上覆煤柱影响下工作面应力场分布变化规律

为了研究近距离煤层群下行开采过程中,下煤层工作面受到上覆煤柱影响形成高应力区后,导致顶板垮落、冲击地压、煤壁片帮、瓦斯爆炸等煤矿灾害的发生问题,本文运用FLAC 3D软件,分别对厚度为1 m、2 m、3 m、5 m的上覆煤柱作用下位煤层开采前及开采过程中顶板应力分布动态变化规律进行数值模拟与分析。研究表明:①在下煤层未开采前,上覆煤柱会使下煤层处于应力集中状态;当煤柱厚度增加时,下煤层顶板支承应力场峰值、应力集中系数和应力集中区域范围逐渐减小,支承应力场峰值始终处于煤柱中心线附近。②随着工作面推进距离的增加,采区前方应力集中区域范围逐渐减小,支承应力场峰值及集中系数先增大后减小;在工作面推进过程中,煤柱厚度越小,工作面前方顶板支承应力峰值、集中系数和集中范围越大,应力集中区域与工作面的距离越小,越应注意防止冒顶、顶板破碎等矿井灾害事故的发生。

基于泡泡的隧道施工中岩尘净化技术研究

隧道掘进作业中产生的岩尘不仅会污染工作面,损坏设备,而且影响严重人员健康,因此岩尘治理在工程建设中至关重要。本文提出了一种泡泡岩尘净化新技术,即向作业面喷出大量能够长时间飞行在空气中的泡泡,使其去捕捉、吸附、粘结并湿润空气中的岩尘,随着泡泡破灭后一起沉降到地面,从而达到快速除尘目的。针对岩尘,先通过单体表面活性剂到的性能测试,优选出三种高性能表面活性剂,再对其两两复配,然后测试其对岩尘的润湿性能,最终选择浓度为1.0%、配比1∶4的AOS/ASLA作为起泡剂。通过模拟平台分别进行了岩尘自由沉降和泡泡除尘实验,结果表明:粉尘浓度越高,则自由沉降时间越长;通过自行研发的发泡器进行泡泡除尘实验,与粉尘的自由沉降相比,在三种模拟岩尘浓度下,其除尘效率分别提高了94.72%、93.56%、92.64%。可见,新型泡泡除尘技术,能够显著提高除尘效率,并且可以节省大量水资源。

煤矿泡泡除尘新技术研究

煤尘对煤炭生产危害极大,不仅易使工人患尘肺疾病,而且在一定条件下还会发生爆炸,因此煤尘治理是煤矿生产安全的有力保障。鉴于此,文章提出了一种新型泡泡除尘技术,即用体积较大的泡泡来捕捉空气中漂浮的粉尘,从而达到净化空气的目的。首先分析了泡泡的形成机制和泡泡除尘机理,然后利用针对煤尘治理而配置的发泡液,在自行开发的实验平台上进行了煤尘的泡泡除尘模拟实验,其结果表明:煤尘浓度越高,自然沉降时达到国标值以下的时间则越长,如实验模拟最高浓度时的自由沉降时间最长可达3 h左右,而泡泡除尘时达到国标值以下的时间只有几分钟;煤尘浓度越高,泡泡除尘用时则呈线性增加;与此同时,当煤尘被泡泡捕捉并湿润后,则随着泡泡的破裂而一起沉降到地面,进而丧失了二次扬尘的能力。文章的研究结果可为煤尘治理提供新技术支持。

建筑扬尘泡沫抑尘剂的性能研究

为有效治理建筑扬尘对环境的污染,提出了泡沫抑尘新技术。介绍了泡沫抑尘技术的原理,并在前期预实验的基础上,开展了建筑扬尘泡沫抑尘剂配制和性能研究以及其抑尘效果的应用研究。结果表明:(1)以发泡剂(K12A)、稳泡剂(NaCl)、保水剂(甘油)为原料,经正交实验确定泡沫抑尘剂的最佳配方为质量浓度1%的K12A、0.8%的NaCl、0.8%的甘油;(2)经泡沫抑尘剂处理后尘样的研究发现,表面活性剂(K12A)能够增大泡沫抑尘剂的黏度,降低其表面张力,进而增大其对尘样的固化效果及在其中的渗透性,而添加保水剂可以减少尘样中水分的蒸发,进而增强其保水性;(3)泡沫抑尘覆盖试验结果显示,在室温、五级风吹蚀环境下,覆盖尘样的泡沫层存留时间长、稳定性好;(4)对经泡沫抑尘剂处理后尘样的抗风蚀性、抗雨蚀性和抗高温蒸发性等抑尘效果的应用研究发现,该泡沫抑尘剂可以增强尘粒间黏结性,进而提高其抗风蚀性和抗雨水侵蚀性,而保水剂可增强其抗高温蒸发性,经50℃高温烘烤8 h后尘样的含水率仍高于4%。该研究成果可为建筑扬尘治理提供新技术支持。

城市综合管廊缆线舱火灾烟气扩散规律数值模拟研究

基于流体Pyrosim模拟软件,结合西安市某地下管廊缆线舱进行火灾烟气扩散规律的数值计算。将整个火灾过程分为缓升段、快升段、下降或波动段等3个阶段,当自动喷淋灭火系统启动后,火灾热释放速率以阶梯型开始衰减;烟气由于受到火源热羽流及舱室顶部受限空间的作用,形成顶棚射流,随即向舱室两侧扩散,此时烟气在竖向空间出现了分层现象;不同位置处的能见度均随时间的推移呈负指数下降,且距离火源越远,能见度开始下降的时间越迟。研究结果表明:烟气扩散规律与火源热释放规律呈正相关,可分为发烟段、烟气快速上升段、缓升或波动段;当关闭通风系统后,不同位置处空气中的烟密度具有不同的峰值,并且随着时间的推移,空气中的烟密度最终趋于稳定。研究结果可为综合管廊消防管理提供理论参考。

废弃EPS材料高温改性影响机制及其混凝土力学性质研究

针对环境中EPS存在难降解、污染大的问题,拟对废弃EPS材料进行高温改性及再利用研究,分析高温对EPS密度、强度、微观结构等影响规律。结果表明:在50~90℃区间,其密度、强度无变化;在90~110℃区间,材料的密度、强度略有增加;随着温度的升高,微观结构表现为EPS材料表面的薄膜状微孔不断熔融,由原来孔壁<1μm、孔径60~120μm的大孔,热缩为120℃条件下的孔壁3~4μm、孔径为10~30μm的小孔,强度表现为115℃和120℃条件下较110℃提高5倍和7倍左右。再将不同温度改性、不同粒径的EPS颗粒分别与水泥浆以1∶4体积比制备混凝土试块,通过对其力学性能测试发现,随着改性温度的提高,混凝土的弹性模量逐渐提高,抗压强度显著增强,其中用粒径3 mm的EPS颗粒作骨料所制备的试块,从常温的5.24 MPa升高到120℃条件下的18.27 MPa,提升幅度最大,约2.5倍。