绿色智能安全开采

• 切顶留巷围岩卸压特性及支护效果

  张春华;刘浩杰;胡威;李师;

  为深入探究切顶卸压关键技术参数和留巷效果，以东荣二矿1803工作面回风巷聚能爆破切顶留巷为工程背景，确定留巷切顶高度和爆破钻孔深度，分析切顶后巷道围岩应力和位移变化，优化爆破切顶钻孔偏角。研究结果表明：1803工作面留巷切顶合理高度为6.0 m，爆破切顶钻孔的合理深度为6.5 m；切顶后留巷道顶板垂直应力降低幅度可达30%，垂直位移减小幅度可达33%，切顶钻孔偏向采空区15°时卸压效果最佳；现场爆破切顶钻孔的间距为0.6 m，隔孔起爆，并增设“U”型钢可缩立柱-单体液压支柱-粉煤灰袋补强支护体系。留巷监测数据显示，顶底板移近量平均为385 mm，两帮移近量平均为245 mm，巷旁支架压力维持在37～40 MPa，切顶留巷围岩变形稳定，留巷效果良好。

  2026年01期 v.45;No.281 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1892K]
  

• 岩层组合特征对近直立煤岩互层巷道失稳的影响

  程佩昌;王宏志;姚彦强;管玉;王延朝;贾业涛;

  针对近直立煤岩互层巷道采掘过程中易出现非对称变形及失稳问题，以新疆乌东煤矿为例，构建巷道围岩分区力学模型，分析不同煤岩组合特征对巷道稳定性的影响。研究结果表明：巷道开挖后围岩可分为6个区域，Ⅰ区和Ⅳ区较稳定，Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ区易破坏，整体以剪切破坏为主。软岩分布加剧了非对称变形和侧向剪切破坏，岩层组合特征与应力耦合作用是巷道失稳的根本原因。提出了“锚杆（索）+钢带+金属网+喷浆+顶板锚索加强支护”的联合差异化支护方案，有效遏制了围岩变形，大幅提升巷道稳定性。研究结论为近直立煤岩互层巷道的稳定性评估与灾害防治提供理论依据。

  2026年01期 v.45;No.281 8-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2487K]
  

• 基于XGBoost-LSTM的光纤监测巷道变形预测

  杨健锋;雒可;柴敬;张丁丁;景超;刘永亮;

  针对近距离煤层开采过程中，遗留煤柱下区段煤柱变形导致巷道稳定性差的问题，采用分布式光纤植入区段煤柱内部的监测方式，对5个监测孔位的多时段实测应变数据进行系统化与归一化处理。采用滑动窗口构建训练样本，并结合网格搜索方法调优超参数，搭建一种结合极端梯度提升（XGBoost）与长短期记忆网络（LSTM）的矿压显现集成预测模型。研究结果表明：该模型在多个监测点上的决定系数R~2达到0.922，均方根误差降至4.215，平均绝对误差降至2.135，显著优于单一模型（XGBoost、LSTM、随机森林）的预测精度、稳健性与泛化能力。研究结论揭示了二次采动条件下煤柱的水平应变分布规律，为区段煤柱变形预测提供参考。

  2026年01期 v.45;No.281 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2735K]
  

力学与土木工程

• 坚硬孔洞压裂岩体动态破裂力学响应特征

  郑锐;刘学箭;石磊;杨绮凡;徐东;

  针对矿井水力压裂卸压过程中岩体损伤变形严重等问题，基于弹性力学与冲击动力学，建立裂隙损伤耗散能与水压及裂隙损伤等效半径的关联模型，采用数值模拟方法，对含不同直径孔洞的大理岩试样开展动态水力压裂-单轴静载压缩耦合数值试验，研究孔洞直径与压裂时步对试样力学特性及破坏特征的耦合作用机制。研究结果表明：岩体裂隙损伤的耗散能与水压及裂隙等效半径正相关。裂隙演化呈现起裂、快速扩展、稳定扩展三阶段特征，孔径增大会显著增强围岩应力扰动。不同压裂孔径的岩样，其驱动破坏模式因应力梯度分异与弱化界面竞争，由孔洞主导向裂隙控制，最终向复合破坏转变，且孔径越大，损伤越严重。峰值应力应变响应呈初始损伤失稳、主裂隙弱化及残余强度平衡三阶段特征，符合指数衰减规律。孔洞压裂岩体的损伤演化受孔径与压裂时步协同调控。

