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摘要:为了研究不同煤级煤体纳米级孔隙结构特性,通过低温氮吸附法对宿州邹庄矿、平顶山八矿、鹤壁九矿的8组煤样进行对比实验,分析了煤孔隙结构特性,并运用孔隙分形几何学理论基础建立FHH模型,揭示了煤的变质程度和破坏程度对煤孔隙结构差异的影响。结果表明:(1)不同变质程度的煤,其吸附能力与变质程度并不呈线性关系,与共生原生结构煤相比,构造煤的平均孔径普遍较小,但其孔比表面积较大,且构造煤吸附能力明显强于原生结构煤。(2)不同煤级煤的分形维数D大小并不随着煤化程度的升高而呈规律性的线性变化,构造变形作用促使构造煤孔隙结构复杂化。(3)分形维数D越大,表明煤体孔隙结构越复杂,煤体孔比表面积及其吸附量也较大。(4)分形维数与平均孔径呈反比。
摘要:为了研究两种钻孔有效抽采半径之间存在的差异,以朱集西煤矿11-2煤层为例,采用压力降低法测定了穿层钻孔的有效抽采半径,采用SF6气体示踪现场实测结合COMSOL软件模拟的方法测试了同一煤层顺层钻孔的有效抽采半径。现场测试结果表明,试验煤层在13 k Pa抽采负压、抽采90 d的条件下,穿层钻孔和顺层钻孔的有效抽采半径分别为4.5 m和7.8 m,穿层钻孔的有效抽采半径明显小于顺层钻孔的有效抽采半径,这对抽采设计中合理选择钻孔间距具有十分重要的意义。
摘要:瓦斯抽采有效半径是确定钻孔布置间距的基础参数和重要依据,其准确测定对于节省钻孔施工工程量、提高瓦斯抽采效率乃至最终实现瓦斯抽采达标至关重要。为了科学地确定瓦斯抽采有效半径,从有效半径与影响半径的定义出发,论述现行有效半径确定方法,分析各种方法存在的问题,最后指出:基于多物理场耦合,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法确定有效半径,是该领域今后的总体发展方向;弹塑性损伤耦合模型与热-流-固耦合模型的构建、有效半径快速测定技术与便携式装备的研发等问题是下一步研究的重点。
摘要:针对丁集矿煤层瓦斯高、地应力大及透气性差等特点,在巷道掘进工作面及煤壁两侧采取顺层长钻孔预抽瓦斯卸压消突措施。通过RFPA-Gasflow软件对钻孔周围煤的变形破坏特征、瓦斯流动特点及应力集中的变化进行数值模拟,获得合理瓦斯抽放钻孔参数,保证措施安全有效。结合模拟结果和现场钻孔施工实际确定抽放钻孔直径为133 mm,此时钻孔周围煤水平、竖直方向最大破坏范围达到520 mm和360 mm,掘进工作面前方煤卸压消突效果显著。
摘要:针对目前评价瓦斯运移产出难易程度的方法均依据线性渗流理论,评价结果严重失真的问题,提出以雷诺理论为基础,通过实验室煤样地质强度因子(Geological Strength Index,GSI)的观测、启动压力梯度(λ)和渗透率测试方法,且初步建立了启动压力梯度法和GSI法用于判识瓦斯运移产出流态。指出当λ=0 Pa·m-1时为线性渗流;当λ≠0 Pa·m-1,瓦斯压力梯度大于λ时为低速非线性渗流,小于λ时为扩散。同时,以渗透率为桥梁建立了GSI与雷诺数的关系,通过煤心观测、煤壁观测和测井资料解释等途径获取GSI,即可判识煤的瓦斯流态。
摘要:为了评价不同耦合剂对煤样超声波测试的效果,在无耦合剂和采用软橡胶、水、白凡士林以及蜂蜜为耦合剂条件下测试煤样超声波纵波波速、首波幅值,分析了超声波衰减系数。在采用不同耦合剂的测试条件下,研究结果表明:不同耦合剂黏度η和声阻抗值Z大小为η蜂蜜〉η白凡士林〉η水〉η无耦合剂〉η软橡胶,Z蜂蜜〉Z白凡士林〉Z水〉Z软橡胶〉Z无耦合剂;煤样超声波纵波波速V和首波幅值U大小为V蜂蜜〉V白凡士林〉V水〉V软橡胶〉V无耦合剂,U蜂蜜〉U白凡士林〉U水〉U软橡胶〉U无耦合剂;煤样超声波衰减系数α大小为α无耦合剂〉α软橡胶〉α水〉α白凡士林〉α蜂蜜。因此,在煤样超声波测试过程中,蜂蜜可作为最佳耦合剂使用,其次是白凡士林。
