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河南理工大学学报·自然科学版 2018年第01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

浅埋煤层重复采动覆岩裂隙及漏风通道演化模拟研究1-7

摘要：为了研究浅埋藏近距离煤层群重复采动下地表漏风对采空区煤自燃的影响,利用FLAC~（3D）数值模拟软件,对神东矿区补连塔矿回采不同阶段覆岩孔隙率的发育规律、塑性区分布以及覆岩垮落高度进行模拟分析。结果表明：（1）上煤层回采完毕后,覆岩裂隙发育呈＂U＂形分布,最大裂隙高度达130 m,尚未通达地表;下煤层回采完毕后,覆岩最大裂隙高度达162 m,贯通地表。（2）上煤层回采完毕后,覆岩在上煤层上方62 m处发生明显离层,离层区下方覆岩下沉高度1.75~4 m,离层区至上覆岩层下沉高度0.25~1 m;下煤层回采完毕后,离层区进一步发育,离层区下煤层采空区顶板垮落,上煤层采空区岩体进一步沉陷,最大下沉高度达7 m,离层区至上覆岩层下沉高度〉1~2 m。（3）在回采同一阶段,同一高度覆岩孔隙率变化率两侧大于中部;下煤层的回采使上煤层覆岩孔隙进一步发育,孔隙率变化率明显增大。

基于泉（井）水特性的准噶尔盆地东南缘煤矿硫化氢成因研究8-14

摘要：位于准噶尔盆地东南缘地带的矿区含煤地层硫化氢富集异常,发生过多起伤亡事故。地下水体的化学特性、微生物活动特征能灵敏地反映地壳内部信息变化,基于区域泉（井）水特性,探讨煤矿硫化氢成因,对查明煤岩层硫化氢气体的来源、赋存和防治,以及煤层气、油气等开采具有重要意义。煤矿瓦斯气体组分以CH_4,N_2为主,伴有CO_2,H_2S和重烃等;区域地层水沿径流方向水化学类型由HCO_3—Ca—Na和HCO_3—SO_4—Na—Ca演变成HCO_3—SO_4—Cl—Na—K,矿化度、硬度及p H逐渐变高,为弱碱性咸水;含煤地层出露泉水富含CH_4,N_2,CO_2,H_2S,H_2和重烃气体;4号泉CH_4含量和水温一直呈下降趋势,而H_2S,CO_2及SO_4~（2-）含量则保持平稳上升趋势;水体中CO_2的δ~（13）C值较轻,普遍在-1.81%~-1.12%间。矿井地下水水体检测到的硫酸盐还原菌（SRB）数量最高达3 500个/g,表明SRB繁衍活动激烈;10号泉4.35%的克隆子与CH_4厌氧氧化相关,还检测到一些来自栖息于地层深部（含煤岩层）水体中与厌氧含硫环境中的SRB,表明水体处于厌氧状态,泉水中微生物的繁衍生息与含硫化合物密切相关。上述均具有发生硫酸盐生物还原（BSR）作用的特征,而区域成煤环境及煤岩层火烧都不具备大规模H_2S富集条件,由此可知,目前区域硫化氢的形成与后期的BSR作用有密切联系。

新元煤矿瓦斯抽采系统优化15-22

摘要：针对新元煤矿瓦斯抽采系统长期存在瓦斯抽采体积分数低、抽采负压不合理等问题,优化并建立了一套瓦斯抽采系统评价指标体系及模型。通过测定矿井瓦斯抽采系统参数,并基于实测参数分析,总结出该矿井瓦斯抽采系统的运行规律,同时运用层次分析法、模糊评价法建立了评价指标体系及模型,并对矿井进行评价。最后结合矿井的评价结果及运行状态、规律的分析提出了相应的优化措施,成功解决了煤矿瓦斯抽采系统存在瓦斯抽采体积分数较低、处于爆炸极限范围等问题,提高了瓦斯抽采的效率及安全性。

