河南理工大学学报·自然科学版杂志

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河南理工大学学报·自然科学版杂志 北大期刊 统计源期刊

Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science)

  • 41-1384/N 国内刊号
  • 1673-9787 国际刊号
  • 1.23 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
河南理工大学学报·自然科学版是河南理工大学主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1981年创刊,目前已被CA 化学文摘(美)、国家图书馆馆藏等知名数据库收录,是河南省教育厅主管的国家重点学术期刊之一。河南理工大学学报·自然科学版在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:安全·矿业、地质·测绘·环境、机械·动力、电气·电子·自动化、计算机·人工智能·大数据、力学·土木·材料

河南理工大学学报·自然科学版 2017年第06期杂志 文档列表

河南理工大学学报·自然科学版杂志矿业与安全工程
矿山开采沉陷类项目基金资助现状与学科发展方向展望——基于国家自然科学基金资助的视角1-7

摘要:为更好把握国家自然科学基金委员会未来对矿山开采沉陷类项目优先资助领域,更加有力地服务于矿山安全绿色高效开采,从国家自然科学基金委员会对矿山开采沉陷类项目总体资助情况、项目类别、依托单位分布情况、项目资助主要领域等方面,分析了1997—2016年间矿山开采沉陷类基金项目资助现状,提出在今后5~15 a内,应紧紧围绕矿山绿色开采的战略目标,重点资助开采沉陷类主要研究方向和优先发展领域,阐明了相关保障措施与建议,以期为开采沉陷科研工作者提供参考。

工业广场密集建筑物下变采(留)宽条带开采技术8-14

摘要:为研究煤矿工业广场密集建筑物下压煤开采技术,以平煤七矿开采为例,依据实际采煤条件及条带开采理论,通过理论计算,确定变采(留)宽条带小工作面开采方案,通过概率积分法预计、数值模拟,研究了条带小工作面重复采动的地表下沉盆地的移动变形规律,得出地表移动和变形值及其对地表建(构)筑物的影响情况。结果表明,变采(留)宽条带小工作面开采后,采出率为65.5%,地表最大下沉值为429.3 mm,下沉系数为0.133,地表主要建筑物损害程度在Ι级之内,采空区中心向下山方向偏移距离d为26 m,最大下沉角为85.6°。条带小工作面开采能够在提高回采率的基础上很好地控制覆岩变形与地表沉陷,解决了保护地表建筑物与解放工业广场煤柱的矛盾,为资源枯竭煤矿工业广场煤柱回收在技术和理论上提供了参考。

平顶山十矿下保护层开采围岩破坏数值模拟及水害防治15-21

摘要:为研究平顶山十矿下保护层开采是否达到释放己_(16-17)煤层瓦斯的目的以及是否会诱发底板灰岩承压水突水问题,基于FLAC~(3D)数值模拟软件,以十矿24130首采面为例,模拟采动条件下顶底板围岩的变形破坏过程。结果显示:开采下保护层所引起的顶板冒裂带发育高度能够达到己_(16-17)煤层,满足释放己组煤层瓦斯的裂隙要求;底板采动破坏深度最大为24.5 m,破坏裂隙会成为灰岩承压水进入矿井的导水通道,突水系数超过临界值。为确保24130首采面的安全生产,设计并实施了水害综合探查、疏水降压、完善排水系统、安全带压开采等综合防治水措施。该首采面成为平顶山矿区以开采下保护层释放己组煤层瓦斯和成功防治灰岩承压水的示范性工作面。

滤水型钻屑回填带压注浆封孔器设计与应用22-26

摘要:为了解国内外的钻孔封孔现状,探索更为适用的封孔技术、封孔设备以及验证新型封孔设备实际应用效果,对目前国内外常见的封孔技术进行综述,指出各种封孔技术的适用范围及优缺点。在充分分析、研究原有封孔技术的基础上,提出钻屑回填带压注浆封孔技术,并针对钻屑的特点,设计出滤水型钻屑回填带压注浆封孔器,最后,通过现场工程试验对滤水型钻屑回填带压注浆封孔器的实际应用效果进行了检验。结果表明,滤水型钻屑回填带压注浆封孔器可以很好地解决封孔作业时的水灰比问题,在封孔作业中具有很多优势,且现场应用取得了良好的封孔效果,保证了瓦斯抽放作业安全、高效进行。

