检索结果-内蒙古大学图书馆

采矿与岩层控制工程学报 2025年第1期7卷 109-125页

作者：柏耀宗李波波任崇鸿李建华叶平平王恒宇贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

由于煤岩含有多种层理构造,在宏观上具有典型的横观各向同性特征,对煤岩的损伤破坏及能量演化等具有显著影响。基于能量耗散理论,推导不同层理倾角煤岩变形破坏过程的弹塑性应变、损伤变量及各能量表达式,并建立考虑不同层理倾角的能量... 详细信息

由于煤岩含有多种层理构造,在宏观上具有典型的横观各向同性特征,对煤岩的损伤破坏及能量演化等具有显著影响。基于能量耗散理论,推导不同层理倾角煤岩变形破坏过程的弹塑性应变、损伤变量及各能量表达式,并建立考虑不同层理倾角的能量耗散-损伤本构模型,定量表征了层理倾角与损伤变量、各峰值能量之间的对应关系,探究了荷载作用下层理倾角对煤岩力学和能量响应特征的影响。研究结果表明:(1)不同层理倾角煤岩的能量转换均呈现阶段性演化,分别对应不同破坏阶段;在恒轴压卸围压及不同围压三轴压缩条件下,随层理倾角的增大,峰值弹性能及耗散能均表现出先减小后增大的“U”形趋势,与煤岩峰值强度随层理倾角的变化基本对应,两种条件下层理倾角分别为60°~90°、45°~90°时变化最为敏感,表现为能量角度的各向异性。(2)根据不同层理倾角煤岩能量耗散过程,进一步构建了考虑层理倾角的能量耗散-损伤本构模型,并引用公开发表的试验数据进行验证和分析,结果显示,该模型能够较好地描述不同层理倾角煤岩在常规三轴压缩、恒轴压卸围压等荷载条件下的煤岩变形破坏特征,表明所构建的模型具有较好的适用性。(3)不同层理倾角煤岩耗散能Ud与损伤变量D的演化具有较好的一致性。随轴向应变的增大,二者均经历了由缓到急再趋于平缓的过程,总体呈“S”形变化趋势;随层理倾角的增加,损伤变量D与耗散能Ud均呈现出先减小后增加的“U”形趋势,当层理倾角为90°时,煤岩峰值耗散能Ud与损伤变量D均达最大值,煤岩极易发生破坏。研究结果可为探寻矿压显现规律、煤巷帮部失稳诱发机理和防治冲击地压等矿井灾害提供参考。

关键词：层理倾角煤岩能量演化损伤本构方程破裂机制

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大型铝土矿山综采工作面区段回风巷围岩破坏特征实测研究

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金属矿山 2025年第4期 12-20页

作者：高林高昌思吴延平李强石笑天谢家胜徐旭贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 煤炭行业巷道支护与灾害防治工程研究中心北京100083 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司贵州遵义563000

瓦厂坪铝土矿是国内首个采用综合机械化开采工艺的大型有色金属地下矿山。为了探究区段矿柱留设宽度对区段回风巷道围岩破坏的影响,对目前不同区段矿柱宽度留设下的1104回风巷、1106回风巷进行了现场钻孔摄像观测,得到巷道围岩的内部结... 详细信息

瓦厂坪铝土矿是国内首个采用综合机械化开采工艺的大型有色金属地下矿山。为了探究区段矿柱留设宽度对区段回风巷道围岩破坏的影响,对目前不同区段矿柱宽度留设下的1104回风巷、1106回风巷进行了现场钻孔摄像观测,得到巷道围岩的内部结构及破坏情况。定性、定量分析了围岩松动圈的大小、裂隙密度,并对矿柱受力情况进行了分析。结果表明:不同位置的围岩松动圈发育程度存在显著差异,其中矿柱侧的松动圈较大,而顶板和矿壁侧的松动圈则相对较小。20 m矿柱因支承压力演化形成“双峰马鞍形”应力重构,叠加复合应力场导致巷道围岩破坏程度和深度更为显著,而10 m矿柱的非对称弧形三角结构产生“单峰”支承压力分布和低扰动应力场,使巷道围岩破坏较小。两种矿柱在采矿活动中受到了不同程度的影响,矿柱内部塑性区并未贯通,矿柱内仍然存在一定范围的弹性核区域,表明现阶段留设的20 m、10 m宽度矿柱均具有进一步优化减小的可能性。研究结果可为矿山后续开采过程中的区段矿柱留设及巷道围岩控制提供依据。

