综采面沿空巷道超前动压区煤柱失稳效应与锚注加固技术

为探究综采面沿空巷道超前动压区煤柱对巷道围岩整体稳定的影响规律,综合采用数值模拟、工程应用等方法,建立沿空巷道超前巷道数值分析模型,研究综采面回采期间不同煤柱宽度下沿空巷道围岩力学和变形响应特征。研究结果表明:护巷煤柱宽度小于5 m时,工作面帮为采动应力主要承载结构,其内部应力及变形均大于煤柱帮,此时工作面帮应作为超前动压区重点加固对象,随着护巷煤柱宽度增加,煤柱承载应力逐渐增加、变形增大,护巷煤柱宽度增加至5 m以上时,煤柱承载应力显著增加,采动应力由沿空巷道两帮围岩共同承载,超前动压区应同时加强两帮支护,基于此开发超前动压区沿空巷道锚注加固技术,并进行工程应用。研究结果可为平顶山矿区类似条件沿空巷道超前控制提供一定参考。

2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

龙华煤矿浅埋煤层区段煤柱合理宽度研究

为减少煤炭资源浪费,保障工作面开采期间巷道的稳定性,本文采用现场监测、数值模拟和理论分析相结合的研究手段,对龙华煤矿30203工作面区段煤柱的合理留设宽度进行研究。结果表明:30203工作面区段煤柱塑性区宽度为1.8 m,运输顺槽超前支承压力影响范围为25 m;辅运顺槽侧超前支承压力影响范围为20 m,随着工作面的推进,回采巷道顶底板移近量为50 mm,两帮位移量为5 mm。理论计算得出区段煤柱合理宽度为14.86~15.26 m;采用数值模拟验证了优化后的15 m宽区段煤柱能够满足工作面安全生产的要求,区段煤柱能够保持良好的稳定性,研究成果为类似条件矿井安全生产提供借鉴。

大采宽综采工作面导水裂隙带高度探究

为了探究永煤公司新桥煤矿深埋煤层大采宽工作面导水裂隙带高度发育特征,以典型的开采宽度330 m的某工作面为研究对象,建立了深埋煤层大采宽工作面三维工程地质概化预开采模型,采用FLAC3D数值模拟软件对采动覆岩导水裂隙带高度进行研究,发现这种大采宽工作面开采后应力集中程度明显增大。和经验公式类比获得了该工作面导水裂隙带高度取值范围,提出了现行规范中的相关计算公式预计结果明显偏小,已不适合这种地质及开采条件。最后,在其他条件不变仅改变采宽条件下,模拟了7种不同采宽开采后沿倾向和走向导水裂隙带高度发育特征,对比分析发现导水裂隙带高度随采宽增加呈非线性变化,两者之间具有很好的自然对数拟合关系,确定了增加幅度的采宽阈值及其变化特征。

大采高孤岛工作面沿空护巷煤柱合理宽度研究

针对转龙湾煤矿二采区孤岛工作面沿空掘进巷道煤柱留设难题,采用数值模拟,对2号工作面运输巷在不同煤柱宽度下煤柱应力分布和围岩变形程度进行了研究,最终确定了合理的煤柱宽度为19 m,并对合理的煤柱宽度进行围岩稳定性验证。结果表明,在煤柱宽度为19 m的范围内,可以有效控制围岩变形,实现巷道围岩的稳定性。该研究成果对沿空掘巷煤柱合理宽度的确定及巷道围岩控制技术的应用具有重要的理论意义和参考价值。