爆炸载荷下不同形状巷道围岩破坏规律模型试验研究27-32

摘要:采用动态焦散线试验方法,探究爆炸荷载作用下不同形状巷道周边围岩的破坏规律。试验结果表明,爆破荷载对临近巷道的影响与其形状有显著关系。在爆炸应力波作用下,巷道迎爆侧破坏明显。巷道左侧形成一条起始于炮孔中心而终止于巷道左壁的贯穿裂纹,大致沿水平方向;直墙拱形巷道左下角和矩形巷道左上、左下角形成起始于炮孔且有向这些部位扩展趋势的新裂纹。绕射应力波作用下,仅有矩形巷道背爆侧右下角出现一条扩展裂纹。以上现象说明弧形断面对应力波的卸载作用明显大于平面的。系列焦散斑图像记录了裂纹扩展过程,焦散斑大小代表裂纹尖端能量大小,裂纹扩展的过程就是能量积聚和释放的过程。

煤屑瓦斯扩散系数时间响应规律研究33-39

摘要:为探讨煤屑瓦斯扩散系数随时间变化的响应规律,选取典型煤样进行煤屑瓦斯解吸扩散实验,建立了扩散系数随时间变化的球形煤屑瓦斯扩散微分方程,通过变量代换方法将得到的微分方程转化为经典的扩散方程,并运用分离变量法得到了煤屑时变扩散系数的理论解;基于扩散规律理论解对煤屑瓦斯解吸实验实测解吸数据进行分析,利用Matlab软件编制程序进行解算,得出瓦斯扩散系数的时间响应规律。研究结果表明:煤屑瓦斯等效扩散系数随时间响应规律符合幂函数关系,采用瓦斯扩散系数时间响应模型比经典瓦斯扩散模型和煤屑瓦斯扩散实验吻合度更高;煤屑瓦斯扩散系数时间响应模型描述煤层的瓦斯运移过程更合理、更准确。

河南理工大学学报·自然科学版杂志地测与环境工程
豫西南淅川地区灯影组碳、氧同位素特征及其环境意义40-48

摘要:为研究豫西南淅川地区震旦系灯影组沉积环境特征,运用沉积学、沉积地球化学方法,分析了淅川灯影组岩性特征及其碳、氧同位素组成。研究表明:淅川灯影组岩性主要为白云岩,沉积相类型有潮下斜坡带、潮上云坪以及潮间带;灯影组内δ~(13)C均值为1.55‰,δ~(18)O均值为-6.85‰,低于扬子板块南部灯影组δ~(13)C与δ~(18)O值;淅川灯影组白云岩成因主要为埋藏成因,并伴随有热液活动。综合分析可知,淅川灯影组形成于盐度较高、较炎热的海相环境。

盐岩非线性流变性态及地下复杂溶腔变形数值分析49-55

摘要:针对平顶山盐田盐岩层数多、单层厚度薄、泥岩夹层多的特点,建立等效复合单元代替互层状盐岩体,利用ABAQUS软件对马庄井田的地下溶腔进行三维数值模拟研究,探讨不同内压下,腔周塑性区围岩的非线性流变性态以及溶腔体积缩减规律。结果表明:(1)等效复合单元在稳态蠕变阶段具有较好的数值稳定性,泥岩能有效地限制黏塑性区范围以及围岩向洞内位移的发展;(2)在围压(8 MPa)作用下,互层状盐岩单元体基本呈现线性小变形特征,溶腔体积收缩率与蠕变持续时间均呈现最低值,分别为3%与2.5 a,随着内压增大(8~12 MPa),互层状盐岩单元体开始呈现非线性蠕变,但经过较短时间后(2.5 a)体积收缩率逐渐稳定至一较小值,约为3.5%,随着内压的迅速减小(≤4 MPa),腔周盐岩逐渐呈现非线性大变形特征,表现为稳态蠕变时间增长,蠕变速率增加,5 a后围岩蠕变仍在稳定增加;(3)塑性区围岩内的黏滞系数随时间普遍加大,体现了互层状盐岩在储气运行过程中越来越稳定的变形趋势,因此,实际运行时储气压力应控制在合理范围(4~12 MPa),尤其要减少在较小内压下的蓄气运行时间。

