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关键词： 机器学习   铜初步氧化   表面重构  

摘要： 铜在人类的历史长河中发挥了非常重要的作用,广泛用于器皿,式具以及武器的制造中。在现代工业催化过程中,铜的氧化及氧化物的催化活性受到了工业界和科学界的广泛关注。金属Cu表面暴露于空气中常常会导致金属的氧化,同时铜金属表面氧化会进一步影响催化反应的反应活性。因此我们希望从原子尺度上研究金属铜氧化过程以及该氧化过程对催化反应活性,理解氧化过程的结构以及表面原子的重构及反应机理。有关金属氧化过程及相应反应活化中心的微观图像,有益于高活性、高选择性金属/金属氧化物催化材料的设计。本论文基于机器学习方法(SSW-NN)来研究不同Cu晶面的氧化及重构过程。我们基于全局神经网络结构的搜索方法研究了不同覆盖度条件下的Cu-O体系(即Cu(110),Cu(100)和Cu(111))。该方法是通过将全局神经网络(G-NN)势能与随机表面行走(SSW)全局优化方法相结合来实现快速全局结构搜索。基于SSW-NN方法的计算模拟,可以为Cu原子体系搜索全局10个结构,以便覆盖所有可能的结构范围。在此基础上,我们进一步研究了表面原子的重构过程,以及表面氧化对于催化反应的影响。主要结论如下:(1)我们计算了不同氧覆盖度条件下Cu(110)表面的结构以及相应的相变过程氧化相变过程,研究结果发现在低覆盖度时,Cu(110)表面结构保持不变,吸附的氧原子优先吸附山脊旁的fcc位点。随着表面吸附氧原子覆盖度的升高(0.25 ML),表面Cu原子重构,山脊Cu原子迁移至Cu(110)山谷位置,同时表面氧原子发生迁移形成-Cu-O-链。(2)构建了Cu(111)与Cu(100)晶体表面的氧化及相变体系,当氧覆盖度比较低时,Cu(100)和Cu(111)晶体表面氧气都会顺利解离并吸附在晶体表面,而晶体结构保持不变。然而当氧覆盖度比较高时(0.50 ML),Cu(100)表面某一排的铜原子会发生重构从而形成缺失行,而Cu(111)在氧覆盖度0.50 ML时,表面会形成环形结构。(3)探究了甲醛(HCHO)在Cu(110)表面的氧化过程及反应机理。当氧覆盖度比较低时,其主要产物为HCOOH。

