河南理工大学学报·自然科学版杂志 北大期刊 统计源期刊

河南理工大学学报·自然科学版 2018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

煤矿瓦斯抽采顺层钻孔偏斜规律试验研究1-7

摘要：针对煤矿瓦斯抽采顺层钻孔偏斜问题,通过现场试验,利用测斜仪器对钻孔轨迹基本参数进行测量,采用均角全距法对钻孔偏移量进行计算,研究了顺层钻孔偏斜的一般规律,结合现场施工情况,分析了钻孔偏斜原因。结果表明:顺层钻孔轨迹普遍呈现上偏的趋势;以20m为一个考察区间,钻孔倾角最大变化率位于>40~60m区间内;技术因素、地质因素和人为因素是导致钻孔偏斜的主要因素。研究结果为预防钻孔偏斜以及进一步研究顺层钻孔保直防斜技术提供科学依据。

非离子液细水雾灭火效能与减弱火焰强化现象研究8-15

摘要：针对细水雾释放初期出现的火焰强化在一定程度上影响细水雾灭火技术的安全适用性问题,基于物理化学、火灾学理论,开展了弱化火焰强化的非离子液添加剂遴选和熄灭油池火的试验。结果表明:非离子液细水雾释放时具有较佳的雾化特征参数,其灭火时间和最高温度增加幅度均随非离子液质量分数的增大而降低;火灾烟气中CO体积分数最大值和维持高CO体积分数的时间均随非离子液质量分数的增大而降低;O2体积分数降低到最小值和由最小值恢复至常值的恢复速率均随非离子液质量分数的增大而加快。非离子液细水雾具有弱化火焰强化的作用,且扑灭油池火的能力优于纯水细水雾,通过分析,获得了非离子液细水雾弱化火焰强化的机理。其主要灭火机理:一是非离子液细水雾喷出后形成的悬浮气泡和水泡沫具有阻隔热辐射、隔断O2供应和隔离可燃物与O2接触的作用;二是非离子液具有较低的HLB值,且细水雾因高温作用,与水分子以氢键链接的醚基断裂,增强了捕捉煤油分子和销毁链式反应中H·和OH·的能力。上述研究成果,对于细水雾灭火技术在油品火灾的高效、安全扑救方面具有重要意义。

煤层密闭取心瓦斯含量测试技术及其在定向长钻孔中的应用16-21

摘要：为了准确测定煤层瓦斯含量,提出了煤矿井下煤层密闭取心瓦斯含量测试技术。采用高压水流驱动密闭取心装置中的球阀转动,以达到切断煤心并密封煤心的目的,同时采用取心解吸一体化设计,保证煤心在钻割后、退钻、自然解吸全程密闭,最大限度减少煤心瓦斯逸散量。将该技术应用于煤矿井下底抽巷定向长钻孔中,并成功完成了4个密闭取心样品的采集,最大取心深度达到400m,煤心样品质量满足瓦斯含量测试要求,样品密封效果良好。从同一深度的取心对比测试结果看,密闭取心瓦斯含量测值大于常规取心测值,前者约高于后者19.07%~44.56%。现场试验表明,煤层密闭取心瓦斯含量测试技术可有效提高煤层瓦斯含量测试精度,其在定向长钻孔中的应用充分体现了密闭取心技术在深孔采样测定煤层瓦斯参数方面的突出优势。

1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐与双氧水用于煤脱硫试验研究22-29

摘要：工业燃煤产生了大量环境污染物,其中的SO2气体对大气环境污染尤为严重。为减少传统脱硫法带来的安全隐患及环境污染问题,并提高煤中有机硫脱除率,采用1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim][HSO4])离子液体(IL)结合30%的双氧水(H2O2)的方法,用于脱除煤中含硫结构,降低煤中硫含量。通过硫分测试、红外光谱和X射线试验,对煤样处理前后的硫含量、煤中官能团及微观结构进行了测试。结果表明,在H2O2-[Bmim][HSO4]作用下,试验煤样全硫脱除率达47.44%,高于H2O2作用下的全硫脱除率38.61%。红外光谱分析结果显示IL-H2O2处理的煤样中—SH、—S—S—等官能团下降比例高于H2O2处理的煤样,说明IL的加入有利于增强有机硫的脱除效果。XPS试验分析结果显示,经IL-H2O2处理后,煤样中硫醇(醚)、噻吩硫和(亚)砜硫含量均减少。但由于部分硫醇(醚)和部分噻吩硫被氧化为(亚)砜结构,导致硫醇(醚)和噻吩硫在有机硫中的相对含量明显减少,而(亚)砜硫相对比例有所增加。这主要是由于[Bmim][HSO4]有效破坏了煤的氢键网络和小分子结构,使H2O2能更有效地氧化煤中有机硫,从而提高有机硫脱除率和全硫脱除率。

