活性磁化水改善无烟煤煤尘润湿性能的研究

为了提高活性磁化水抑制无烟煤尘的性能,分别测定了4种表面活性剂溶液的表面张力,进而选取最佳浓度表面活性剂溶液.测定了不同磁化参数下的最佳浓度表面活性剂溶液的表面张力,以确定最优磁化参数.同时分别测定矿井静压水、最佳浓度表面活性剂溶液、最佳活性磁化水与无烟煤的接触角.结果表明,质量分数0.10%尘克C&C溶液可使矿井静压水的表面张力下降43.83%.质量分数0.10%尘克C&C溶液的优磁化强度为300 mT,磁化时间为50 s.相较于矿井静压水,质量分数0.10%尘克C&C活性磁化水接触角减小了79.11%,表面张力减小了47.04%,铺展功及浸湿功分别提升了97.35%、87.01%,极大提升了溶液的铺展能力和浸湿能力.现场应用试验结果表明,使用质量分数0.10%尘克C&C活性磁化水作为采煤工作面的喷雾降水,降尘效率提高了37.53%.

浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳机制

工作面前方遗留煤柱群(后文简称“超前煤柱群”)在采动影响下会发生链式冲击失稳,诱发动载矿压灾害并影响下伏煤层的安全高效开采。揭示超前煤柱群链式冲击失稳机制是浅埋近距离煤层安全开采的根本前提。本文实测分析了元宝湾煤矿房式采空区下伏6107工作面开采的覆岩移动规律,发现了超前煤柱群的回弹变形现象,开展了房式采空区下伏煤层开采的物理模拟实验,研究了房采煤柱群-覆岩的变形破坏特征,分析了采动影响下超前煤柱群回弹冲击失稳的动态过程,揭示了浅埋近距离煤层开采超前煤柱群的冲击失稳机制。结果表明:(1)浅埋柱采区近距离下伏煤层开采过程中工作面前方覆岩呈现出“先短暂回弹后剧烈下沉”的运动特征,即首先存在极短时间的覆岩回弹变形现象,之后出现了部分覆岩的整体破断与垮塌。由此,反推出采动影响下超前煤柱群也发生了回弹变形。(2)柱式采空区下伏煤层开采过程中关键柱在覆岩沉降和超前支承压力的作用下最早出现斜切破坏,引起载荷的转移,加剧邻近部分房采煤柱群的应力集中程度,进而发生链式斜切破坏。在此过程中,覆岩持续沉降,裂隙也不断发育,形成剪切贯通断裂面,发生破断回转,促使超前煤柱群回弹变形与冲击失稳,引发层间岩层的全厚切落,带动更大规模房采煤柱群的链式失稳,并造成下伏工作面动压灾害的发生。(3)浅埋近距离下伏煤层开采“煤柱群-覆岩”的失稳垮塌过程可以细分为:关键柱斜切破坏阶段、关键柱邻近部分煤柱群破坏阶段、超前煤柱群回弹冲击失稳阶段、覆岩垮塌与层间岩层切落致灾阶段。(4)浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳是“煤柱群回弹变形”与“覆岩联动垮塌”共同作用且互馈影响的动态过程。该研究可以解释柱式采空区下伏近距离煤层开采超前动载矿压的显现原因,有望为超前动载矿压的预测和控制提供理论指导,并进一步保障近距离煤层群的安全绿色高回收率开采。

矿山采动覆岩内部岩移原位监测技术进展及应用

覆岩内部岩移原位监测技术具备适应深井高承压水特厚煤层开采复杂地质条件、多层位动态监测、高精度远程实时在线传输等技术特点,可为矿山企业开展顶板灾害防控提供有效的数据支撑。从煤炭开采应用实践背景出发,系统回顾了采动覆岩内部岩移原位监测技术的发展历程、技术进展和应用效果。结合我国矿压理论及岩移监测技术发展历史,全面介绍了矿山采动覆岩内部岩移原位监测技术的重要阶段,阐述了该技术在多维实时协同监测、无人在线监测和深部岩移监测3个方面所取得的理论创新与技术突破。结合补连塔煤矿、同忻煤矿、高家堡煤矿等矿井监测工程实例,展示了采动覆岩内部岩移原位监测技术在实际工程应用中的有效性,并探讨了该技术在不同类型矿区、不同研究领域的应用前景。指出矿山采动覆岩内部岩移原位监测技术的发展趋势为精确化、智能化和集成化,即通过优化传感器性能和布置方案等提高监测精度和准确性,利用人工智能、大数据和物联网技术实现自动化分析和预测,将原位监测技术与其他技术相结合以形成完整的监测系统。

