煤矿掘采空间垮塌岩体稳定性与救援通道构建

煤矿地质动力灾害发生后,往往会造成掘采空间巷道发生垮塌堵塞,严重威胁煤矿井下工作人员安全。垮塌形成的松散破碎堆积体力学结构、堆积形态十分复杂,如何快速清理垮塌堆积体并构建救援通道是亟待解决的科学问题。在分析灾变垮塌体结构运移规律及救援通道构建研究现状和问题的基础上,针对垮塌堆积体堆堵机理复杂、扰动变形规律不明的特点,首先基于颗粒流数值模拟软件构建了垮塌堆积体二维计算模型,探究了在垮塌堆积体内部构建救援通道过程中颗粒的运动特征,明晰了其掘进扰动规律;其次分析了不同区域构建救援通道条件下堆积体内应力重分布特征,优选了救援通道在垮塌堆积体中的构建位置;最后根据垮塌堆积体的力学特征及堆积形态,提出了一种新型救援通道快速构建方法。结果表明:在构建救援通道掘进扰动的影响下,垮塌堆积体的岩体均有向开挖空间运动的趋势,距离开挖位置越远的区域受到扰动影响越小;垮塌堆积体向开挖空间的二次塌落主要以垂直方向为主,水平方向次之;左下方开挖稳定后,垮塌堆积体呈"梯形",中下方开挖稳定后,垮塌堆积体呈“V”形。综合考虑救援通道构建的二次扰动影响、支护结构稳定性与垮塌堆积体物源结构,救援通道构建位置选择在垮塌堆积体中部区域为宜。

植物热激蛋白功能及表达调控的研究进展

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)在生物体中广泛存在,作为分子伴侣(molecular chaperone)参与蛋白质的折叠、转运、降解以及蛋白复合体的组装等。热激蛋白的种类及其功能具有多样性,并且在细胞内定位于胞质和核以及质体(plastid)、线粒体和内质网等多种细胞器。热激蛋白在植物响应冷、热、盐和干旱等非生物胁迫中具有重要的作用。同时,其还参与植物应对细菌、真菌和病毒等生物胁迫。此外,热激蛋白在植物体的生长发育过程中也发挥着重要作用。本文对热激蛋白的种类及其在植物生长发育和逆境响应中的功能进行了总结和讨论,以期为相关研究提供参考。

Instability mechanism and control technology of soft rock roadway affected by mining and high confined water

Based on deformation and failure characteristics of the second belt conveyor roadway at level II of Zhuxianzhuang coal mine, laboratory experiments, numerical calculation and field test were adopted to analyze the composition and microstructure of mudstone, the law of mudstone hydration and its strength weakening induced by water, the characteristics of surrounding rock deformation and failure under the action of confined water. Results showed that montmorillonite clay minerals accounted for as much as 76% of mudstone, with a large number of pores existing in the microstructure. Besides, as the molecular structure of montmorillonite changed, mudstone microstructure damage occurred with the macroscopic manifestation of its rheological instability. Weakening degree of confined water on residual strength of mudstone was almost 50%. The instability mechanism of soft rock roadway caused by high confined water is that surrounding rock circulates the process of ‘‘fracture-seepage-mud ding-closed'' twice, which weakens its strength and leads to roadway instability. A combined support technology, namely the, ‘‘high-toughness sealing layer + hollow grouting cables + full-length anchoring bolts with deep borehole'' was proposed. Based on field observation, the soft rock roadway was controlled effectively, which also verified the effectiveness of new control technology for surrounding rock.

Analysis on mechanism and key factors of surrounding rock instability in deeply inclined roadway affected by argillation and water seepage

Based on the characteristics of surrounding rocks for deeply inclined roadway affected by argillation and water seepage, a structure model of layer crack plate was established to analyze the shear sliding instability mechanism. Through solid mechanics analysis of anchored surrounding rock with defect from water seepage, combined with numerical analysis for instability mechanism under water seepage in deeply inclined roadway, key factors were proposed. Results show that with increasing height of layer crack plate, lateral buckling critical load value for high wall of the roadway decreases; there is a multistage distribution for tensile stress along the anchor bolt with defect under pulling state condition;groundwater seepage seriously affects the strength of surrounding rock of the roadway, to some extent the plastic zone of the high side rises up to 8 m. Finally some support strategies were proposed for the inclined roadway and successfully applied to Haoyuan coal mine in Tiela mining area,western China.

