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河南理工大学学报·自然科学版 2016年第03期杂志 文档列表

断层岩柱瓦斯超前突出机理数值模拟及防护厚度289-296

摘要：针对矿井巷道掘进面前方遭遇含瓦斯断层时,安全岩柱内的沉积界面将会遭受气体损伤作用的问题,通过ABAQUS软件的二次开发,基于流-固耦合理论和T-P损伤演化准则的cohesive单元,对豫西大平煤矿21轨道下山一次大型瓦斯突出事故进行数值模拟。计算结果表明:由于受巷道开挖所产生的二次应力与断层带瓦斯压力的共同作用,前方岩柱内两个沉积界面将优先产生损伤软化现象。随着巷道向断层带的推进,气体的侵蚀作用不断加强,沉积界面的损伤急剧增加并向掘进面延伸。当掘进面距离前方断层分别为19,17,15 m时,上层面相应产生6.2,9.7,13.4 m长的损伤裂隙;下层面相应延伸距离较短,仅产生4.1,4.6,4.8 m长的损伤裂隙。与此同时,上层面瓦斯急剧渗透扩展,在掘进面前方1~2 m处开始出现3.5 MPa的孔隙气压升高带。由此可见,界面差异性强的上层面相对较弱的下层面容易损伤,而且损伤后的沉积界面优先产生相应的渗流扩散现象。当损伤沉积界面最终贯通掘进面与断层面之间的岩柱,即裂隙损伤长度达到极限岩柱安全厚度时,瓦斯将突破岩体阻抗并产生冲击地压。

多邻近采空区瓦斯抽采下工作面漏风规律研究297-302

摘要：为了掌握邻近多采空区及本煤层采空区瓦斯抽采背景条件下的采空区漏风规律,以沙曲矿15202工作面为例对邻近多采空区的开采环境及其采空区瓦斯抽采所导致的漏风问题开展研究。通过对采空区的空间环境分布及瓦斯抽采对15202工作面漏风影响的分析,辅助工作面沿程漏风量实测,采空区及瓦斯抽采系统中气体体积分数的测定,结果表明:(1)多邻近采空区及在瓦斯抽采条件下,工作面采空区漏风严重;(2)采空区漏风风量中的55.7%经采空区漏入工作面,18.5%经上覆裂隙进入14202采空区抽采系统,14.7%进入邻近采空区,11.1%进入上隅角瓦斯抽采系统。此结果为采空区煤自燃防治提供了决策依据,并对类似工作面的漏风识别具有指导意义。

煤矿井下水力压裂增透抽采瓦斯存在问题分析及对策303-308

摘要：在分析总结我国煤矿井下水力压裂增透抽采已有研究成果的基础上,从理论基础、装备水平、技术工艺等方面探讨了井下钻孔水力压裂取得的成绩与不足,认为目前煤矿井下水力压裂增透抽采理论与技术多借鉴于石油气、煤层气开采的相关研究成果,尚没有完全形成以煤层瓦斯赋存特征、采掘应力场、裂隙场、流场的动态变化特征和井下瓦斯抽采特点等为基础的、特色鲜明的煤矿井下水力压裂理论及技术体系。据此,提出了相应对策:大力发展瓦斯抽采地质学,研究水力压裂前、中、后地应力和水力裂缝演化规律及瓦斯抽采的动态响应特征;进一步提高煤矿井下水力压裂的钻孔、封孔、压裂、测试等相关的设备水平;以缝网改造为煤矿井下水力压裂技术的发展思路,结合井下"三场"动态变化特征,有的放矢进行水力压裂设计,丰富内涵,扩展外延;大力发展井下与地面联合水力压裂抽采瓦斯及煤气共采等理论与技术。为煤矿井下水力压裂的推广应用提供一定的借鉴。

深埋回采巷道围岩塑性区演化规律研究-

摘要：基于某矿地应力实测结果,在拟定回采巷道开掘方案及支护参数的前提下,采用Hoekbrown准则、"当量半径"简化、弹塑性平衡理论计算得到巷道掘进支护后围岩塑性区半径公式,假定其他因素不变代入支护强度、侧压系数后得到巷道初掘期间不同部位塑性区与p0、λ耦合关系曲线,为巷道布置及支护强度定量设计提供重要的参数;回采期间假定前两者已定,得到工作面前方14~44 m巷道内围岩塑性区随地质强度因素GSI、支承压力P’变化的演化规律。通过UDEC大变形数值模拟计算获得工作面前方巷道围岩塑性区演化规律和同距离段理论计算结果基本吻合。对掘进、回采期间矿压观测结果表明,基于实测地应力的深埋回采巷道围岩塑性区演化规律研究具有针对性、定量性及实用性,能为巷道布置、支护参数设计及围岩稳定性判定提供可靠的依据。