  2026年01期 v.45;No.281 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 4504K]
  

• 石墨尾矿掺量对沥青胶浆性能的影响

  李秋实;骆轩佩;韩丹;

  针对石墨尾矿资源化利用与道路工程填料可持续替代的双重需求，研究石墨尾矿部分替代石灰石矿粉对沥青胶浆性能的影响机制及最优掺量。通过扫描电镜（SEM）分析石墨尾矿和石灰石矿粉的微观形貌，制备不同掺量的石墨尾矿沥青胶浆，开展高温流变、低温流变和抗疲劳性能测试。结果表明，当石墨尾矿替代率达25%时，沥青胶浆高温性能获得突破性提升。相较于石灰石沥青胶浆，石墨尾矿沥青胶浆在135℃时的布氏黏度提升83.3%,46℃时的动态剪切流变车辙因子增长63.2%，抗疲劳性能通过线性振幅扫描试验测得峰值应力增长32.6%。SEM微观分析表明，石墨尾矿的边缘多呈不规则锯齿状，表面较为粗糙，能够增强沥青-填料界面强度。石墨尾矿的加入导致沥青胶浆的低温性能衰减，在-18℃时蠕变劲度较石灰石沥青胶浆增加17.7%，蠕变速率下降22%。研究结论为石墨尾矿的高值化利用和可持续道路材料的开发提供依据。

  2026年01期 v.45;No.281 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1835K]
  

• 道路用煤矸石路基残余剪切特性与细观行为

  张诜;郭聚坤;惠迎新;闫升;潘明江;

  为探究含水率与颗粒级配对煤矸石路基残余抗剪特性的影响机制，通过排水往复直接剪切试验，测试不同条件下煤矸石的力学响应，并采用离散元数值模拟方法，从细观角度分析剪切过程中的颗粒位移场及接触力链网络的演化特征。研究结果表明：煤矸石剪切应力-位移曲线表现为应变硬化型，双曲线模型对二者关系的拟合效果较好。随着含水率的增大，残余抗剪强度显著降低，颗粒间摩擦与嵌锁作用减弱，且高分形维数下该效应更明显。低分形维数下，力链集中度较高，粗颗粒形成稳定的骨架结构主导材料的力学性能。高分形维数下，细颗粒填充作用增强，接触分布更均匀，抗剪稳定性下降。研究结论为煤矸石路基的材料设计与长期稳定性预测提供理论依据。

  2026年01期 v.45;No.281 42-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 5242K]
  

• 碳酸钙晶须对再生骨料混凝土性能影响

  阎杰;冯龙辉;梁重阳;王晓雨;杨博;谢军;贺艳;

  为改善再生骨料混凝土（recycled aggregate concrete,RAC）的力学性能和抗氯离子渗透性能，通过掺入不同掺量（体积分数）的碳酸钙晶须（calcium carbonate whiskers,CW）制备RAC试样，测试其抗压强度、劈裂抗拉强度及氯离子迁移系数，并结合扫描电子显微镜（SEM）和氮吸附法分析其微观作用机理。研究结果表明：再生骨料替代率为25%、CW掺量为0.8%时，RAC性能提升效果最优；CW掺入过多会引发团聚效应，导致RAC性能提升效果下降；CW通过填充、桥联等效应优化RAC的微观形貌，从而改善RAC性能。研究结论为CW在再生混凝土中的应用提供参考。

  2026年01期 v.45;No.281 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 2255K]
  

• 低温状态下冻土-浆脉结合界面的力学特性

  胡治强;崔宏环;张松;张庆武;徐维江;王雨豪;

  针对高富水地层人工冻结法施工中冻土-浆脉界面破坏力学特性不明确的问题，采用巴西劈裂试验结合数字图像相关技术（DIC），对冻土-浆脉结合试样开展试验，分析不同初始含水率与冻结负温对界面力学性能及断裂演化机制的影响。研究结果表明：不同初始含水率试件的界面裂纹扩展模式差异显著且萌生具有非同步性；初始含水率减小使浆脉有效提升冻土强度，破坏路径从脆性向韧性转变；试样损伤过程分为累积阶段和快速阶段，初始含水率升高时，损伤累积阶段持续时间及损伤加速点D_f的大小与出现时间均呈现先增大后减小的规律。研究结论为地下工程的冻结法应用提供技术支持。

  2026年01期 v.45;No.281 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2262K]
  

• 方钢管再生混凝土组合异形柱偏压力学性能及参数化分析

  马腾飞;高铉然;郝子琪;马致丰;

