集约式动态仿真实验教学矿井模型建设及应用

针对当前采矿模型存在占用空间大、实验教学效率低等问题。基于集约化设计,运用偏转结构课程板块共用组件技术,融合信息技术与机电一体化技术,开发了集约式动态仿真实验教学矿井模型。该模型实现了实时对比式实验教学,结合“半翻转课堂”等教学方式,有力提升了实验教学质量,提高了实验教学效率。

煤岩体破裂电磁辐射分形特征研究

为提高电磁辐射预测煤岩体动力灾害的准确性,采用室内试验和分形理论相结合的方法研究单轴压缩煤体产生的电磁辐射分形特征。研究结果表明:煤岩体受载过程中产生的电磁辐射脉冲数在时间上具有明显的分形特征,分形维数与煤样的冲击能指数成正幂指数关系;当受载煤岩体处于压密阶段时电磁辐射分形维数较小;处于弹性阶段时,电磁辐射分形维数有一个较小增长,并保持在一个稳定的水平;当受载煤岩体处于塑性阶段时,电磁辐射分形维数大幅度提高;临近主破裂时电磁辐射逐渐降低;主破裂时电磁辐射分形维数降低到最低水平;残余变形阶段,电磁辐射分形维数先增长后减少,总趋势减少。利用上述研究成果,成功地对7249工作面的冲击地压进行准确的预测预报。实践表明,计算脉冲数分形维数的电磁辐射法能够预测煤岩动力失稳现象。

煤层冲击倾向性评价损伤指标

为提高煤层冲击倾向评价的准确性,采用理论和试验相结合的方法,研究了煤样峰值损伤因子与煤样完全破坏时的盈余能量的关系。理论和试验研究表明:煤样的峰值损伤因子与煤样完全破坏时的盈余能量呈二次多项式的关系,随着峰值损伤因子的增加,煤样完全破坏时的盈余能量降低,煤岩峰值损伤因子表征了煤样完全破坏时的盈余能量。盈余能量反映了煤体发生冲击地压的难易程度和猛烈程度,因此,可以采用单轴压缩煤样的峰值损伤因子来评价煤层的冲击倾向。根据盈余能量和煤样峰值损伤因子的大小,对煤层的冲击倾向性进行了分级。现场实践表明,相对于传统冲击倾向指标,该分级指标更贴近实际。

基于能量理论的煤岩体破坏电磁辐射规律研究

为了给电磁辐射预测矿井冲击地压灾害提供理论依据,采用电磁波和损伤力学理论初步分析了电磁辐射能和加载机械能的关系;采用试验和能量理论研究了单轴压缩条件下煤体变形破坏产生电磁辐射能与受载煤体能量积聚、耗散的耦合关系。研究结果表明:加载机械能与煤体变形破坏产生的电磁辐射能成系数为m正线性关系,m与煤体的弹性模量成0.107 4的比例关系;受载煤体峰值弹性应变能与电磁辐射能成正对数关系,煤体的弹性能指数与峰值累积电磁辐射能、总累积电磁辐射能均成正线性关系,电磁辐射信号反映了能量聚集和耗散的状态,表征了煤体冲击破坏的难易程度。因此,电磁辐射能够预测矿井冲击地压灾害的发生。

冲击地压的能量机理及其应用

根据煤岩体在变形过程中宏细观能量耗散,得出煤岩体裂纹尖端拉应力过大而失稳扩展是冲击地压发生的根本原因;定义弹性能衰减度和塑性能变化率。研究结果表明:弹性能衰减度与弹性模量E成正比,当受载煤岩体应变达到3-3^(1/2)/2ε0时,弹性能衰减度取得最大值(13^(1/2))Eexp(-3+3^(1/2)),若弹性能衰减度大于临界值,则冲击地压就会发生;塑性能变化率和岩体破坏过程中电磁辐射脉冲数呈0.168的正比关系;降低煤体裂纹尖端拉应力和弹性模量是防治冲击地压的有效途径,在此基础上提出煤层注水防治7339工作面冲击地压的方案,工程实践证明,该方案是切实有效的。

坚硬顶板组合煤岩样破坏电磁辐射规律及其应用

采用实验室试验和分形理论相结合的方法研究了组合煤岩样变形破裂的电磁辐射规律。研究结果表明,加载初期,电磁辐射信号增加,然后略微减小,出现一段较为稳定的区域,当临近主破裂时,又大幅度增加,进入残余变形阶段时,电磁辐射又逐渐减小;电磁辐射信号与顶板在组合煤岩样的比例成正指数关系;电磁辐射脉冲数具有分形特征,并且随着加载进行,分形维数增加,临近主破裂时分形维数急剧减少;分形维数与顶板在组合煤岩样的比例成正线性关系。利用上述规律,成功地对7251工作面的冲击危险进行了预测预报。