关键词： 纳米柱   法向离心力   表面张力   食源性致病菌   抗菌能力  

摘要： 微生物污染是引起食品腐败变质及食源性疾病的主要原因之一,全世界每年有数以亿计的人因此罹患食源性疾病,同时造成食品的浪费和经济的巨大损失。人们为此开发了一系列抗菌剂和抗生素,但其往往伴有较大的毒副作用,并且会因细菌耐药性增强而产生超级细菌,因此迫切需要发展新型的抗菌手段。近年来,通过微加工技术在相关材料表面引入微结构被证实具有抗菌作用,这类抗菌方法因其安全性、有效性和稳定性而成为研究的热点。然而,相关机制和调控手段仍存在争议,限制了其在实际生产生活中的应用潜力。本研究探究了纳米柱修饰表面材料在法向外力作用下对细菌细胞膜的破坏作用及其抗菌机制,以期对实际食品领域的应用提供理论依据和数据支撑。首先,本论文通过电感耦合等离子体反应离子蚀刻法在材料表面制备氮化镓(GaN)纳米柱结构;通过水热反应法在玻璃表面制备二氧化钛(Ti O)纳米柱结构,随后使用扫描电子显微镜、接触角测量仪等对材料的表面微结构和浸润性进行表征。结果表明,成功在材料表面制备得到纳米柱微结构,并且GaN和Ti O纳米柱修饰表面的接触角分别由81°和79°提高至约94°和110°。其次,本论文探究施加法向离心力后纳米柱修饰材料表面的抗菌情况,并结合计算机模拟计算分析法向力对该表面抗菌效果影响的分子机制。以大肠杆菌O157:H7为研究对象,观察离心后GaN纳米柱修饰材料表面大肠杆菌在不同大小法向离心力作用下的死亡情况。荧光染色观察结果表明,未修饰的平面材料上细菌存活状态良好,表明单纯施加离心力无法杀死细菌;在纳米柱修饰表面,未离心情况下细菌的死亡率为5.47±4.23%,而在100 g以上的法向离心力作用下纳米柱修饰表面细菌的死亡率提高至97.11±1.06%及以上,几乎杀死了纳米柱修饰表面上的所有细菌。扫描电镜结果表明,随着离心强度增加,纳米柱修饰表面上的细菌形变增加,受到纳米柱对其的破坏程度增大。计算机模拟结果与实验结果一致,即随着法向离心力增大,细菌膜结构形变增加。最后,本论文将抗菌实验与计算机模拟结合,探讨了表面张力对纳米柱修饰材料表面抗菌作用的影响及其机制。在食品领域常用材料Ti O表面修饰纳米柱微结构,在其上培养细菌后将其在室温环境下自然晾干,观察溶液晾干过程中产生的表面张力对材料表面大肠杆菌O157:H7和金黄色葡萄球菌这两种常见食源性致病菌的抗菌效果。荧光染色结果表明,随着溶液蒸发,两种细菌在未修饰的平面材料表面生存状态良好;而在纳米柱修饰材料表面,表面张力的法向分力能够杀死细菌,其中对大肠杆菌O157:H7的致死率达到91.92±6.08%,而对金黄色葡萄球菌的致死率为23.56±8.48%,这一方面可能是由于金黄色葡萄球菌作为革兰氏阳性菌相对大肠杆菌具有更厚的外膜,对纳米柱的损伤具有更强的抵抗力,另一方面也是其更容易发生聚集、堆叠而使杀菌效果降低所导致的。综上所述,本论文通过微加工手段在材料表面引入纳米柱微结构,并对该表面施加离心力或表面张力等法向作用力,从而加强纳米柱与细菌间的相互作用,使纳米柱破坏细菌膜结构,从而杀死细菌,在此基础上结合计算机模拟方法进一步探讨该杀菌作用的分子机制,为该物理杀菌机制的应用及抗菌材料设计开发提供科学基础和理论依据。

关键词： 文丘里流量计   计算流体力学   测值虚高   流出系数   整流器  

摘要： 目前核能发电在电力行业的已占有非常重要的位置。核能的发展也越来越受关注,在世界能源占比已达到16%,所以核电站的安全性也越加严苛。本文以某核电站主给水系统(Feedwater Flow Control,ARE)内文丘里流量计存在低负荷时测量值失于虚高的问题为研究背景。ARE的作用是向蒸汽发生器供给(Steam generator,SG)、并调整流量,使SG两侧的水位值控制在规定的范围内。文丘里流量正因为其简单的结构使用起来功能稳定,所以常用于流量测量的工业控制系统,文丘里流量计在核电站的给水流量控制系统也起着非常重要的作用,其测值准确与否对控制系统性能乃至占整个工业系统的安全运行有至关重要的影响。具体方法为采用计算流体力学方法,对主给水流量计的流场进行三维建模计算,结合k-ωSST湍流模型,研究不同负荷状态下的流量计流场特征和流量计流出系数的影响因素。(一)分析了不同主给水流量时系统内的流场参数的分布规律,根据计算得出的能量损耗以及流量之间的关系,随着雷诺数的增大流出系数逐渐增大。(二)针对流量计壁面粗糙度分布以及由于管道与流量计的安装偏差导致的结构变化,研究不同粗糙度、安装偏差程度对流出系数以及压差系数等的影响,并耦合分析流量与粗糙度对流出系数的影响规律。(三)首先是针对不同的柱塞阀阀门开度,对不同的流量负荷下的流场进行了计算,通过计算建立了阀门开度、流场压差之间的关系曲线。计算了整流器的存在所带来的额外压力损失所需要的阀门开度,栅格AMCA只需要将开度调高1%,而孔板整流器则需要提高近10%,才能达到无整流器ARE系统内的情况。(四)探究了为改善由于复杂管路安装以及阀门引起的流场均匀性的变化,而采取安装的整流器对主给水系统的压力损失、流场均匀度及文丘里流量计流出系数的影响分析,支路偏心结构对流出系数的影响在1%以内,可认为是计算带来的误差。本文主要阐述了主给水流量控制系统存在的问题,并详细介绍了文丘里流量计以及几种典型的整流器。本论文成果可为供流量计读数虚高问题提供参考。

