浅埋煤层沿空掘巷小煤柱留设宽度及支护技术研究

为研究浅埋煤层区段留设小煤柱宽度和沿空巷道支护技术,以微子镇矿15103工作面小煤柱沿空掘巷为研究对象,通过理论计算和数值模拟分析确定了小煤柱合理宽度为7 m,提出了掘进期间采用锚杆+锚索联合支护、回采期间采用超前支架加强支护的支护方案。该方案对15103工作面沿空巷道变形有较好的控制作用,取得了显著的效益。

基于CEL算法的神狐海域泥火山内部物质运动过程数值模拟

以南海北部神狐海域地震剖面识别的泥火山为基础,基于耦合的欧拉-拉格朗日算法(CEL)模拟了泥火山内部物质的运动过程。通过不同阶段的对比分析,研究探讨了泥火山的形成机理,总结了泥火山内部物质的运动特征及规律。数值模型的结果显示泥火山形成过程中物质的运移具有明显的阶段性变化,展现了物质在运移时的应力与应变的不规则变化规律,本文根据这些变化分析了泥火山形成过程中应力、应变与能量的强度变化趋势。地层在物质向上刺穿过程中受力分布表现出明显的不均匀性,中间部位的突起破裂引起两侧地层的隆升。由模拟结果提供的泥火山形成过程中内部物质的特征,可以推动对泥火山形成机制及过程的进一步认识,同时也能对深部底辟构造以及油气迁移提供理论指导。

随钻地层测试器电源管理模块设计

随钻地层测试器是一种测量地层压力动态响应的随钻测井仪器,常用于油气勘探、开采等阶段。作为随钻地层测试器的必备组件,电源管理模块能将高压电转变为仪器需要的各种低压小功率电源,同时具备供电、监控和安全管理等功能。从整体设计、硬件电路设计到软件设计,系统地介绍了电源管理模块的设计方案。实验室耐温155℃的测试和多井次实井作业的检验表明,该电源管理模块能适应高温和振动的随钻工况,具有一定的实用价值。

厚煤层沿空掘巷小煤柱合理宽度与支护技术

为提高煤炭资源回收率,缓解采掘衔接紧张,福达煤矿计划在15204工作面实施小煤柱开采.以该煤矿15204回风顺槽进行小煤柱沿空掘巷为背景,通过理论分析、数值模拟和现场实践的方法,对15204回风顺槽的煤柱留设和巷道支护开展技术研究.结合理论计算结果和5种不同宽度煤柱的塑性区及围岩应力分析,确定小煤柱宽度为5 m,并设计小煤柱巷道的锚网索支护方案.现场应用表明,留设5 m宽的煤柱并进行合理支护后,掘进期间未发生明显变形,取得良好的支护效果,能够满足安全生产要求.研究结果可为类似条件下小煤柱沿空掘巷提供参考依据及技术借鉴.

新泰市古树名木资源调查与保护

通过实地测量、走访、查阅历史资料的方法对山东省新泰市古树名木进行摸底调查,并对调查结果进行分析。结果发现,新泰市共184株古树名木,隶属于16科,22属,26种,其中一级古树61株;二级古树36株;三级古树87株,数量最多的为国槐、侧柏、银杏。古树名木分布于21个乡镇街道(含天宝镇),多数生长在村落屋社和古刹名寺内。树龄较大的古树长势较弱,树龄较小的古树长势良好。根据调查结果“因树制宜”,制定科学合理的保护管理措施。

波浪作用下海底粉土孔隙水压力响应过程监测研究

波浪引起的海底土体内部孔压累积是导致液化发生的主要原因,研究波浪作用下土体内部孔压响应过程对于明确液化机理、预测液化发生具有重要作用。在黄河口使用自行研发的孔压监测设备对海底粉土孔隙水压力进行了有效监测。监测结果显示,海底粉土的孔压变化主要受波浪影响且存在一定的影响范围,超出该范围则波浪对海底粉土的孔压无影响。同时,基于监测过程内的孔压变化对海底粉土进行了液化评判,并对波浪作用效果和液化影响因素进行了探讨。波浪对海底粉土内部孔压影响效果主要有3种:(1)有孔压振荡但不发生累积;(2)有孔压振荡且发生累积;(3)无孔压振荡且不发生累积。