  针对再生粗骨料取代率对方钢管再生混凝土组合异形柱偏压力学性能的影响，在既有试验结果的基础上，采用经过验证的有限元方法，对该类异形柱在偏压载荷作用下的力学性能进行分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土组合异形柱的偏压承载力随粗骨料取代率的增加而逐渐降低；当粗骨料取代率超过40%时，承载力下降趋势更为显著；在相同粗骨料取代率条件下，提高钢材屈服强度或增加钢材厚度能够有效增强试件的整体稳定性，提高其偏压承载力；增大连接板宽度会削弱试件的稳定性，导致偏压承载力降低。

  2026年01期 v.45;No.281 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2200K]
  

• 钢桥管桁架新型螺栓连接节点抗拉性能试验研究

  康龙;孔杰;吴一明;张丁文;孙乐乐;

  针对钢管桁架桥螺栓连接存在的效率低、可移动性差等问题，提出一种可实现管桁架全螺栓连接的新型节点构造。通过模型试验与理论分析相结合的方法，研究该新型螺栓连接节点的抗拉性能。研究结果表明：该类连接主要出现管壁屈服、管壁屈服伴随螺栓孔冲切、端板屈服及螺栓破坏四种破坏模式。在管壁屈服、管壁屈服伴随螺栓孔冲切以及端板屈服破坏模式下，带有竖直和水平螺栓孔的“T”形方颈单边螺栓连接的抗拉屈服强度与抗拉极限强度，均低于传统高强螺栓连接。不同破坏模式，提出相应的“T”形方颈单边螺栓连接设计方法，建议采用修正的Gomes模型计算管壁屈服承载力。研究结论为桁架腹杆与方钢管弦杆端板螺栓连接提供理论依据。

  2026年01期 v.45;No.281 73-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2313K]
  

• 模块化FRP-木组合薄壁中长柱轴压力学性能分析

  崔炜奇;常存德;王鹏俊;常欣然;

  为探究装配式建筑中新型模块化FRP-木组合（MHFT）薄壁柱的截面构造与设计方法，对MHFT薄壁中长柱在不同设计参数下的轴压力学性能开展研究。建立MHFT薄壁中长柱的有限元模型，分析组合柱轴压全过程的受力机理，研究FRP层数与铺设角度、角模块截面形式及长细比等关键参数对轴压性能的影响。研究结果表明：受力全过程中，板模块与角模块承担主要载荷，FRP起到有效的横向约束作用。当FRP层数由1层增加至2层时，承载力提升9.5%，提升幅度最大；纤维沿±45°铺设的构件峰值载荷前更易变形；角模块开槽未改善构件的承载力和刚度；长细比增大时，承载力变化不显著，但较大长细比易引发局部屈曲，限制塑性发展。MHFT组合柱在轴压作用下能充分发挥木材的纵向承载能力与FRP的横向约束效应，实现高效协同受力；当FRP层数为1～2层、纤维方向沿0°/90°、长细比小于18.20且采用完整角模块截面构型时，构件的轴压性能较优。

  2026年01期 v.45;No.281 82-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2134K]
  

卫星大地测量

• 甘肃省BDS-3 PPP高等级控制网构建方法

  郑三君;马下平;李祖锋;赵亮;

  为解决全球卫星导航系统（GNSS）相对定位成本高、作业复杂的问题，基于北斗三号（BDS-3）观测数据，提出一种利用精密单点（PPP）定位结果及其方差-协方差信息构建虚拟基线向量，并通过布尔莎模型实现国际地球参考框架2020(ITRF2020)至2000中国大地坐标系（CGCS2000）的坐标转换。研究结果表明：BDS-3 PPP观测4 h,E、N、U方向定位精度分别优于11.9 mm、11.8 mm、13.1 mm，满足GNSS大地控制网要求；观测72 h,E、N、U方向定位精度分别为3 mm、4 mm和7 mm；布尔莎模型转换精度与公共点同步观测时长显著相关，待转点与公共点同步观测时长一致时，E、N、U方向的转换精度分别为4.0 mm、2.1 mm、3.4 mm；虚拟基线向量在观测0.5 h、1 h后可分别达到GNSS大地控制网D级、C级精度要求，观测4 h后基线向量分量误差小于3 mm，相对中误差小于9.122 8×10~(-8),CGCS2000空间直角坐标分量误差小于2 mm，优于相对定位基线向量网24 h解算结果。研究结论为有效提升控制网建设效率提供参考。

