高瓦斯煤层大直径钻孔卸压增透瓦斯渗流时空演化机理

矿井瓦斯抽采面临抽采率低、有效抽采周期短、瓦斯预抽体积分数不达标等困境。为实现高瓦斯低透气性煤层的精准卸压增透,以顺和煤矿2404典型深井高瓦斯低透气性煤层工作面为研究对象,基于长时力学效应理论建模、COMSOL数值分析和现场试验等方法,构建了大直径钻孔卸压煤层瓦斯运移多场耦合模型,提出了大直径钻孔瓦斯有效抽采半径的判定指标——残余瓦斯压力不超过0.22 MPa,揭示了大直径煤层钻孔卸压增透机理及瓦斯运移规律:单一大直径钻孔煤层瓦斯压力呈以钻孔圆心为对称中心的椭圆分布,即由钻孔圆心向外瓦斯压力逐渐增加,随着抽采时间延长,抽采达标区域逐渐扩大。钻孔周边应力转移特征为:随着抽采时间增加,单一大直径钻孔周边点的垂直应力呈现先增后降趋势。进一步提出了高瓦斯低透气性煤层大直径钻孔卸压增透抽采技术。模拟确定了钻孔有效抽采半径,孔间距6.0 m、直径300 mm钻孔卸压增透效果最好,其两侧3.0 m内平均渗透率为1.58×10^(-15)m^(2),远大于初始值1.15×10^(-17)m^(2)。现场应用表明,大直径钻孔瓦斯抽采远优于普通钻孔,300 mm大直径钻孔瓦斯体积分数最大值为47.2%,75 mm原钻孔最大瓦斯体积分数最大值仅为10.6%,且大直径钻孔5.0%以上高瓦斯体积分数抽采天数提高了40.2%,有效解决了小直径瓦斯钻孔治理难题,为高瓦斯煤层高效精准卸压增透强化抽采提供了有效途径。

低透气性突出煤层群首采层水力割缝卸压抽采技术研究

针对中近距离松软低透气性突出煤层群抽采防突难题,以皖北矿区任楼煤矿突出煤层群瓦斯地质条件为工程背景,在对松软煤层水力割缝卸压增透机制、首采层割缝工艺参数等研究的基础上,提出了首采层煤巷条带水力割缝卸压增透、煤层群瓦斯联合抽采的综合治理技术,优化了钻孔布置方式,并进行了工程应用。结果表明:割缝实施后钻孔的瓦斯抽采浓度、单孔日均抽采纯量分别是常规钻孔的4.27倍、3.94倍,煤层透气性提高了22~31倍,首采层72号煤层割缝后的防突有效半径可提高至5 m以上,检验抽采半径5 m处的瓦斯含量指标为4.13 m 3/t,在有效解决首采层煤巷条带瓦斯灾害的同时,钻孔工程量降低了2/3以上。

用于增强现实显示设备的表面浮雕光栅元件的设计

增强现实(augmented reality,AR)系统是一种将虚拟影像叠加到现实环境的显示系统,光波导是AR显示系统的核心元件,可以实现系统的微型化与轻量化。光波导耦合元件衍射效率的高低极大地影响AR显示系统的成像质量,为提高AR显示系统中耦合元件的衍射效率,该文提出了一种多层光栅叠加的波导结构,基于矢量衍射理论,采用严格耦合波分析法对光栅进行仿真分析。仿真结果显示:单层倾斜光栅的平均衍射效率在50°视场角范围内达到60%,3层光栅叠加的波导结构平均衍射效率达到85%以上,较单层光栅衍射效率提高了25%。分析结果表明,多层光栅叠加的波导结构可以实现更大的视场角与衍射效率,使AR显示系统具有更清晰的视场。