基于FLAC3D多煤层开采下大巷底鼓控制技术研究

随着煤炭资源需求量的不断增加,单一煤层资源急剧减少,多煤层开采越来越普遍。较单一煤层不同,多煤层开采导致的巷道围岩变形更严重、规律更复杂。为研究多煤层开采下大巷围岩的变形规律及控制技术,以山西省沙曲一号矿为工程背景,运用FLAC3D软件从围岩结构及岩石力学性质的角度分析了多煤层开采下大巷底鼓量变形规律,根据其变形规律设计支护方案,并对3种支护方案进行了优选,得出最优的底板支护方案,大巷两侧底角开槽泄压,现场监测效果证实了该设计方案的可行性。

02号煤层蹬空区域可采性研究

为了判别屯兰煤矿02号煤层蹬空区域的开采可行性,利用比值判别法、围岩平衡法和数理统计分析法分别计算了02号煤层采动影响倍数、围岩平衡高度、蹬空开采必要层间距,理论判别了02号煤层蹬空区域的可采性;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟2号煤层回采后上覆岩层的破坏规律,结果表明:2号煤回采后,02号煤位于2号煤回采后形成的破坏区域内,如果在02号煤被蹬空区域内布置工作面,其危险性大,不具备开采可行性。

近距离突出危险煤层群卸压瓦斯抽采技术研究

近距离煤层群赋存分布较为广泛,开采条件下工作面回采期间瓦斯涌出来源多,瓦斯运移规律较单一,煤层开采更为复杂,亟需采取有针对性的技术措施。针对近距离突出危险煤层群开采时面临的“一层采动,多层卸压”和瓦斯治理困难等问题,本文以屯兰煤矿2号煤层为工程背景,利用FLAC3D软件模拟了工作面回采时的围岩应力场、位移场和塑性区分布情况,并以此为依据确立了上邻近层定向长钻孔的施工方案。研究成果表明,O形圈的宽度随煤层开挖的增加而增大。当屯兰2号煤层工作面开采进尺达到30 m时,O形圈范围已达15 m。卸压瓦斯大量解吸,且垮落带和裂隙带沟通了上覆煤层,并对上邻近层定向长钻孔抽采效果进行了考察,定向长钻孔瓦斯抽采量由最低的0.35到最高的1.03增加了65%、上隅角最高处浓度为0.58%相较最低处的0.16%下降了72%,由此可知,上邻近层定向长钻孔可有效减少上邻近层卸压瓦斯向采场空间涌出,实现煤与瓦斯高效安全共采。

关键层运动监测及岩移5阶段规律——以红庆河煤矿为例

煤炭开采引起的岩移规律一直是采矿领域难解的“黑箱”问题,研究揭示其内部作用机制与演变过程是科学解决采矿工程系列问题的理论基础。基于岩层控制的关键层理论,采用地面钻孔原位监测方法,开展了红庆河煤矿深井特大采高开采条件下覆岩内部移动规律的实测与反演研究。结果表明,覆岩由下向上逐步运移发展的过程呈现5阶段典型分区特征,分别为覆岩超前受压变形阶段、逐层向上断裂运移阶段、覆岩整体快速沉降阶段、上位岩层向下压实阶段以及覆岩整体稳沉阶段。依据5阶段岩移特征,拟合形成了覆岩超前运移的“类指数”岩移边界线,对应井上下超前影响范围分别为地表的340 m以及煤层的99 m;推演得到了关键层逐层向上断裂发展的83°断裂延伸角,对应320 m埋深以下关键层发生超前断裂、以上为滞后断裂。同时,对覆岩“横三区”的具体分布进行了划分;沿走向推进剖面,“类指数”岩移边界线与关键层断裂线之间的区域为超前变形区(煤壁支撑区),对应于岩移阶段1;关键层断裂线之后、直至井上下分别滞后工作面煤壁410和190 m的区域为离层区,对应于岩移阶段2~4;再后方的采空区为重新压实区,对应于岩移阶段5。覆岩关键层运动表现出对地表沉陷的显著控制作用,随着其逐层向上断裂运移,地表沉陷活跃度不断攀升,在主关键层结束其正向回转并开始反向回转时,地表沉陷开始进入峰值状态,且这种峰值的持续对应于覆岩整体的快速沉降;当上位岩层逐步压实下位岩层时,地表沉陷活跃度开始降低;直至主关键层运移稳定,地表沉陷活跃期结束、开始进入衰退期;表明地表沉陷盆地的最终形态直接受控于主关键层的运移状态。

