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 2019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

王家岭矿综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律研究1-6

摘要：针对煤矿综放工作面上隅角瓦斯积聚严重影响安全生产的问题,从综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律与上隅角瓦斯抽采的关系出发,采用MATLAB场分析法,以山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿12318综放工作面的正方形上隅角为研究对象,对上隅角区域的瓦斯体积分数场分布进行了分析。结果表明：12318综放工作面上隅角靠近采空区一侧以及靠近回风巷外侧煤壁处瓦斯体积分数较高,最高可达0.5%;靠近工作面处瓦斯体积分数较低,仅为0.10%～0.25%。这对于合理有效地治理上隅角瓦斯体积分数超限问题具有重要的指导意义。根据研究结果,提出了采用顶板走向定向高位钻孔抽采和埋（插）管抽采等综合瓦斯治理方法,该方法有效地降低了上隅角瓦斯体积分数,即从0.7%降低至0.3%左右。

不同结构类型的巷道支架短柱力学性能研究7-12

摘要：针对用U型钢支架进行煤矿巷道支护时成本较高、支护结构稳定性较差等问题,以U29型钢短柱、格栅短柱、格栅混凝土短柱为研究对象,采用ANSYS数值模拟和室内轴压加载试验方法,对其力学性能进行分析。结果表明,格栅混凝土短柱的最大承载力是格栅短柱的3倍左右,是U29型钢短柱的1.5倍左右。采用格栅混凝土结构可以使支架受力均匀,有效提高支护承载能力,并可控制围岩塑性破坏区范围,且其支护耐久性较好。

基于ABAQUS有限元数值分析的软弱煤岩体巷道锚杆孔底扩孔力学特征研究13-18

摘要：针对松软煤岩体巷道锚杆支护时出现锚固力低、锚固力衰减速度快等问题,基于ABAQUS有限元数值模拟软件,模拟分析了软煤和砂质泥岩两种情况下锚杆孔底扩孔后的孔壁围岩力学特征。结果表明：在相同围压作用下,扩孔段直径与围岩的强度呈负相关关系;相同岩性条件下,扩孔段最大直径与围压大小也呈负相关关系;验证了在煤及砂质泥岩中能达到较好的扩孔效果。在井下现场采用研制的单翼扩孔装置,分别在软煤和砂质泥岩条件下进行扩孔锚固试验,软煤和砂质泥岩扩孔锚固力显著大于不扩孔状态的锚固力。

低温饱水粗粒砂岩强度特性和破坏模式研究19-25

摘要：为了研究低温条件下饱水粗粒砂岩的力学特性,以内蒙古自治区鄂尔多斯某冻结副立井为工程背景,以-500～-700 m基岩段粗粒砂岩为研究对象,进行常温（20℃）和不同低温（-10,-15,-20,-30℃）条件下饱水粗粒砂岩的单轴压缩试验,分别探讨低温对饱水粗粒砂岩单轴抗压强度、弹性模量和泊松比的影响以及低温饱水粗粒砂岩的破坏模式。结果表明：随着温度的不断降低,低温饱水粗粒砂岩的弹性模量和单轴抗压强度均不断增大,泊松比不断降低;低温饱水粗粒砂岩单轴压缩破坏形式主要有两种,即柱状劈裂破坏和单一斜截面剪切破坏附带劈裂裂隙。研究结果可为低温条件下岩石力学特性和煤矿冻结凿井施工设计提供参考依据。

不同变质变形煤微晶结构的XRD试验研究26-35

摘要：煤的变质、变形作用不仅对煤的宏观特征具有重要影响,而且也影响着煤的微晶结构,煤微晶结构是影响煤储层物性的内在因素之一。为深入研究不同变质变形煤的微晶结构演化特征,本文采用X射线衍射（XRD）试验方法,综合前人的试验结果,对全煤级不同变质变形煤的微晶结构参数进行研究。结果表明：随着煤级的升高,面网间距d_（002）逐渐减小、堆砌度L_c以及芳香层数N_c逐渐增大,呈现一定的阶段性,其数值最终趋于稳定;延展度L_a与最大反射率R_（o,max）呈线性关系,随着煤级的升高而逐渐增大。在变质作用的基础上,构造变形作用拉长了煤微晶参数的变化区间,使微晶结构得以提前演化;构造变形作用对堆砌度L_c、延展度L_a以及芳香层数N_c的增大有积极的影响;弱构造变形作用对d_（002）最终稳定值影响较小,强构造变形煤d_（002）的最终稳定值较原生煤的小;原生结构煤、弱构造变形煤以及强构造变形煤微晶参数随煤级变化时具有不同的特征,构造变形煤的微晶参数较原生结构煤变化空间更大。