关键词：综合机械化开采区段矿柱围岩松动圈裂隙密度

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微波辐射强化磷石膏水热合成α型半水石膏及作用机制

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绿色矿冶 2025年第1期41卷 1-8页

作者：梁青霞陈禹彤郑捷睿杜伟凡苏禹丹周冰洁李显波贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

采用传统的电加热水热法制备α型半水石膏的时间较长,且添加转晶剂会进一步延长反应时间,降低生产效率。本文提出采用微波辐射加热快速合成α型半水石膏,并阐明微波辐射强化水热合成的作用机制。结果表明,当CaCl_(2)浓度为2.70 mol/L时... 详细信息

采用传统的电加热水热法制备α型半水石膏的时间较长,且添加转晶剂会进一步延长反应时间,降低生产效率。本文提出采用微波辐射加热快速合成α型半水石膏,并阐明微波辐射强化水热合成的作用机制。结果表明,当CaCl_(2)浓度为2.70 mol/L时,采用微波加热能在60 min内将磷石膏转化为α型半水石膏,而采用电加热需要180 min。在CaCl_(2)浓度为2.47 mol/L的条件下,采用失水苹果酸能有效地调控α型半水石膏的晶体形貌,获得短柱状α型半水石膏,但添加过多失水苹果酸会抑制磷石膏向α型半水石膏的转化,延长反应时间。与其他加热方法相比,微波辐射加热在缩短反应时间方面具有明显优势,还可以在一定程度上降低反应介质的浓度。原因是CaCl_(2)溶液和磷石膏均具有较大的介电常数,对微波表现出良好的吸收性能。此外,CaCl_(2)浓度越大,溶液的介电常数、介电损耗和电导率越大,吸波性能越好,可以快速加热反应料浆,促进磷石膏向α型半水石膏的转化。因此,微波辐射是一种高效、节能合成α型半水石膏的加热方式。

关键词：微波辐射磷石膏快速合成 α型半水石膏强化机制

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考虑气、水吸附及应力的各向异性渗透率模型

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煤炭科学技术 2025年第04期 280-290页

作者：张小雨李波波李建华贾荔丹丁云娜宋浩晟贵州大学矿业学院贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律... 详细信息

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律，基于煤岩各向异性的结构特征及立方定律，构建考虑含水率、气体压力和应力多因素影响的各向异性渗透率模型。提出吸气膨胀参数Cs和吸水膨胀参数Cθ，对基质吸附气体诱导的膨胀变形和基质吸附水分诱导的膨胀变形进行量化。利用公开发表的试验数据与本文渗透率模型的计算值进行对比，模型计算结果与试验数据变化规律一致，所建模型较好地反映气、水吸附与应力协同作用下瓦斯渗流特性。研究结果表明：在真三轴应力作用下，不同方向的渗透率存在差异，气体渗流表现出较强的各向异性；恒定气体压力及外应力下，渗透率随含水率的增大呈减小的变化趋势；渗透率随含水率的变化与Cθ随含水率的变化呈相反的趋势，与Cs随气体压力的变化呈相同的趋势；在敏感性分析中，分别对吸气膨胀参数Cs、吸水膨胀参数Cθ及孔隙度φ进行10%的正负扰动，发现Cθ对煤岩渗透率演化的影响最大，孔隙度φ对煤岩渗透率演化的影响最小。研究结果可为准确评估煤岩渗透率提供理论依据，同时也为提高瓦斯抽采率提供理论指导。

关键词：各向异性渗透率含水率应力瓦斯抽采

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杂质取代对菱锰矿磁性的影响研究

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矿冶工程 2025年第1期45卷 51-56页

作者：张景奇张覃贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州科学院贵州贵阳550001 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

采用密度泛函理论计算了菱锰矿以及Mg、Ca、Fe原子取代Mn原子后菱锰矿晶体的电子结构以及自旋状态,通过计算磁矩说明菱锰矿晶体以及杂质原子取代后菱锰矿的磁学性质。结果表明,杂质原子Ca、Mg、Fe取代菱锰矿中Mn原子均会降低菱锰矿磁性... 详细信息

采用密度泛函理论计算了菱锰矿以及Mg、Ca、Fe原子取代Mn原子后菱锰矿晶体的电子结构以及自旋状态,通过计算磁矩说明菱锰矿晶体以及杂质原子取代后菱锰矿的磁学性质。结果表明,杂质原子Ca、Mg、Fe取代菱锰矿中Mn原子均会降低菱锰矿磁性,其中Mn原子饱和磁化强度最大,其次为Fe原子,Mn^(2+)离子实-电子相对运动产生的磁场与自旋磁矩均大于 Ca^(2+)、Mg^(2+)和Fe^(2+)离子实-电子相对运动产生的磁场与自旋磁矩。