一面四巷瓦斯抽采对采空区遗煤自燃影响数值模拟研究

为研究高瓦斯易自燃煤层不同瓦斯治理条件下采空区自燃“三带”及温度场分布变化规律,结合某高瓦斯易自燃工作面的实际条件,构建了“一面四巷”采空区自然发火物理模型,将程序升温试验得到的煤样氧化耗氧参数和放热参数应用到数值模拟中,分别研究了不同供风量、低抽流量及高抽流量对采空区自燃“三带”及温度场分布的影响,定量分析了氧化带最大宽度、氧化带面积和采空区最高温度点等参数随供风量、低抽流量及高抽流量的变化规律。结果表明:在模拟测试范围内,提高供风量、低抽流量及高抽流量均会造成采空区漏风量增多,不利于采空区遗煤自燃防治;最高温度点变化不明显(仅在1 K范围内变化),高抽流量变化对采空区氧化带宽度和面积及最高温度的影响大于供风量和低抽流量;氧化带最大宽度随供风量增大而增加,采空区最高温度和氧化带面积随供风量增加而减小,供风量从1600 m^(3)/min增加到1900 m^(3)/min时,氧化带最大宽度增加了2 m(74~76 m),最高温度降低了0.1 K(315.38~315.28 K),氧化带面积减小了180.08 m^(2)(8669.49~8489.41 m^(2));氧化带最大宽度随低抽流量增大而增加,采空区最高温度和氧化带面积均随抽采流量增大而增加,低抽流量从200 m^(3)/min增加到300 m^(3)/min时,氧化带最大宽度增加了2 m(75~77 m),最高温度升高了0.152 K(315.340~315.492 K),氧化带面积扩大了51.56 m^(2)(8553.79~8605.35 m^(2))。高抽流量从80 m^(3)/min增加到240 m^(3)/min时,氧化带最大宽度保持在75 m,最高温度升高了0.76 K(315.13~315.89 K)。

中国南北过渡带油松径向生长对气候因子的响应研究——以鸡公山国家级自然保护区为例

本研究以河南省信阳市鸡公山自然保护区的油松林为研究对象,利用树木年轮学方法建立了油松径向生长宽度年表,其特征值表明,油松标准年表的质量较高,包含较多的气候信息,能反映气候变化对树木生长的影响。标准年表与鸡公山南北气象站(麻城和信阳站)的气象因子相关结果发现:油松生长与鸡公山南侧麻城气象站几乎与所有月份气温都呈负相关,与当年5—7月气温(6月的平均气温,5、6月平均最高气温和6、7月平均最低温度)呈显著负相关,而与几乎所有月份相对湿度都呈正相关,表明过渡带南侧高温带来的土壤水分胁迫对油松生长主要起着限制作用,南侧春末夏初4—6月相对湿度是油松生长的限制因子;鸡公山北侧信阳气象站生长季及生长季后期8—9月气温(8月平均气温、8、9月平均最低气温)对油松生长有明显的促进作用,上年7—8月相对湿度是油松生长的限制因子,北侧生长季后期9月降水对油松生长的促进作用具有滞后效应。滑动相关分析显示出,近几年油松生长对过渡带北侧信阳气象站8—9月平均气温的正响应趋势增强;在气候变暖的情景下,受到高温抑制(亚热带的麻城气温负相关),油松生长南界可能会向北移动。油松响应气候变暖的生长动态研究旨在为过渡带森林管理与更新提供基础数据支持。

区段煤柱宽度变化下工作面矿压危险性分析

区段煤柱的宽度会影响工作面矿压变化从而导致冲击危险的发生。以某煤矿工作面为研究背景,由于受到相邻的工作面的影响,该工作面回风巷道侧预留保护煤柱宽度发生变化,因此将工作面沿走向划分为小煤柱、小煤柱-集中巷和大煤柱3个区域。分别沿倾向和走向分析不同区域工作面矿压分布特征,分区分级进行危险区的划分。结果表明:3个区域中小煤柱-集中巷区域危险区分布最大,危险等级排序为小煤柱-集中巷区域>小煤柱区域>大煤柱区域。分析结果可为后续工作面卸压防控提供依据,做到精准防控,节省人力物力。

浅埋煤层双回撤通道保护煤柱合理宽度确定

保护煤柱的宽度对于回撤通道的围岩稳定和提升工作面搬家倒面的效率具有重要意义。为合理确定浅埋煤层双回撤通道的煤柱宽度,以凉水井煤矿42206工作面预掘双回撤通道为工程背景,通过理论分析和数值模拟,研究分析了回撤通道变形机理、工作面煤柱的超前影响范围,最终确定通道间合理煤柱尺寸。结果表明,理论计算得出回撤通道保护煤柱宽度为15.8 m,数值模拟得出回撤通道保护煤柱宽度在14 m与在20 m处的应力差值仅为0.11 MPa,且大于14 m时稳定,而与20 m相比顶板下沉量差值仅为1 cm。综合考虑,最终确定将煤柱尺寸优化为15 m。

