为1.9～ 2.3 MPa,采用电镜扫描发现,弱胶结粉砂岩以粗粒矿物为骨架;在普氏理论的基础上,推导了巷道顶板和两帮承压极限表达式,提出了提高巷道围岩整体强度和承载能力、确定合理的锚杆支护参数、顶板设计锚索加强支护等弱胶结巷道围岩控制要点。依据试验分析与理论研究成果,提出了以注浆加固为基础,锚杆和锚索联合支护的控制方案,并在林场煤矿进行了工业性试验。现场监测数据表明,设计的支护方案可以有效地控制煤巷弱胶结粉砂岩顶板变形。     

基于B-DEM的颗粒聚合体应力计算和破碎路径模拟

结合边界元法和离散元法,提出一种可以进行计算颗粒内部应力和破碎路径的方法。该方法利用离散元法求解颗粒的相互作用和每个颗粒上的荷载。然后利用边界元法计算颗粒的应力分布,为了实现动态平衡,将颗粒的加速度视为恒定大小的体力。但体力导致边界积分方程中出现域积分,故采用直线积分法将域积分转化为边界积分,以保证边界元法降维的优势。为了提高边界元的计算效率,对于几何形状相似的颗粒,以其中一个颗粒作为模板颗粒,只需要计算模板颗粒在局部坐标系中的系数矩阵,其他相似颗粒可以通过局部和全局坐标系之间的映射获得。在得到应力后,基于Hoek-Brown准则来判断颗粒是否破碎。此外,将破坏路径简化为直线,并采用最小二乘法拟合得到破坏路径。     

Influence Mechanism of Mine Pressure on Coal Seam Gas Emission During Mining

Geotechnical and Geological Engineering - Gas is one of the main factors causing coal mine accidents in China. Understanding the mechanism of the influence of mine pressure on coal seam gas...     

江西武功山中生代花岗岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

江西省武功山地区主要发育早古生代和中生代两期花岗岩,后者主要为二云二长花岗岩和黑云母二长花岗岩等,分布于三江村、明月山及和平村等地区, 为了研究其形成时代、岩石成因、源区特征和构造环境,分别选取三江地区和和平地区的细中粒斑状黑云母二长花岗岩及细粒斑状二云二长花岗岩进行岩石学、矿物学、地球化学、锆石U-Pb同位素测年和锆石Lu—Hf同位素研究。花岗岩SiO2含量为72.96%~74.16%,Na2O+K2O含量为6.68%~8.42%,MgO含量为029%~0.70%,铝饱和指数A/CNK为1.11~1.36,为强过铝质高钾钙碱性花岗岩。ΣREE较低,稀土配分曲线呈右倾型,具强烈δEu负异常,为S型花岗岩。花岗岩锆石n（206Pb）/n（238U）年龄加权平均值为152.41±0.89 Ma和149.31±0.71 Ma,为晚侏罗世岩浆活动的产物。花岗岩 fLu/Hf值均小于-0.9,εHf（t）均为负值,岩浆来源于演化的元古宙陆壳物质。地质演化背景结合样品构造判别图解,综合分析认为武功山中生代花岗岩形成于陆内俯冲环境。     

江西武功山中生代花岗岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

江西省武功山地区主要发育早古生代和中生代两期花岗岩,后者主要为二云二长花岗岩和黑云母二长花岗岩等,分布于三江村、明月山及和平村等地区, 为了研究其形成时代、岩石成因、源区特征和构造环境,分别选取三江地区和和平地区的细中粒斑状黑云母二长花岗岩及细粒斑状二云二长花岗岩进行岩石学、矿物学、地球化学、锆石U-Pb同位素测年和锆石Lu—Hf同位素研究。花岗岩SiO2含量为72.96%~74.16%,Na2O+K2O含量为6.68%~8.42%,MgO含量为029%~0.70%,铝饱和指数A/CNK为1.11~1.36,为强过铝质高钾钙碱性花岗岩。ΣREE较低,稀土配分曲线呈右倾型,具强烈δEu负异常,为S型花岗岩。花岗岩锆石n（206Pb）/n（238U）年龄加权平均值为152.41±0.89 Ma和149.31±0.71 Ma,为晚侏罗世岩浆活动的产物。花岗岩 fLu/Hf值均小于-0.9,εHf（t）均为负值,岩浆来源于演化的元古宙陆壳物质。地质演化背景结合样品构造判别图解,综合分析认为武功山中生代花岗岩形成于陆内俯冲环境。     

冈底斯成矿带西段则不吓铅锌矿床钾长花岗斑岩年代学、地球化学及地质意义

则不吓铅锌矿床位于冈底斯成矿带西段,西藏谢通门县境内,矿区发育大量钾长花岗斑岩,其与铅锌成矿存在密切联系。通过对其开展岩石学、LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究,探讨区内钾长花岗斑岩岩石成因、侵入时代及其与铅锌成矿之间的关系。岩石地球化学结果显示,钾长花岗斑岩具高硅、富钾而贫镁特征,A/CNK值介于1.08～1.38之间;REE具有较明显中等负Eu异常,总体呈现右倾的轻稀土富集特征,微量元素富集Rb、K、U、Th、Pb等大离子亲石元素,而Ba、Sr和Nb、Ta、Ti、P等高场强元素相对亏损。岩石地球化学研究表明钾长花岗斑岩属分异的S型花岗岩。锆石U-Pb测年结果显示,钾长花岗斑岩侵位年龄为14.18±0.15 Ma,系中新世岩浆作用产物,与印度—亚洲大陆碰撞后伸展背景下的引张构造有关,并与冈底斯成矿带中新世大规模斑岩侵位时代和相关斑岩型铜（钼）矿化时代一致,可能具有相同的成岩成矿环境,这为在该成矿带西段寻找与斑岩有关的铅锌矿床提供了参考。     

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).     

基于米氏旋回的三角洲前缘油层对比研究

基于米兰科维奇天文旋回理论在三角洲前缘开展砂岩组和单层级别的油层对比研究,频谱分析和小波变换揭示萨尔图油层Ⅲ油层组存在米兰科维奇天文旋回,可识别出比值接近5∶2∶1的3个旋回厚度,分别对应于偏心率100 ka、斜率40 ka和岁差20 ka周期,推测地层在沉积时受到米兰科维奇天文轨道周期性变化的影响。根据岁差20 ka周期带通滤波（BPF）和堆积速率变化特征,将萨尔图油层Ⅲ油层组划分为9个砂岩组和20个单层。研究表明,岁差20 ka周期调控气候波动的机制与超短期基准面升降变化之间存在着一定的协调作用,利用米兰科维奇天文旋回划分出的单层具有严格的等时性。20个单层砂体的展布特征表明,萨尔图油层Ⅲ油层组经历了多期水进—水退事件,与砂岩组的划分具有较好的对应关系。