基于Hoek-Brown准则的型煤与原煤煤样及煤体力学特性对比研究23-30

摘要：为探讨原煤、型煤煤样与煤体力学特性差别以及型煤是否可以代替原煤进行煤体力学参数估算,利用RMT-150C岩石力学实验系统对原煤与型煤进行单轴、常规三轴压缩试验,对比分析原煤与型煤之间强度和变形特征以及破坏特征之间的差异,以最小二乘法拟合确定H-B强度准则中待定参数,比较利用原煤与型煤分别估算的煤体力学参数数值差异。结果表明：单轴压缩条件下,利用200 k N压力稳压而成的型煤单轴抗压强度大致为原煤试样的1/3;原煤试样破坏主要沿轴向劈裂破坏,型煤试样破坏形式主要为侧壁由两端部呈圆锥体脱落,最终试样中部失稳破坏。原煤与型煤估算的煤体黏聚力与内摩擦角基本一致,对于＂软煤＂,可以利用型煤代替原煤进行估算煤体黏聚力与内摩擦角。

石门底鼓的锚网-喷混凝土-U型钢联合支护研究31-36

摘要：针对刘园子煤矿＋1 100 m水平轨道石门剧烈底鼓问题进行探查,结果表明,石门位于硬顶软底的围岩环境中。运用FLAC~（3D）模拟了石门分别采用锚网＋喷浇筑混凝土＋36U型钢联合支护和锚网＋喷浇筑混凝土＋36U型钢圆棚联合支护时的围岩应力、塑性区及位移量,模拟结果显示,后者底鼓量与前者相比减少了57%,现场实施效果表明,石门采用锚网＋喷浇筑混凝土＋36U型钢圆棚联合支护能有效控制底鼓,这一研究成果可为硬顶软底围岩石门底鼓控制提供可靠的方法。

河南理工大学学报·自然科学版杂志地测与环境工程

南华北盆地平顶山地区己五井上古生界煤系烃源岩评价37-45

摘要：南华北盆地平顶山地区上古生界煤系地层具有良好的非常规油气藏的勘探前景,但对该地区潜在烃源岩缺少系统的评价。选取平顶山地区上古生界揭露较全的全取心己五井（PJ5）,对上古生界煤岩、泥岩和碳酸盐岩系统地取样,并进行有机碳、岩石热解、氯仿沥青＂A＂、有机显微组分、镜质体反射率和干酪根碳同位素分析。结果表明,平顶山地区己五井上古生界烃源岩不仅包括煤岩,而且泥岩和碳酸盐岩均可作为潜在烃源岩。纵向上,烃源岩主要分布于太原组和山西组的下部,较为连续。山西组上部、下石盒子组和上石盒子组烃源岩主要分布在煤层（线）附近,连续性较差;平顶山地区己五井上古生界烃源岩不仅煤岩和泥岩的有机质类型为Ⅲ型,而且碳酸盐岩的有机质类型也以Ⅲ-Ⅱ_2型为主;平顶山地区己五井除上石盒子组处于低成熟阶段外,以下层位均达到成熟阶段,R_o值具有随深度增加而逐渐增大的趋势。

赤峰市红岭铅锌矿浩布高浑迪地区物化探异常特征及找矿方向46-53

摘要：浩布高浑迪地区是红岭铅锌矿探矿的重点工作区之一,为了查明该区的成矿地质条件及找矿前景,同时为红岭铅锌矿地区找矿工作提供依据,对浩布高浑迪地区进行地质填图、地球化学测量及地球物理测量（激电中梯、高精度磁法）的综合研究工作。结果表明：（1）研究区内发育DJ-8、DJ-11等多处激电异常及M-5号磁异常,异常范围内视极化率最高可达8.2%,视电阻率最低为510~2 000Ω·m,磁异常峰值约为150 n T;（2）研究区内发育HT-1、HT-2及HT-5等多处组合异常,异常范围内Cu,Pb,Zn等主成矿元素含量明显高于背景值,且部分化探组合异常与物探异常间具有良好的空间位置匹配关系;（3）同时结合物化探测量成果及具体成矿条件,在浩布高浑迪地区内圈定了Ⅰ号和Ⅱ号两个找矿靶区,并取得了一定的找矿成果。综合研究表明,地质-物化探综合找矿方法在红岭铅锌矿探矿具有良好的效果。

基于星载立体像对的容积率提取研究54-59

摘要：遥感技术是一种有效的容积率（FAR）获取手段,利用立体像对提取城市容积率有很大的潜力。针对以往统计法、阴影法和Lidar方法提取容积率存在的不足或难以广泛应用的情况,提出利用高分辨率卫星立体像对提取容积率的算法,并以北京天通苑为试验区进行了试验分析。将计算结果与真实数据对比,得到容积率计算精度为85%,从而论证了立体像对方法提取容积率的有效性,结果证明了高分辨率卫星立体像对提取容积率的方法输入参数少、自动化程度高,值得进一步深入研究和推广应用。

