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

切顶卸压沿空留巷爆破孔关键参数选择及留巷效果现状分析1-9

摘要：切顶卸压沿空留巷技术是一种主动预裂卸压的无煤柱留巷技术,相对于传统的巷旁充填沿空留巷技术而言,它具有性价比高、工艺简单、留巷速度快等优点,因此,近年来得到了快速发展。总结了中国30多个代表性矿区切顶卸压沿空留巷技术的应用现状,并对其定向爆破孔的关键参数,如切顶高度、切顶角度、切顶钻孔间距以及切顶钻孔直径等选择范围进行了统计,也对留巷效果进行了分析。结果表明,目前切顶卸压沿空留巷技术主要应用于0.9~3.5 m厚的薄煤层以及中厚煤层,切顶高度为1.8~20 m,切顶角度为0°~20°,切顶钻孔间距为200~2 000 mm,切顶钻孔直径为32~80 mm,留巷动压影响范围为20~280 m。总结了目前切顶卸压沿空留巷成功应用的经验,分析了存在的一些问题,对于推广切顶卸压沿空留巷技术具有重要的工程参考价值。

基于工业CT扫描的数字煤心构建过程及裂缝形态表征10-16

摘要：为实现煤样内部裂隙结构信息的数字化,达到对其裂缝形态进行精确表征的目的,运用高精度工业显微CT,对采自安阳主焦矿的焦煤煤样进行精确扫描,利用VG Studio MAX图像分析软件,对基于CT扫描所得的可视化煤心进行裂缝提取,并对煤心的CT扫描图像进行量化分析。结果表明,基于工业显微CT扫描重建的三维数字煤心,能可靠地反映真实煤心的内部裂隙结构,图像处理软件能够对煤样中错综复杂的裂隙网络进行精确表征,满足科研工作者对裂隙煤岩体进行定量描述的要求。研究结果可为基于工业CT扫描的煤岩无损检测及数字煤心构建提供有益参考。

爆炸载荷下邻近巷道围岩平行裂纹扩展规律试验研究17-23

摘要：爆炸载荷下邻近巷道围岩的破坏往往表现为围岩裂纹扩展贯穿,为了更深入地了解爆炸载荷下邻近巷道围岩原有裂纹的扩展贯穿机制,以便提出有针对性的围岩防护措施,采用数字激光动态焦散线试验系统,详细研究了两平行裂纹的贯穿过程。结果表明:爆源、巷道自由面以及原有裂纹间的相互作用是影响裂纹扩展贯穿过程的主要因素,爆炸载荷下邻近巷道围岩裂纹扩展主要包括爆生主裂纹与原有裂纹的扩展贯穿以及原有裂纹间的扩展贯穿,且在贯穿过程中伴随有能量的传递;爆炸载荷下,爆源处诱发爆生主裂纹与相距较近的围岩原有裂纹贯穿,并继续沿原爆生主裂纹扩展方向,即炮孔径向扩展,形成爆炸能量释放的主线,其他薄弱区域能量释放明显被削弱;当原有两裂纹邻近尖端存在相互影响区时,距离爆源较远的原有裂纹翘曲向距离爆源较近的原有裂纹。

基于采动覆岩裂隙三维分布形态的地面L型抽采钻孔合理位置研究24-31

摘要：高瓦斯矿井使用地面L型钻孔代替高抽巷抽采瓦斯,能够节省大量巷道掘进工程,减缓采掘接替紧张状况。为了研究L型钻孔的最优布置位置,以新景矿3213工作面为例,采用相似模拟和三维数值模拟,确定了采场上方覆岩的运移规律和裂隙带三维分布形态。根据采动三维裂隙分布形态建立三维裂隙场模型,导入COMSOL模拟软件,对不同位置的L型地面定向钻孔,模拟抽采过程中的瓦斯运移规律和富集分布区域。结果表明,抽采钻孔能有效降低采空区的瓦斯体积分数,钻孔布置在回风巷上方的"O"型裂隙区中上部时抽采效果最好。根据新景矿3213工作面实际情况,定向钻孔最优布置位置为垂直方向在回风巷上方距煤层顶板20~30 m,水平方向在回风巷内错平距15~30 m。经现场5个月的抽采试验,地面L型钻孔平均抽采瓦斯体积分数78.5%,抽采瓦斯纯量8.58 m^3/min,日抽采纯量达到11 953 m^3,占工作面总瓦斯涌出量的42.60%,有效地解决了工作面瓦斯的控制问题。

