传感器阵列对岩体微震/声发射源定位精度的影响

随着开采深度增加,岩体动力灾害日益突出。微震监测已成为岩爆、顶板坍塌等岩体动力灾害监测的重要技术手段。传感器阵列布设作为信号采集的第一步,严重影响信号源的定位精度。讨论和总结有关由传感器阵列布设引起的微震(MS)和声发射(AE)震源定位误差的重要研究,并分析传感器数量、传感器布设形态以及传感器与震源距离对MS/AE源定位精度的影响机制。随后,结合工程实践和实验室测试,给出传感器阵列的一些布设原则,并通过现场应用进行验证。另外,综合考虑影响传感器阵列布设数量、形状和距离的因素,找到最优布置方案,可大幅度改善信号采集效果,提高信号源定位精度。最后,对提高MS/AE源定位精度所面临的挑战和传感器阵列方面相应的应对策略进行展望。

基于非爆开采和固废资源化利用的硬岩矿山绿色开发（英文）

基于深部高地应力、高地温、高井深等灾害因素的“变害为利”,提出深部固体资源开采技术变革思路,实现深部固体资源的绿色开采。首先,通过深部硬岩可截割性实验研究和回归分析,获得能够有效改善非爆机械化破岩的应力诱导调控方法。其次,通过非爆机械化和智能化开采,实现以坚硬磷矿石为代表的深部硬岩连续化精准开采,确保贵州开阳磷矿资源的高回收率(大于90%)、低废(贫化率5%)、高效(开采效率107.7 t/h)开采。最后,开发矿山循环经济新模式,构建矿山全固废充填系统,实现矿山固废资源化利用。连续实施后,2018年开阳磷矿的磷石膏、黄磷渣、废石利用量分别达到1853.6×10^3 t/a、291.1×10^3 t/a和1493.8×10^3 t/a。

循环冲击荷载下热处理对花岗岩能量耗散的影响（英文）

深部采矿中高温导致岩石产生热损伤。为了了解循环冲击作用下热处理对岩石能量耗散的影响,运用霍普金森实验系统进行热处理后岩石的循环冲击加载实验,分析能量耗散、能量耗散率、冲击次数、单位体积能耗以及破坏模式与温度之间的关系。实验结果表明:第一次冲击的反射能随着温度的升高逐渐增大并且最终超过吸收能,然而,总反射能在200°C后随着温度的升高逐渐减小;第一次冲击的吸收能与总吸收能随着温度的升高逐渐减小,能量吸收率也相应减小;与吸收能表现出相似的规律,随着温度的升高,第一次冲击的透射能与总透射能逐渐减小,能量透射率也随之减小,相反地,能量反射率却逐渐增大。随着温度的升高,岩石破坏所需的冲击次数逐渐减少;另外,当岩石经受不同热处理后,其破坏模式也有所不同,即:当温度高时,尽管吸收的能量低,岩石试样在经过几次冲击后破碎成粉状。

基于镐形截齿侵入破岩试验的岩石可切割性分析与预测

为了研究围压条件和岩石强度参数对岩石可切割性的影响,开展一系列镐形截齿侵入破岩试验。利用回归分析、支持向量机(SVM)和广义回归神经网络(GRNN)分析岩石可切割性与施加在岩石上的单轴围压和岩石强度参数(单轴抗压强度和抗拉强度)之间的关系。得到的回归模型和SVM模型可以准确反映岩石可切割性的变化规律。分析结果表明,随着单轴围压的增加,岩石的可切割性先降低后增加,岩石的可切割性与岩石抗压强度和抗拉强度呈负相关。根据预测模型计算得到镐型截齿切割坚硬磷矿石的最佳应力条件和切割参数,从而使基于多截齿旋转切割的纵轴悬臂式掘进机成功应用于坚硬磷矿石的开采。

单轴压缩下千枚岩的力学特性和岩爆倾向性

为了研究层理角度β对力学特性和岩爆倾向性的影响,对不同层理角度下的圆柱体千枚岩试样进行单轴压缩试验。结果表明,峰值应力、峰值应变、累计声发射计数和弹性应变势能均呈U形变化趋势。随着β从0°增大到90°,破坏模式从沿着层理面的拉伸劈裂破坏转变为沿着弱层理面的剪切滑移破坏;最终,破坏模式演变为穿越层理面的拉伸劈裂破坏。当β=15°、30°和45°时,千枚岩试样分别表现出强烈、轻微和中等岩爆倾向性,并且分别发生强烈、轻微和中等的剪切滑移型岩爆。当β=0°、60°、75°和90°时,千枚岩试样具有极强的岩爆倾向性,并且发生极强的应变型岩爆。