无底柱分段崩落法进路宽度对其围岩稳定性的影响

增加回采进路宽度,能够改善无底柱分段崩落法的放矿效果,但也存在着进路稳定性降低的风险。采用数值分析方法,分析了某铁矿西矿段开采时5组进路宽度下的围岩应力分布规律、位移量变化和塑性区分布特征,研究了进路宽度对围岩稳定性的影响。结果表明:①围岩中最大与最小主应力在进路顶板、底板与侧帮处的应力集中区呈不同形态分布,其范围差异也较大,而且两相邻进路之间受应力叠加作用影响,存在1个“圆角矩形”应力集中区。②随着进路宽度和围岩深度增加,围岩中的最大与最小主应力也随之增大,各应力集中区范围大小产生了不同的变化,其中顶底板处的应力集中区范围增幅较大,5组进路宽度下的顶板围岩均易发生张拉破坏。③在进路宽度为7 m和8 m时,最小主应力变化受到了相邻进路围岩应力叠加作用影响,侧帮围岩发生张拉破坏的可能性较大。④进路顶板位移量呈现出了“中间大、两侧小”的特征,顶板下沉量及其增幅远大于侧帮下沉量与增幅,增加进路宽度易造成进路顶板垮落事故。⑤顶底板围岩中塑性区以剪切塑性区和张拉塑性区的混合区为主,两帮围岩中以剪切塑性区为主,进路宽度越大,塑性区总体积增长越快,进路宽度增加过大不利于顶板的稳定性。建议该矿山西矿段进路宽度应以6 m为宜,并对进路两帮采取支护措施,若大于6 m时,则需对顶板围岩采取适当支护措施。

GCr15轴承钢加热制度分析

为优化河钢集团石钢公司GCr15轴承钢加热制度,进而提高其轴承钢盘条产品质量,采用电子探针微区分析技术(EPMA)和酸侵腐蚀方法(低倍检测)对GCr15轴承钢铸坯芯部碳偏析情况进行了检测;利用ANSYS软件中瞬态热分析(Transient Thermal)单元分析了GCr15轴承钢铸坯加热过程温度场;采用Thermo-Calc热力学计算软件中DICTRA模块对加热过程中碳元素的扩散距离进行了计算。研究结果显示:铸坯芯部碳偏析区半径约为22.7 mm、偏析区最大碳含量为1.26 wt%;该碳偏析条件下,只有当偏析区加热温度达到1200℃,有效加热时间大于480 min时,铸坯芯部碳偏析才能扩散均匀,而石钢现行的加热制度下,芯部有效加热时间仅为190 min,不能满足加热保温过程中铸坯碳偏析扩散均匀的要求。同时ANSYS软件计算结果显示,在加热过程中均热段保温时间大于660 min,铸坯芯部碳偏析区有效加热时间才能达到480 min以上。该研究成果对高品质轴承钢生产具有重要的指导意义。

近水平煤层超长工作面合理宽度取值范围研究

为了研究超长工作面开采覆岩两带变形破坏特征以及矿压差异性变化规律,以袁大滩煤矿为背景,采用数值模拟软件建立不同工作面长度的数值计算模型,研究不同宽度工作面条件下的围岩的破坏情况,为工作面合理宽度选择提供一定的科学依据。结果表明,工作面开采的宽度与覆岩两带发育高度、位移变化范围、应力大小形呈正比关系,同时随着开采宽度增加应力区域范围扩大,弹性能峰值普遍增加,尤其是开采宽度达到450 m后,其弹性能的能量增幅明显;工作面面宽越大时,宽度增加引起两带高度的增幅逐渐减小、位移变化区域范围增量相对越小,同时应力区域范围的增加幅度逐渐减小;在合理的现场防控措施下,400 m工作面宽度能较好地满足工作面的安全高效生产。研究成果可为袁大滩煤矿工作面宽度取值范围的合理选取提供指导。