基于Rserve和GIS Server的农田环境管理决策支持系统60-67

摘要：针对传统的基于Web GIS的农田环境信息管理系统在数据统计分析、决策支持能力方面的不足,研究如何将R语言的统计制图能力和统计分析与GIS Server的空间数据制图和处理分析能力结合,构建农田环境管理决策支持系统。在分析探讨Rserve与GIS Server集成技术的基础上,提出了基于Rserve与GIS Server集成技术的农田环境管理决策支持系统架构,并基于J2EE,Rserve Arc GIS Server和Flex技术实现了农田环境管理决策支持系统。通过集成Rserve与GIS Server,弥补了GIS在空间统计分析方面的不足,增强了农田环境管理决策支持系统在农田土壤环境质量统计分析、农田土壤环境等级划分、农田土壤环境质量评价与预警、加密采样空间布局优化等方面的功能和性能,提高因地制宜地实施农产品产地环境管理与决策的科学性。

LANDSAT-5 TM图像散粒噪声去除方法研究68-72

摘要：针对LANDSAT-5 TM多光谱图像存在散粒噪声问题,提出一种基于异常探测和光谱归一化处理来检测及去除噪声的算法。视散粒噪声为强光谱异常,基于RX算子探测像元异常,根据异常分布统计特征确定含散粒噪声的像元;再以含散粒噪声的像元为中心,利用邻域内像元各分量上的光谱归一化分值,确定散粒噪声所在波段。利用邻域内具有最相似光谱的像元对应分量替换散粒噪声所在的像元分量。实验表明,该算法能够有效去除TM图像中的散粒噪声。

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Co,N,P/TiO2/SiO2/CoFe2O4磁性粒子的特性及其光电催化降解罗丹明B的研究73-80

摘要：以自制的包覆有SiO_2的CoFe_2O_4磁性颗粒为载体,采用溶胶-凝胶法在其上覆盖掺杂有Co,N,P元素的TiO_2,制备出Co,N,P/TiO_2/Si O_2/CoFe_2O_4颗粒,用振动样品磁强计（VSM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱分析仪（XPS）及扫描电子显微镜（SEM）对其磁性、晶型、元素及形貌组成进行表征。将Co,N,P/TiO_2/SiO_2/CoFe_2O_4颗粒作为粒子电极及光催化剂应用于罗丹明B的光电催化降解实验。结果表明：Co,N,P/TiO_2/SiO_2/CoFe_2O_4颗粒光电催化降解Rh B的降解良好,反应40 min后Rh B的去除率达91.02%,通过磁性分离其可以有效的分离回收再利用。

基于最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断81-85

摘要：滚动轴承早期故障振动信号微弱,并且受环境噪声影响严重,特征信号提取困难。针对这一问题,提出了最大相关峭度解卷积方法来提取轴承故障的特征信号。通过计算信号的最大相关峭度值,估算出感兴趣的解卷积周期T,选择合适的时延步数M,对故障信号做最大相关峭度解卷积,并对最大相关峭度解卷积滤波后的信号进行包络解调,提取出滚动轴承的故障特征,实现了滚动轴承的早期故障诊断。仿真和实验验证了该方法在滚动轴承故障诊断中的有效性。

超声辅助金刚石飞切纳米氧化锆陶瓷表面粗糙度研究86-90

摘要：为解决硬脆材料超精密加工难题,提出将超声加工与金刚石飞切相结合的方法,对纳米氧化锆陶瓷超声辅助金刚石飞切超精密加工展开研究,首先从理论上,分别对普通金刚石飞切与超声辅助金刚石飞切的加工特点进行分析,建立了2种情况下的理论粗糙度数学模型,分析了各种加工因素对其加工表面粗糙度的影响规律,之后进行对比正交试验,分别分析了主轴转速,进给量以及背吃刀量等加工参数对纳米氧化锆陶瓷已加工表面粗糙度的影响规律,试验结果表明,超声辅助金刚石飞切技术适合于纳米氧化锆陶瓷等硬脆材料的精密超精密加工。