摘要:为了研究煤岩体中天然裂缝的存在对水力压裂裂缝延伸及形态的影响,以人工预制裂缝相似材料试件为研究对象,采用室内模拟实验设备,通过注入定排量压裂液,在分析压裂曲线的基础上,研究了天然裂缝对水力裂缝起裂及裂缝形态的影响特征。研究表明,天然裂缝的存在降低了煤岩体的起裂压力,水力裂缝形态呈现3种情况:水力裂缝沿着天然裂缝面延伸;水力裂缝遇到天然裂缝后停止延伸;水力裂缝绕过天然裂缝接着延伸。本研究对煤层气(瓦斯)抽采影响范围的确定及产量预测具有一定的理论指导意义。
摘要:为了更好地理解多扰动回采巷道围岩的变化规律,通过对五虎山矿多扰动回采巷道现场观测、钻孔窥视,分析了多扰动巷道围岩变形特征与失稳原因,优化了巷道布置位置,确定了围岩支护方案,并进行了数值模拟与现场试验。结果表明:多扰动巷道顶板浅部围岩破碎度大,呈"网兜"弯曲下沉,两帮整体移动变形,呈反弓形破坏;多煤层开采扰动、顶板岩性软弱、围岩自稳时间短与松动范围大是围岩失稳的原因;上部煤层开采后,由上到下岩层垂直应力由马鞍形向近似拉长"W"形过渡,距上部煤层越远,垂直应力越小,011208运输巷合理位置在010908工作面采空区下方,与010908回风巷外错16 m,煤柱尺寸15 m;采用破碎顶板重点支护(注浆-架棚)与深浅围岩分区承载(锚杆-锚索)耦合控制方案后,巷道围岩变形量小于40 mm,支护效果显著。
摘要:进一步确定太原组硅质岩中硅岩的种类以及所含的其他矿物成分,对于分析硅质岩的成因具有重要意义。运用岩石薄片、扫描电镜、X衍射和差热等分析方法,在太原组下部层状硅质岩中新发现了大量的叶腊石矿物并确定硅质岩中硅岩的种类为蛋白石。新发现的叶腊石具有典型的叶腊石光性特征,X衍射特征峰清晰存在,差热曲线中具有明显的叶腊石吸热谷。硅质岩中的叶腊石赋存在具有两组方向的微裂隙中,并被硅质岩中主要矿物蛋白石所包裹。
摘要:为了研究寒武纪的食物网特征,采用沉积学及遗迹学特征,在豫西寒武系第二、三统馒头组共识别出了潮间环境中的遗迹化石14属18种,并在遗迹化石的基础上结合其造迹生物的营养类型,建立了基于遗迹化石的潮间食物网。总结出寒武纪潮间食物网的特征:(1)节肢动物在潮间环境中占主导地位;(2)寒武纪潮坪环境拥有丰富的食物资源;(3)较小的生存压力。寒武纪潮坪中大量丰富的节肢动物遗迹化石的出现,显示了节肢动物对潮坪环境的入侵,揭示了节肢动物对潮间环境的较早殖居,显示出了海洋生物典型的生态空间扩张趋势。
摘要:针对矿井涌水量典型的非线性特征,应用相空间重构与支持向量机耦合方法进行预测。将矿井涌水量的时间序列作相空间重构,并以最小嵌入维数作为支持向量机的输入节点,根据支持向量机原理建立矿井涌水量的预测模型。实例计算表明:与其他维数相比,当嵌入维数为4时,矿井涌水量的预测精度最高,说明引入最小嵌入维数是正确的。为检验该方法预测的可靠性,分别采用最小二乘法、指数函数法、相空间重构与支持向量机耦合法对实际矿井涌水量观测值进行回归预测。结果表明,非线性方法的预测效果比线性方法更佳。不同核函数预测结果证实RBF是最优的。
摘要:为了研究柠条塔煤矿中央运输大巷掘进到112 m时,发生涌水并有H2S逸出的原因,通过对煤层煤质、地质构造、水文地质条件等的分析,探讨了H2S异常的成因。研究认为主要是通过煤层自燃、微生物硫酸盐还原作用和热化学成因所形成。地下水的流动和泄压最终导致H2S逸出。