基于神经网络与遗传算法的地应力识别优化研究316-321

摘要：针对井下存在地应力测点相对较少,量测结果离散,计算非线性等问题,研究将神经网络与遗传算法应用于地应力测量中。利用BP神经网络代表矿井水压致裂的压力值和地应力参数之间的非线性关系,通过实际工程样本对神经网络进行训练,从而保证了网络预测的准确性。结合万福矿区工程实例,利用遗传算法识别出该矿井井下的地应力,通过与理论计算结果对比,验证了该方法应用于地应力识别是可行的、可靠的和方便的,在类似工程中具有一定的实用价值。

露天煤矿爆破振动的BP神经网络预测322-328

摘要：由于爆破振动效果的影响因素繁多,能够综合考虑各因素并对爆破振动进行合理预测亟待研究。通过分析爆破各影响因子与爆破监测数据间的相互关系,利用神经网络之间的权值训练,找出变量之间的非线性关系,然后用训练好的神经网络对爆破振动进行预测。模型预测结果与实际监测得到的爆破振动数据基本吻合,与常规经验公式的预测效果对比表明,基于BP神经网络的爆破振动预测模型的预测方法更为简单适用,精度高而且误差更小,说明将BP神经网络模型应用到爆破效果预测中是适用的和正确的。利用该模型获得了满足布沼坝露天煤矿西帮生产爆破要求的一组最优参数。

超细水泥材料注浆加固深部极软厚煤层回采巷道试验研究329-337

摘要：通过对超细水泥浆液的凝结时间、流动性、可注性、早期强度和注浆胶结破碎煤体的强度、纯浆液结实体与胶结煤体之间的黏结抗剪强度进行一系列的模拟试验,制备出既具有早强、高强特性,又具有可操作、凝结时间可调的超细水泥注浆材料。试验结果应用到安阳市主焦煤矿深部极软厚煤层回采巷道加固工程中,有效地控制了巷道变形,提高了煤巷支护稳定性,大幅度减少巷道返修率,技术经济效益显著,为深部极软厚煤层回采巷道支护技术积累了成功经验。

布尔台矿采动巷道顶板变形破坏特征与支护技术研究338-344

摘要：针对神东集团布尔台矿二次釆动回采巷道顶板破裂深度大、变形量严重、冒顶事故频发等问题,采用现场观测、数值模拟试验和理论分析相结合的方法,研究采动巷道顶板变形破坏特征和工程可控性。结果表明:巷道二次采动影响期间顶板变形破坏严重,增加支护强度对顶板变形的控制效果极为有限,顶板下沉量远远超出锚索的承受能力,顶板破裂深度高达4 m左右,在现有技术条件下试图通过高强支护来限制顶板下沉是达不到的,须采用以控制冒顶为主的高延伸率、大锚固范围支护材料。据此,对锚杆接长装置进行了优化设计,并在布尔台矿42105回风巷进行了支护补强试验,试验结果表明优化后接长锚杆支护技术能够有效防止巷道冒顶。

厚硬岩层直覆沿空留巷顶板关键块结构及控制-

摘要：基于沿空留巷围岩大、小结构稳定原理,分析了厚硬岩层直覆条件下沿空留巷顶板关键块所形成的结构及其围岩所处应力环境,并讨论了不同关键块长度围岩大结构的形式及对巷旁充填体所产生的影响,认为合理关键块长度是控制围岩稳定性的关键。结合平煤十二矿地质条件数值模拟了不同关键块长度控制下厚硬顶板直覆留巷围岩大结构稳定的不同形式,得出了其关键块体的合理长度,并基于厚硬顶板运动特征提出了控制关键块体长度的倾向小水平转角钻孔群切顶控制技术。

伊川地区中元古界兵马沟组沉积特征及环境演化350-356

摘要：通过对豫西伊川地区兵马沟组露头剖面的详细实测和野外资料的室内整理分析,运用沉积岩石学、粒度分析、沉积地球化学等方法对该地区分布的兵马沟组沉积特征、沉积环境及控制因素进行了研究。结果表明:伊川地区兵马沟组自下而上可确定并划分出扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲等3个沉积亚相及多个沉积微相,是一个典型的水进型扇三角洲相沉积。本研究为华北克拉通南缘中元古代构造沉积演化研究提供新的证据。