基于钻冲压协调作业的煤层卸压增透技术

为了解决鹤壁矿区瓦斯抽采钻孔影响范围小、衰减速度快,瓦斯灾害治理难度大,治理周期长等问题,提出了冲压协调作业的工艺流程,形成了以自动钻机群打钻-临时封孔预抽-预抽后冲压联合作业的钻冲压协调作业技术模式,并在鹤煤六矿进行工业性试验。现场应用结果表明:该技术模式充分发挥了自动钻机连续打钻、快速作业、减员提效的优势,实现了瓦斯抽采钻孔施工作业、水力化冲压协调增透作业的专业化、连续化、规模化,使底板岩巷内施工穿层钻孔治理瓦斯的施工工效在同等地质条件下提高48%;同时,利用自动钻机施工抽采钻孔完成后,对其进行临时封孔抽采,使钻孔内的游离态瓦斯经过抽采后大幅减少,大大降低了水力化措施施工期间巷道瓦斯超限事故发生的频率,有效保障了施工的安全;试验钻孔平均瓦斯体积分数是常规水力冲压措施的1.31倍,试验单元钻孔平均日抽采纯量是常规水力冲压措施的1.79倍。

Cu_(54-56)Zn_(40-44)再生铜合金棒材成形工艺及性能研究

目的促进多杂质元素的废杂铜低成本高效回收,实现二次资源的绿色循环利用。方法基于现有废杂铜直接利用法生产再生黄铜合金棒材,通过废杂铜原料→依成分配料→熔铸合金化→挤压成形→无心车床处理→去应力退火工艺路线,得到了稳定合格的低铜精密棒材成品。结果废杂铜原料的搭配使用是控制杂质元素含量超标的关键环节,需要结合经验值进行合理配方。熔炼工序,在助熔剂、清渣剂、精炼剂和覆盖剂等的作用下,皆可有效减少熔体中的杂质元素,制备出高品质水平连铸铸锭;加工工序,在微量元素的有益范围内,生产的精密再生黄铜棒材抗拉强度≥560 MPa,延伸率≥22%。结论在制备低铜精密再生黄铜合金棒材过程中,开发了一条生产稳定低铜再生黄铜合金产品的工艺路线,实现了废杂铜原料高品质再生。

陈岗新站减压井防渗处理效果分析

为分析减压井作为永久井设置在泵站前池的减压效果,以陈岗新站为例,对泵站前池设置单列减压井、双列减压井、双列减压井与水泥土换填结合应用的地基进行渗流稳定模拟与对比分析。结果表明,双列减压井与水泥土换填结合应用的防渗效果显著,有利于站基渗流稳定和抗滑稳定,可为同类泵站设计提供参考。

澄合矿区工作面高效回采保障措施

为确保澄合矿区采煤工作面的安全高效回采,以矿区所属山阳煤矿、合阳公司、董矿分公司以及董东煤业4对生产矿井回采出现的问题为参照,从管理及技术2方面,提出适合澄合矿区的高效回采保障措施。从强化人才队伍建设、强化设备全生命周期管理、做好环境不安全因素的应对措施管理以及深入开展采煤工作面全过程质量管理4个方面入手,总结生产中的问题及处理措施,形成可复制、借鉴的管理经验。从技术上,结合近年来为解决生产过程中的问题开展科研攻关所取得的技术成果,通过注浆加固、切顶卸压、水害超前治理等技术手段,为矿区复杂地质条件下工作面开采提供参考。

再论水库汛期水位动态控制的必要性和可行性

汛限水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,在防洪中具有法定地位,是协调水库防洪与兴利的关键参数,直接影响水库效益发挥。近年水利和应急管理部门落实强监管措施的过程中,出现了强制要求水库汛期不超汛限水位的情况,导致相当多的水库汛期过度弃水、汛后无水可蓄。我国许多省份发生干旱时出现无水可供的困局,2022年长江流域历史性特大干旱情况尤甚。本文通过回顾汛限水位动态控制试点工作,论述汛限水位设置依据和实际监管中存在的问题,阐述开展汛期水位动态控制的必要性和可行性;归纳总结梯级水库运行期设计洪水、分期汛限水位和汛期水位动态控制的理论及方法;提出需要继续深入研究的科学问题和关键技术;最后建议加强水利工程基础措施建设,修改完善现有的法律法规和设计洪水计算等规范,建立符合新阶段水利高质量发展的运行机制,统筹协调防汛抗旱和洪水资源高效利用,实现水库汛期水位动态控制。