关键词：菱锰矿磁性杂质取代密度泛函理论电子自旋离子实

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方解石晶体结构及表面活性位点第一性原理

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工程科学学报 2017年第4期39卷 487-493页

作者：王杰张覃邱跃琴李龙江叶军建崔伟勇贵州大学矿业学院贵阳550025 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵阳550025

基于密度泛函理论的第一性原理,采用Materials Studio 6.1软件的CASTEP模块对方解石的晶体结构及与水分子及水分子簇的吸附作用进行了研究.结果表明,方解石在参与化学反应时O的活性最强,C和Ca次之;其次确定了最稳定解离面为{1014}切面,... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理,采用Materials Studio 6.1软件的CASTEP模块对方解石的晶体结构及与水分子及水分子簇的吸附作用进行了研究.结果表明,方解石在参与化学反应时O的活性最强,C和Ca次之;其次确定了最稳定解离面为{1014}切面,其Ca和O位点与单个水分子形成吸附,且与O位点吸附作用较强,H(H_2O)—O(CaCO_3)键与H(H_2O)—O(H_2O)键间形成氢键;{1014}切面水分子簇相互作用,水分子间及水分子与方解石表面均存在氢键作用,吸附发生在O位点和Ca位点,且主要发生在O位点.

关键词：方解石晶体结构活性位点第一性原理

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Zr改性磷石膏/粉煤灰复合材料对选矿废水中油酸钠的吸附

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材料导报 2020年第7期34卷 15-19页

作者：贾子龙刘志红宋杨范晓东贵州大学矿业学院贵阳550025 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵阳550025

选用磷石膏和粉煤灰作为复合吸附剂对油酸钠进行吸附,实验采用化学改性的方式,以氧氯化锆为改性剂。实验证明,在10%的氧氯化锆溶液中,改性磷石膏/粉煤灰对油酸钠的吸附效果最好,吸附率达到86%。采用XRD、红外光谱、SEM对Zr改性磷石膏/... 详细信息

选用磷石膏和粉煤灰作为复合吸附剂对油酸钠进行吸附,实验采用化学改性的方式,以氧氯化锆为改性剂。实验证明,在10%的氧氯化锆溶液中,改性磷石膏/粉煤灰对油酸钠的吸附效果最好,吸附率达到86%。采用XRD、红外光谱、SEM对Zr改性磷石膏/粉煤灰复合吸附剂进行表征,并研究了pH值、温度、溶液浓度、吸附时间对其吸附油酸钠的影响。结果表明:最优吸附pH值范围为7~9,吸附平衡时间为30 min,在25℃时对油酸钠饱和吸附量为14.376 mg/g,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合拟二级吸附动力学模型,吸附过程为放热反应,反应热为-15.969 J/g。

关键词：磷石膏粉煤灰吸附剂油酸钠吸附动力学吸附等温线

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锆柱撑蒙脱石对黄药的吸附机理

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硅酸盐学报 2017年第5期45卷 729-736页

作者：韩朗庹必阳杨慧龙森杨峻杰贵州大学矿业学院贵阳550025 贵州大学贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵阳550025 喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵阳550025

以氧氯化锆为锆源,将聚合羟基阳离子Zr^(4+)柱撑插入提纯钠化蒙脱石(Na-mt)层间制备锆柱撑蒙脱石(Zr-Pmtn)材料。用X射线衍射、Fourier变换红外光谱和热重-差热分析对样品进行表征,并测定了Zr-Pmtn材料对废水中黄药的吸附效果。结果表明... 详细信息

以氧氯化锆为锆源,将聚合羟基阳离子Zr^(4+)柱撑插入提纯钠化蒙脱石(Na-mt)层间制备锆柱撑蒙脱石(Zr-Pmtn)材料。用X射线衍射、Fourier变换红外光谱和热重-差热分析对样品进行表征,并测定了Zr-Pmtn材料对废水中黄药的吸附效果。结果表明:Zr-Pmtn材料的晶面间距为1.99 nm,热稳定性较好,具有良好的吸附性能;吸附时间为90 min时,吸附动力学达到平衡,溶液最佳pH=3,Zr-Pmtn材料对黄药的饱和吸附量为5.75 mg/g,且Zr-Pmtn材料对黄药的吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附平衡数据符合Langmuir等温线模型。Zr-Pmtn材料吸附黄药属于自发过程和吸热反应。

