6~10 m厚煤层超大采高液压支架及其工作面系统自适应智能耦合控制

厚煤层储量及产量占我国原煤总储量及产量的一半,通过梳理厚煤层开采历史沿革,总结了我国厚煤层开采40年来的技术及装备研发实践,系统分析了以高端大采高液压支架及围岩智能耦合理论为代表的6~10 m大采高综采高效智能化综采技术及装备研究进展,提出了大采高支护理论及围岩智能耦合控制的突破是厚煤层一次开采高度突破的首要因素,完善的感知体系建立是液压支架自适应支护的前提,数字技术的应用为大采高工作面高效推进及装备智能协同控制提供了新的技术途径;阐明了大采高综放液压支架与围岩耦合关系,剖析了采高增加对硬煤层冒放性的有利影响,提出了基于煤矸识别、放煤机构控制的“纯煤段记忆放煤+煤岩分界模糊段人工反馈式干预放煤”的智能放煤控制策略;分析了大采高开采“采–运”协同智能耦合控制关键技术,构建了基于采煤机牵引速度与刮板输送机链速间联动调节的工作面装备间多机异构耦合自适应协同控制模型;研发了厚煤层开采中10 m超大采高液压支架,分析了厚煤层开采不断突破开采高度极限的新认识,从开采装备、控制系统等方面提出厚煤层一次开采高度的突破的研发方向。

科普视角谈煤炭露天开采

众所周知,煤炭不是直接裸露在地球表面等着人们去开采的,而是埋藏在地表之下,由专业技术人员进行设计和开采。煤炭开采方法有很多,常见的是井工开采和露天开采。所谓煤炭露天开采,就是先移走煤层上面的表土和岩石,使煤炭敞露地表后再进行开采的方法。移去表土和岩石的过程称为剥离,采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常采用台阶分层、自上而下逐层开采的方式,在空间上形成阶梯状。

特厚坚硬煤层超大采高综放开采支架-围岩结构耦合关系

针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上,提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度,阐释了支架-围岩支护系统“小结构”初次耦合主动支撑和“大结构”二次耦合被动承载概念和理论,分析了围岩“大、小结构”耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响,指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足“小结构”支护系统适应“大结构”周期性破断失稳形成的强动载矿压外,还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响,通过支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出,提高顶煤采出率。采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法,分析了坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理,讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响,研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响,以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用,提出了强力放煤机构结构改进和优化策略,并对破煤机理和效果进行探讨,以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴。

特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究

为解决塔山矿区段煤柱造成资源浪费严重、巷道矿压显现强烈等问题,采用相似模拟的方法对特厚煤层综放工作面回采后侧向支承压力分布特征进行研究,为塔山矿沿空掘巷煤柱留宽度优化设计提供理论依据。结果表明:塔山矿8206工作面煤体侧向支承压力影响范围为60~70 m,其应力降低区范围为11 m,应力峰值为41 MPa,位于煤壁内30 m处,应力集中系数为3.3;侧向支承压力影响范围为60~70 m。相似模拟结果与极限平衡理论计算结果、现场微震监测结果一致,从而得出当煤柱宽度小于6 m时巷道处在应力降低区内,即区间煤柱宽度为6 m。

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用"小拱小摆、大拱大摆"对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。

超大采高综放工作面板裂化片帮特征及合理护帮控制

针对榆神矿区超大采高综采工作面煤壁板裂化片帮问题,基于金鸡滩煤矿超大采高综放工作面开采技术条件,采用理论分析与工程实践相结合的方法,分析了超大采高工作面煤壁板裂化片帮特征,研究了适宜的护帮板结构形式和合理护帮控制措施。发现板裂化片帮具有多种特征:板状板裂化、“洋葱皮状”板裂化、弹射型板裂化(俗称“炸帮”)和护帮板动载扰动下板裂化片帮,提出并求解了整体式和分体式护帮板承载能力曲线,将护帮板承载能力曲线作为护帮板承载性能评价指标,分别分析和对比了2种结构形式护帮板运动特性及其与煤壁结构耦合关系,从力学特性和运动学特性角度得出整体式护帮板具有承载性能优、灵活性好和结构耦合适应性强等优点,建议在满足护帮高度要求的前提下,优先选用整体式二级护帮板结构。结合工业性生产实践,对煤壁板裂化片帮特征及危害进行分析,提出并讨论了相应的煤壁板裂化片帮防治措施。分析和借鉴同一盘区相邻8.2 m超大采高一次采全厚工作面分体式三级护帮板应用情况及其对煤壁维护效果,结合7.0 m超大采高综放工作面支架-围岩结构耦合关系,认为7.0 m超大采高综放工作面宜采用整体式二级护帮板。生产实践表明:整体式二级护帮板能有效维护超大采高综放工作面煤壁稳定,便于自动化控制和工作面高效开采。