基于概率积分法的下沉曲线公式修正357-362

摘要：为了克服概率积分法原始下沉曲线公式与实测数据拟合度低、求取下沉预计参数偏差大、曲线边缘部分收敛快等缺点,通过理论对比分析,推导出概率积分法下沉曲线修正公式,并进一步提出新的下沉曲线公式(G&L;下沉曲线函数)。以哈拉沟煤矿22407工作面实测数据为例,利用Matlab软件中参数拟合工具箱求得上述3种下沉曲线的预计参数,并进行比较分析。结果表明:G&L;下沉曲线函数提高了数据拟合度及下沉预计参数精确度,解决了理论曲线边缘部分收敛过快的问题,预计结果更接近于现场实际,具有较高的理论和实用价值。

空间数据质量不确定语言评价研究363-367

摘要：为解决空间数据质量评价遇到用不确定语言且各属性指标权重不明的问题,引入Vague集理论对不确定语言进行科学量化,利用属性区分度来确定权重,用正理想方案距离进行空间数据质量评价。研究结果表明:基于Vague集和属性区分度的评价结果反映了评价者对空间数据质量信息认识的模糊性和不确定性,能正确确定各指标权重,评价结果更能反映实际空间数据质量,使评价结果增加客观性减少主观性,从而使评价结果更科学。本研究结果可为空间数据质量定性评价提供一种参考方法。

矿井涌水量灰色GM(1,2)预测模型368-372

摘要：基于矿井涌水量序列具有明显的随机性和灰色特征,建立涌水量GM(1,2)预测模型,以克服灰色GM(1,1)模型对于随机波动大的长序列预测效果差的缺点。以王行庄煤矿为例,针对2012年7月至2013年12月王行庄煤矿18个月的涌水量资料,考虑与之密切相关的L7-8灰岩含水层水位降深,建立了矿井涌水量GM(1,2)预测模型;预测了2014年1—4月的涌水量;并与GM(1,1)预测模型进行模型精度与预测精度的比较。结果表明:GM(1,2)模型的预测精度达到了97.44%,GM(1,1)模型的预测精度为92.60%,GM(1,2)模型明显提高了矿井涌水量的预测精度。

调水工程输水管道建设对沿线景观格局影响的研究373-380

摘要：为了了解调水工程输水管道建设对沿线景观格局的影响,选取南水北调中线一期工程河北省易县段调水工程输水管道建设区域为研究对象,以50~3 000 m划分不同宽度研究区,利用Arc GIS和FRAGSTATS软件,研究了施工建设前、中、后期沿线土地利用类型的变化,并且分别计算不同宽度及整体景观的景观指数,分析管道建设对沿线区域景观格局的影响。研究结果表明:管道工程建设期的对区域土地利用方式产生的影响较为明显和强烈,工程建设对施工作业带两侧100 m范围内影响最为明显。

嵩山地区海神庙岩体地球化学特征及其地质意义381-389

永磁直线开关磁链电机温度场分析390-395

摘要：为分析电机各个部件在运行时的温升状况,合理选择冷却方式,确保电机稳定运行时各个部件工作在正常温升范围内,计算了等效导热系数、气隙等效导热系数、表面散热系数,建立了PMFSLM有限元模型,分析了该类电机运行过程中的温升特点。研究结果表明:PMFSLM速度越低,温度越高;电机温度稳定时,电枢绕组的温度最高,同时出现自轴线中心位置向两端温度逐渐降低的现象,对于该类电机,长期运行时应采用风冷或水冷等措施以降低温升。

连续等距型面联接的接触压力计算方法研究-

摘要：在研究连续等距曲线几何特点的基础上,提出平均半径和偏心量增量的概念,推导出连续等距型面联接的初始接触点的角度参数计算公式。应用Hertz接触理论,建立连续等距型面联接的接触压力计算公式。分析和算例表明,随着平均半径增量的减小,初始接触点的角度参数增大。连续等距型面联接的接触压力,取决于凸棱个数、平均半径和偏心量及其增量。只要使孔的平均半径和偏心量均为最大极限尺寸、轴的平均直径和偏心量均为最小极限尺寸时的接触压力满足强度要求,即可使所有合格零件装配在一起形成的连续等距型面联接均能够满足强度要求。

基于相似原理的低温压缩冷凝机组开发及其性能测试402-407

摘要：基于流体动力学相似原理开发系列制冷机组,完成小型机组的测试,并采用同样方法对同系列大型制冷机组性能进行测算,以避免大型制冷机组因投资成本过大而很难完成实验室性能测试问题。采用计算模型与实验性能测试相结合的方法研究了相似原理在低温制冷机组开发中应用的可行性。对比两种方法,得到有效制冷量误差为0.8%,计算模型COP与实验测试结果误差小于10%。所开发样机各项性能指标均满足国标(GB 21363—2008)要求,为同类制冷产品的开发和研制提供参考。