关键词：柱撑蒙脱石吸附黄药机理

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页岩气储层微观渗流机理研究

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中国科学：技术科学 2021年第5期51卷 580-590页

作者：陈帅李波波张尧王忠晖贵州大学矿业学院贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵阳550025

页岩气储层孔隙结构复杂,纳米孔隙所占比例大,而纳米孔内部气体流动机理不同于宏观流体流动,因此认识页岩气在纳米孔隙中的流动机理对页岩气的高效开采具有重要的科学意义.页岩气开采过程中,纳米孔的吸附解吸、应力敏感效应及滑脱效应... 详细信息

页岩气储层孔隙结构复杂,纳米孔隙所占比例大,而纳米孔内部气体流动机理不同于宏观流体流动,因此认识页岩气在纳米孔隙中的流动机理对页岩气的高效开采具有重要的科学意义.页岩气开采过程中,纳米孔的吸附解吸、应力敏感效应及滑脱效应使渗透率发生显著变化.为此,基于毛细管模型耦合考虑吸附变形修正应力应变的渗透率模型,在此基础上,考虑滑脱效应影响,建立页岩表观渗透率模型来描述气体流动.通过试验数据验证其合理性,并对模型相关参数对表观渗透率的影响进行讨论.研究结果表明,新建页岩表观渗透率模型能够合理地描述页岩气真实储层条件下气体的流动,考虑了吸附变形、应力敏感及应力变化下纳米孔气体滑脱效应等微观机理.在围压恒定条件下,新建模型计算出的曲线均与实测值吻合较好;随孔隙压力升高,页岩表观渗透率呈指数函数降低.两种气体的表观渗透率随平均分子自由程的增大而增大;孔径越大,在压力区间内渗透率越高,且随孔隙压力升高,渗透率逐渐降低.页岩表观渗透率对弹性模量较为敏感,弹性模量增大会导致在其压力阶段内有较高的渗透率;在孔隙压力升高过程中,裂隙压缩系数越小,渗透率越高;随温度的升高,页岩表观渗透率呈上升趋势.所建模型能为页岩气生产动态分析、产能预测和生产制度制订提供指导.

关键词：页岩孔隙结构应力弹性模量孔径滑脱效应渗透率

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考虑动态滑脱的页岩微裂隙表观渗透率演化机制

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煤炭科学技术 2023年第11期51卷 129-138页

作者：丁云娜李波波成巧耘段淑蕾宋浩晟贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

为研究页岩气开采过程中有效应力、气体吸附及滑脱效应作用下微裂隙表观渗透率的演化机制,利用分形理论表征微裂隙气体总流量,并基于Hagen-Poiseuille二阶滑脱方程建立微裂隙变形和滑脱效应综合作用的表观渗透率模型。同时,结合滑脱系... 详细信息

为研究页岩气开采过程中有效应力、气体吸附及滑脱效应作用下微裂隙表观渗透率的演化机制,利用分形理论表征微裂隙气体总流量,并基于Hagen-Poiseuille二阶滑脱方程建立微裂隙变形和滑脱效应综合作用的表观渗透率模型。同时,结合滑脱系数与固有渗透率间的函数关系,量化有效应力和气体吸附等因素对滑脱系数的影响,探讨页岩气渗流过程中滑脱系数动态演变过程,并验证模型可靠性。此外,结合敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数对滑脱系数的影响。结果表明:(1)恒定外应力和恒定有效应力条件下,随孔隙压力逐渐增大,受气体吸附与滑脱效应的耦合影响,表观渗透率呈减小趋势;(2)当外应力恒定时,气体分子平均自由程随孔隙压力增大而减小,滑脱效应减弱,一阶、二阶滑脱系数C_(1)、C_(2)减小,整体滑脱系数B增大;当有效应力恒定时,页岩气渗流通道受制于气体吸附的影响而逐渐减小,C_(1)、C_(2)和B逐渐增大;(3)基于模型敏感性分析,探讨微裂隙压缩性系数、分形维数、内膨胀系数与滑脱系数之间的互馈机制,其中微裂隙压缩性系数、分形维数导致固有渗透率增大,而C_(1)、C_(2)、B减小;内膨胀系数的增大导致固有渗透率减小,C_(1)、C_(2)、B增大。研究所得结论将为页岩气开采提供一定的理论支撑。

关键词：页岩气开采有效应力气体吸附滑脱系数表观渗透率分形理论

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