采动覆岩卸荷膨胀累积效应的影响因素

采动覆岩经历了卸荷膨胀与再压实的动态过程,将覆岩卸荷膨胀总量随卸荷高度及承受载荷不断累积而发生动态变化的现象称为采动覆岩卸荷膨胀累积效应。采动覆岩卸荷膨胀累积效应是岩层移动过程中的自然现象,对岩层移动规律具有重要影响。基于修正后的采动覆岩卸荷膨胀累积效应力学模型,以山西赵庄煤矿1311工作面内部岩层移动实测结果为基础,针对采高、采深和岩性对采动覆岩卸荷膨胀累积效应的影响开展了理论研究。结果表明:采动覆岩卸荷膨胀总量主要由垮落带和裂隙带的塑性膨胀与主关键层下部弯曲下沉带的弹性膨胀所组成,其中垮落带的塑性膨胀占比最大,弯曲下沉带的弹性膨胀占比最小。采动覆岩卸荷膨胀总量随覆岩卸荷高度的逐步增大呈现先增大到峰值后再逐步减小的过程,当覆岩主关键层破断后,弯曲下沉带的弹性膨胀量降为0,此时覆岩卸荷膨胀总量达到最小值,为覆岩残余膨胀量。采高对覆岩卸荷膨胀累积效应的影响主要体现在不同采高条件下垮落带与裂隙带高度不同。覆岩卸荷膨胀总量随采高的增大而增加,当采高由2.5 m增大至10.5 m时,卸荷膨胀总量峰值和残余碎胀量均增大3倍以上。与采高相比,采深变化一般不会改变垮落带与裂隙带高度,采深对覆岩卸荷膨胀总量峰值影响较小。采深对覆岩卸荷膨胀累积效应的影响主要体现在不同采深条件下覆岩残余膨胀量的不同,覆岩残余膨胀量随采深增大而减小,当采深由496.6 m增加至896.5 m时,覆岩残余膨胀量减少了32.5%。岩性对覆岩卸荷膨胀累积效应的影响主要体现在不同岩性碎胀煤岩被压实的难易程度不同,覆岩卸荷膨胀总量随岩性的变硬而增加。当初始切线模量和弹性模量由降低50%到增大50%时,覆岩卸荷膨胀总量峰值增加4.3%,但覆岩残余膨胀量增加110%。覆岩残余膨胀量决定了地表下沉系数大小,因此,覆岩卸荷膨胀累积效应可影响地表下沉系数变化规律。采高对地表下沉系数的影响并非单调线性的,下沉系数随采高增大是微量减小还是微量增大取决于关键层位置对裂隙带高度的影响情况。在充分采动条件下,由于塑性膨胀区残余膨胀量随采深增大而减小,下沉系数随采深增大而增大。当岩性由软变硬时,塑性膨胀区越不易被压缩,地表下沉系数相应减小。