河南理工大学学报·自然科学版杂志地测与环境工程

焦作地区太原组中硅质岩的矿物学特征和成因分析36-44

摘要：华北板块太原组生物碎屑泥晶灰岩中夹有大量黑色层状、似层状、团块状和条带状的硅质岩,对其成因尚有较大争议。为了探讨其成因,选择焦作地区太原组硅质岩为研究对象,通过采集不同层位和形态的硅质岩样品,采用岩石薄片观察、电镜扫描、能谱分析、XRD分析、差热分析等方法,对太原组硅质岩的矿物成分及其成因进行了研究。结果表明：太原组硅质岩的矿物成分主要为蛋白石,并普遍含有玉燧、微晶石英和方解石,在底部层状硅质岩中还见有大量的叶腊石;硅质岩中的硅质矿物是SiO_2对方解石的交代作用形成的,方解石是未被硅质完全交代的残留矿物,叶腊石是由体系外部提供的活性Si与岩浆岩碎屑水解提供的活性Al在微裂隙中经过合成作用形成的。研究结果为华北板块太原组硅质岩的成因提供了矿物学方面的约束条件。

河南省嵩县陈楼萤石矿流体包裹体特征及其地质意义45-53

摘要：河南嵩县陈楼萤石矿主要赋存于燕山晚期太山庙岩体内的F3断裂带中,是著名的豫西萤石矿田中的最大矿床,其矿体严格受断裂构造控制。根据脉体穿切和矿物交代关系,矿床的热液成矿期自早到晚可划分为石英脉阶段（Ⅰ）、早期萤石成矿阶段（Ⅱ）、晚期萤石成矿阶段（主成矿阶段）（Ⅲ）和碳酸盐化阶段（Ⅳ）。主矿体M3-Ⅰ的早期石英脉阶段以含CO2型包裹体为主,主成矿阶段的萤石主要发育气液两相包裹体,属H2O-NaCl体系。从石英脉阶段到主成矿阶段,平均均一温度299.9,235.6,187.7℃,平均盐度6.14%,0.71%,0.67% NaCl eqv.,平均流体密度为0.86,0.81,0.81 g/cm^3,成矿流体总体以浅成、中低温、低盐、低密度、贫CO2为特征,并经历了由中温低盐度向低温更低盐度的演变,温度、盐度和密度的变化范围也随之明显收窄,可能与成矿过程中大气降水的不断加入有关。根据成矿压力估算出主成矿阶段的成矿深度为0.73～2.00 km,平均1.17 km。研究认为矿床具有中低温浅成次火山热液型萤石矿床的特征。

基于地震探测的围岩分类及其应用54-60

摘要：大瑞铁路高黎贡山隧道工程地质条件复杂,施工过程中掘进面大量涌水。为有效预防突水事故等突发性地质灾害的发生,基于TSP地震探测系统对掘进面前方围岩富水段和节理裂隙发育段等地质异常段进行探测。通过信息提取,研究地震信息与围岩稳定性的响应关系,建立地质异常评价指标体系,采用聚类分析法研究地震波空间分布特征、围岩物理力学参数、富水区与节理裂隙等地质异常体之间的相关性,将研究区围岩进行富水性和稳定性分级,并应用于PDZK225＋999掘进面前方120 m范围内地质异常体预测。结果显示：掘进面前方50 m内围岩富水性较强,围岩类别为W2和S3,掘进面前方50～90 m内围岩节理裂隙异常发育但富水性不强,围岩类别为W3和S3,W4和S2,W4和S4。经超前水平钻探和实际隧道施工揭露验证,基于地震探测的围岩分级方法可行,分类结果与实际高度吻合,预测预报结果准确、可靠,有效提高了地震探测成果的可靠性。

长电极直流电法滑坡监测有限元数值模拟61-67

摘要：为探讨长电极直流电法监测滑坡灾害演变的可行性,采用非结构多重网格有限元方法模拟滑坡灾害孕育过程中长电极源和点电源两种模式的电位变化分布特征,在激发相同电压和电流的条件下,长电极源能够将更多电流传至滑坡薄弱面及其深部地层,具有较大的电势和显著的异常特征。此外,随着滑坡带薄弱面电阻率降低,长电极源使沿地表和垂直测线的电位势能增加,而点电源使沿地表和垂直测线的电位势能减小,点电源在地面观测条件下对滑坡低阻深度信息有较明显的异常反映,长电极源在垂直测线观测条件下对滑坡低阻深度信息有较明显的异常反映,有利于推断低阻薄弱带的空间位置。综合长电极源和点电源两种观测方法,能够对滑坡孕育过程及薄弱面位置进行有效监测。