井间泥岩夹层物性参数对蒸汽辅助重力驱油的影响32-38

摘要：稠油油藏中泥岩夹层的存在对蒸汽辅助重力驱油(steam-assisted gravity drainage,SAGD)开采效果具有重要的影响。为分析井间泥岩夹层物性参数对SAGD开采效果的影响,以加拿大麦肯河油田某典型区块为研究对象,通过CMG油藏数值模拟软件建立表征SAGD注采井间泥岩夹层的数值模型,基于不同的泥岩夹层的长度、厚度、间距、夹层与井间的垂向距离、渗透率等进行正交试验,通过直观分析和方差分析,对模拟结果进行分析及验证,探讨泥岩夹层位于注采井正中间(BIP-A)和斜中间(BIP-B)2种模式下泥岩夹层各物性参数对石油采出效果的影响程度。结果表明,在BIP-A和BIP-B模式下,泥岩夹层各物性参数对石油采出效果的影响程度大小排序分别为长度>渗透率>厚度>间距>垂向距离和长度>厚度>渗透率>垂向距离>间距。SAGD生产布井时应避免泥岩夹层位于注采井正中间,根据各参数影响程度优化布井方式和采取必要措施(如压裂等),对SAGD高效生产具有重要的意义。

河南理工大学学报·自然科学版杂志地测与环境工程

准噶尔盆地阜东斜坡带头屯河组伊/蒙混层分布规律及其主控因素研究39-46

摘要：准噶尔盆地阜东斜坡带侏罗系头屯河组中存在大量伊/蒙混层矿物。为提高储集层评价准确性,以便后期开发方式的调整,通过野外剖面和岩心观察,结合薄片分析、扫描电镜、X-衍射等微观测试分析手段,对研究区头屯河组砂岩储集层中伊/蒙混层的成因、分布规律及其主控因素进行了详细研究。研究区成岩成因的伊/蒙混层较为普遍,镜下呈不规则弯曲片状、似花朵状包绕碎屑。伊/蒙混层相对质量分数在纵向上呈现旋回式变化,平面上分布主要和沉积微相及距剥蚀线远近有关。研究结果表明,凝灰岩岩屑以及长石矿物为伊/蒙混层形成的物质基础,流体动力环境对伊/蒙混层的分布起到重要控制作用。

鄂西走马地区ZK701孔南华系大塘坡组主量元素地球化学对古气候的指示47-54

摘要：地球于新元古代后期的成冰纪发生了Sturtian和Marinoan 2次全球规模的冰川事件,被称为"雪球地球"期,该时期的古气候演化一直被地质界广泛关注。扬子地区南华系相当于成冰系,其大塘坡组为古城冰期(Sturtian)与南沱冰期(Marinoan)的间冰期沉积。本文对鄂西走马地区ZK701钻孔岩心大塘坡组细碎屑岩样品主量元素地球化学进行了研究,ICV(成分变异指数)值显示沉积物具有初次沉积的特征,计算了CIA(化学蚀变指数)、CIW(化学风化指数)、PIA(斜长石蚀变指数)、n(Al)/n(Ca)及n(Na)/n(K),探讨了该区南华纪间冰期的古气候演化过程,结合前人研究,认为大塘坡间冰期早期气候干冷(CIA值介于55.6~69.8,均值65.0),大塘坡中晚期气候恢复温暖湿润并趋于稳定(CIA介于71.0~77.7,均值73.4),CIW,PIA,n(Na)/n(K)等指标反映的古气候演化过程与CIA反映一致,n(Al)/n(Ca)的变化也反映了陆源碎屑输入量随着古气候波动。本研究为扬子地区南华纪间冰期古气候演化分析提供了重要基础资料。

一种基于无人机影像的迭代二值化道路裂缝检测方法55-59

摘要：道路裂缝是评价路面性能指数的一项重要指标,目前常用的检测方法有人工检测法和道路信息检测车检测法,这2种方法作业危险系数大、成本高,而消费级无人机在获取道路裂缝信息方面有着巨大的优势。本文针对现有道路裂缝检测方法存在训练样本大、试验周期长等不足,提出了一种基于无人机影像检测道路裂缝的方法。在对影像进行加权平均灰度化、直方图均衡化、中值滤波去噪等操作后,使用迭代二值化方法获得清晰的二值化影像,并采用积分投影的方式识别裂缝位置加以标记。结果表明,采用迭代二值化路面裂缝检测方法比直接采用基于灰度值特征对原始数据和去噪后数据进行检测效果有显著提升。在迭代次数为15次时,该方法对路面裂缝的识别正确率可达86.6%,误判率为13.4%,并且在复杂场景下有较高鲁棒性,提高了道路裂缝检测效率。