融合STN和DenseNet的深度学习网络及其应用

图像识别是计算机视觉的重要分支之一,具有重要的理论和实践意义。近年来,以深度卷积神经网络为代表的图像分类方法被成功地应用到各个领域。针对神经网络对输入数据敏感、训练时间长等问题,结合空间映射网络(Spatial Transform Network,STN)和密集神经网络(Dense Neural Network,DenseNet)两者的特性,提出一种新型网络结构ST-DenseNet。该网络能够对输入图片作不变性归一化处理,解决数据敏感问题的同时提高图像识别效果。在树种叶片公开数据集Leafsnap上实现了90.43%的识别准确率、87.75%的召回率和89.07%的F-Measure的实验结果,模型ST-DenseNet明显优于其他网络模型。

石油套管钳钳头夹紧机构的仿真分析与试验研究

钳头夹紧机构是石油套管钳的重要组成部分,直接关系到套管钳能否安全可靠工作。应用Workbench软件对所设计的套管钳钳头夹紧机构的三维模型进行了力学分析,分析了钳头各组成部分的应力情况,并首次采用先进的压力胶片测量方法进行了钳头夹紧机构的应力测试分析,验证了设计和仿真分析的正确性,为套管钳钳头结构的优化设计提供了可靠依据。

随钻地层测试泵抽系统结构设计

随钻地层测压取样仪是随钻测井施工中结构最复杂、技术难度最大的装备之一。其中泵抽系统是获取地层流体的关键部件。设计了随钻地层测试泵抽系统,采用模块化设计,将随钻地层测试泵抽系统划分为双向往复缸模块、控制阀座模块和液控模块,实现了地层样品同时泵抽、泵排功能。使用回油池的设计方法简化油路设计,总结了复杂管路的设计原则,提高深孔、短孔加工的工艺性。

永磁涡轮发电机电磁设计及外特性研究

井下涡轮发电机的特点是直径小、长度大。传统发电机设计采用的分布绕组,存在嵌线难度大、功率密度低的问题。另外,影响发电机外特性的因素较多,设计较为复杂,且缺乏细致的分析。因此,本文首先针对涡轮永磁发电机的外特性展开研究,确定外特性的影响因素,然后根据永磁同步发电机对基本尺寸、参数的要求,利用有限元软件对发电机空载特性和负载特性进行仿真计算。进一步研究极槽配合、槽口宽度、槽口高度等结构参数对发电机外特性的影响,归纳总结发电机外特性与结构参数的关系,以确定发电机的最佳尺寸。

精密机床紧固结合面误差建模及其精度变动特性研究

为深入研究精密机床结合部对机床精度稳定性的影响特性,针对精密立式加工中心的立柱紧固结合面固有加工误差特征,进行紧固结合面特征误差点采样,并采用NURBS数学模型方法进行曲面建模,构建包含几何面特征误差的3D装配模型。基于结合面特征误差模型,设置500~8500N渐变载荷的边界约束条件,分析研究包含特征误差的非均匀接触结合面的应力场非均匀变动特性,获取了具有几何误差特征的结合面形变与预紧力变动关系。该变动关系体现为大斜率线性变化阶段-曲线变化阶段-小斜率线性变化阶段的3阶段特性,揭示了这一变动特性根源于结合面特征误差高点非均匀接触的形变非线性变动的机理,验证了结合面特征误差对机床微米级精度运动系统稳定性的显著影响。

南海北部海底沙波迁移规律及其在台风作用下的响应研究

本文在南海北部海底沙波已有研究的基础上,总结分析了研究区表层沉积物以及沙波的形态、分布、迁移特征;使用区域海洋模式(ROMS)模型模拟了研究区2010-2011年的底部流场数据;利用Rubin公式模拟计算了海底沙波的迁移规律,并与搜集所得资料进行对比分析;结合台风资料及底流数据,分析了台风对海底沙波运移的影响。研究结果显示:海底沙波运移方向的计算结果与搜集所得资料比较吻合,均为向东向南方向;不同站点的迁移距离在0~21.8 m之间,且为往复累积的结果。这表明:Rubin公式在ROMS模型模拟所得底流资料的支撑下,可以再现海底沙波的迁移过程。模拟计算的研究区内两个站位在"凡亚比"台风影响期间的迁移距离分别为2.0 m、2.9 m,分别占其年运移量的9.17%和26.36%,说明台风过境能对海底沙波的迁移产生重大的影响。