煤矿巷道磨料射流泄压增透新方法初探

针对坚硬煤层纯水射流冲孔泄压破岩效率低、施工操作复杂等难题,依据磨料射流高效破岩机理和石油工程钻采工艺,提出了煤矿巷道井下磨料射流深穿透泄压增透技术和连续送进磨料射流径向钻孔泄压增透技术2种新方法,并结合理论分析和试验研究等方法探讨了工艺的可行性,通过自主搭建的高压磨料射流试验系统,开展了旋转磨料射流破岩室内试验。试验结果表明:旋转磨料射流在坚固性系数为2的煤层及顶板致密砂岩中均可高效破岩钻孔;在喷射压力为30 MPa的条件下,可形成直径为50~60 mm的孔眼,且孔壁光滑、形状规则、孔眼结构稳定;层理对煤岩的成孔特征和破坏模式影响较为显著。研究结果可为坚硬煤层水力冲孔高效泄压提供新思路。

水力冲孔增透技术在提高煤层瓦斯抽采效率方面的应用

为解决突出煤层低透气性导致的瓦斯抽采达标时间长的问题,以山西某矿2号煤层煤巷掘进工作面的超前瓦斯预抽为工程背景,采用水力冲孔增透技术对前方煤体瓦斯进行强化抽采。结果表明,采取水力冲孔增透技术钻孔的瓦斯抽采浓度明显高于普通钻孔,平均单孔抽采纯量均保持在普通钻孔的3倍以上;煤巷掘进期间的钻孔瓦斯解吸指标K_1值明显小于未实施水力冲孔措施的指标,水力冲孔增透技术能有效提高煤层透气性,从而大大提高煤层瓦斯抽采效率。

Cr应力缓释层对柔性Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)薄膜太阳电池性能的影响

柔性Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)(CZTSSe)薄膜太阳电池中的应力是阻碍其发展的一大瓶颈。采用磁控溅射法在柔性Ti衬底和Mo背电极之间引入不同厚度的Cr缓释层,研究其对CZTSSe薄膜应力的影响。结果表明,当Cr应力缓释层厚度为80 nm时,薄膜的结晶质量最好,电池具有最佳的光电性能,相比没有Cr应力缓释层存在的情况,薄膜的残余应力从-7.15 GPa降低至-3.61 GPa,电池的光电转换效率(PCE)从2.89%提高至4.65%,增加了60.9%。Cr应力缓释层的引入不会影响CZTSSe薄膜的晶体结构,相反可有效提高薄膜的结晶质量,降低薄膜的残余应力,最终提高电池的光电性能。

一种深腔薄壁开放性零件的动态铣削方法

针对某深腔薄壁整体铝锻零件的金属去除量大、残余应力大、易变形、加工效率低、刀具磨损严重的问题,引入动态铣削方法,设计了装夹方案,应力被释放,得到最优铣削参数,节省了刀具成本,有效地控制了加工后零件的变形,极大提高了加工效率,解决了该工件的加工难题。

羽状千米长钻孔抽采效果考察试验

探讨了羽状千米顺层长钻孔区域性预抽煤层瓦斯的特点和优越性,结合煤层瓦斯抽放理论,分析了钻孔瓦斯流量与负压及钻孔长度的关系,指出千米钻孔工艺是针对高瓦斯矿井区域性防突措施和井下煤层气开采的一种新型抽采技术。在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河煤矿西轨措施巷1号和2号千米钻孔的应用研究表明:区域煤层瓦斯预抽率可达42%以上,且在煤层透气性系数和抽放负压条件相对不变的前提下,钻孔越长,百米钻孔初始瓦斯流量就越大,衰减系数随之减小,相同的时间内抽采率亦相应升高。

震后初期应急物资短缺情景下的定位-路径问题研究

基于公平视角研究震后初期灾区应急物资短缺情景下的定位-路径问题(location-routing problem,LRP),综合考虑灾害级别、灾区应急路网不同程度损毁、需求点易损性与车辆随机行驶时间等因素,以单个需求点的最大损失最小作为应急物资分配的公平性衡量指标、以总配送时间最短作为应急物资配送的效率性衡量指标,在此基础上构建双目标LRP模型,并基于分层序列法思想设计一种二阶段混合启发式求解算法。最后,采用汶川地震之后的帐篷配送数据验证本文方法公平性与效率性兼顾。