河北省民用煤大气污染物排放特征及清单建立60-69

摘要：基于2017年地理国情数据和河北省农村普查"帮扶村"数据,以河北省全境为研究对象,采用抽样调查法和排放系数法获得河北省民用煤大气污染物排放情况,结合网格化分析,将污染物排放情况进行空间分析,建立2017年河北省民用煤大气污染物排放清单。结果表明:(1)2017年河北省民用煤总量为2.645 9×10^7 t,其中型煤7.468×106 t,散煤1.899 1×10^7 t。保定市、唐山市和邯郸市民用煤数量位居前三,分别为3.856×10^6 t,3.718×10^6 t和3.313×10^6 t;(2)2017年河北省民用煤大气污染物排放量分别为SO21.24×10^5 t,NOx 3.6×10^4 t,VOCS 8.4×10^6 t,CO 3.204×10^6 t,PM10 2.65×10^5 t,PM2.5 2.11×10^5 t;(3)CO所占比例最高,约为80%,其次是PM10与PM2.5,两者共占约12%;NOx所占比例最小;(4)从空间角度分析,河北省民用煤主要分布范围与河北省村落分布基本一致,而大气污染物排放较为集中的地区为河北省东部和中部,南部的山前平原区。西部的太行山区,北部的燕山地区以及沿海地区污染情况相对较小。

秸秆气化焦油蒸馏产物GC-MS与TG-DTA测定分析70-76

摘要：为了利用秸秆气化焦油,测定了秸秆气化焦油112~150℃蒸馏产物上层液的pH、凝点、闪点、恩氏黏度、密度、高位发热量,利用气相色谱-质谱联用仪和综合热分析仪进行秸秆气化焦油112~150℃蒸馏产物上层液GC-MS分析试验和TG-DTA试验,得到试样的化学组成、热重曲线、差热曲线,并从化合物、元素方面与柴油进行对比分析。从挥发分的析出和燃烧特性,升温速率的影响,动力学3方面进行了热分析。结果表明:试样芳香烃质量分数接近柴油,试样成分中不含硫、氮,燃烧污染小;试样易挥发,挥发分质量分数高,挥发分吸热后不断析出,析出较为集中,灰分低、易于燃尽,具备液体燃料喷雾燃烧的特性,具有作为车用燃料的可能性与价值。

河南理工大学学报·自然科学版杂志机电与计算机工程

基于电流信号的刀具磨损状态监测方法研究77-84

摘要：为了降低因刀具失效而出现的工件报废和设备损坏的概率,进一步提高数控机床无故障运行效率,使用电流传感器采集变频器输入侧的电流,并利用三相畸变线电流计算其平均有效电流值。将平均有效电流值信号和传统RMS有效电流值信号分别进行时域、频域和时频域的分析,通过对比,验证本文所提出方法可以很好地对刀具磨损状态进行区分,证明其适用性。采用工控机主板、数据采集卡以及霍尔电流传感器等搭建硬件平台,以Qt作为软件开发框架,设计制作一套刀具磨损状态监测系统,并在数控加工中心进行试验验证。结果表明,所设计的监测系统能够在一定程度上反映刀具磨损状态并进行预警,该监测方法有效。

车门系统玻璃升降声品质的结构优化研究85-91

摘要：车门系统玻璃升降声品质是汽车噪声、振动和声振粗糙度的重要研究内容之一。玻璃升降过程中存在异响声大、声品质差等问题,通过现场噪声和电机加速度测试,测得异响主要发生在电机频率104.7 Hz和111.7 Hz时。建立车门系统的CAE模型,对车门内板电机固定区域进行动态加速度响应分析,识别出导致异响的内板敏感区域。对车门系统进行模态分析,并优化车门系统内板结构,即在内板敏感区域增设桥接结构并将电机顺时针旋转8°。对优化结构进行振动响应分析、耐久性能分析和噪声试验测试。结果表明,优化方案的车门玻璃上升和下降阶段的最大声压值为41.6 dB(A)和43.5dB(A),均小于要求的声压值45 dB(A),达到了改善车门系统玻璃升降声品质的目的。

延迟时间的震灾条件下车辆调度优化研究92-98

摘要：灾区受灾消息传达延迟以及运输路网破坏造成物资配送延迟,这直接影响到应急救援物资的及时输送,进而影响到救灾效果。本文在考虑通讯中断以及运输路网中断造成物资运输延迟的基础上,以应急物资运输总时间最短为目标,建立震灾条件下车辆调度优化模型,该模型以"72 h黄金救援期"为目标,保证重要的救援物资在72 h内送达灾区。通过算例验证模型有效性,结果表明:模型在对车辆进行调度时,优先考虑载重和容量较大的车辆,以便在相同时间内运输更多的物资满足需求;当车辆行程不变时,总延迟时间越大,应急救援物资运输总持续时间越长,并且所有物资运输时间越短;当总延迟时间不变时,车辆行程次数越小,物资配送时间越短,并且车辆装载率将会越高。