套管钳齿轮传动系统的仿真分析

液压套管动力钳是油田套管上、卸扣的重要井口工具。文中提出对新设计的液压套管动力钳的齿轮传动系统进行了强度校核,针对齿轮传动系统的不同的运动状态将三维模型导入Workbench中进行了力学仿真分析。对套管钳的齿轮传动系统进行了动力学仿真分析,在Solidworks和ADAMS软件中分别实现了对套管钳齿轮传动系统的建模、装配以及对齿轮传动系统的动力学分析。经过仿真分析得到套管钳齿轮传动系统的结构强度满足使用要求以及齿轮传动系统运行平稳的结论,同时仿真分析为新型套管钳的传动系统的设计提供了有价值的仿真模拟依据。

基于注意力机制的DenseNet模型的树种识别应用

随着图像识别分类技术的发展,该技术被人们应用到工农业生产各个领域,以提高其工作质量和效率。在特殊领域背景复杂数据集分类任务中,为增强神经网络的分类能力,降低参数冗余,提高训练效率,提出一种基于注意力机制的DenseNet模型。该神经网络能够通过添加注意力机制获取图像重要信息,以解决数据敏感问题,提高网络整体性能。在复杂树种叶片公开数据集Leafsnap和公共数据集SVHN上分别取得了91.25%和98.27%的分类精确率。实验结果表明,基于注意力机制的DenseNet模型分类效果明显优于其他网络模型。

MnO_x对Pt/CeZrO_2催化剂在水汽和CO_2环境下CO氧化的影响

以CeZrO_2固溶体为载体,发现MnO_x的添加能促进Pt/CeZrO_2催化剂的CO氧化性能,并研究了MnO_x含量对催化剂CO氧化活性及抗H_2O和CO_2性能的影响。结果表明,随着MnO_x含量增加,催化剂活性呈现先升高后降低的趋势,在MnO_x含量为0.5%(质量分数)时活性最佳。MnO_x的添加降低了Pt颗粒尺寸并影响催化剂还原性能从而促进反应活性。水汽和CO_2对Pt/CeZrO_2催化剂的CO氧化活性有抑制作用,而MnO_x的加入能显著提高催化剂的抗水汽和CO_2的能力。反应动力学结果表明,在Pt/CeZrO_2催化剂上,反应气中引入H_2O和CO_2后,CO的反应级数有明显升高,说明H_2O和CO_2在催化剂表面与CO竞争吸附,导致CO反应活性下降;而在Pt/MnO_x/CeZrO_2催化剂上,CO的反应级数略有升高,说明MnO_x的添加能有效抑制H_2O和CO_2与CO的竞争吸附,从而改善了催化剂的抗H_2O和CO_2性能。

考虑天然气水合物上覆层不排水抗剪强度深度变化的海底斜坡稳定性影响分析

天然气水合物分解可以诱发海底斜坡失稳对海底工程设施产生造成破坏影响。因此,海底斜坡稳定性状态评价对海底工程设施选址、安全运行具有重要意义。文章根据南海北部神狐海域水合物富集区工程地质特征,采用有限元强度折减法分析了斜坡几何参数、土层强度变化,以及水合物储层特征等因素对水合物分解前后海底斜坡稳定性的影响规律。结果表明,未考虑水合物分解时,海底斜坡稳定性主要受控于斜坡坡度和土体强度,且主要表现为浅层滑坡。考虑水合物的分解时,水合物层强度降低会对斜坡的整体稳定性产生影响,但同等上覆层条件下最危险滑动面位置受水合物层埋深影响较大,且存在受地形几何特征与上覆土层强度控制的临界埋深。埋深大于临界埋深时,水合物分解对斜坡稳定性的影响较小,最危险滑动面位置位于上部浅层,表现为浅表层破坏。小于临界埋深时,最危险滑动面位置则经过水合物层,表现为深层滑坡。根据目前模型中的水合物层埋深条件,水合物分解后的深层滑动面安全系数仍高于浅部地层,意味该海域水合物开采仍需要关注浅层海底滑坡灾害的影响。