沁水南部柿庄南区块3号煤层现今地应力特征及其与渗透率的关系研究68-75

摘要：为了研究沁水盆地柿庄南区块3号煤层地应力特征,揭示地应力对渗透率的影响规律,根据研究区3号煤层形成后的古构造应力场特征,划分出煤层褶皱不同部位叠加区,采用水压致裂法和声波测井互相印证法计算出煤储层地应力,应用实测和地质强度指标（geological strength index,GSI）相结合的方法得出煤储层渗透率,对煤层现今地应力与埋深的关系进行回归分析,查明了地应力随埋深的变化特征,在此基础上总结了地应力对煤储层渗透率的影响规律。结果表明：研究区煤层地应力随埋深增加呈线性增大;在700 m以浅地区,σV〉σH〉σh,现今地应力状态为大地静力场;700～900 m,σH≈σV≈σh,为准静水压力场;900 m以深,σH〉σV〉σh,最大水平主应力起主导作用,具有大地动力场特征。对于同一构造部位,煤储层地应力与埋深相关性较好,呈负指数关系;不考虑多期构造叠加时,应力差与渗透率关系不明显,考虑构造分期后,同一叠加区其应力差与渗透率符合指数关系。

气质联用法（GC-MS）检测环境水体中8种内分泌干扰物76-82

摘要：内分泌干扰物（endocrine disrupting chemicals,EDCs）是重要的环境污染物,广泛存在于土壤和水体中,其进入生物体内后,对体内激素产生严重干扰,影响生物体内环境和生长发育。采用固相萃取方法对样品净化富集,以N,O-双三甲基硅基三氟乙酰胺（BSTFA）作为衍生化试剂,选择特征离子定量（SIM模式）,对类固醇类内分泌干扰物雌酮（E1）、雌二醇（E2）、雌三醇（E3）、乙炔基雌二醇（EE2）、酚类内分泌干扰物2,4-二氯苯酚（2,4-DP）、双酚A（BPA）、4-辛基酚（4-t-OP）和4-n-壬基酚（4-n-NP）共8种物质进行了GC-MS检测分析。建立了8种内分泌干扰物GC-MS检测方法,该方法可检出的质量浓度为0.5～140 ng/L。进一步采用该方法检测渭河水体中的内分泌干扰物质量浓度,结果证明,此方法能够应用于环境样品中内分泌干扰污染物的定量分析,可为内分泌干扰物检测提供参考依据。

河南理工大学学报·自然科学版杂志机电与计算机工程

微粒子喷丸单颗粒冲击的因次分析与仿真研究83-88

摘要：为了研究微粒子喷丸（喷丸直径0.02～0.20 mm）的工艺参数对靶材、残余压应力层深度和表面粗糙度的影响,应用因次分析技术,在微粒子喷丸单颗粒冲击条件下,推导出3个无量纲关系式,建立靶材残余压应力层深度、表面粗糙度、弹痕直径与微粒子喷丸工艺参数（材料、直径、速度）之间的联系。为求解无量纲关系式中的待定量,采用5种靶材、2种喷丸材料、3种喷丸直径、3种喷丸速度组成13组样本,应用ANSYS/LS-DYNA软件对13组样本进行仿真试验,根据仿真结果求解出3个无量纲表达式中的未知量。

可溶性单金属联合阳极面积比对镍-钴合金电铸的影响89-94

摘要：以电铸Ni-Co合金为例,通过分析可溶性Ni-Co联合阳极的面积比与合金电铸层各组分含量的对应关系,并结合极化曲线测量,探讨了联合阳极的面积效应问题。结果表明：各单阳极施加相同电流时,Ni-Co合金电铸层各组分的含量比随两阳极面积比的变化而变化,但不呈比例关系;单阳极面积比不变时,合金电铸层的组分比几乎不随各阳极所加电流大小的改变而改变;Ni-Co阳极面积比为1∶1或3∶1时,对应的Ni-Co合金电铸层的组分均维持在很窄的变化范围内,Co的质量分数分别为27.1%～28.2%和22.3%～24.5%;Ni-Co合金层的显微硬度受阳极面积比的影响较大,合金电铸层中Co的质量分数越大,硬度越高。采用可溶性单金属联合阳极进行电铸时,合金电铸层组分含量比除决定于各阳极的面积比外,还与各阳极相对于阴极的面积比有关,而与各阳极上施加的电流关系不大。