特厚坚硬煤层超大采高综放首采工作面智能化技术

基于榆神矿区浅埋深、煤层特厚坚硬的赋存条件,针对超大采高综放开采首采工作面智能化开采所面临的难题,提出相应的解决对策,提高工作面自动化、智能化程度,减少工作面人员数量和劳动强度。讨论了超大采高综放工作面液压支架结构形式对智能化开采、支架-围岩"小结构"支护系统稳定性和顶煤冒放性的影响,认为两柱掩护式液压支架、整体式二级护帮板结构更适合超大采高综放工作面。针对顶煤冒放成拱问题,分析顶煤成拱形态和破拱措施,提出尾梁"小拱小摆、大拱大摆"的智能化摆动策略,提高顶煤冒放性和放煤效率。针对现阶段超大采高综放开采首采工作面顶煤冒放运移规律掌握不足、煤矸识别技术尚不成熟的情况,阐释了煤岩分界模糊段概念,将待放出顶煤分为纯煤段和煤矸分界模糊段,并提出纯煤段采用无需人工干预的智能化记忆放煤,煤矸分界模糊段采用人工干预反馈式放煤,在减少人员劳动量的同时保证顶煤采出率和降低含矸率。建立在线灰分检测智能评价和人工现场及时评价相结合的放煤效果综合评价系统,通过放煤键盘和反馈评价器及时、精准地控制放煤过程并给予反馈评价。针对采放不协调问题,提出和分析分区段成组放煤措施,提升放煤效率,促进采放协调。超大采高综放首采工作面智能化技术研究可为相似条件综放工作面提供参考和借鉴。

树脂包覆石墨/铜复合材料的高温和载流摩擦磨损性能

以酚醛树脂粉末、石墨粉、镀铜石墨粉和电解铜粉为原料,采用冷压−加压烧结工艺分别制备树脂包覆石墨/铜和镀铜石墨/铜复合材料,研究两种石墨/铜复合材料的室温、高温以及载流条件下的摩擦磨损性能,并与国外Roland接地电刷进行对比;结合高温(200~600℃)下铜基体晶体结构与材料导电和力学性能的变化规律,分析树脂持续分解对复合材料导电、力学和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:树脂包覆石墨/铜复合材料的高温力学性能优于镀铜石墨/铜复合材料,环境温度达到600℃时,树脂包覆石墨/铜复合材料的剪切强度仅降低6%,而镀铜石墨/铜复合材料的降幅达到24%。树脂包覆石墨/铜复合材料的高温(250℃)耐磨性和摩擦稳定性远优于镀铜石墨/铜复合材料和Roland电刷,载流摩擦因数低于Roland电刷。石墨的树脂包覆能改善铜基复合材料的高温和载流摩擦磨损性能,由于树脂层的保护,石墨即使在高温和载流条件下,也能形成连续完整且稳定的润滑膜,减少摩擦接触的微间隙;摩擦时炭化的树脂破碎成细小硬质颗粒,阻碍材料与对磨盘的黏着磨损;高温下铜基体软化不明显,可减少电弧的发生。

大采高智能化开采煤壁全过程精准控制技术研究

针对黄陵矿区及条件类似工作面大采高智能化开采煤壁控制现状,尤其是在片帮预警、智能控制等方面的难题,考虑智能化开采和综合机械化开采的工艺区别,从工作面设计、工作面设备参数确定、护帮参数优化、传感器方案、控制方案等5个方面,在预防、发展、防护3个阶段进行考虑和设计智能化开采煤壁控制方案。优化了液压支架护帮机构及护帮控制方式,设计了护帮板精准控制工艺,建立了基于片帮影响因素的工作面煤壁片帮预警模型,提出采用视频监控、太赫兹扫描和人员定位技术,结合工作面设备集中控制系统的工作面片帮防护体系,形成了大采高智能化开采煤壁全过程精准控制技术。将片帮控制技术纳入工作面智能化开采控制系统,有效解决了智能化开采煤壁控制难题,支架工由5人操作减少为无人操作,1人巡视,在黄陵矿区二号井顺利实施了大采高智能化开采,工作面年产量达到600万t。