热力耦合作用下煤炭地下气化地表沉陷预测方法

煤炭地下气化是煤炭低碳绿色开采技术体系的重要组成,煤炭行业“双碳”目标的实施使得煤炭地下气化迎来良好的发展机遇。然而煤炭地下气化也会引起岩层移动及地表变形,导致利用地下气化回收井工难以开采的“三下”压煤时,严重威胁地面建(构)筑物安全。如何兼顾煤炭地下气化特点准确的预测其地表沉陷,已成为制约煤炭地下气化产业化应用的重要瓶颈之一。基于此,结合“条采-面采”后退式地下气化工艺特点,探究了热力耦合作用下煤炭地下气化引起地表沉陷的诱因,得出地下气化产生地表沉陷的根源是岩层挠曲与焦化隔离煤柱压缩变形。在此基础上,建立了热力耦合作用下煤炭地下气化顶板挠曲变形计算方法以及基于D-P准则的气化煤柱屈服模型与压缩计算方法,进而根据等效下沉空间原理构建了热力耦合作用下煤炭地下气化地表沉陷精准预测模型,并通过乌兰察布煤炭地下气化地表沉陷的实测数据验证了新方法的有效性和准确性。

圆柱滚子轴承次表面裂纹区域应力分布规律研究

圆柱滚子轴承套圈滚道次表面裂纹将改变滚子表面与滚道之间的接触特性,从而影响轴承的工作特性。针对这一问题,研究了次表面裂纹的长度、宽度和倾斜度对裂纹区域应力分布的影响规律。首先,采用有限元方法,建立了轴承滚子与滚道等效接触的计算模型,并将有限元模型与赫兹接触理论的算例计算结果进行了对比,对有限元模型的正确性进行了验证;然后,基于圆柱滚子轴承次表面裂纹的形态特征,提出了含次表面裂纹的滚子与滚道接触有限元计算模型;最后,基于有限元模型,分析讨论了次表面裂纹的深度、宽度和倾斜角度对滚道次表面应力区分布范围的影响规律。研究结果表明:当次表面裂纹的宽度增大时,应力区的深度和宽度都迅速增大;当次表面裂纹的深度增大时,应力区的深度和宽度都迅速降低;当次表面裂纹的高度与宽度一定时,次表面裂纹的倾斜角越大,次表面应力区越小,次表面裂纹对轴承接触特性的影响也越小。

关于能带宽度的一点修正

材料的能谱、能带宽度是材料能带结构的重要参数,是了解材料物理性质的基础.材料的几乎一切光学、力学、热学及电磁学等性质的测量结果,必须要有正确的能带结构才能得到合理的解释,凸显能带理论的重要性.针对目前国内大部分固体物理教材中,在利用紧束缚近似法讨论三维晶格能带宽度时未提及波矢方向,且能带宽度取值不合适的情况,讨论了沿不同波矢方向面心立方晶格的能带宽度,作为讨论晶格所对应晶体不同方向其它性质的基础.

端帮采场支撑煤柱峰值应力及塑性区宽度确定方法

为了保证边坡安全的同时回收更多的露天矿边帮压煤,首先采用离散元仿真软件模拟再现端帮煤开采全过程,监测并分析采硐群支撑煤柱受力和变形特征;然后构建不同采硐深度下的3种支撑煤柱竖向荷载分布模型,建立端帮采场采硐与围岩力学分析模型。结果表明:沿采硐延深方向,支撑煤柱竖向受力与变形呈现出典型的分段特征;自采硐口向内,随着采硐深度的增加,竖向应力首先呈线性增大,达到峰值后,在采硐末端前、后约3倍采硐宽度范围内骤然减小至坡体初始应力并保持不变;基于采硐施工前、后采场上覆岩体竖向应力恒定原理,得到不同采硐深度下的煤柱峰值应力确定方法;基于极限平衡理论和Mohr-Coulomb强度准则,推导出峰值应力作用下的煤柱单侧塑性区最大宽度估算公式。