塔里木盆地下寒武统层序地层特征56-62

摘要:塔里木盆地早寒武世发育台地相白云岩,是寒武系盐下主要的勘探目的层。在塔里木盆地盆地级地震剖面拼接、处理和解释的基础上,结合钻/测井、露头等资料的研究成果,运用层序地层学、地震地层学的方法和原理,对塔里木盆地下寒武统地层进行了详细的层序地层学研究,建立了寒武系下寒武统层序地层格架,将下寒武统划分为1个完整的二级层序和3个完整的三级层序。三级层序形成主要受控于古构造背景、碳酸盐沉积速率与可容纳空间的变化以及古气候条件。塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组为碳酸盐岩混积潮坪-古陆-混积潮坪-半蒸发云岩坪藻云坪-台缘-缓坡-盆地沉积模式,有利储层主要发育在北部和东部台缘、中部缓坡以及和田古陆北侧。下寒武统内部存在的2套有利储盖组合,即肖尔布拉克组下段/肖尔布拉克组中段与肖尔布拉克组上段/吾松格尔组,是塔里木盆地盐下比较现实的勘探领域。

基于矩形环分区的Delaunay三角网生长算法63-68

摘要:针对传统三角网生长算法需要花费大量时间检索第三点的问题,对三角网生长算法进行改进,即对离散点集所在的区域由外到内进行矩形环式的分区,而后从内环到外环逐渐生成Delaunay三角形。每次查询第三点时,在当前环和其相邻的下一个环中进行,以减少第三点的查询范围并尽量保证第三点的正确查找。同时根据Delaunay三角形生成的顺序采取三角形基边先进先出的策略,保证当前矩形环状区域内的大部分点被加载至三角网中。在当前区域构网完成后,进入下一个相邻区域,如此循环构网,而后对三角网进行整体优化。采用C#语言进行算法的实现,结果表明,改进后的算法保证了构网的正确性、唯一性,也提高了构网的效率,对生产实践具有一定应用价值。

基于SURF和SVM的无人机影像处理算法69-74

摘要:无人机遥感在勘探救援、灾情评估、灾后重建等领域的重要性日渐凸显,而无人机影像数据处理的2大关键技术即快速拼接和信息提取仍处于研究阶段。针对SURF算法和SVM算法存在的问题,首先对SURF-64与SURF-36进行比较,并经实验证明采用64维向量描述特征点更适合于无人机影像数据处理,可达到高效、准确拼接的目的;然后采用2种改进SVM算法对拼接影像进行信息提取,并与传统SVM算法进行比较。实验表明,2种改进算法在信息提取精度、算法泛化能力方面均有不同程度的提高和增强。

河南理工大学学报·自然科学版杂志默认
郑州市生态安全评价与对策研究75-80

摘要:对郑州市2006—2015年10 a间城市生态安全指标提取和处理,建立郑州市的城市生态安全评价指标体系,然后通过主成分分析法计算各指标的权重,对郑州市10 a间的城市生态安全进行实证研究,发现近10 a来郑州市生态安全呈现向好趋势,并进一步找出了影响郑州市生态安全的主要因素,包括工业废气排放、单位GDP能耗、单位GDP水耗、万人卫生机构数、万人大学生数等,并针对郑州市生态安全提出5点对策:加大环保力度,加强废气排放治理;严格实施《郑州市大气污染防治工作实施方案(2014—2018年)》;城市化进程中要防止人均资源下降;倡导绿色消费,发展循环经济;增加科教投入,加强生态文明建设。