论科学精神的培养

本世纪是我国发展的重要战略机遇期,此期间培养人们的科学精神是国家的百年大计。为了澄清人们对科学精神的认识,从而更好地培养人们的科学精神,文章在分析科学精神的主要内涵(包括实证精神、理性精神和创新精神)的基础上,指出科学精神的培养是一项系统工程,要注重依靠科学精神本身的政治性功能,在传统政治文化转型的过程中培养。同时,培养科学精神须克服虚妄的文化心态和僵化的思想观念,不能剥离人文精神,还应鲜明地反对学术腐败。

特厚硬煤超大采高综放小采放比开采技术与支架优化设计

为实现金鸡滩煤矿9~13 m特厚硬煤层的安全、高效和高回收率开采,采用理论分析和数值模拟等方法对不同割煤高度顶煤回收率和煤壁稳定性进行了分析,基于顶煤回收率、煤壁稳定性与割煤高度的对应关系提出了“以采为主,以放为辅”的超大采高小采放比技术。研制了ZFY21000/35.5/70D两柱掩护式强力超大采高放顶煤液压支架,基于抗冲击立柱、高效放煤机构等优化设计解决了超大采高综放易冲击、煤壁易片帮和硬煤易成拱的难题。超大采高小采放比综放开采是特厚硬煤提高回收率、实现高产高效的有效方式。

超声波辅助液相还原铜氨废液制备纳米铜粉

在超声波场条件下,以电子工业产生的铜氨废液为原料、水合肼为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂还原制备纳米铜粉。研究了该体系下温度、pH值、表面活性剂添加量和超声波场等因素对制备纳米铜粉的形貌和粒径的影响。通过试验探索得到最佳反应温度为:72℃;pH值:9.0~10.0;表面活性剂添加量为:0.2mol·L^(-1)。此外,在超声波场条件下制备的产物粒径小于无超声波场条件下的产物。制备的产物通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征,结果表明产物为纯度很高的铜粉,粒径达到纳米级别,形貌呈球形。在最佳工艺条件下,废液中铜离子的转化率达到97%以上,试验反应产物为氮气,没有引入新的金属离子,反应前后体系成份未变,可以浓缩后返回车间做铜板碱性蚀刻液使用,实现了绿色环保要求。

山东省能源消费与经济增长关系实证研究

通过山东省1980—2009年数据,运用协整与误差修正模型和Granger因果关系分析对其进行实证研究。建立了山东省的能源消费与经济增长关系模型,并对其进行分析。结果显示山东省的能源消费与经济增长之间存在协整关系,并且存在经济增长对能源消费的单向因果关系。

大倾角综放面防倒防滑防滚矸技术

基于永登集团丰阳煤矿12101综放工作面实际生产条件,采用理论分析与工程实际相结合的方法研究了工作面液压支架倒架、咬架及刮板输送机下滑的原因,分析了大块矸石滚落对工作面设备造成的冲击、卡塞等危害.采用伪斜推进、及时调整支架状态、"上拉下顶"防倒防滑、支架操作阀闭锁、端头支架锚固、及时支护、自上向下单向割煤、自下而上带压擦顶移架、控制采高等技术解决了支架的倒架、咬架和刮板输送机下滑问题;采用防滚矸钢网、全断面防滚矸装置、挡矸帘、柔性挡矸装置、加高挡煤板等技术解决了滚矸的危害.现场实践表明,该套技术保证了工作面的整体稳定性,为大倾角工作面安全生产提供了保障.