  2026年01期 v.45;No.281 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K]
  

人工智能与电力系统

• 自适应与多目标优化的VSG低频振荡TD3控制策略

  李永刚;周鹤然;周一辰;魏凡超;

  针对虚拟同步机（VSG）接入弱电网频发的低频振荡问题，提出一种融合动态惯量-阻尼协同调节与多模态双延迟深度确定性策略梯度算法的VSG智能控制方法。构建包含动态惯性-阻尼调节机制的增强型VSG模型，基于频率波动标准差与变化率的实时监测，设计参数连续自适应算法，实现惯量常数H和阻尼系数D的动态协同优化。设计深度前馈神经网络的振荡感知型定性策略梯度算法（TD3），采用双状态经验回放缓冲区结构，将低频振荡特征向量嵌入训练样本，并构建包含频率偏差惩罚、电压偏移抑制和振荡能量约束的多目标奖励函数。仿真和实际算例结果表明，该策略可实现VSG低频振荡的在线快速准确评估，增强系统阻尼与惯量，减少低频振荡风险，改善系统的稳定性。

  2026年01期 v.45;No.281 98-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 2351K]
  

• 基于动态互利鹈鹕算法的配电网调度优化

  董海;魏代宇;

  针对传统优化算法在求解有源配电网最优无功调度时较难寻找可行解或最优解的问题，提出一种无功调度多目标优化方法，提升算法求解精度，降低功率损失。以功率平衡方程为等式约束条件，采用母线和馈线的传输容量等作为不等式约束条件，以有功损耗、总电压变化和无功总投资最小化为目标，建立无功调度模型；提出一种动态互利鹈鹕优化算法，引入共生生物搜索算法的互利阶段，促进鹈鹕之间的沟通交流，平衡鹈鹕优化算法的探索和开发阶段，利用动态加权技术，增强算法的探索和收敛能力；以IEEE 69节点系统为例，将动态互利鹈鹕优化算法与其他3种算法进行对比。研究结果表明，所提算法能够获得分布均匀、广泛覆盖的帕累托最优解集，提升电力系统的稳定性。研究结论为有源配电网的高效、稳定与经济运行提供有效的优化工具和决策参考。

  2026年01期 v.45;No.281 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1750K]
  

化学工业

• 热泵防冻液低温真空再生特性

  胡自成;易鑫泰;韩雨辰;管海清;徐荣进;Hany Serag EL-MESERY;Mohamed QENAWY;Tilahun Seyoum WORKNEH;

  针对热源塔热泵防冻液再生环节能耗高的问题，设计并构建基于热泵的低温真空溶液再生系统，开展防冻液再生特性的试验研究。研究结果表明：热泵最佳蒸发温度和冷凝温度分别为30℃和55℃；再生过程中，防冻液稀溶液充注量由20 kg增至80 kg时，再生系统产水率提高2个百分点；溶液质量分数从10%增至30%时，系统产水率下降1.2个百分点；真空度由84%升高至93%时，系统产水率提升47.3个百分点；系统可连续稳定运行，日产水量达1.4 t，单位能耗蒸发量高达6.33 kg/(kW·h)。研究成果可为溶液的低能耗和高效率再生提供参考。

  2026年01期 v.45;No.281 115-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1909K]
  

• 蓖麻油改性聚氨酯网络结构的分子模拟与表征

  周新星;田丰;

  为探明蓖麻油改性聚氨酯（BMP）的网络结构，采用分子动力学模拟，利用光学显微镜、扫描电子显微镜及原子力显微镜，从微观角度和分子尺度研究不同质量分数蓖麻油对聚氨酯（PU）网络结构的影响。研究结果表明：聚氨酯的回转半径随着蓖麻油质量分数的增大呈增大趋势，当蓖麻油质量分数为15%时，聚氨酯的回转半径最大，泡沫均匀性和网络结构最优。蓖麻油改性聚氨酯的交联密度随着蓖麻油质量分数增大而提升；分子模拟和实验结果吻合良好。蓖麻油改性聚氨酯可形成明显的网络结构，蓖麻油的加入改变了聚氨酯网络结构中分子链的回转半径及体系分子的空间结构，且蓖麻油质量分数对聚氨酯网络结构的均匀性影响显著。研究结论可为蓖麻油改性聚氨酯矿用防水注浆材料的研发提供依据。

  2026年01期 v.45;No.281 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K]
  
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