关键词： 磁共振成像   梯度线圈   边界元方法   流函数   电流效率  

摘要： 磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)因具有成像参数多、无电离辐射、软组织对比度和图像分辨率高等优点,广泛应用于临床疾病诊断和科学研究中。作为磁共振系统的核心部件之一,梯度线圈负责产生沿着空间位置线性变化的梯度磁场,用作空间编码对来自成像物体的MRI信号进行空间定位。当前高场强磁共振系统的发展和高分辨率MRI应用对梯度线圈的性能提出了更高的要求,尤其是要求达到更高的梯度强度,因为梯度强度在很大程度上决定了成像分辨率。梯度强度可以通过直接增大工作电流的方式来提高,但工作电流受到线圈水冷系统的散热效率的限制,梯度强度提升的效果有限,因此通常采用提高线圈电流效率的方式来提高梯度强度(电流效率定义为线圈在单位电流下所产生的梯度强度)。在此背景下,本论文针对梯度线圈电流效率优化展开理论方法研究,从优化求解方法、改善线圈结构和提升绕线匝数的角度提出了电流效率优化方法并应用于动物和人体头部梯度线圈设计中,以验证所提出的优化方法的可行性。本论文的主要研究内容包括:针对动物梯度线圈设计,提出了采用多层主动屏蔽结构的高电流效率线圈设计方案。每个轴的梯度线圈均包含两层主线圈和一层屏蔽线圈。采用边界元流函数设计方法,以线圈功耗最小化为优化目标,磁场线性度和涡流屏蔽性能为约束条件构建优化问题并利用凸优化方法求解。在导线离散过程中,针对电流密度集中在内层主线圈而造成外层主线圈布线空间不能充分利用的问题,提出了新型导线离散方法。为进一步提升线圈的整体性能,研究不同的层排列方式对于线圈电流效率的影响。研究结果表明,通过新型导线离散方法和优化线圈的层排列方式,能显著提升线圈的电流效率。针对人体头部梯度线圈设计,提出了采用凸优化方法和圆锥形结构相结合的高电流效率线圈设计方案。运用边界元流函数设计方法进行线圈设计,在给定最小布线间距下,最大化线圈的绕线匝数以充分提升线圈的电流效率。在此基础上,研究了不同的优化求解方法和线圈结构对线圈电流效率的影响。为找出最佳的设计方案,分别采用Tikhonov正则化和凸优化求解方法对圆锥形和圆柱形结构进行线圈设计,共得到四种线圈并比较性能。针对外周神经刺激(PNS)的安全性问题,对均匀的头部模型进行感应电场计算并用于PNS阈值预测,得到对人体安全的梯度强度和切换速率的工作范围。研究结果表明在四种线圈设计中,采用凸优化方法结合圆锥形结构设计的线圈电流效率最高,但会牺牲PNS性能。本论文设计的高电流效率动物和人体头部梯度线圈可促进高分辨MRI的应用,为国内高性能梯度线圈设计提供理论方法指导,具有较大的理论研究价值。

关键词： 涡轮端壁   气膜冷却   二次流   损失模型   数值模拟  

摘要： 为了提高燃气轮机性能,近年来高压涡轮入口温度不断提高。利用气膜冷却对端壁进行降温和保护是一种常见的保护端壁的方式。涡轮端壁附近的二次流动较为复杂,而冷气射流的加入也增加了该区域的流动复杂性。因此通过分析冷气射流对端区流动的影响,开发考虑端壁气膜冷却的涡轮性能预测模型对涡轮设计有很大帮助。本文通过数值计算的方法进行研究,以E发动机高压涡轮第一级导叶为研究对象,以不同的气膜孔设计参数以及冷气射流气动参数进行了数值计算。本文主要包含三部分内容。首先分析了不同工况下冷气射流对端区流动造成的影响,发现质量流量比较低时冷却射流对轮毂端壁的覆盖效果好,但是冷气受到叶栅通道内压力梯度的影响而冲击涡轮叶栅靠近尾缘的位置,形成冲击涡。此外若质量流量比较低且气膜孔位置与叶栅的压力面前缘十分靠近,冷气射流将会受到马蹄涡压力面分支的冲击而发生大幅偏转,并提前出现脱离壁面的趋势。其次通过对比分析数值计算结果,以K-O模型的损失划分方式与损失系数计算方法为基础,发展了轮毂端壁气膜冷却修正因子。经过计算,对于所有考虑到的工况,发展的轮毂端壁气膜冷却修正因子能够将K-O模型的预测误差率从最高20%降低至3%以内。最后将端壁固体域、冷气流体域以及主流流体域之间的流固共轭传热纳入考虑,分析了传热会给端壁气膜冷却以及流动带来哪些影响。研究发现端区附近的二次流强度,尤其是马蹄涡吸力面分支的涡系强度相较于未考虑固体传热时更小;通道内压力梯度能够更大程度上在气膜孔柱出口位置便开始改变冷气射流的出流方向;在质量流量比较低时,射流分离涡更难形成。气膜孔配置在主流马赫数较高区域中时,合理的质量流量比显得更加重要。低冷气流量只能得到较差的冷却效果,但是高冷气流量可能导致冷气射流超声,产生激波损失,从而降低涡轮的工作效率。