巷道冲击矿压的锚杆支护机理及实践

煤体破坏失稳而发生冲击矿压的巷道,采用锚固技术,能够增加锚固围岩的力学性质,改善锚固围岩的应力状态,防止基本顶的离层,充分调动和增加围岩的自承性能,减少顶板的下沉量和下沉速度,降低顶板突然下沉的可能性,增加夹持煤体释放能量的难度。

煤岩体破坏过程中电磁辐射与能量耗散耦合分析

为了完善电磁辐射方法预测预报煤岩体动力灾害理论,利用物理实验、理论分析的方法研究受载煤岩体变形破裂过程中产生电磁辐射信号特征及其与煤岩体能量耗散的耦合关系。结果表明:电磁辐射是煤岩体塑性变形引起的,受载煤岩体电磁辐射脉冲数与塑性能变化率成正比,比例系数为5.962,电磁辐射总脉冲数与煤岩体的塑性能成正比,电磁辐射不仅仅与损伤速率有关,而且还与受载煤样的弹性模量成正比,这与受载煤岩体电磁辐射试验现象相符合。

受载煤岩体电磁辐射动态多重分形特征

采用多重分形理论、物理试验相结合的方法研究了试件单轴压缩破坏过程中电磁辐射信号的多重分形谱宽度ΔD_q变化规律。研究结果表明：试件单轴压缩破坏过程中产生的电磁辐射信号具有多重分形特征;多重分形谱宽度ΔDq试件所受的应力水平有密切关系。加载初期,分形谱宽度ΔD_q着应力的增加而起伏增强;临近主破裂时,多重分形谱宽度ΔD_q到最大值0.27,进入残余变形阶段后,ΔD_q降至0.20-0.22。因此多重分形谱宽度ΔD_q动态变化与试件受载变形破裂过程具有良好的对应关系,临近主破裂时ΔD_q剧增大且达到最大临界值可以作为试件冲击破坏的判定依据,对试件冲击破坏进行提前预警。

坚硬顶板对冲击矿压发生的影响(英文)

通过理论分析、现场实测和冲击矿压现象分析,说明了顶板坚硬岩层产生的静压和突然运动、破断均可使煤体内部裂纹不稳定扩展而容易发生冲击矿压.

水旱交接处护巷煤柱冲击矿压控制

在水采工作面和旱采工作面交接的护巷煤柱处,极易发生冲击矿压事故.通过对冲击矿压机理的分析,认为冲击矿压的发生是由于积聚较高能量的受载煤体裂纹不稳定扩展所致.提出了增加卸载区的范围,促使煤体裂纹稳定扩展,降低单位煤体储能,从而控制冲击矿压发生的原理.给出了该条件下增加煤体孔隙率,减少瓦斯、空气流通通道的防治原则.在此基础上,给出了分段治理,注水和注浆相结合的防治方案.工程实践证明该方案是切实有效的.

高校青年教师培养方法与途径

随着高校扩展和教师规模的不断扩大,青年教师已经成为高校的骨干教学力量之一和未来教育改革发展的主力。加强对青年教师的培养,关系着高校的可持续发展和教学科研水平的不断提高。在分析青年教师现状和存在的主要问题基础之上,从高校对青年教师的管理理念、培养方案、导师制选择、经费支持、考评体系、激励制度以及青年教师自身的职业精神等方面探讨了高校青年教师的培养。

锚杆-泡沫铝联合支护防治冲击地压试验研究

冲击地压巷道围岩控制是防止冲击地压发生的重要研究内容。基于冲击地压发生条件、锚杆支护特点和泡沫铝力学特性,提出了锚杆-泡沫铝联合支护冲击地压巷道方法。为了研究锚杆-泡沫铝联合支护冲击地压巷道机制,运用相似模拟理论,对锚杆-泡沫铝联合支护试样的力学特性进行单轴压缩试验研究。研究结果表明:试样单轴抗压强度与其锚杆支护密度成正比关系,与泡沫铝支护厚度成正幂数关系;试样完全破坏所耗散能量与试样支护的锚杆根数和泡沫铝的厚度成正线性关系,剩余能量系数与试样支护的锚杆根数和泡沫铝的厚度成负线性关系;试样弹性能指数与试样支护的锚杆根数和泡沫铝的厚度均成负对数关系,试样冲击能系数与试样支护的锚杆根数和泡沫铝的厚度均成负对数关系。由此可见,随着锚杆支护密度、泡沫铝支护厚度的增加,锚杆-泡沫铝联合支护试样冲击倾向降低,试样完全破坏释放的能量减少,试样发生冲击破坏危险性降低。研究结果为锚杆-泡沫铝联合支护冲击地压巷道提供理论依据。