对贫困人口实施医疗救助

本文在分析了我国城乡居民收入分配中的不公平性加重、医疗保障水平降低、医疗费用大幅度上涨、个人负担比例增加和卫生保健筹资的“供方投入”模式的不合理性以及贫困人口较差的健康状况和卫生服务利用水平、贫困人口的主要健康问题、“需方投入”模式对供方的激励作用的基础上,认为对贫困人口实施医疗救助不仅符合公平原则,而且符合效率原则。医疗救助计划应该成为我国目前正在步步深入的卫生改革的重要组成部分。作者分别以我国部分城市地区的贫困人口医疗救助计划和世界银行中国卫生Ⅷ项目“特困人口医疗救助计划”为例,分析了它们在实施过程中面临的问题。在此基础上,作者提出了在我国实行医疗救助政策中需重点关注的领域。

齿轮泵齿侧间隙与卸荷槽间距关系的定量分析

为探索在一定的容积效率和最大限度缓解困油现象的前提下,齿轮泵无侧隙时的最小卸荷槽间距是否适用于有侧隙情况,该文在主要考虑困油的齿侧间隙泄漏和卸荷槽槽口泄漏的基础上,通过前期所建立且被验证的困油模型,对齿侧间隙泄漏量、槽口泄漏量及两者的泄漏容积率进行仿真计算,给出了2种泄漏容积率针对不同的齿侧间隙值、转速和出口压力的变化曲线。结果表明,现有针对有、无侧隙的判别式过于苛刻;侧隙越大、出口压力越高时,容积效率越低,困油现象越轻;转速越高时,容积效率越高,困油现象越严重;无侧隙时的最小卸荷槽间距极大地改善了困油现象,容积效率得以提高,较大侧隙下仍可采用小侧隙下的卸荷槽间距。研究结果可为齿轮泵的卸荷槽布置提供一种新的参考。

间缝式开口隧道缓冲结构气动特性分析

采用通用CFD工程分析软件,对高速列车突入有间缝式开口缓冲结构的隧道的空气动力学特性进行三维数值模拟。分析间缝式单、双开口缓冲结构的最优结构形式,采用模型试验和现场测试方法,对数值分析结果进行比较验证。研究结果显示:与常规既有的缓冲结构相比,间缝式开口缓冲结构对压力梯度的降低效率更高,经济性更好。从控制隧道出口微气压波的需要,提出应综合考虑单位米长降低率与总降低率,来选择缓冲结构的形式及参数。

影响地震救灾效率的因素分析——以汶川8.0级地震和玉树7.1级地震为例

从地震报告死亡人数与震后时间关系的角度来定义救灾效率;研究了近20年发生在世界各地的震级大、伤亡严重、破坏性极大的34个地震。采用多元素分析法,探讨了地震救灾效率与死亡人数、地震震级、烈度、人均GDP、人口密度以及最大救灾效率发生的时刻等之间的关系。研究发现:死亡人数是影响救灾效率的最主要的因素,随着死亡人数的增加,救灾效率会越低;震级以及最大救灾效率发生时刻与救灾效率之间也存在显著的负相关;而震区的经济水平和人口密度对救灾效率的影响并不显著。比较了2008年汶川8.0级地震和2010年玉树7.1级地震,发现玉树地震的人均救灾效率较汶川地震有大幅度提升。

液压系统的卸荷方式及应用探讨

分析了各种液压系统的卸荷方式,指出了各自的特点及适用场合,其结论可供液压系统的设计者参考。

地震应急救灾效能研究

地震应急救灾效能是不同救援队震后救灾效果的最直接反映,救援队伍到达灾区的时间长短是影响救灾效能的最直接因素。该文首先分析了地震救援中被埋压人员的存活率问题,并将震后的救援力量分为三组:当地民众自救互救能力,当地及灾区周边的军队、武警、消防官兵的救援能力和地震专业救援队的救援能力,探讨了这三组救援队在地震救援过程中的救灾效能,及地震灾区的气温对救灾效能的影响。