保供降碳目标下能源转型模式及转型时点分析

应对气候变化目标要求全球能源系统进行广泛而深刻的转型。由于资源禀赋、能源战略、技术水平等差异,各国能源转型进程呈现出明显的异质性特征。通过对主要国家能源转型特征与减煤路径的分析,归纳了4种典型模式:能效提高模式、增气减煤模式、煤炭洁净利用模式、新能源替代模式,不同模式在不同时间点上与经济社会发展交互影响形成了国际能源转型的内在驱动机制。采用面板数据模型识别了影响能源转型模式的重要因素,并利用历史趋势分析方法对我国化石能源消费“拐点”与减煤时间节点进行研究。研究表明,当人均GDP达到25500美元时,发达国家即出现化石能源减少拐点。国家创新指数和城镇化与煤炭消费占比呈负相关,第二产业增加值占比与煤炭消费占比呈正相关。我国预计减煤时间范围在2028-2035年,化石能源消费减少时点在2040年左右。考虑到我国以煤炭为主的能源资源禀赋,我国能源转型目标的实现须依赖于煤炭洁净利用为主的转型路径,大力发展低碳化现代煤基能源体系,改变传统煤炭利用理念与方式,为未来多能耦合的新型能源体系提供重要支撑。

智能化露天煤矿分类分级评价体系研究

针对我国智能化露天煤矿尚未提出统一的建设思路和评价体系的问题,在以往智慧露天煤矿建设研究基础上,对我国当前露天煤矿生产条件和智能化建设情况进行了充分调研和分析;按智能化建设条件,选取工程地质、水文地质、煤层自燃倾向、生产规模、剩余服务年限、煤层条件、开采工艺、设备种类和信息化基础9类影响因素作为分类指标;创新建立了分类评价体系,将露天煤矿分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。露天煤矿智能化建设包含信息基础设施、智能设计系统、智能穿爆系统、智能工艺系统、智能生产辅助和智能综合管控6个部分,以此作为分级指标建立了分级评价体系,将智能化露天煤矿分为初级、中级、高级3个级别。

巷道围岩破坏理论的模糊聚类分析研究

巷道开挖会引起围岩应力重新分布,应力调整会造成巷道围岩的破坏,但因地质条件千差万别,巷道围岩破坏形式呈现纷繁复杂的特点。随着对巷道围岩破坏认识的深入,逐渐形成了普式理论、轴变理论、塑性形变压力理论和巷道蝶形破坏理论4种典型的巷道围岩破坏理论。细致分析了各种巷道围岩破坏理论的特点、应用条件、计算参数,并对各类参数进行了归类总结,采用模糊聚类分析方法依据巷道破坏高度指标对各个巷道围岩破坏理论进行聚类分析。研究结果表明,不同岩性条件下,巷道破坏理论聚类分析结果不同,应依据设计的模糊聚类分析流程和现场地质条件进行计算,以期达到理论与实际相符的结果。以五家沟煤矿巷道围岩地质条件为工程背景,验证了模糊聚类分析支护设计方法可行性。

高等院校采矿专业教育模式研究

进入21世纪以来,科技迅速发展,对专业人才教育提出了更高的要求。以采矿工程专业中外典型高校为研究对象,详细分析了国外高校在招生录取、学生资助、学生培养、专业评估等方面的异同点,尤其重点分析了国外高校的经验做法。研究成果可为国内采矿专业及相关工程专业的发展提供参考借鉴。

基于Voronoi图的精细化PFC数值计算方法与应用

由于岩石细观结构决定宏观力学行为,离散元计算结果的准确性取决于数值模型对岩石复杂细观结构的表征程度。为提高离散元数值计算在采矿工程中的适用性,基于Voronoi图提出一种精细化PFC数值计算方法。Voronoi图剖分空间形成的凸多面体具有随机性和多样性,与岩石细观结构具有自相似性;将Voronoi图中点、线、面、体的编号与坐标数据导入PFC,借助PFC内嵌Fish语言将其转化为PFC可识别几何体,基于Voronoi单元提出2种不规则颗粒模型构建方法(VCPM和VBPM),分别模拟完整岩石和破碎岩石;采用Monte-Carlo方法生成服从Weibull分布的伪随机数,表征岩石细观力学参数,实现岩石非均质性模拟,将不规则颗粒周围接触数目定义为Coordination Number(CN),颗粒体积和颗粒CN分别服从Weibull分布和正态分布,实现岩石细观结构复杂性模拟;VCPM模型可准确模拟完整岩石在单轴和三轴抗压条件下的强度特征及峰前硬化、峰后软化、体积剪胀等行为,模拟所得岩石单轴抗压强度221 MPa,弹性模量64 GPa,内聚力和内摩擦角分别为34 MPa和55°,与实验数据具有较高的一致性;高内摩擦角表明VCPM模型内不规则颗粒间的剪切闭锁效应增强,且模拟结果可反映岩石破坏模式随围压增大由劈裂向剪切甚至塑性流动转变的现象;VBPM模型可准确模拟破碎岩石在侧限压缩实验中的压实和承载特征,初始加载阶段,破碎岩石中含大量孔隙,变形曲线斜率小,轴向载荷增加导致孔隙逐渐压实,变形曲线斜率快速升高,应力应变曲线模拟结果与实验结果吻合,由于VBPM模型不规则颗粒间的自由度差异明显,压缩过程中颗粒间的接触力呈现非均匀分布特征。