新农科背景下大学生实践教学问题及学生学术能力培养建议——以科研仪器在应用化学专业中的应用为例

新农科背景下,大学生实践教学对提升大学生专业技能具有至关重要的作用。科研仪器的使用是大学生实践的重要内容,结合应用化学专业,对大学生实践教学存在的问题进行分析。结果表明,应用化学专业大学生实践教学存在重理论轻实践、教学内容与学生研究内容不匹配以及开放管理不科学等问题。在大学生实践教学中,要借助科研仪器来提升学生的学术能力,实现学生学术创新,锻炼学生学术思维,对提升学生的科研能力具有一定的现实意义。

复杂条件下巷道围岩控制技术研究进展

煤炭资源开采正不断向深部迈进,面临的复杂地质条件问题也日益突出。深部资源开采、地下空间开挖等深部岩石工程活动迅速增加,而这些工程活动的开展和巷道的稳定性密切相关。重点总结了复杂条件下煤矿巷道围岩控制领域的相关成果,梳理了当下巷道围岩控制面临的主要复杂条件,划分了工程地质条件和开采技术条件2类巷道复杂条件。阐明了各类复杂条件下巷道围岩的变形破坏特征,指出了围岩应力、围岩性质和支护结构是巷道围岩控制的3类基本对象,明确了围岩应力环境恶化、围岩性质劣化和支护体性能弱化3种失稳形式,在此基础上揭示了不同地质环境与采掘时空关系下回采巷道的失稳机制。分析了现阶段困难巷道围岩控制基本机理:改善围岩应力环境、改良围岩性质与强化围岩承载结构;详述了基于卸压、改性、支护与协同控制的围岩控制技术在不同复杂条件巷道的阶段性理论研究与技术应用现状。同时,分析了泥质采动巷道渗流失稳与围岩控制的典型工程案例,揭示了该类复杂困难条件的巷道围岩失稳机理,提出了疏水泄压、泥岩置换、分级注浆、高强度封层支护结构与底板结构等多种方法协同作用的高强度综合修复与控制技术体系。最后,基于上述4方面研究,结合工程实践,展望了未来复杂条件下巷道围岩控制技术的发展趋势。

泥岩多尺度模型与水岩作用特性研究进展

泥岩遇水软化特性制约着岩土工程与地下工程的发展,特别是在煤矿工程实践中,泥岩遇水泥化膨胀、承载性能劣化,往往诱发巷道围岩的失稳破坏。黏土矿物的遇水膨胀特性与泥质胶结的强度低、塑性强特性,是富黏土矿物(>50%)泥岩遇水大变形与承载失效的内在本质。工程实践研究中承载持续大变形与泥岩遇水渐进劣化是关键防控和调控过程。针对泥岩研究尺度广、大变形力学机制与水岩作用机理复杂的特点,首先基于工程防控/调控技术研究焦点界定了多尺度研究范畴,划分出宏观岩体(mm)、细观矿物(μm)、微观晶胞(nm)3个研究尺度;其次阐明了不同尺度下的泥岩物理、力学、化学研究模型,讨论了不同尺度泥岩物力化性质分析方法与手段,厘清了泥岩物理力学和物理化学性质的多尺度特性,系统研究了不同尺度下的水岩作用机制,构建了考虑不同尺度相互作用关系的泥岩水岩作用多尺度关联体系;最后展望了泥岩多尺度研究中细观尺度研究的发展方向;指出多尺度水岩作用在多物理场耦合中的研究前景,提出基于多尺度分析的泥岩灾变防治技术研发体系,凝练人工智能方法辅助研究泥岩多尺度的关键科学问题。同时,开展多尺度研究有助于掌握与控制泥岩的物理、化学、力学响应特性,为解决泥岩灾变防治和核废料封存工程难题提供理论基础。