基于循环自相关的滚动轴承故障特征提取研究95-99

摘要：滚动轴承在工作过程中产生的振动信号既有周期性又有随机性。周期性信号来源于滚动轴承的周期运转方式,这种周期性本质上是一种近似周期的冲击性振动;随机性信号来源于滚珠的滑移、制造误差等多种因素。因此,对于滚动轴承的故障诊断来说,理论上用循环平稳模型来描述故障特征比单纯用周期性模型描述更加合适。以循环平稳模型为基础,提出一种基于循环自相关的滚动轴承故障特征提取方法,通过理论分析以及滚动轴承故障仿真和试验,证明了循环频率可以反映故障特征频率。用循环自相关函数谱图与包络频谱图进行对比分析,说明在提取滚动轴承故障特征时,利用循环自相关函数法能够很好地抑制噪声。所提出的方法对于滚动轴承故障的精细诊断具有重要的意义。

基于区域叠合法的钢丝绳索节端部力学特性研究100-105

摘要：钢丝绳在工业生产中有着广泛的应用,根据其使用条件,目前已经形成了多种端部固定形式。采用锌或树脂浇铸的索节固定法具有良好的固定性能,且操作简便,因此,在工业生产中得到了越来越多的应用。受制于钢丝和凝固锌体在索节内部的复合材料结构特征,对于钢丝绳索节的力学特性目前研究不多。本文基于有限单元法和独特的区域叠合技术,对锌浇铸钢丝绳索节的力学特性进行分析。结果表明,索节固定具有良好的钢丝绳固定能力,在索节内部,散开的钢丝受力集中在索节的前半段。因此,在实际应用中,在索节前半段的钢丝和锌体缺陷需要特别加以重视,力求保证该部分钢丝与锌体的良好结合。

直驱多轿厢电梯群控系统的客流交通模式识别106-111

摘要：在直驱多轿厢电梯运行中,乘客客流交通模式是影响电梯系统运行性能的一个重要因素。为了提高系统的服务标准,制定合理的群控调度策略,实现系统的优化调度,设计了基于目的层预约的直驱多轿厢电梯群控系统。在乘客客流交通信息提前预知的情况下,利用模糊逻辑控制,通过建立隶属度函数、模糊规则等步骤对多轿厢电梯系统的客流交通模式进行识别。最后,通过应用实例将模糊控制与BP神经网络算法进行对比,结果表明,在试验样本有限的条件下,基于目的层预约的直驱多轿厢电梯群控系统中采用模糊逻辑控制可以更加方便、准确地识别不同的客流交通类型,这为系统进一步的优化调度奠定了基础。

基于全局K-means聚类算法的汽车行驶工况构建112-118

摘要：为构建符合郑州市交通特征的乘用车典型行驶工况,选取60辆乘用车进行数据采集,将采集的有效行驶数据划分成120 744条运动学片段,采用主成分分析法对构建的特征参数矩阵进行降维、非线性化处理。选取戴维森-堡丁指数来确定最佳聚类数,并通过全局K-means聚类算法将主成分分析得到的4个主成分聚成3类,然后采用相关系数法从各类片段库中选取具有代表性的运动学片段,从而构建出郑州市乘用车典型循环工况（ZZ＿DC）。通过与传统K-means聚类算法构建的工况比较,采用全局K-means聚类构建的工况更加准确地反映了郑州市乘用车在实际道路上的行驶状态。将ZZ＿DC工况与国内一直采用的乘用车测试工况（NEDC工况）比较,结果表明,ZZ＿DC工况与NEDC工况差异显著,因此,有必要开发出适用于郑州市交通特征的乘用车行驶工况。

基于半桥三电平变换器LLC谐振参数的分析设计119-125

摘要：在LLC谐振电路中,为了计算谐振元件Lr、Lm、Cr的参数值,以应用在电动汽车充电桩上的半桥三电平LLC谐振电路为研究对象,分析该电路的工作机理,并采用每对开关管关断时间错开,一只先关断,另一只后关断的控制策略,从而实现电路工作在零电压关断工作状态,达到减少开关损耗和实现软开关的目的。基于基波分量简化建模法对该电路建立数学模型,经过理论推导,得出应用于半桥三电平电路中的LLC谐振元件Lr、Lm、Cr的参数设计方法。设计了一款输入电压为600～750 V,输出为750 V/20 A的样机,验证了上述理论分析的正确性和设计方法的合理性。