颗粒煤吸附甲烷微生物降解效能试验探究30-36

摘要：为了探讨微生物高效降解甲烷的外部环境和有利条件,优化和完善通过生物学方法治理煤矿瓦斯灾害的基本方法,自主研制了颗粒煤吸附甲烷微生物降解试验装置,研究了Methylomarinum(甲烷氧化菌)在不同氧气体积分数、不同甲烷压力下对不同坚固性系数颗粒煤吸附甲烷的降解效能。结果表明:在24h内甲烷降解率呈现前5h增幅较小,而后线性增长,20h后缓慢增长并最终趋于一定值的变化规律;在不同氧气体积分数环境中,由于甲烷氧化菌代谢机制的不同,甲烷降解率差异较大;相似变质程度煤样对比试验表明,煤体坚固性系数越大,甲烷降解率越高;当气体压力为1~2MPa时,促进甲烷的降解,5MPa时,甲烷降解性能受到较大的抑制。

复杂通风网络矿井降阻研究——以焦家寨煤矿为例37-43

摘要：针对复杂通风网络矿井阻力较大、阻力分布不合理、风机工况位于非稳定工作区间等问题,采用增加并联回风联巷的方式,在风网解算的基础上对解算结果进行分析可知,在不改变矿井通风方式的条件下,增加合理的回风联巷,不仅成本低,而且降阻效果明显,还便于矿井的通风管理。以焦家寨煤矿复杂通风网络的降阻优化为例,通过增加合理的回风联巷,大大改善了矿井的通风状况,这为复杂通风网络矿井降阻提供了参考和借鉴。

河南理工大学学报·自然科学版杂志检测与环境工程

豫西伊川地区中元古界兵马沟组下段沉积相分析及环境演化44-54

摘要：兵马沟组作为华北克拉通南缘太古宙结晶基底至上覆中-新元古代沉积盖层过渡的关键层,对该区中元古代初期古地理背景研究有重要的指示意义。在野外剖面实测基础上运用岩性岩相分析、镜下薄片观察、粒度参数分析及古流向分析等方法对兵马沟组下段沉积环境演化进行分析与讨论。结果显示:兵马沟组下段为一套砾岩-含砾砂岩-砂岩-粉砂岩和泥岩的陆源碎屑岩沉积,概率累积曲线多呈一段式,萨胡判别函数均指向重力流特征,砂岩结构和成分成熟度普遍较低,形成于冲积扇向扇三角洲过渡的沉积环境,发育扇根、扇中和扇三角洲前缘亚相,同时发育泥石流沉积、河道充填沉积、辫状河道沉积、漫流沉积、水下分流河道沉积与河道间沉积微相;该时期区域地势北高南低,南部水体较深,古流向为SSW向。研究结果可为熊耳群到五佛山群时期华北克拉通南缘海陆格局及陆相-海相沉积水动力条件变化等古环境恢复提供一定依据。

河南省巩义地区本溪组铝土矿成矿物质来源——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据55-65

摘要：巩义地区是河南省本溪组铝土矿发现最早的地区,也是豫西铝土矿成矿带的重要组成部分,但对其成矿物质来源尚不清晰。选取该区一个露天采坑内的豆鲕状铝土矿样品,进行岩石薄片观察、X衍射分析和LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年。结果表明,该区铝土矿主要矿物成分为硬水铝石、锐钛矿和伊利石;碎屑锆石年龄可以分成2组,第一组介于393—484Ma间,峰值约为442Ma,占86%,主要为早古生代岩浆锆石,第二组介于555—2714Ma间,具有约901Ma,约1718Ma,约2440Ma的峰值年龄,占14%,主要为前寒武纪岩浆锆石或为岩浆成因的变质增生锆石;早古生代碎屑锆石主要来自于北秦岭造山带加里东期中-酸性花岗质侵入岩,前寒武纪碎屑锆石可能主要来源于北秦岭地区的变质地层,它们与侵入其中的加里东期岩浆岩一同被剥蚀,共同为研究区提供物源;该区铝土矿中缺少晚古生代碎屑锆石的原因可能与远离内蒙古隆起,靠近北秦岭造山带有关。

