国家自然科学基金青年科学基金成果_中国煤炭行业知识服务平台

国家自然科学基金青年科学基金成果

来源：《煤炭科学技术》2018年第7期

青年科技人才是实现煤炭工业创新驱动发展的根基和保障。为助力煤炭行业青年科技人才队伍的建设与未来科技领军人才的培养，充分发挥期刊在煤炭科技创新体系建设中的桥梁和平台作用，《煤炭科学技术》历来重视对青年人才科技成果的宣传和报道，为青年人才提供了展示自我、分享成果的交流平台。近年来，编辑部组织成立了“青年专家学术委员会”，开设了“煤炭行业青年科学家学术专栏”，“煤炭行业青年人才科技成果专栏”、“青年博士学术专栏”等，使期刊成为培养青年科技创新人才的重要园地。国家自然科学基金青年科学基金项目（以下简称青年科学基金项目）是国家自然科学基金人才项目系列的重要类型，目的是培养青年科学技术人员独立主持科研项目，进行创新研究的能力，激励青年科学技术人员的创新思维，培育基础研究后继人才。为更好地反映煤炭领域青年科学基金项目的代表性成果，促进科技成果转化，推动科学知识的共享和传播，更好地发挥期刊在人才发现与培养方面的作用，《煤炭科学技术》于2018年第7期策划出版了“国家自然科学基金青年科学基金成果专栏”。经过严格的审稿，共择优刊登优秀论文25篇。衷心感谢各位青年科学基金负责人及团队为本专栏撰稿，特别感谢相关审稿专家在百忙之中给予论文评议和审查！

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 42个
关键词; 114位
专家; 25篇
论文; 17916IP
点击量; 14315次
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深部煤层底板突水危险性预测的PSO＿SVM模型

作者(Author)：张风达, 申宝宏

摘要：为了更好地预测深部煤层底板突水危险性,将深部煤层底板破坏深度多元非线性数学模型给出的预测值,与底板含水层水压力、隔水层厚度、工作面斜长、埋深4个因素相结合,共同作为深部煤层底板突水危险性预测的输入向量;运用PSO获取SVM的最优惩罚因子和核函数参数,建立了深部煤层底板突水危险性预测模型,并与突水系数法、马氏距离判别法、贝叶斯判别法的预测精度进行对比。结果表明:深部煤层底板破坏深度数学模型预测的准确度较高;考虑煤层底板采动破坏影响的深部煤层底板突水危险性预测模型,较好地预测了煤层底板突水危险性,其准确度相比于突水系数法、马氏距离判别法和贝叶斯判别法均较高。

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2018年第07期

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高承压水上底板采动岩体裂隙演化规律研究

作者(Author)：陈军涛, 武强, 尹立明, 张文泉, 谭文峰

摘要：为深入研究深部高应力、高水压和强开采扰动复杂环境下的岩体破裂问题,按裂隙产生的位置和机理,将深部底板采动岩体裂隙分为剪切裂隙、层向裂隙和竖向张裂隙,利用力学知识分别演算获得了三种类型岩体裂隙的起裂准则。借助"钻孔双端封堵侧漏装置"对赵各庄煤矿1237工作面进行的底板破坏实测结果,研究了深部底板采动岩体的裂隙演化实测规律。结果表明:煤层采深越大,底板采动破坏深度越大;煤层开采过程中深部底板采动岩体的原生裂隙呈现先闭合后张开再闭合,新生裂隙起裂发育后逐渐闭合的演化规律;底板岩体破坏的初始位置和裂隙发育程度与岩层的岩性、受力等因素有关,验证了深部底板采动岩体裂隙起裂准则分析的准确性。

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2018年第07期

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破碎岩体水沙两相渗透特性研究进展

作者(Author)：杜锋, 曹正正, 李振华

摘要：为了研究西部矿区浅埋煤层采动破碎岩体诱发的突水溃沙灾害机理,根据两相流相关理论,分析了破碎岩体水沙两相渗流的特征及适用理论模型,提出了破碎岩体水沙两相渗流主要渗透特性参量,研究了破碎岩体水沙两相渗透特性参数的提取方法及不同粒径破碎岩体渗透特性参数变化规律。研究结果表明:(1)破碎岩体水沙两相渗流为典型的非Darcy渗流、非Newton流体,适宜采用双流体连续介质模型;(2)破碎岩体水沙两相渗流特性主要参数为流度、非Darcy流β因子和加速度系数;(3)在沙相压力梯度构造时间序列和渗流速度时间序列基础上,结合数值分析等方法可以有效提取水沙两相渗透特性参数;(4)随着破碎岩体粒径增大,水沙两相非Darcy流β因子和加速度系数随之减小,流度随之增加。

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2018年第07期

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动载荷诱发卸荷煤体冲击失稳动态响应机制探讨

作者(Author)：蒋军军, 邓志刚, 赵善坤, 李海涛, 刘毅涛

摘要：为探讨动载荷诱发卸荷煤体冲击失稳的动态响应机制,采用MTS-1500大型动态材料试验机,对大尺寸强冲击倾向性煤样进行动态试验,从宏观力学表现和损伤特征对试样的动态力学特性进行分析,深化弹性能量指数和滞回环面积的表征意义,用以描述动载作用下能量积聚与耗散特性。试验结果表明:动载冲击地压的发生需要一定的静载基础,静载水平越高,动载的扰动作用越明显,发生冲击地压的概率越大;动载损伤不同于静载损伤,损伤量的最大值取决于动静载的耦合值;动载弹性能量指数与动载滞回面积能够表征煤体动态加载过程中能量的积聚与耗散特征,2个参量在动载加载过程中均呈现规律性变化。综合来看动载作用下的扰动效应、不充分损伤、能量积聚与耗散特性是卸荷煤体发生冲击失稳的动态响应机制。