关键词： 剪切稀化流体   特征时间   液相黏度比   气泡动力学   非稳态运动  

摘要： 非牛顿流体中气泡运动广泛存在于自然界和工业过程中,气泡的形状、上浮轨迹以及终端速度等水动力学特性在很大程度上会影响气液相间的质量、热量和动量传递效率。剪切稀化流体作为一种最常见的非牛顿流体,由于复杂的流变特性,导致气泡在其中的水动力学特性还没有形成完整的理论体系。因此,深入理解剪切稀化流体中气泡的水动力学特性对进一步提高气液相间的传质传热效率以及指导泡状流设备的工业应用具有重要意义。本文首先采用数值模拟方法,以剪切稀化流体中单气泡为研究对象,建立了二维轴对称模型,研究了不同流变指数和不同表面张力水平下,特征时间对气泡水动力学特性的影响。结果发现,流变指数越小或表面张力越小,特征时间的增大对气泡变形和尾涡的影响则越大。在相同的流变指数和表面张力,特征时间越大,气泡的终端速度越大,导致气泡周围高剪切速率区和低表观黏度区的范围也越宽。其次,开展了液相黏度比对气泡水动力学特性影响的研究。在二维轴对称模型的基础上,建立了三维模型。发现当液相黏度比趋于无穷大时,气泡表现出两种非稳态运动,第一种是气泡形状基本不变(在半椭球形与碟形之间周期振荡)、上浮轨迹为直线,但纵横比周期性变化;第二种是泡形状在球帽形与半球帽形之间周期振荡,上浮轨迹向一侧偏转。并对这两种非稳态气泡变形过程进行了详细的研究,给出了相关的机理解释。接着,开展了对剪切稀化流体中两种高度非稳态气泡水动力学特性的研究,定义为第三、第四两种非稳态气泡。对于第三种气泡出现中心破碎现象,在径向膨胀后表现为一个单环形,但上浮轨迹始终为直线的非稳态气泡;主要是由于表面张力不足以抵消射流强度导致的;对于第四种气泡形状呈现出剧烈的三维特性,上浮轨迹为“之”字形非稳态气泡,主要是由于气泡上浮过程尾部出现了剧烈的涡脱落,涡脱落导致气泡上浮过程产生了升力,在升力的作用下,气泡呈现出之字形上浮轨迹。最后,实验研究了不同剪切稀化溶液内气泡上浮过程的变形、上浮轨迹以及终端速度的变化,对模拟结果给予补充和验证。