页岩气储层不同频谱分解算法应用效果对比分析66-70

摘要：页岩气勘探开发已经成为近年来能源领域新的研究热点,尤其是页岩气地震勘探成果越来越多,从地震资料中有效分析地震信息,寻找页岩气储层显得尤为重要。瞬时振幅属性有效地反映了页岩气富集特征。就如何提高页岩气储层识别的精度,以贵州绥阳页岩气区块为研究对象,采用不同的频谱分解算法(DFT,CWT,TFCWT,ST)对地震资料中的寒武系下统牛蹄塘组地层提取了地震信息。把不同频谱分解算法的道集在时间域和频率域内同时展现振幅随频率的变化特征,对比分析后发现,TFCWT及ST算法反映页岩气储层分辨率效果较好,可为页岩气气藏地震勘探资料反演提供技术方法支持。

高分辨层序格架内精细砂体分布规律研究——以准噶尔盆地阜东斜坡区中侏罗统头屯河组为例71-79

摘要：在精细勘探的要求下,依赖新的方法研究短时间尺度内砂体分布规律是现今的研究热点。以准噶尔盆地东部阜东斜坡区中侏罗统头屯河组为研究对象,通过露头、岩心、地震以及测井资料建立高分辨层序地层格架,将相关年代的时间地层分割成具有同步沉积演化序列的等时岩石组合体;利用优选的多种地震属性进行降维处理并融合,将相关时代岩石组合所反映的地震特征进行展现,两者结合恰好将相关时间域内砂体分布进行预测。研究发现,头屯河组SSC1—SSC10内多个砂体由北东-南西向叠置前积,其中厚度较大且连续性较好的砂体为主要勘探目标,预测砂体厚度同钻井钻遇砂体厚度基本一致,研究结果可为相似区域精细砂体预测提供新的思路。

渝东南地区下志留统龙马溪组页岩吸附CO2特征及影响因素分析80-88

摘要：通过CO2等温吸附试验表征龙马溪组页岩吸附CO2能力,并利用Langmuir模型计算Langmuir体积;运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞试验、低温N2吸附试验和低温CO2吸附试验测试技术,对龙马溪组页岩孔隙类型、形貌特征、孔径分布及比表面积进行描述,结合有机碳含量(TOC)、矿物成分进行单因素分析及多元回归分析,探讨页岩吸附CO2影响因素,揭示影响结果和机理。结果表明:页岩中普遍发育微、介孔尺度有机质孔、黏土矿物孔、粒内孔及微裂隙4类孔隙,其中有机质孔占绝对优势,黏土矿物孔局部集中发育;页岩吸附CO2能力影响因素包括孔隙结构参数和储层基本参数,孔隙结构参数中微、介孔孔体积及比表面积为吸附量主要控制因素,储层基本参数中TOC为主导因素,有明显积极影响;石英和伊利石含量对吸附量有一定积极影响,伊蒙间层含量则不利于吸附进行。研究结果对于CO2地质封存及驱替页岩CH4有一定的理论意义。

Li2CuO2高温吸附烟气CO2的性能研究89-93

摘要：煤燃烧过程中排放大量CO2是造成气候变化的原因之一,高性能CO2吸附剂的制备是实现烟气高温脱碳的关键。以Li2CO3,LiOH和LiNO3为Li源利用固相合成法制备出3种不同的Li2CuO2吸附剂,用于高温燃煤烟气CO2捕集。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对比分析3种Li2CuO2的微观结构特征,利用热重分析仪(TGA)考察吸附剂烟气低体积分数下的捕碳性能,结合一阶反应模型研究吸附剂动力学特性。研究发现,Li2CO3制备出的Li2CuO2纯度高,晶体和颗粒粒径小,表面Li富集,使吸附反应速率快、捕获容量高,且动力学常数大,化学吸附过程需要的活化焓低,对温度依赖性小,更利于CO2吸收。因此,Li2CuO2可在烟气温度下直接捕获CO2,是一种有潜力的高温捕碳吸附剂。