问题解决疗法在国外糖尿病病人中的研究进展

通过对问题解决疗法的概念、理论基础、干预方法及形式、干预效果进行综述,探讨该护理干预在国外糖尿病病人中的应用现状,为我国糖尿病病人的照护提供参考,以提高糖尿病病人的生活质量。

基于“两介质-三界面”模型的散煤注浆固结宏细观规律

为了预判水泥浆注浆加固淮北矿区松散煤层效果,提供合理注浆参数,确保松散破碎围岩体注浆加固后稳定,文章基于离散元思想,将散煤和水泥视为颗粒,结合散煤-水泥浆胶结体单轴压缩试验和颗粒流模拟软件,研究散煤注浆加固效果,从宏-细观角度揭示散煤水泥浆注浆加固规律。文章构建了散煤-水泥"两介质-三界面"模型;校核了散煤-水泥浆胶结体三界面细观力学参数,分析了颗粒配比和胶结体孔隙率对散煤注浆加固效果的影响规律。研究结果表明:"两介质-三界面"模型包括散煤颗粒、水泥颗粒,散煤颗粒之间胶结界面、水泥颗粒之间的胶结界面和散煤与水泥颗粒之间的胶结界面,模型不仅能够模拟常规岩体力学实验,还能够进行胶结参数影响特性研究,适用于散体介质注浆加固效果预判;散煤-水泥浆胶结体单轴压缩强度σc和弹性模量E随着散煤与水泥颗粒配比γ增加先增大后减小,存在最佳配比,散煤含量增加的过程分为初期骨料强化和后期胶结弱化两个阶段;胶结体单轴压缩强度σc和弹性模量E随着孔隙率n增加而加速减小,粒径越小、充填程度越高的注浆材料,加固效果越好。在现场注浆设计施工过程中,根据现场围岩破碎程度,优选粒径小、可注性好的浆液,能够获得较好的注浆加固效果。

加拿大高校大学生Co-op模式运行机制研究与启示

大学生合作教育项目(Co-op program)的实施是保障加拿大本科教育质量的重要举措之一。该文深入分析了加拿大高校大学生合作教育模式、主要优势、运行机制、主要特征等,并与国内传统实习模式进行比较,为国内高校实习实践改革提供新的思路与启示,有利于提高实践创新性人才培养质量。

护理学专业实践教学课程思政的教学探索

教育部发文全面推进高校课程思政建设,护理学作为一门应用型学科,实践教学是护理专业教学中非常重要的一个环节。因此,推进护理学专业实践教学课程思政势在必行。本文根据护理学专业实践教学的特点,深入分析融入课程思政的重要性,探索教学改革中各环节的实施方法,以培养满足新时代需求和期待的高素质护理人才。

巷道松软煤体流变参数反演的BAS-ESVM模型与应用

深部煤体巷道变形具有明显的流变特性,准确高效地获取煤体的流变参数是研究巷道流变机理的重要基础。基于典型的煤巷流变工程案例,经分析认为,巷道帮部的松软煤体的长时变形具有两阶段流变特征,即前期的减速大流变阶段和后期的等速大流变阶段,获得煤体的流变参数对于进一步研究巷道失稳具有重要意义。基于人工智能算法支持向量机(SVM),采用天牛须算法(BAS)高效获取SVM的核函数参数σ和罚参数C,形成改进型进化支持向量机(ESVM),提高SVM的学习和泛化能力。进一步地,明确围岩的流变模型和弹塑性力学参数,基于正交设计原理,构建松散煤体流变参数样本数据。建立数值模拟模型,对构建的流变参数样本进行模拟计算,得到含有时序性的计算巷道位移,进而将每一组流变参数及其通过数值计算得到的与时间相对应的两帮移近量位移作为一组样本,形成样本数据库。将上述数据通过ESVM模型不断学习,以现场位移数据为目标,再利用BAS搜索得到最佳的煤体流变参数,最终构建得到BAS-ESVM煤体流变参数反演模型。得到的流变参数经过正算验证,结果显示计算位移与实测值吻合较好,证明了该方法的有效性与流变参数的正确性,该方法为研究煤体巷道流变机理奠定了参数基础。