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2018年第07期

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双鸭山矿区深部地应力分布规律与区域构造作用分析

作者(Author)：赵善坤, 张宁博, 张广辉, 李志国, 舒龙勇

摘要：采用空心包体三维应力解除法对双鸭山矿区7个矿井不同开采水平的22个测点进行了地应力实测分析。受多期地质构造运动复合叠加作用的影响,实测所得地应力数据离散型较大,但整体表现为深部属于以水平应力为主,且最大主应力大多在30 MPa以上的σH>σh>σv型高地应力场。最大主应力、侧压系数以及水平差应力整体上均随深度的增加而增大。深部最大主应力方向平均为169.73°,总体趋于NW—SE方向,水平差应力均值为17.52 MPa,主应力回归方程中应力梯度和常数项比值悬殊,表明该区域岩体受剪切作用显著,与现场巷道围岩破碎、巷道动压灾害显现频繁相对应。此外,通过对双鸭山煤田区域构造空间展布特征分析推断得出区域应力场呈"山"字形分布,是长期受近南北挤压力作用而发生力学性质转变的结果,结合区域内地应力实测结果,可作为矿井深部开拓设计和区域动力区划的重要参考。

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2018年第07期

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保护层开采被保护层体积应变与渗透特性相似模拟研究

作者(Author)：霍丙杰, 范张磊, 路洋波, 段志华, 荆雪冬, 解振华

摘要：保护效果分析是保护层开采的关键技术之一,体积变形与渗透特性是评价保护效果的核心指标。以长平矿3号煤层下保护层开采防治瓦斯灾害为工程背景,基于实验室相似模拟研究平台,根据体积应变特征研究被保护层渗透特性演化规律,提出了"四定点围域面积"分析方法,应用其研究被保护层在采动应力变化条件下体积应变特征;建立了体积应变与渗透率相关性数学模型,揭示了被保护层卸压煤岩体渗透特性演化规律。研究成果表明:下保护层工作面推进过程中,被保护层煤体体积应变在空间上依次呈∧型、π型和马鞍型分布;在保护层开采过程中被保护层最大压缩变形率为0.723%,最大膨胀变形率为0.77%。下保护层开采过程中,被保护层煤体渗透性演化规律总体呈马鞍型发展趋势,被保护层在拉伸蠕变阶段渗透率最大增加129%,在采空区覆岩压缩密实阶段渗透率平均增加82%,在压缩稳定后渗透率平均增加43%。研究成果揭示了长平矿下保护层开采过程中被保护层渗透特征演化规律,为被保护层卸压效果评价、卸压瓦斯治理方案确定提供了理论依据。

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2018年第07期

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煤层水力压裂过程中的微震活动规律及其时频特征

作者(Author)：朱权洁, 肖术, 王博, 魏全德, 刘金海

摘要：为了研究煤层水力压裂过程中的微震活动规律及特征,以山东某深部矿井煤层水力压裂试验数据为基础,提出基于奇异值分解SVD法的微震信号去噪方法,并结合煤层应力监测、管内压力监测等手段,利用短时傅里叶变换STFT法研究了典型水力压裂微震信号的时频特征,最后初步尝试了基于微震指标的水力压裂效果表征。结果表明,伴随水力压裂"注水-起裂-扩展-结束"过程的开展,微震信号特征呈现出规律性变化:信号的振幅值先增后减(由6.64 m V迅速跃升至97.51 m V,后回落至30.61 m V);信号频率普遍分布在30~250 Hz,呈现出缓增趋势(由64.0 Hz升高至109.5 Hz,并短暂维持在105.3 Hz)。最后利用微震事件的空间分布和能量分布,初步表征了水力压裂影响范围及煤层应力迁移规律。上述研究成果为后期利用微震数据解译、评价水力压裂效果提供了参考。

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2018年第07期

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我国矿井热动力灾害理论研究进展与展望

作者(Author)：王连聪, 梁运涛, 罗海珠

摘要：为给我国矿井热动力灾害的科学发展提供决策参考,促进我国矿井热动力灾害理论研究与防控技术安全绿色高效发展,对"矿井热动力灾害"进行了定义和分类,分析了我国矿井热动力灾害的特性,总结归纳了我国矿井热动力灾害理论研究的现状与进展,指出我国现阶段矿井热动力灾害理论研究存在以下主要问题:(1)各类热动力灾害间的耦合致灾机理尚不清楚;(2)灾害复杂致灾体系的基础研究尚不深入;(3)灾害叠加效应的理论基础尚不明确,未建立灾害叠加效应防控机制;(4)缺乏继发性灾害发生诱导机制的抑制理论与技术;(5)灾害环境探测技术亟待提高,继发性灾害隐患情况下的应急救援技术不成熟;(6)缺乏高效快速经济的隐蔽灾害探测方法与技术;(7)尚未建立矿井热动力灾害一体化综合防控体系。最后对矿井热动力灾害理论研究的发展方向进行了论述与展望,指出了未来我国矿井热动力灾害理论研究的重点研究领域:(1)灾害复杂体系基础理论;(2)各类灾害之间的耦合致灾机理;(3)灾害叠加效应与继发效应诱导机制;(4)隐蔽致灾因素准确探测理论与技术;(5)灾变期间的应急救援技术;(6)矿井热动力灾害"安全-绿色-高效"一体化综合防控技术体系。

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