河南理工大学学报·自然科学版杂志机电与计算机工程

基于半斜环永磁体的永磁丝杠研究94-100

摘要：为解决永磁丝杠中螺旋磁极的制造难题,提出用半斜环磁极组合结构替代螺旋磁极的技术方案。应用有限元仿真技术,对永磁丝杠中的丝杠和螺母均采用螺旋磁极(G1)、分别采用螺旋磁极和斜环磁极(G2)、均采用半斜环磁极(G3)3种磁极结构方案的静特性进行了分析,从最大推力和最大转矩看,方案G2的数值略大于方案G1的50%,分别为G1数值的57.7%和53.9%,方案G3的数值则仅比方案G1的分别小4%和0.6%,证明了半斜环磁极组合结构方案与螺旋磁极的传动能力几乎相同。为了描述半斜环磁极极宽与节距的关系,提出了极距比的概念,并对极距比K=0~0.7时的半斜环组合磁极丝杠的静特性进行了仿真研究,结果表明,当K=0.3时,单位体积磁极产生的推力和转矩最大。为了提高磁能利用率,进行丝杠设计时应取K=0.3。

大型锻件孔隙类缺陷锻后白点萌生特性研究101-107

摘要：为探明大型锻件锻后白点萌生机理,在以往试验研究的基础上,基于内聚力模型、氢压理论和应力作用下的氢富集理论,以锻后残留微观孔隙作为研究对象,建立了白点萌生扩展的内聚力模型。综合分析了材料中氢的体积质量分数,氢压应力场中氢的扩散,及氢作用下内聚力强度等多因素耦合对锻后白点萌生扩展的影响。结果表明:高体积质量分数氢是白点萌生的主要因素,高强氢压导致孔隙尖端应力集中,氢富集导致孔隙尖端的断裂强度降低,锻后微裂纹比微孔隙更加容易诱发白点萌生,而锻后微孔隙和原孔隙相比萌生白点的可能性大大降低。

多因素影响下的螺旋滚筒装煤性能研究108-112

摘要：为研究螺旋滚筒在多种因素影响下的装煤性能,以离散元理论为基础,对装煤过程中煤炭颗粒的运动及其接触动力学模型进行分析,基于煤样性质测试结果并结合莫尔-库伦理论,对煤壁中煤炭颗粒接触刚度及接触阻尼等相关参数进行设置,建立了螺旋滚筒与煤壁的离散元耦合模型。通过对煤炭颗粒质量进行统计,得到螺旋滚筒装煤率的变化规律。基于正交试验分析不同因素对滚筒装煤性能的影响权重,其中螺旋升角对装煤率的影响最大,滚筒转速对装煤率的影响最小。采用变升角叶片的螺旋滚筒,由于叶片在螺旋滚筒端部升角的增加,包络区域内颗粒更易流出,螺旋滚筒的输送能力能够大幅提高。研究结果为螺旋滚筒的结构优化及其装煤性能提高提供了一种新的方法和手段。

7自由度自动铺放机器人的操作性能评价与优化113-117

摘要：为了衡量7自由度自动铺放机器人在纤维丝束铺放过程中的性能,提出了其操作性能指标,该指标能够同时包含条件数和可操作度。采用Ada Boost算法对所提出的性能指标进行优化,求出最优加权系数,确定性能指标函数。把所确定的性能指标函数在7自由度自动铺放机器人的操作性能上进行仿真应用,结果表明,所提出的操作性能评价指标能满足机器人的灵活性和运动能力的要求。

基于卷积神经网络的变压器故障诊断118-123

摘要：针对传统机器学习算法在变压器故障诊断领域存在精度低、易误判等缺陷,提出一种基于卷积神经网络的电力变压器故障诊断模型。以油中溶解气体分析为基础,首先,将特征气体值由十进制转化为对应的二进制,然后,将其用二维数据进行表示,最后,将二维数据作为卷积神经网络的输入来训练、优化模型。结果表明,此模型的故障诊断精度和实时性均优于深度信念网络、支持向量机、人工神经网络,其在缩短变压器维修时间及提高电力系统可靠性上具有一定的优势。

三相连续型阻塞式交-交变频调速系统研究124-130

摘要：针对以晶闸管作为功率器件的传统交-交变频调速系统具有功率器件较多和成本较高等特点,通过对传统交-交变频调速系统和脉冲阻塞原理的分析,采用恒压频比的控制策略进行了三相连续型脉冲阻塞式交-交变频调速系统的研究。依据面积等效原理,对阻塞后的输出电压进行了变脉宽斩波控制方式的详细理论分析,推导出了变脉宽斩波控制中相应输出电压幅值的数学表达式,为输出电压幅值的控制提供依据。设计了三相连续型阻塞式交-交变频调速系统,实现了输出电压和频率的同时可调。在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型,进行仿真试验,验证了该方法的正确性,且该法具有控制简单、输出电压正弦度较好、功率器件较少、带载能力强、体积小等优点,适合电动机中低速下的调速运行,具有一定的实际应用价值。