后疫情时代医学生积极心理品质培育探析

医学生是我国医疗卫生事业的重要储备力量,肩负着无私奉献、救死扶伤的职业责任,特别是后疫情时代,医学生的心理品质决定着未来医生、护士等医务工作者的心理健康、工作表现和职业形象。文章通过分析积极心理品质的概念和特点,提出医学生积极心理品质的内涵,并从学校、家庭、社会和医学生个人4个层面提出培养医学生积极心理品质的有效路径,为培养未来合格的医学工作者奠定基础。

护理学虚拟仿真实验建设现状及发展模式探索

虚拟仿真实验教学是护理学计算机信息化教学的重要组成部分。文章分析了国内护理学虚拟仿真实验建设在课程设置、学校分布、区域分布等方面的现状,指出了存在的问题和困难,并从平台建设、内容创新、多元评价、开放共享、推进改革等方面提出了合理性建议。

基于“中外教师组合”的采矿工程专业英语教学探索

中国矿业大学采矿工程专业近年来开展了专业英语中外教师结合教学的探索研究工作。本文介绍了"现代采矿技术"双语课程的教学目标与定位,以拓宽国际化视野、强化基础知识、提高国际交流能力为出发点的课程教学内容。结合以往双语课程开设及讲授的经验,提出了中外教师相结合、以渐进型为主和"两点一线"式的课程教学模式,最终使学生成为基础知识扎实且具有国际视野和国际交流能力的国际采矿人。

新一代人工智能在矿山充填中的应用综述与展望

随着我国浅部矿产资源日趋枯竭,深部资源开采成为矿业发展的必然,而充填采矿法是深部资源开采的主要采矿法之一。目前,充填采矿法的推广受限于充填成本高,如何提高充填设计效率,进而降低充填成本,是矿山充填推广的关键。随着人工智能(AI)技术的发展,以神经网络、决策树等为代表的智能算法正逐渐替代或辅助人类从事各种场景中的简单或复杂工作,推动传统工业领域的跨越式发展。矿业作为传统行业的支柱产业之一,也立足自身发展需要,结合新一代人工智能方法,展开了面向智能化革新的进程。笔者从矿山充填中的人工智能方法出发,简要介绍了人工智能的基本概念及常用的人工智能方法(包括人工神经网络、决策树、随机森林与梯度提升树、支持向量机及非监督式学习方法等)。讨论了人工智能方法在矿山充填中的应用难点,系统分析了新一代人工智能在全尾砂絮凝沉降、充填配比、充填料浆流变及管道输送、充填集成设计及多目标优化等方面的最新研究进展。同时,展望了新一代人工智能在矿山充填中的发展方向(包括性能提升、小数据集问题及应用思路扩展),并提出了智能充填系统的构想。新一代人工智能方法在矿山充填中的发展及应用对实现充填设计的绿色化、智能化和高效化,促进充填技术推广和资源生态协调开采具有重要意义。

不同应力路径下深部岩石真三轴卸荷特性试验

为了研究深部地下工程施工过程中,受开挖扰动影响下深部岩石的变形破坏特性,以砂岩为研究对象,采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统,分别进行真三轴压缩试验、恒轴压单面卸荷试验、增轴压单面卸荷试验与降轴压单面卸荷试验,分析了深部岩石在不同应力路径下的变形破坏特征及力学参数演化规律。研究结果表明:三轴压缩条件下,岩石变形表现为轴向压缩以及沿最小主应力方向扩容,破坏模式为剪切破坏,破坏原因为外部载荷不断增大超过岩石承载能力。卸荷条件下,变形表现为沿卸荷方向强烈扩容,破坏原因为卸荷面荷载不断减小使岩石承载能力不断降低最终小于所受外部载荷,破坏模式为张剪复合破坏。不同卸荷路径下,最大主应力σ1变化对岩石变形破坏影响显著,增轴压路径下,卸载卸荷面应力的同时增加σ1,加剧岩石应变能的释放,破坏更剧烈。而卸轴压路径下,σ1的减小降低卸荷面应力变化对岩石变形破坏的影响岩石,岩石破坏变形过程相对较平缓,岩石破坏主要是因为卸除卸荷面应力使岩石承载能力降低速率大于外部载荷降低速率。三轴压缩条件下,随σ1增大,岩石变形模量E不断减小,泊松比μ不断增加,且变化速率随σ3增大而降低。卸荷条件下,E随卸荷的进行不断减小,μ不断增大,在临近破坏时变形参数劣化速率迅速增大。在卸荷条件下,岩石承载能力随着卸荷面应力的减小而不断减小,增轴压路径下卸荷的同时增大σ1促进了岩石内部裂隙的萌生扩展,岩石承载强度降幅最大,而卸轴压路径下,σ1的降低在一定程度上抑制了裂隙的扩展,岩石承载强度降幅相对较小。