高锰酸钾溶液脱除烟气中砷的实验研究81-86

摘要:针对煤燃烧过程中微量砷的排放对环境产生的危害,以KMnO4溶液作为吸收液,在自行设计的小型鼓泡反应器内进行了KMnO_4溶液氧化脱除烟气中砷的实验。分别考察了KMnO4溶液初始浓度、吸收溶液初始pH、反应温度、SO_2质量浓度、NO质量浓度、O2体积分数和CO2体积分数对砷脱除性能的影响。结果表明,当KMnO_4溶液浓度为10 mmol/L、溶液pH为5、反应温度为50℃、烟气中砷的质量浓度为427μg/m~3时,应用KMnO_4溶液脱砷是可行的,且对砷的脱除效率可达到82.4%。

基于超声振动钻削系统的换能器设计87-92

摘要:为使超声振动钻削的换能器性能更加稳定,基于实验数据,提出解析法与有限元法相结合的模式对换能器进行设计,并进行阻抗分析和振动性能测试实验。结果表明,换能器前盖板输出端振幅达4.2μm,在陶瓷晶片工作温度低于70°C的状态下换能器可稳定工作13 h,且工作频率波动幅度小于130 Hz。测试结果验证了设计方法及思路的可行性,所提出的换能器设计方法可推广应用于一般超声振动钻削加工。

拖拉机多段液压机械无级变速器的神经网络PID控制93-98

摘要:为改善配备有多段液压机械无级变速器(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)拖拉机的动态响应性能和行驶平稳性,保证拖拉机按照目标车速稳定行驶,提高拖拉机的驾驶舒适性和作业质量,以东方红400马力轮式拖拉机为研究对象,对多段HMCVT拖拉机行驶车速进行神经网络PID控制研究。根据实际车速变化实时调节PID控制器的参数,实现对目标车速的控制。利用Matlab/Simulink仿真建模软件建立神经网络PID控制器和拖拉机传动系统模型,对多段HMCVT拖拉机进行神经网络PID控制仿真并与常规PID控制进行比较可知,神经网络PID控制器对车速控制具有更好的自适应能力和鲁棒性。研究结果可为多段HMCVT拖拉机的自动化操作控制提供参考。

交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器99-105

摘要:为使双向DC/DC变换器以适合的电感值达到输入输出电流纹波小、输出电压纹波小的安全需求,提出一种交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器,该变换器适用于一些极端变换或者高电压变换的场合,如光伏发电系统、不间断电源和分布式发电等场合。详细叙述了该交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器的工作原理,分析了稳定状态下变换器的输出电压,电流纹波,输出电压纹波及开关管承受电压应力,并得到主要工作波形。波形图和分析结果表明,该变换器采用交错对称式电路结构,具有输入输出电流连续,输出电压纹波小,开关管电压应力低,输出电压范围大及输出三电平的优势。

无刷直流电机的变论域模糊PID控制策略研究106-110

摘要:针对无刷直流电机(BLDCM)调速系统存在的问题,将变论域和自适应模糊PID控制器相结合并应用于无刷直流电机控制系统中。分析无刷直流电机的数学模型,构建双闭环调速系统的无刷直流电机控制系统模型,并对无刷直流电机的调速系统进行模糊PID控制。结合均匀量化和非均匀量化变论域两种方法的优点,设计了一种基于模式识别的变论域模糊PID控制器,并在Matlab/Simulink实现系统的设计和仿真。仿真结果证明,与常规PID控制和模糊PID控制相比较,这种新控制器可以有效改善电机的超调性能和控制精度。

基于快速动态时间规划的模糊聚类算法111-116

摘要:为快速准确地计算时间序列数据相似度,引入快速动态时间规划距离(fast dynamic time warping,FDTW),提出了基于FDTW的模糊C均值算法和模糊C中心点聚类算法。FDTW通过对数据序列进行拉伸和压缩匹配时间序列数据,只要形状相同,即使发生时间位移也可以准确识别,同时解决了传统DTW计算效率较低的问题。试验结果表明,提出的算法仍能保证聚类的精度。