大采高工作面截割可吸入煤尘监测与降尘方法改进

为掌握大采高工作面截割可吸入煤尘的产尘特征,并改进工作面降尘措施,以山西临汾某矿6 m大采高工作面为例,分别在采煤机前后滚筒附近布置煤尘监测点,采用SidePak AM520i型个体暴露粉尘仪测量顺风情况下和逆风情况下大采高工作面PM_(10),PM_(5),PM_(2.5)的粉尘质量浓度,同时采用JZYW—200B界面张力仪和JY-PHb接触角测定仪分别对不同浓度的矿用尘克(C&C)系列除尘剂进行了表面张力测试和湿润性测试,选取了合理浓度的除尘剂作为工作面降尘用水,降低了大采高工作面截割可吸入煤尘的浓度。研究结果表明:采煤机上风侧滚筒处PM_(10)粉尘质量浓度平均为561~577 mg/m^(3),PM_(5)粉尘质量浓度平均为489~495 mg/m^(3),PM_(2.5)粉尘质量浓度平均为231~242 mg/m^(3),下风侧滚筒处PM_(10)粉尘质量浓度平均为609~614 mg/m^(3),PM_(5)粉尘质量浓度平均为508~522 mg/m^(3),PM_(2.5)粉尘质量浓度平均为245~256 mg/m^(3);无论顺风还是逆风,下风侧滚筒处的PM_(10),PM_(5)粉尘质量浓度波动范围较大,而PM_(2.5)粉尘质量浓度波动范围较小,下风侧滚筒处的PM_(10),PM_(5),PM_(2.5)粉尘质量浓度大于上风侧滚筒处的;顺风时上风侧滚筒处的PM_(10),PM_(5),PM_(2.5)粉尘质量浓度低于逆风时的,逆风时下风侧滚筒处的PM_(10),PM_(5),PM_(2.5)粉尘质量浓度大于顺风时的;浓度为0.1%时矿用尘克(C&C)系列除尘剂溶液表面张力为33.2 mN/m,接触角为34.27°,相比矿井水,其表面张力降低了43.82%,接触角减小了53.86%,具有良好的湿润性,在工作面进风巷安装表面活性剂添加装置,将其作为工作面降尘用水,工作面截割煤尘可吸入煤尘的降尘效率可达48.37%~53.91%,呼吸性粉尘的降尘效率可达39.57%~45.11%。

疫情背景下《工程CAD》多平台网络式线上教学经验总结与思考

针对疫情背景下工程CAD课程难以正常开展的状况,结合课程体系与教学特点构建了运用“EV录屏”软件适时录制课程视频、使用“超星学习通”软件实时上传课程文件、应用“企业微信”软件即时发起课程直播的“录播+直播”多平台网络式线上教学模式。在此基础上对教学结果进行了实证分析,并总结了该教学模式的优缺点。研究结果表明,多平台网络式线上教学可有效提升教学效率和教学质量,同时对提高学生的参与度和积极性大有裨益,但也存在不少弊端。在教学过程中需要扬长避短,使之成为传统教学的有效补充。

二次动压巷道煤柱宽度优化研究

为保障受二次动压影响巷道的围岩稳定性,沁新煤矿运用岩体极限平衡理论计算了煤柱宽度的合理取值范围,同时采用FLAC3D软件分别模拟了煤柱宽度为6、8、10、12、15m时,巷道超前邻近工作面40 m以及超前本工作面40 m时,巷道受一次动压影响、二次动压影响时的垂直应力分布状态,提出了强力锚杆索组合支护,并进行了现场应用及围岩表面位移监测。结果表明:(1)安全系数取0.15~0.35时,研究巷道煤柱宽度宜取7.57~8.89 m;(2)对比数值模拟结果发现,煤柱宽度为8 m时,煤柱不仅可发挥其承重作用,而且能保障煤柱应力集中区最小,煤炭资源浪费最少;(3)受一次动压影响,巷道在邻近工作面超越其110 m时,围岩变形趋于稳定,巷道变形在安全范围内,仍可服务于本工作面的回采。

