煤体微观力学特性的纳米压痕实验研究

煤体力学性质的测定与研究对煤炭高效开采和灾害预防具有重要的理论价值。煤较为松软破碎,强度较低,难以制备标准的力学测试煤样,也无法回收利用从而进行重复测试。亟需探索新的力学测试方法完善煤的力学特性研究。纳米压痕技术可以测定小尺度煤体微观力学特性,具有样品易制作、实验快速、样品无损的特点。结合矿物组分测试、形貌扫描和纳米压痕实验,研究了4种煤的物性特征及微观力学性质。结果表明,实验煤样矿物类别主要包括非晶态有机质和黏土、石英和碳酸盐类矿物,不同煤的矿物组分有显著差异。煤的3D形貌图显示不同煤表面粗糙度差异明显,煤中矿物分布具有显著非均质性。纳米压痕实验结果表明:①煤样中石英和碳酸盐类矿物质量分数越高,会导致煤样表面力学性质越强,压痕深度越小;②煤样表面的组分越复杂,煤的非均质性越明显,表面微观力学性质分布的离散程度越高;③煤的煤阶越高,变质程度越高,外部孔隙越发育,导致断裂韧度提高;④对压痕试验结果进行拟合,发现弹性模量与坚固性系数、弹性模量与断裂韧度均具有明显的线性关系,并且弹性模量与断裂韧度的线性关系受峰值载荷的影响。

地下矿山大断面软弱围岩硐室变形机制与支护方法研究

大断面破碎软弱围岩硐室的支护一直是地下矿山开采的难题。基于此,本文以贵州烂泥沟金矿硐室大变形为工程背景,通过现场实测资料、采用理论计算和地质环境分析,揭示了底板和两帮变形机理:巷道在垂直及水平高应力作用下,呈现由两组优势节理组成的菱状空间破裂特征,在采动爆破震动影响下,围岩应力二次分配,使塑性区持续向深部拓展,降低了支护锚固力效果,从而导致围岩变形严重。基于支护理论,本文提出了顶板采用补强锚索+注浆+喷锚网,两帮采用补强树脂锚杆+锚索+壁厚注浆+喷锚网,底板采用反拱+注浆的联合支护方式。现场实测表明,这种联合支护方式与原始支护方式相比,对硐室长期稳定性控制具有良好效果。该研究可为深部复杂地质条件下的巷道变形加固提供借鉴。

服务于企业生产的地质实习教学探索

地质实习是地质类专业课程教学的重要实践环节,以先进的教学思想为指引,探索服务于企业生产的野外地质实习教学方案。通过分析学生学情,制定实习路线,聘请企业高级工程师加入指导教师队伍开展教学;在地质实习过程中锻炼学生的实操能力,并建立过程体系和评价体系;引用事故案例,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观,将课程思政融入实践教学。结果表明,上述体系的建设,从理论知识、动手能力和道德素养三个层面达成了地质实习的教学目标,提高了学生的生产实践技能和综合素质,为服务经济建设和培养新工科复合型人才奠定了一定基础。

基于PCA-Fuzzy-PSO-SVM的巷道围岩稳定性评价

为解决复杂地质条件下巷道的稳定性评价难题,通过PCA-Fuzzy-PSO-SVC的联合应用,建立了巷道围岩稳定性评价模型。在众多影响巷道稳定性因素中,利用主成分分析(PCA)及支持向量机分类方法(SVM),将复杂的巷道围岩影响因素凝化集成若干关键性指标,并以此来表征诸多变量对巷道围岩的影响;模糊评价法(Fuzzy)模糊化主成分因子,从而避免数据尺度不一致;通过粒子群算法(PSO)优化支持向量机分类参数,并将已训练形成的评价体系应用到实际。基于此,采用该评价体系对锦丰金矿复杂的巷道围岩情况进行评价,选取24组围岩数据作为训练样本,并对6组数据进行预测,结果表明:PCA-Fuzzy-PSO-SVC方法预测围岩稳定性具有较高的精度,分类结果可靠,可作为研究巷道围岩稳定性的一种有效的新途径。