钻孔积水对锚杆锚固性能弱化研究

为研究锚杆拉拔过程中钻孔积水对锚固力弱化的现象,通过对锚固体力学性能进行实验模拟和数值模拟,得出锚杆拉拔过程并建立不同力学参数下的数值模型进行模拟对比。研究发现:随着积水量的增加,锚杆拉拔力大幅下降,钻孔积水对锚固剂锚固性能弱化作用十分明显;当锚杆的力学参数一定时,锚杆的锚固效果受到锚固剂的黏结性能很大影响。数值模拟计算得到的结果与实验现象和理论分析基本一致,表明该数值软件模拟锚杆拉拔过程可行的。

基于纳米压痕技术的破碎煤样力学特性实验研究

在煤系地层中,与完整坚硬岩石不同,煤体松软破碎、强度低。受地应力和开采扰动的影响,松软破碎煤体内部裂隙进一步发育,强度进一步弱化,很难获得标准的完整煤样进行常规的拉压剪力学测试。煤体力学参数的缺失增加了采煤、掘进、支护和瓦斯抽采等采矿活动的风险。因此,探究新的力学实验方法对于煤矿生产活动非常有必要。文章采用纳米压痕技术测试破碎煤体的硬度、弹性模量和断裂韧度,分析了不同力学参数之间的联系。纳米压痕实验设计4个峰值荷载,每个峰值荷载进行12次实验,阐述了煤的力学特性与峰值荷载之间的关系。结合X射线衍射和扫描电镜实验,讨论了煤样矿物组分对其力学性质的影响规律。实验结果表明,峰值荷载在1~30 mN,煤的硬度和弹性模量不随峰值荷载的增加而明显变化;然而,煤的断裂韧度随峰值荷载的增加有增大的趋势。峰值荷载为1,5,10和30 mN时,煤的平均断裂韧度为0.40,0.36,0.61和0.77 MPa·m0.5。煤的纳米压痕硬度、弹性模量和断裂韧度具有明显的线性关系。硬度和弹性模量之间的线性关系与峰值荷载无关;断裂韧度与弹性模量之间的线性关系受峰值荷载的影响。煤是以有机质为基体的非均质岩土材料,其力学性质和矿物组分密切相关。石英强度高,能够强化煤基质的力学特性;高岭石松软,使煤具有软弱大变形特性。采用纳米压痕技术研究破碎煤体力学特性,具有操作方便,数据可靠和测试精确的优点。

破碎煤岩巷道注浆加固材料实验及应用研究

为了解决破碎煤岩巷道支护难题,针对山脚树煤矿226轨道石门存在埋深大、高应力及穿过近距离煤层群特点,通过对226轨道石门进行现场调研及理论分析研究巷道变形破坏特征,拟采用超细水泥-普通水泥为注浆材料对破碎石门巷道进行注浆加固作业。通过对浆液浇筑试件进行单轴压缩、劈裂及压汞室内试验,研究了不同超细水泥成分占比及不同水灰比浆液力学参数特征及孔径分布规律,研究表明:随着超细水泥占比的增加,浆液浇筑试件抗压强度及弹性模量呈现先增大后减小,孔隙度降低,小孔及微孔孔容比上升;根据室内实验数据,确定了最优的注浆材料配比,结合现场围岩地质情况,提出"双层锚网+中空注浆锚索"支护方案。现场监测应用新的注浆支护方案顶底板变形量减少了85%,两帮变形量减小了86%,表明浆液对破碎围岩巷道具有良好的固化效果。