关键词： 机器学习势   深度神经网络   受限水   石墨烯纳米通道   分子动力学模拟  

摘要： 由于固液界面耦合效应和空间限域效应的存在,处于纳米受限空间中的液体,例如纳米通道内的受限水,具有不同于宏观体相的结构和动力学特性。纳米受限液体在能量存储和收集、高灵敏传感、海水淡化和高性能催化等领域具有广阔的应用前景。例如,当水受限于两互相平行的石墨烯片构成的纳米通道(即石墨烯通道)内时,其传输速率远高于无滑移连续介质方程预测的速率,即具备了超快传输的能力;特定高度的石墨烯通道能够只导通水分子而排斥离子,即具有选择性,有望用于海水淡化等重要工业应用。纳米受限液体的这些新颖特性和性能通常涉及受限引起的液体结构和性质变化、分子尺度相互作用等固-液界面的微纳尺度特征。由于实验技术手段的限制,很难对这些微纳尺度的固液界面结构进行高分辨率原位表征。因此,能在原子分子水平模拟体系中每个原子运动轨迹的分子动力学方法逐渐成为研究纳米受限液体行为的重要工具。分子动力学模拟是一种通过对牛顿运动方程积分生成动态轨迹的技术,根据求解粒子之间作用力方式的不同,可以分为基于经验势函数的经典分子动力学与基于电子结构求解(如采用密度泛函理论计算)的从头算分子动力学。然而,目前描述水分子的经验势函数通常源自对体相水的拟合,可能无法可靠描述纳米受限水。而从头算分子动力学虽然较为精确但计算代价高昂。近年来,随着机器学习技术的不断发展,以经验势函数的计算代价进行具有从头算精度的分子动力学模拟成为了可能。其主要思路为:通过机器学习算法(如支持向量机、神经网络)来拟合密度泛函理论计算得到的能量和力数据,最终获得能替代经验势函数的机器学习势函数。本文以体相水和石墨烯通道内的受限水为例,基于深度神经网络模型构建了专用于这一体系的机器学习势函数(又称深度学习势)。随后,基于该深度学习势进行了分子动力学模拟,研究了体相水和受限水的结构和动力学特性,并通过与密度泛函理论计算结果对比等方式验证了所得势函数的可靠性。最后,分析了数据集选取和模型参数调整等对所构建的深度学习势精度的影响。主要内容如下:(1)体相水的深度学习势。作为初步探索,我们首先以体相水为研究对象,基于从头算分子动力学模拟生成的数据集,构建了可用于描述体相水结构和性质的深度学习势。通过对比深度学习势的预测结果与密度泛函理论的计算结果,我们发现该深度学习势能提供具有从头算精度的原子势能和受力。在随后进行的基于该深度学习势的分子动力学模拟中,我们发现其计算成本比从头算分子动力学方法低至少三个数量级,但模拟得到的体相水性质与头算分子动力学计算结果基本一致。这一发现表明深度学习势能够准确地再现体相水的相关性质。(2)石墨烯纳米通道受限水的深度学习势。在确定上述深度学习势构建思路的可行性后,接下来我们构建专用于石墨烯纳米通道受限水的深度学习势。典型计算模型由两层相互平行、间隔一定距离的石墨烯片及之间的受限水构成。采用从头算分子动力学模拟生成不同层间距下受限水的数据集。针对每一高度,除300 K下具有平衡密度受限水的数据以外,还增加了高温和高密度下得到的数据。结果表明,训练得到的深度学习势所预测的体系能量和原子受力具有与密度泛函理论计算相当的精度。基于该深度学习势,我们进行了分子动力学模拟并分析了受限水的结构和动力学性质,包括键长分布、密度分布、径向分布函数、氢键和扩散系数等。所得性质与从头算分子动力学模拟得到的结果吻合。最后,我们测试了所得深度学习势的外推能力,发现该势函数在描述其它层间距下(未包含在训练集中)受限水体系时也具有足够的精度。(3)影响深度学习势精度的因素分析。深度学习势构建的典型过程中主要包含三个步骤,即,采用密度泛函理论计算数据生成数据集、训练神经网络生成深度学习势函数和验证所得势函数的准确性。这里,我们测试了数据集构建、神经网络模型超参数设置等对深度学习势精度的影响。在数据集构建方面,我们将从头算分子动力学的菱形单胞换成经典分子动力学模拟常用的矩形单胞,发现所得深度学习势在预测碳原子受力时产生了较大偏差。这是因为,矩形单胞具有较低的对称性,导致采用该单胞进行密度泛函理论计算时,碳原子在石墨烯平面内的受力具有很大的误差,降低了深度学习势的预测精度。在神经网络模型设置方面,我们测试了不同嵌入网络超参数对深度学习势精度的影响,并确定了最优超参数。最后,我们研究了低温环境下的受限水行为,发现所得深度学习势能准确预测特定层间距下的双层无定形冰相,进一步证实其精度和可靠性。