一种基于MED和希尔伯特变换的滚动轴承早期故障诊断方法91-96

摘要：滚动轴承的早期故障诊断对于设备预测和健康管理具有重要意义,然而受环境噪声、传递路径、信号衰减及源信号本身比较微弱的影响,滚动轴承故障的初期微弱信号特征往往难以提取。为了解决这一问题,提出了一种基于最小熵解卷积（minimum entropy deconvolution,MED）与希尔伯特变换（Hilbert transform,HT）相结合的滚动轴承故障特征提取方法（MED-Hilbert）,该方法首先应用MED算法对传感器信号进行处理以提高信号的信噪比,然后通过希尔伯变换提取冲击能量信号,最后用谱分析技术提取故障对应的特征频率,并与理论故障频率比较后成功确定故障。与信号仅仅进行包络分析方法相比,该方法具有很好的降噪效果以及对微弱故障特征的增强作用。计算机仿真与实验验证了该方法在滚动轴承早期故障诊断中的有效性。

具有频率自适应改进的FBD谐波检测方法的研究97-102

摘要：针对传统FBD检测方法中锁相环引起的误差和延时问题,研究了一种改进的无锁相环的FBD谐波检测方法。该方法采用正弦幅值积分器代替锁相环,在αβ坐标系下对电网电压的幅值进行积分,得到与基波电压正序分量同步的信号,进而检测谐波分量。同时,为了避免电网频率波动对谐波检测精度的影响,通过引入锁频环,构造了频率自适应环节。与传统方法相比,该方法结构简单,动态响应快。仿真实验表明,当电网电压不对称或频率波动时,该方法可以准确、快速地检测出谐波电流分量。

基于超级电容器储能系统的双向DC/DC变换器拓扑设计与研究103-109

摘要：为了满足超级电容器储能系统在实际应用中输出电压的精确调节以及超级电容器组充放电过程中端电压宽范围变化的要求,同时追求储能系统的高效率、高功率密度和高可靠性,提出了一种新颖的级联双向Buck/Boost-LLC DC/DC变换器拓扑,并通过主开关器件热学仿真和损耗的理论计算对比分析了系统效率,结果表明,该拓扑结构新颖,能够全负载范围内实现软开关,大大降低了功率变换器的开关损耗,提高了储能系统的工作效率和功率密度。最后基于IP发射机中超级电容器储能系统的实际应用进行了实验研究,实验结果验证了该拓扑的可行性和优越性。

矩阵变换器自抗扰控制技术的改进研究110-116

摘要：针对采用空间矢量间接调制算法的矩阵变换器,提出一种改进的自抗扰控制策略,用来解决矩阵变换器输出侧性能易受输入侧扰动影响的问题。根据传统自抗扰控制器的基本原理,重新对控制器状态误差反馈模块的非线性函数进行了构造,设计了改进策略的具体控制方法,改善了控制器在动态调节时控制力抖振的现象。实验结果表明,采用改进的自抗扰控制技术后,无论是稳态条件下还是动态干扰条件下,矩阵变换器的控制系统都具有良好的输出性能,且输出波形谐波畸变率小。

基于拉拔试验钢筋与全轻混凝土的黏结破坏模型分析117-124

摘要：为了探讨热轧月牙肋钢筋和热轧光圆钢筋在全轻混凝土（ALWC）中的黏结滑移性能,进行了不同工况下的拉拔试验,得到了拉拔力-位移曲线（F-S曲线）,并观察了破坏形态。结果表明：光圆钢筋只发生拔出破坏,而月牙肋钢筋则会出现拔出破坏或劈裂破坏2种形式;通过对2种破坏形式分析,以及对F-S曲线进行黏结应力-位移曲线（τ-S曲线）的变换分析发现,其黏结破坏机理和黏结滑移曲线特征均与普通混凝土（NWC）相似,并据此给出了全轻混凝土的τ-S拟合曲线;虽然黏结应力随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,且对于月牙肋钢筋而言,月牙肋与混凝土之间的机械咬合力对黏结应力的贡献率一般在95%以上;当直径为20 mm时,拉拔力出现倒缩现象;根据月牙肋钢筋的月牙肋特征,提出了月牙肋钢筋的物理-力学分析模型;并按不同受力阶段分别导出了相应的力学模型。最终得到了月牙肋钢筋直径与等效半径之间的关系式,并通过试验验证了模型的正确性。