温度和轴压对花岗岩动态力学性能的影响（英文）

为了得到高温高应力下岩石的动态力学性能，对其进行冲击加载实验。对SHPB实验系统进行改进，使该系统能够实现温度与轴压共同作用下的冲击加载实验。采用扫描电子显微镜观察花岗岩碎片的内部结构特征。研究结果表明：花岗岩的纵波波速随温度的升高呈下降趋势，先快速后缓慢下降；花岗岩的单轴动态抗压强度随温度的升高呈下降趋势，其值在25~100°C比在100~300°C时下降得更加明显；峰值应变则随温度的升高而逐渐增大，同样以100°C为分界点，先快速后缓慢增加；随着温度的增加，花岗岩内部发生了巨大的变化，如原生裂纹和新生裂纹的扩展和贯通。另外，轴压下的热损伤比以波速表征的热损伤大，特别是随着温度的增加，这种现象更加明显。

直孔掏槽一次成井技术中的掏槽参数优化（英文）

在直孔掏槽一次成井技术中,掏槽参数的选择对掏槽的结果影响很大。利用数值模拟方法研究掏槽参数如孔间距L和空孔直径D与掏槽爆破破坏区的关系。通过用户自定义子程序引入一个破坏状态指标γ,用来划分掏槽爆破压碎破坏区和裂纹破坏区。同时,提出η_1和η_2两个反映掏槽爆破效果的指标。模拟结果表明,存在一个最优值孔间距L,使评价指标η_1和η_2同时达到最优,即掏槽效果最佳。同时,当L保持最优值时,空孔直径D越大,掏槽效果越好。此外,研究应力波加载率和地应力场对掏槽爆破效果的影响,发现高加载率的炸药适用于掏槽爆破,而拉伸裂纹的扩展方向和长度受地应力场中主应力大小和方向的影响。

露天台阶面下伏空区顶板的爆破崩落处理（英文）

基于激光三维扫描技术构建空区三维实体模型,运用理论分析和数值模拟的方法对空区上覆岩层的稳定性进行分析;采用声发射技术对空区上覆岩层进行跟踪监测,形成空区上覆岩层安全性的评价体系。同时,提出了运用垂直深孔爆破消空处理和一次成井及深孔爆破消空一体化处理两种空区处理方案,将两种方案进行对比分析后发现,垂直深孔爆破消空处理方案炸药单耗和总装药量较大,但其爆破网络结构简单,现场作业量小。而一次成井及深孔爆破消空一体化处理方案炸药单耗和总装药量小,但对钻孔精度、装药及爆破网络连接等都有较高的要求,现场作业量大。

金属矿海底开采合理矿柱框架构建（英文）

为实现三山岛金矿海底矿床的安全开采,设计5种保安矿柱留设方案。利用重整化群方法,探索矿柱群的破坏机理,得出保证海底开采的矿柱安全系数。通过FLAC^(3D)数值模拟,对5种矿柱框架构建方案进行计算,分析不同矿柱框架留设方案的位移特征、应力-应变演化规律、塑性区分布及破坏范围。对顶板沉降及矿柱的安全系数进行评价,从而选出合理的矿柱框架方案。此外,利用模糊综合评判法对所选矿柱框架构建方案进行验证。所选定的最佳方案的矿柱安全系数为2.06,并且顶板位移量最小。此方案沿矿体走向每隔50 m设置10 m间柱,在127、151和167勘探线设置15 m间柱。本研究对海底开采矿柱结构的优化设计具有指导意义。

矿柱回采诱发的深部房柱系统的瞬态及长期变形特性

当采用房柱法开采深部矿石矿柱时,采空区可能面临着一系列的变形和沉降问题。为此,构建一个双中段的深部房柱模型并进行矿柱回采。分析矿柱回采瞬间的变形响应及矿柱回采后的长期沉降特性。在矿柱回采过程中,不同区域围岩受到不同动力扰动作用,这些动力扰动可以分为3类:(I)爆破扰动与卸荷扰动共同作用、(II)爆破扰动与卸荷扰动依序作用和(III)纯卸荷扰动作用。矿柱回采后,第一个回采矿柱上方的沉降最大,且它对周边区域的沉降起到牵引作用。模型的沉降过程可分为稳定位移及不稳定位移两个阶段。当房柱系统进入不稳定位移阶段时,将发生岩体剥落及级联式坍塌。

中等加载速率下微波损伤砂岩的动态抗压强度及破坏机理

为了研究微波加热对岩石动态特性和破坏机制的影响,使用改进的分离式霍普金森压杆系统对微波辐射砂岩试样进行动态压缩试验。结果表明,微波辐射能有效降低砂岩的抗压强度。冲击荷载作用下试样呈现出3种不同的破坏模式:拉伸破坏、拉伸−剪切复合破坏和压缩−剪切破坏。利用实测的纵、横波速度计算得到的动态泊松比来描述砂岩的变形特征。随着微波功率和加热时间的增加,泊松比先下降后略有增加,转折点温度出现在244.6℃。此外,微观结构特征表明,微波辐射对岩石产生脱水、扩孔和致裂效应。基于岩石内部热应力和蒸汽压力,探讨微波辐射对岩石的损伤机理,为实验结果提供合理的解释。