关键词： 电商直播平台   主播特征   社会临场感   心流体验   购买意愿  

摘要： 随着智能手机的普及、网购用户的扩大、5G技术的应用以及2020年新冠疫情的冲击,电商直播的优势逐渐显现出来,电商直播迎来真正的红利期。电商主播作为电商直播的产物,成为连接消费者和产品的关键。他们既可以通过有吸引力的外表或个人魅力吸引观众,也可以通过专业知识和对产品较高的熟悉度,在直播平台与消费者交流互动,向消费者介绍推荐产品,回答消费者的问题,以此吸引观众。电商主播表现出来的各个特征对消费者的影响不断增大,消费者逐渐乐意从主播这获取相关产品信息和优惠信息,他们的言行举止都会影响消费者购买决策的做出。而学术界对电商主播的研究仍处于起步阶段,基于电商主播进行研究的文献相对较少。因此,基于电商直播情境研究主播特征对消费者购买意愿的影响很有必要。在本论文中,第一章是引言,对本文的背景、意义、创新点等进行介绍;第二章是文献综述,梳理并阐述相关变量的研究现状,界定和划分相关变量的定义和维度;第三章是研究模型与假设,构建所需的研究模型,梳理各潜变量的关系,探索主播的吸引力、专业性和互动性如何通过社会临场感和心流体验对消费者购买意愿产生影响;第四章是研究设计,采用前人开发的成熟量表,设计出适合本研究的量表和问卷,并分发和回收问卷;第五章是数据分析与假设检验,分析了360份问卷,通过SPSS22.0、AMOS24.0做假设检验,通过Process插件做中介效应检验,验证所提出的假设;第六章为结语和展望,对全文进行归纳,提出相关的建议,并阐明在此基础上存在的不足并进行展望。通过本文的研究可以得知,电商主播的吸引力、专业性、互动性正向影响消费者的社会临场感、心流体验和购买意愿;社会临场感和心流体验对消费者的购买意愿有显著影响;社会临场感和心流体验在主播三个特征和消费者购买意愿之间均起部分中介作用。根据数据分析结果,从电商主播和电商企业出发为直播平台的可持续发展提出建议。本研究为电商直播平台的研究提供了一个新的视角,丰富了电商主播的研究成果。研究结论不仅有助于刺激主播质量的提升,也有助于电商企业根据消费者需求选择合适的电商主播,促进产品的推广和销售,最终促进整个电商直播行业的可持续发展。

关键词： 破碎矿柱   采矿环境再造   注浆   料浆性能   胶结充填   流体特征   沉陷规律  

摘要： 地下金属矿山二步骤开采遗留的大量残矿资源分布广泛,存量巨大,是保障我国金属矿产资源有效供给,延长矿山服务年限不可忽视的静脉资源。但是,这类资源的开采环境复杂,安全隐患较大,属于典型的复杂难采资源。针对铜坑矿破碎盘区矿柱的安全回采问题,本文在“十二五”国家科技支撑计划课题、校企科研合作项目的基础上,采用现场探测、理论分析、数值模拟和工程实践等技术手段,开展了铜坑矿破碎盘区矿柱注浆加固与采场胶结充填材料行为特性与开采沉陷规律研究,为矿山矿柱安全开采提供理论和技术支撑。主要研究内容包括:(1)92号矿体破碎盘区矿柱开采地质力学环境评价。开展92号矿体盘区矿柱工程地质调查,采用基于实景复制技术的三维激光扫描技术获取盘区矿柱结构面信息。开展矿柱岩石力学试验,获取破碎矿柱岩石的物理力学参数。进一步采用云模型理论进行矿柱岩体质量评价,为盘区矿柱开采环境注浆、充填胶结再造与回采过程的岩层稳定性分析提供依据。(2)破碎盘区矿柱松散体注浆加固环境再造材料特性研究。基于采矿环境再造理论,提出了散体不稳固注浆加固采矿环境再造技术方案。针对方案中的注浆技术的材料特征和力学行为,开展复合胶凝注浆材料石粉水泥-水玻璃料浆的特性及岩体-浆液界面行为研究,揭示其水化反应的全过程以及行程的微观结构,界面过渡区的抗剪力学性能以及料浆加固的原理,为工程实施提供理论依据。(3)基于矿山采用的无底柱分段崩落法,提出矿柱回采嗣后充填技术思路。针对充填技术中的全尾砂胶结充填料浆基础参数、流动特性等指标,开展全尾砂/水泥结构流胶结充填自流输送工艺的全尾砂胶结充填触变结构流体特征研究,包括胶结充填料浆参数测试、触变结构流体的流动阻力分析和流变性能检测,为矿柱安全回采及地压控制提供理论支撑。(4)破碎矿柱回采诱发地表沉陷模型及规律研究与应用。结合铜坑矿92号矿体开采引起的上覆岩层变形特征,针对盘区矿柱回采诱发地表沉陷问题,开展破碎矿柱回采诱发地表沉陷模型研究,并基于MATLAB App Designer开展面向对象的沉陷模型设计与程序化。利用沉陷模型解算程序获得破碎矿柱回采引起的地表沉陷规律,并与数值模拟结果进行了对比验证。进一步借助数值模拟开展了矿柱回采充填参数优化研究,为矿山安全生产和灾害控制提供科学指导。图107幅,表40个,参考文献128篇。