基于流变仪测试海底浅表层软黏土不排水强度研究

鉴于海底浅表层软黏土强度测试精细化程度不足的现状,引入流体测试中的流变仪,对青岛海域海底浅表层软黏土开展多组原状和重塑试样的不排水剪切强度试验,通过对比静力触探和微型十字板测试结果,验证了流变仪测试方法的有效性。基于流变仪试验结果,揭示了海底软黏土原状和重塑状态下不排水剪切破坏模式,探讨了海底软黏土不排水剪切强度和灵敏度随埋深及液性指数的发展演变趋势,评价了软黏土的结构性特征。最后,引入含水率与液限之比对海底浅表层软黏土重塑不排水剪切强度进行了归一化分析,为近海海洋开发活动提供技术支撑。

西昌市经久乡森林火灾火烧区特点及火后泥石流易发性评价

2020年3月30日四川省凉山彝族自治州西昌市经久乡发生特大森林火灾,大火持续3 d,过火面积超30 km2。山火后在坡面堆积了厚度1~5 cm不等的灰烬层,同时火烧迹地本身结构被扰动,在强降雨条件下极易诱发火后泥石流灾害,对附近学校、居民集中居住点,尤其是泸山—邛海风景区等重要基础设施及人民生命财产构成了严重威胁。通过遥感解译、野外调查及勘查,查明了不同火烈度及对应火烧迹地灰烬层和结构扰动特点,表明重度、中度和轻度火烧区分别占比46.8%、37.9%和15.3%,且火烧区火烧迹地坡面灰烬及土壤结构扰动层平均厚度与火烈度成正比,其中轻度、中度和重度火烧区平均厚度分别为1.20 cm,3.23 cm和5.04 cm。提出了基于中度及重度火烈度区面积占比、火烧迹地坡面灰烬及结构扰动层厚度、产沙区平均坡度、主沟平均纵比降、沟道流域面积5个影响因子,采用专家经验法对火烧区共63条潜在泥石流沟道进行火后泥石流易发性评价,结果表明:火烧区所有沟道中,有29条为高易发,占总数的46.0%;23条为中等易发,占总数的36.5%;8条为低等易发,占总数的12.7%;3条为不易发性,占总数的4.8%。考虑火烧区超过50%以上的沟道流域面积不足0.2 km2,且这些沟道平均纵比降大,坡面灰烬、泥沙等松散物源堆积较厚,使得中等及高等易发性泥石流沟道数量占比高达82.5%,一遇集中降雨,发生火后泥石流可能性极大。

基于MPL神经网络的地震作用下砂土液化评估及预测

砂土在地震的作用下会产生剧烈的液化现象,液化引发的地基失稳会对道路、建筑物、堤坝等各类设施造成严重危害。因此,地震作用下的砂土液化判别预测一直是地质灾害领域研究的热点问题。本文使用过去几十年发生在世界各地的166组地震作用下砂土液化实例数据,通过大量数据训练和参数分析建立了基于机器学习的地震作用下砂土液化判别模型。结果表明,当网络结构为6(输入层)-15(隐藏层)-1(输出层)、训练函数为Levenberg-Marquardt时,对地震液化预测效果较好,最大准确率可达96%。参数分析结果表明不同参数对网络预测准确率影响程度不一:锥端阻力、地表归一化峰值水平加速度影响相对较大;地震震级、总垂向应力、有效垂向应力影响中等;贯入深度对其影响较小。因此在不同网络预测精度要求的条件下,可考虑适当简化输入参数。

渤海湾某海洋平台场址浅层气分布与成因

海底浅层气严重影响海底地层的结构稳定性,因此成为影响近海海洋平台安全的重要因素。基于高精度浅地层剖面及单道地震等物探调查资料,识别了渤海湾某海洋平台周边的浅层气分布状况及顶界埋深,并分析了研究区浅层气的成因。浅地层和单道地震资料解释的浅层气分布和顶界埋深具有非常好的一致性,平台周边1 km2范围内的浅层气主要分布在平台北侧及紧贴平台西南角,呈片状或条状分布,局部呈点状分布,顶界埋深在0.6~4.0 m之间。研究区内浅层气为浅层生物成气,但该区域断层发育,不排除热解成因浅层气的存在。指出浅层气体对海洋平台的影响主要表现在变形和失稳2个方面,对海洋平台采取针对性的防护措施具有现实意义。