基于Box-Behnken设计的CO_(2)防灭火数值模拟

为研究分析不同位置下注CO_(2)、不同注CO_(2)流量及不同温度CO_(2)对防灭火的影响,选取阳煤五矿8406工作面为研究对象,在数值模拟基础上,采用Design Expert软件进行BoxBehnken试验设计,构建了采空区氧化带最大宽度在三因素、三水平条件下的二次回归响应曲面模型,并对不同条件下采空区氧化带最大宽度进行了预测与分析。结果表明:氧化带最大宽度随注CO_(2)流量增加而降低,随CO_(2)注入温度增加而增加;二次回归方程显著性判断值P<0.0001,极显著,失拟项为0.2537,不显著;当注CO_(2)位置在20~40 m,注CO_(2)流量在720~1080 m^(3)/min,注CO_(2)温度在278~288 K之间,对氧化带最大宽度一次项重要度排序为注CO_(2)流量>注CO_(2)温度>注CO_(2)位置;二次项重要度排序为注CO_(2)位置和注CO_(2)流量>注CO_(2)位置和注CO_(2)温度>注CO_(2)流量和注CO_(2)温度,且注CO_(2)位置、注CO_(2)流量和注CO_(2)温度间均无交互作用;最优参数设置为:注CO_(2)位置为30 m,注CO_(2)流量为900 m^(3)/min,注CO_(2)温度为283 K。

解淀粉芽孢杆菌BSK532的发酵条件优化及抑菌活性研究

通过单因素实验和响应面实验对解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)BSK532的发酵条件进行了优化。确定最佳发酵条件为:碳源淀粉浓度41.36 g·L^(-1)、氮源蛋白胨浓度26.13 g·L^(-1)、pH值7.24、装液量75 mL/500 mL,在此条件下,芽孢数达到195.33×108 CFU·mL^(-1),较优化前提高了94.36%;优化后发酵液的粒径分布范围为0~10μm,D_(90)为1.565μm,较优化前(粒径分布范围为0~200μm,D_(90)为95.44μm)大幅减小,减小发酵液粒径可以防止大疆T20植保无人机喷头堵塞;采用平板对峙法测定了优化前、后解淀粉芽孢杆菌BSK532发酵液对6种常见农作物病原菌的抑菌带宽度,优化后的抑菌带宽度较优化前增加了50%~60%,表明提高芽孢数可以增强抑菌作用。为解淀粉芽孢杆菌制剂的开发应用提供了一定的理论基础。

软化对X80管线钢管气体保护焊接头承载能力的影响

针对X80管线钢管环焊接头热影响区软化造成环焊缝断裂失效的问题,采用数字图像相关法对焊接接头拉伸过程的应变分布情况进行了分析,并建立了焊接接头承载能力数值分析模型,对接头断裂位置及承载能力进行了预测,研究软化区宽度及软化程度对环焊接头强度和承载能力的影响。结果显示,焊趾处软化区宽度为0.3 mm、最大软化程度为2.6%时,拉伸过程中在母材处发生颈缩,软化对接头承载能力影响不明显;当软化程度为2.6%时,软化区宽度增大对接头承载能力没有明显影响;当软化区宽度为5 mm、25 mm,软化程度分别为25%和10%时,环焊接头承载能力降低约10%。研究表明,接头承载能力降低与颈缩位置有关,随着软化区宽度的增加,颈缩位置逐渐由母材向软化区转移,达到某一临界值时颈缩发生在软化区,此时接头的承载能力主要取决于软化区的性能,因此导致接头承载能力降低。

南京市湖泊生态缓冲带现状与划定研究

湖泊生态缓冲带是一种隔离生境,可以更好地保护湖泊水体。如何确定缓冲带的宽度并对其进行科学管理,已成为学者与管理部门关注的热点之一。通过充分调研国内外现有研究成果,利用南京市土地利用图、植被分布图、水系分布图并结合无人机进行实际考察。根据不同湖泊保护目标的差异,结合湖泊周围土地类型,确定湖泊生态缓冲带的边界,有差别地将南京地区湖泊生态缓冲带划分为植被型、农田型、村落型、景区型、城镇型、水域型、堤防型、丘陵型,并利用SMB法结果结合土地利用实际状况,提出了不同类型湖泊生态缓冲带的建议宽度,以期为南京市湖泊生态缓冲带建设及其他湖泊生态缓冲带划定与构建提供参考。