高压风机轴瓦过热原因分析及处理

针对高压风机运行中轴瓦过热原因进行了仔细分析,即风机出口管线存在应力,通过消除管线应力的办法,解决了风机轴瓦过热问题,确保风机的平稳运行。

裂隙网络对岩体试件单轴压缩力学特性影响研究

针对裂隙分布对岩柱或煤柱强度和稳定性影响问题,采用合成岩体模型技术(SRM)重构岩柱模型,研究裂隙密度和裂隙倾角对岩柱稳定性影响。合成岩体模型中分别采用平直节理黏结模型(FJBM)、光滑节理模型(SJM)和裂隙网络模型(DFN)模拟岩块、裂隙和裂隙网络。通过单轴抗压试验和单轴抗拉试验标定岩块宏观力学参数(单轴抗压强度、抗拉强度、杨氏模量和泊松比),数值模拟标定结果与试验结果对比表明数值模拟模型细观力学参数能够很好地匹配实验室岩样宏观力学参数。研究结果表明:岩体内裂隙将显著降低岩体抗压强度,岩柱强度随裂隙密度P21增加而降低;裂隙密度P21由1 m/m^(2)增加至5 m/m^(2),岩柱平均强度由103.5 MPa降低至69.5 MPa,岩体抗压强度与裂隙密度负相关;裂隙倾角由0°增加至90°,岩柱抗压强度呈“U”形变化;裂隙密度较小时,岩柱易形成“X”形压剪破坏,裂隙密度较大时,岩柱“X”形压剪破坏逐渐消失;岩柱产生的微裂隙与岩体裂隙密度负相关;裂隙倾角小于临界角φ或大于45°+φ/2时,岩柱易形成“X”形压剪破坏,而当裂隙倾角介于φ与45°+φ/2时,岩柱易形成剪切滑移破坏。岩体合成技术可为确定岩柱强度确定提供一种思路。

碳纤维粉末改性铁基粉末冶金材料的组织与性能

采用还原Fe粉作为基体,分别添加长度约为20μm的微米短碳纤维(micron short carbon fibers,MCsf)和粒径为1~4μm的碳纤维颗粒(carbon fiber particles,Cfp)作为弥散相,采用压制−真空烧结制备MCsf/Fe和Cfp/Fe粉末冶金材料,并与平均粒度10μm的天然石墨(natural graphite,NG)为原料制备的NG/Fe粉末冶金材料进行对比。研究微米短碳纤维、碳纤维颗粒对粉末冶金材料显微组织、物理性能、力学性能和尺寸变化的影响。结果表明:碳纤维颗粒的活性远高于石墨和脱胶短碳纤维(degummed short carbon fibers,DCsf),空气气氛下800℃的最大质量损失率为石墨的3.75倍,脱胶短碳纤维的16.6倍。与NG/Fe和MCsf/Fe粉末冶金材料相比,Cfp/Fe粉末冶金材料在烧结过程中的尺寸稳定性大幅提高,最大径向膨胀率和收缩率分别为0.39%和0.14%,且强度和韧性最高,密度、抗弯强度、剪切强度和抗拉强度分别为6.91 g/cm3、736.9 MPa、205.7 MPa和334.8 MPa,伸长率达到10.5%,材料的断裂模式由脆性沿晶断裂向完全韧窝型断裂转变。

用科学发展观指导军队院校学院机关建设

用科学发展观指导学院机关建设,要把握正确的建设方向,培养高素质机关人才,发挥好机关在院校建设和人才培养中的职能作用。

多轴系设备振动故障分析诊断

多轴系旋转机械发生的故障是各种各样的,但是从故障出现的百分率来看,常见的有不平衡、不对中、油膜涡动、油膜振荡、机械松动等,但对于不同的旋转机械,由于使用场合,工况条件如工作介质、压力、温度、电场、磁场等不同,以及本身质地、运动形式上的差别,其故障的机率也有所不同。以PG6531燃气轮机及其发电机为例,重点探讨解决振动问题的分析方法和处理过程。

热处理对微合金钢组织和力学性能的影响

以微合金钢为原始试样,采用不同热处理制备试验样品,使用金相显微镜和扫描电子显微镜分别观察其显微组织,使用洛氏硬度计和拉伸试验机对其硬度和强度进行研究。结果表明:当微合金钢淬火温度为850℃、回火温度为400℃时,得到的组织为回火屈氏体。此时,微合金钢的强度和塑韧性达到良好的匹配。