基于多重分形理论的冲击地压电磁辐射预测

煤岩破坏产生的电磁辐射信号具有多重分形特征,在正阶距区域,多重分形谱宽度趋于一个稳定值,该值能够表征煤岩的冲击破坏。为了提高电磁辐射预测预报煤矿冲击地压的水平,采用物理实验和多重分形理论相结合的方法,研究了煤样变形破坏过程中多重分形谱宽度与其冲击倾向、释放能量的内在关系,结果显示:当阶距q从2增加到7时,多重分形谱宽度趋于一个稳定值,临近主破裂时,达到最大值;煤样主破裂多重分形谱宽度ΔD_(qc)与其冲击能指数和剩余能量均呈正线性关系,与弹性指数呈正对数关系,在此基础上建立了电磁辐射预测冲击地压的量化分级指标体系。利用上述分级指标体系,成功地对7251工作面的冲击地压进行了准确的预测预报。

采矿振动法在巷道顶板离层中的应用

分析了巷道顶板离层的机理,指出了传统测量离层方法的弊端,论述了采矿振动法测量离层的原理,提出了采矿振动法测量离层的方法。实践表明,采矿振动法比其它测量离层的传统方法更快速、准确。

冲击矿压的强度弱化减冲理论及其应用

提出冲击矿压的强度弱化减冲理论,即采取松散煤岩体,降低强度和冲击倾向性,使得应力高峰区向岩体深部转移,并降低应力集中程度,使发生冲击矿压的强度降低,使得煤岩体中所积聚的弹性应变能达不到最小冲击能,从而防治冲击矿压的发生.强度弱化减冲理论在三河尖矿的生产实践中得到了有效的验证.

大断面煤巷预应力桁架锚索的理论与实践

从力学角度重点论述了普通锚杆(索)在大断面煤巷支护失效的原理以及预应力桁架锚索的支护原理,采用数值模拟计算设计和优化五阳煤矿桁架锚索支护方案,现场实测顶板下沉量为120 mm,仅为普通锚杆(索)支护时的34.6%;掘进期间顶板主要移动活跃时限为14~20 d,之后趋于稳定;月进115 m,比普通锚杆(索)提高了15%.

离层注浆控制冲击矿压危险机理探讨

煤层上覆坚硬厚层岩层组成的主关键层对冲击矿压的发生具有强烈的影响.主关键层岩层的剧烈活动是冲击矿压发生的集中区域,而且震级也高;冲击矿压的发生需要煤层及其周围岩层中聚集大量的弹性能外,还需要主关键层破裂等释放的外部能量;该外部能量与岩层厚度的平方、抗拉强度的2.5次方成正比;破断中心距巷道工作面越近、释放的能量越大,传播到巷道工作面处的能量越大,越容易引发冲击矿压.因此,可采用覆岩离层注浆等技术手段保证覆岩主关键层的长期稳定,消除主关键层岩层破断引发的冲击矿压危险.

基于神经网络的间隔调速模型研究

车组溜放速度控制是驼峰自动化的重点和核心内容。由于间隔调速位位于驼峰咽喉 ,溜放坡度大 ,车组速度快 ,车辆密集 ,所以间隔调速是速度控制的难点。传统的间隔调速思想是 :首先根据车组溜放的物理数学模型 ,建立车组溜放方程 ,确定出口定速 ,然后调节车组的溜放速度 ,使之达到出口定速 ,即以“出口定速”为控制目标的静态间隔调速。这种控制方法由于没有实时考虑车组间的间隔 ,所以容易导致溜放事故或解体作业效率的降低。随着溜放作业自动化的发展 ,传统的静态间隔调速模型开始受到挑战 ,建立根据前后车组间的距离—间隔动态控制出口速度的间隔控制模型 ,应当成为当前驼峰自动化的研究重点。本文是利用智能控制和神经网络原理 ,建立动态控制出口速度的间隔制动位速度控制模型。该模型以前后车组间的实时间隔作为控制参数 。

煤岩体的强度弱化减冲理论

冲击矿压实质是煤岩体能量积聚与释放的过程,当煤岩体中所积聚的弹性应变能达到其极限冲击能时,就可能发生冲击矿压.煤岩体的强度弱化减冲理论,就是在强冲击危险区域,采取松散煤岩体方式,降低强度和冲击倾向性,使得应力高峰区向岩体深部转移,并降低应力集中程度,从而使发生冲击矿压的强度降低,这样煤岩体中所积聚的弹性应变能达不到最小冲击能,因此可防治冲击矿压的发生.煤岩体的强度弱化减冲理论在三河尖矿的生产实践中得到了有效的证明.