不同卸载速度下含裂隙岩体的卸载响应（英文）

基于深部开挖过程中的应力重分布分析,利用离散元方法(DEM)对卸载过程进行模拟,揭示卸载条件下卸载速度和裂隙倾角对含裂隙岩体的强度和裂纹特性的影响。结果表明:随着卸载周期的增大,含裂隙岩体的卸载破坏强度呈幂函数增大。同时,结合缺陷上的应力分析发现,含裂隙岩体的卸载破坏强度随着裂隙倾角的增大逐渐增大;卸载条件下含裂隙岩体的裂纹分布主要取决于裂隙倾角,并总结了3种不同的裂隙搭接方式;此外,卸载速度越快,含裂隙岩体的卸载破坏过程越剧烈,岩体内部形成的劈裂裂纹越多。

深部硬岩矿山高频冲击锤非爆机械化开采现场应用

采用高频冲击锤开展非爆机械化开采现场试验,研究高频冲击锤在深部硬岩矿山应用的可行性。现场开采试验前,先监测矿体上开挖松动区范围,并从待开采矿柱上取样,进行截齿破岩试验,指导现场采矿试验。采矿试验中高频冲击锤的整体开采效率达到50.6 t/h,开挖卸压槽后开采其上部矿体效率高达158.2 t/h。这表明高频冲击锤在深部硬岩矿山具有良好的应用前景,卸压槽有利于非爆破机械化开采。同时,高频冲击锤还表现出工时利用率高、剥落矿块块度小、粉尘少、开采扰动小等优点。最后,基于现场应用和截齿破岩试验结果,提出基于高频冲击锤的深部硬岩矿山非爆机械化开采方法。

单轴压缩作用下不同高宽比硬岩试样的破坏模式与板裂破坏机理

为了研究板裂破坏与试件高宽比(H/W)之间的关系以及板裂破坏的发生条件、破坏特征和力学机理,对6组花岗岩试样进行单轴压缩试验。利用应变监测仪和高速摄影仪记录试样的破坏全过程,通过分析应力、应变以及声发射的监测结果确定裂纹的发生和扩展路径。结果表明,H/W的变化可以改变试样的宏观破坏模式。当H/W降低至0.5时,试样破坏模式以板裂破坏为主;板裂破坏发生时试样承载力降低,裂纹拓展方向近似平行于加载方向。此外,发生板裂破坏的试样的裂纹扩展过程和声发射信号均呈典型拉伸破坏特征,表明板裂破坏本质上是一种特殊的拉伸破坏。

Synthesis and luminescence of ultrasmall CsPbBr_(3) nanocrystals and CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6) composites by one-pot method

All-inorganic perovskites CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)have attracted worldwide interest due to their excellent lumi-nescent performances.Meanwhile,Cs_(4)PbBr_(6) have been studied because they can enhance the luminescent efficiency and stability of CsPbBr_(3).Herein,we introduced a microfluidic method based on room-temperature supersat-urated recrystallization to synthesize blue-emitting CsPbBr_(3)nanocrystals(NCs)and green-emitting CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)NCs.The ultrasmall CsPbBr_(3)NCs emitted at a deep blue wavelength of 461 nm with the full width at half maximum(FWHM)of 15 nm.transmission electron microscopy(TEM)results demonstrated that ultrasmall CsPbBr_(3)NCs with the average particle size of 3.8 nm were synthesized and the CsPbBr_(3)NCs were crystallized as monoclinic structure.

A strategy to achieve efficient green-emission dual-mode luminescence of Yb^(3+),Er^(3+) doped NaBiF_(4)

A series of hexagonal phase NaBiF_(4):x Yb^(3+),y Er^(3+) were successfully synthesized by solvothermal method.The morphology,phase structure,up-conversion luminescence and down-conversion luminescence properties of Yb^(3+) and Er^(3+) doping concentration and the energy transfer mechanism were studied.It shows that the doping of Yb^(3+) and Er^(3+) does not cause the phase transition of NaBiF_(4),but influences its morphology.In the NaBiF_(4):Yb^(3+),Er^(3+),Yb^(3+) can transfer energy with Er^(3+),enhancing up-conversion green emission.With Yb^(3+) doping concentration increasing,the up-conversion red-green ratio will increase while the down-conversion intensity of the green emission decreases and that of the red emission increases.Considering the potential application of Na BiF4:x Yb^(3+),y Er^(3+) phosphors in optical illumination,the thermal stability was carried out.