煤层倾角对上覆岩层导水裂隙带的影响

为了研究煤层倾角对上覆岩层导水裂隙带的影响,以四明山煤矿工程地质条件为背景,运用UDEC软件分别建立了0、15°、30°、60°煤层倾角条件下的煤层开挖模型,通过分析不同煤层倾角条件下上覆岩层的离层和塑性破坏情况,确定煤层倾角对上覆岩层导水裂隙带的影响规律。结果表明,煤层倾角越大,顶板离层现象最明显区域越靠近采空区倾向高处的边界;在倾斜岩层中,煤层开挖后其上覆岩层塑性破坏区呈现非对称特征,采空区倾向高处的边界附近塑性破坏区高度明显大于另一侧。而且煤层倾角越大,上覆岩层塑性破坏区扩展高度越高;煤层倾角越大,导水裂隙带最发育的区域越靠近采空区倾向高处的边界,导水裂隙带高度也越大。

基于SHPB动载过程的煤岩冲击破坏特征试验研究

为充分探讨冲击动载条件下的煤岩破坏特征,进一步明确煤岩系统破坏失稳机理,利用SHPB动载系统对煤岩试件进行不同速度的冲击破坏,并收集碎块进行了筛分试验。研究结果表明,冲击加载速度和介质物理性质共同决定了煤岩试件的碎块粒径分布。随着冲击加载速度的增加,煤岩破坏程度随之增大,破碎体数量显著增多,破碎体块度相应减小;在相近的冲击加载速度下,介质物理性质则成为决定顶、底板岩层碎块分布规律的主导因素。当超声波波速基本持平时,冲击速度决定了煤层试件碎块的集中分布区域。当冲击速度为6m/s以上时,煤层碎块主要集中在Ⅱ区域,累计质量百分比曲线上升幅度可达到52%;当冲击速度为6 m/s以下时,碎块主要集中在Ⅲ区域,曲线上升幅度达到61%。研究成果有助于揭示煤岩破坏机理,丰富煤岩动力灾害防治理论。

复合菌发酵稻草对安格斯牛生长性能、瘤胃发酵参数及菌群结构的影响

本试验旨在研究复合菌发酵稻草对安格斯牛生长性能、瘤胃发酵参数以及菌群结构的影响。选择14月龄左右、体重[(390.47±50.14)kg]相近的健康安格斯牛20头,随机分为2组,每组10个重复,每个重复1头牛。稻草组(RS组)饲喂稻草+玉米青贮+精料全混合日粮,发酵稻草组(FRS组)饲喂发酵稻草+玉米青贮+精料全混合日粮,2组全混合日粮营养水平基本一致。预试期7 d,正试期93 d。结果表明:1)复合菌发酵稻草表面出现空鼓和开裂,纤维结构发生改变。相比稻草和发酵对照,复合菌发酵稻草的中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、玉米赤酶烯酮含量和霉菌总数下降,粗蛋白质(CP)含量和细菌总数提高,未检出黄曲霉毒素B 1和呕吐霉素。2)与RS组相比,FRS组的平均日增重和平均日采食量显著提高(P<0.05),料重比显著降低(P<0.05)。3)与RS组相比,FRS组的瘤胃微生物蛋白含量极显著提高(P<0.01),瘤胃pH和氨态氮、总挥发性脂肪酸、丁酸含量及乙酸/丙酸差异不显著(P>0.05)。4)与RS组相比,FRS组的Sobs指数显著提高(P<0.05),Ace指数和Chao指数极显著提高(P<0.01),Shannon指数有升高趋势(P=0.093),Simpson指数差异不显著(P>0.05)。5)门水平上,2组的优势菌门主要为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。FRS组的拟杆菌门相对丰度显著高于RS组(P<0.05),厚壁菌门相对丰度显著低于RS组(P<0.05)。属水平上,2组优势菌属均为瘤胃球菌属_2(Ruminococcus_2),RS组其余相对丰度高于5%的菌属依次为毛螺菌科_NK3A20群(Lachnospiraceae_NK3A20_group)、瘤胃球菌科_NK4A214群(Ruminococcaceae_NK4A214_group)、理研菌科_RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)以及普雷沃氏菌属_1(Prevotella_1);FRS组依次为普雷沃氏菌属_1、理研菌科_RC9肠道群和毛螺菌科_NK3A20群等。其中,RS组毛螺菌科_NK3A20群相对丰度极显著高于FRS组(P<0.01)。由此可见,复合菌发酵能改变稻草纤维结构,提高营养价值,减缓霉变。饲喂复合菌发酵稻草能提高安格斯牛生长性能、改善瘤胃发酵环境以及增加微生物菌群多样性和丰富度,同时影响门和属水平的菌群结构。