具有单个时滞的基因调控网络的稳定性分析99-107

摘要：为了减少具有时滞的基因调控网络在实际问题研究和应用中的保守性,对仅具有单个时滞(翻译时滞)的基因调控网络在均方根意义上的全局指数稳定性进行分析。将时滞假设为随机和时变的,且其概率分布是先验已知的。通过采用时滞的概率分布信息,利用辅助时滞参数的Lyapunov函数、稀疏矩阵和LMI技术,得出仅具有翻译时变时滞的确定性和不确定性的基因调控网络指数稳定性的判据。运用MATLAB中的LMI和Simulink 2个工具箱对实例进行仿真,结果验证了所提理论的正确性。

励磁调差修正单元对发电机系统动态稳定性的影响108-113

摘要：励磁系统调差修正单元在对发电机外特性进行调整的同时,也会影响发电机的动态稳定性。依据戴维南定理分析发电机并网后的稳态运行模型,讨论发电机回路电流与等值电势以及相角的变化关系,并用向量法分析电流修正单元对励磁调节系统测量电压的影响。采用MATLAB仿真平台建立含有电流修正单元的水轮机组可控硅励磁系统仿真模型,分析不同电流修正系数对水轮机组与系统之间动态稳定性的影响。在发电机满足静态稳定的情况下,电流修正系数为正时,系统满足动态稳定;电流修正系数为负时,在修正系数绝对值较大、发电机重负荷情况下,系统容易出现动态失稳。

基于分数阶-协同控制的PMSM风电系统并网研究114-119

摘要：分析PMSM风力发电并网系统各组成部分工作机制,构建PMSM风力发电并网系统数学模型;基于分数阶和电网电压定向协同控制理论,探讨分数阶PI~λ控制器的设计与模型实现;以直流侧电压稳定、网侧单功率因数运行为目标,设计基于分数阶-协同控制的PMSM风电系统并网方案。在MATLAB/Simulink中建立PMSM风力发电并网系统仿真模型,结果表明,模型可以实现PMSM风电并网系统直流侧电压稳定的分数阶-协同控制。对比经典PI调节器,分数阶PI~λ控制效果更优,动态响应更快,直流侧电压更稳定,验证了所提方案的可行性和有效性。

电液锥阀电导率自适应控制研究120-125

摘要：针对电液锥阀电导率易受外界因素影响而难于控制的问题,提出一种基于节点感知器网络的自适应智能控制器。该控制器借助节点感知器网络自适应学习电液锥阀逆输入状态映射,逼近被控对象目标函数,迫使其追踪流量系数特性和期望系统压力。另外,给该控制器加入一故障检测算法,该算法实时检测被控目标状态参数,与预先设定的性能界限偏差值相比较,进而迫使被控目标转移到对应状态模块,并提取故障特征,给出诊断结果。仿真结果表明,将节点感知器网络和故障检测算法相结合,能够实现对电液锥阀期望电导率和系统工作压力的良好追踪,平均追踪误差分别为-0.2×10^-4 m^3/(s·Pa)和-0.004 MPa,优于其他控制算法。该控制器的提出为液压阀模型识别及快速准确故障诊断提供了参考依据。

河南理工大学学报·自然科学版杂志土木与材料工程

砂土中静压桩挤土效应的研究126-133

摘要：为了研究静压桩在砂土中沉桩时的挤土效应,采用有限元模拟软件ABAQUS建立静压桩贯入的三维模型。采用Mohr-Coulomb屈服准则,考虑大变形以及位移的非线性、材料的非线性,利用位移贯入法实现桩的连续贯入,并利用室内物理模型试验验证了数值模拟的可行性。对模拟结果进行分析,得到沉桩过程中不同路径上应力和位移的变化曲线图。结果表明:当沉桩深度为5倍桩径时,地表土竖向和水平向位移均在距桩轴线1.2倍的桩径处达到最大值;随着静压桩的不断贯入,土体的水平和竖向位移最大值在逐渐增大,且增速趋于平缓;水平和竖直应力随着沉桩深度的增加而先增大后减小,在桩尖处出现明显的应力集中现象;随着径向距离增加,土体应力迅速减小。