摘要:为了控制和消弱地图质量语言评价的不确定性和模糊性,使其评价结果定量化和科学化,引入Vague集理论将定性评价进行量化。研究了基于Vague集的有序加权平均算子(OWA)的群评价方法对地图质量评价量化,并通过实例分析得到各个地图质量的优劣排序结果。研究结果证明:基于Vague集的评价结果反映了评价者对地图质量信息认识的模糊性和不确定性,评价结果更能反映实际地图质量,使评价结果增加客观性减少主观性,从而评价结果科学化。研究结果可以为地图质量定性评价提供一种方法参考。
摘要:为了研究反射片量测模式应用于相似材料模拟实验中的监测精度,根据相似材料模型的实际观测和误差传播定律计算了点位坐标的理论量测精度。设计了现场实验,采用布尔莎七参数模型,基于Matlab计算平台把物方坐标系空间坐标自动转化为局部坐标系坐标,并与近景摄影测量的量测结果进行了对比和分析。结果表明,全站仪反射片量测模式点位坐标理论中误差沿X方向的极值为±1.5 mm,沿Y向和Z向的极值为±1.06 mm。当竖直观测角和水平观测角控制在[-π/4,π/4]以内时,点位坐标中误差可以控制在亚毫米级。与数字近景摄影测量点位坐标量测结果对比,全站仪反射片坐标测量模式沿X向的实际点位量测中误差为0.43 mm,Y向的点位量测中误差为0.37 mm。
摘要:针对异步电机转子断条故障诊断中,原始信号包含的故障特征成分能量微弱,其提取过程较为繁琐,给断条故障的及时诊断带来不便,提出一种基于经验模态分解(Empirical Decomposition Mode,EMD)能量熵,主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的新诊断方法,无须提取信号中的故障特征频率就能对电机断条故障做出准确的判断。该方法选取振动信号经过PCA处理后的EMD能量熵作为新的故障识别分类的特征量,然后支持向量机模型便可以根据断条故障前后振动信号EMD能量熵内在变化规律对转子正常和断条故障时的两种振动信号进行准确分类。通过实验分析表明,该方法操作便捷且简单,能够将转子正常和发生断条故障时的两种振动信号数据全部准确的识别分离,达到对转子断条故障进行有效识别诊断的目的,验证了方法的实用和有效性。
摘要:针对陶瓷硬脆材料难加工特性,结合金刚石飞切与超声辅助加工的优点,提出超声辅助金刚石飞切这一新加工工艺,并将其应用于氧化锆陶瓷超精密切削,取得了较好加工效果。在分析了超声辅助金刚石飞切加工的特点基础上,建立其切削模型及切削力模型,搭建了超声辅助金刚石飞切实验平台,进行了氧化锆超声辅助金刚石飞切切削力试验及刀具磨损试验。通过实验对比,探讨超声辅助加工技术对切削力和刀具磨损的影响,分析金刚石飞切加工过程中切削参数(主轴转速、进给量速度、切削深度)对切削力的影响。结果表明,超声辅助金刚石飞切可明显降低切削力,并有效抑制刀具磨损进程。
摘要:针对一类具有扰动输入的不确定线性切换系统,提出了一种切换系统状态估计和扰动输入估计方法。通过输出矩阵变换和状态等价变换,解耦原切换系统的未知干扰输入,得到不受扰动输入影响的降维切换系统,并在此基础上设计切换降维观测器,以实现对切换系统状态的渐近估计;然后,通过考虑高增益滑模微分器,对系统的输出微分进行渐近估计,从而在切换系统状态和输出微分估计的基础上,提出一种扰动输入的重构方法。通过对切换系统实例进行数值仿真,验证了所提方法的有效性。
摘要:针对矿用高压电缆的绝缘在线监测系统中,提取的局部放电(PD)信号很容易被各种噪声和干扰所覆盖,对监测系统的准确性带来很大的影响,提出了一种基于特征向量算法的改进盲均衡(BE)和自动形态学阈值(AMT)相融合的降噪方法。首先通过盲均衡自动选择一个平衡信号揭示PD脉冲,然后AMT根据均衡信号确定阈值,从而达到降噪的目的。通过实验室与现场实际测试,结果表明,通过使用所提出的方法,可以在受严重噪声污染的信号中有效提取PD脉冲,并尽可能地保存了信号的完整性。