生物发酵饲料对奶牛舍内粪成分及菌群数和有害气体的影响

选用胎次、产奶量、体况基本一致的两舍泌乳中期荷斯坦奶牛(每舍700头左右),随机分为对照组和试验组,对照组饲喂基础日粮,试验组在基础日粮中添加1.5 kg生物发酵饲料,进行生物发酵饲料对奶牛粪成分和微生物菌群及牛舍环境影响的研究,为期60 d。结果表明:试验组奶牛粪中全氮、全磷、有机质、锌、钾含量与对照组相比显著降低(P<0.05),铜含量没有差异(P>0.05);粪中乳酸杆菌群数显著增加(P<0.05),大肠杆菌数和芽孢杆菌数没有显著差异(P>0.05);试验组舍内氨气含量下降31.75%,硫化氢含量降低42.50%,CO_(2)含量降低14.13%、CH_(4)含量降低23.78%与对照组差异显著(P<0.05)。由此可见,生物发酵饲料可降低奶牛粪中部分成分含量,增加粪中有益菌群数,减少奶牛畜舍中害气体含量。

Pr2O3掺杂对Mg-PSZ抗热震性能的影响

本文研究了Pr_2O_3元素掺杂对氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)抗热震性能的影响,并从抗热震参数/抗热震损伤参数与相组成两方面解释了不同掺杂量对其抗热震性能的影响机理,结果表明:掺入Pr_2O_3导致Mg-PSZ的抗热震参数与抗热震损伤参数变化且增加了单斜相的含量,细化晶粒使得Mg-PSZ的热震性能得到改善。

基于大直径顶板高位定向长钻孔的瓦斯抽采关键参数研究

为进一步降低瓦斯抽采风险和成本,提高瓦斯抽采效率,以山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿28210工作面为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的分析方法,探讨了综采工作面采空区覆岩运移特性,在此基础上确立了利用大直径顶板高位定向长钻孔抽采卸压瓦斯的关键性参数。研究结果表明:高位大直径定向钻孔的合理布设位置为顶板上36~50 m,深入采空区距离以15~45 m为宜。施工后回采过程中工作面上隅角的瓦斯浓度始终在0.4%以下,而钻场平均抽采浓度和平均抽采量均随工作面推进呈现一定的规律性,实践验证了大直径顶板高位定性长钻孔可有效保障煤炭安全生产,促进煤与瓦斯共采,为矿井灾害防治与资源合理利用提供了技术方向。

单相LCL型并网逆变器陷波器阻尼与无源控制策略

将无源控制(Passivity-Based Control,PBC)理论用于单相LCL型并网逆变器控制器的设计,建立了基于欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)的系统数学模型,并用陷波器阻尼方式抑制了系统产生的谐振尖峰,使系统满足并网要求,仿真结果验证了方案的可行性。

由轴承引起的前驱动桥啸叫噪声分析

针对某四驱皮卡前驱动桥高速段啸叫噪声现象,运用阶次跟踪分析法,锁定前驱动桥主齿内轴承是引起整车车内噪声的根本原因。结合LMS测试设备,设计一种可以再现整车故障的简单台架。经过理论计算,发现主齿内轴承外环故障阶次和试验吻合。更换内轴承后重新进行台架试验,故障振动阶次消失;装车验证,故障消失。试验结果证明台架和计算均有效,为快速识别此类故障提供了方法。

用好人才评价指挥棒 催生干事创业新活力

近年来,中国石油西北销售公司认真贯彻中国石油天然气集团有限公司关于分类推进人才评价机制改革的决策部署。为用好人才评价指挥棒,催生干事创业新活力,建立了以量化指标为核心、以运行机制为保障、以管理平台为支撑的“三位一体”MQAPP人才评价体系,为打造高素质专业化人才队伍发挥了重要作用,并在实践中深深体会到人才的培养与发展必须始终与公司发展战略相适应。