急斜煤层走向长壁综采面顶板控制

针对绿水洞煤矿急斜煤层走向长壁综采面条件,结合工作面支架支护阻力观测,进行了三维有限差分法数值模拟分析.研究结果表明:工作面顶板压力上部最大,下部次之,中部最小;采场顶板正常时期,工作面顶板的平均压力为0.26 MPa;采场顶板来压期间,顶板平均来压强度为0.43 MPa,平均来压步距15.8 m;支架承受的最大液压为3 250 kN,是支架额定值的82.1%.三维数值模拟和现场试验均表明,对类似工作面的顶板提供0.42 MPa的支撑力,可获得较好的顶板控制效果.

一种铬污染土壤的EK-Fe^(2+)-PRB概念设计及实验

电动-可渗透反应墙(EK-PRB)技术是电动修复技术与可渗透反应墙技术的组合,可应用于铬(VI)污染土壤的修复;实验在PRB中设置一组通过变阻器相连的铁质被动电极,电动修复的外电场在被动电极中诱导出电势差,使得一个被动电极被氧化释放出Fe2+离子,另一个电解水产生OH-离子;Fe2+离子将电迁移进入PRB的Cr(VI)离子还原成Cr3+离子,而OH-离子与Cr3+离子反应生成Cr(OH)3沉淀将铬固定在PRB中;实验还通过改变两个被动电极之间的电阻,利用聚焦现象研究EK-Fe2+-PRB的拦截效果;结果表明,EK-Fe2+-PRB技术可原位产生Fe2+离子将Cr(VI)有效地还原和拦截在PRB中,且PRB中的沉淀物不能阻止Fe2+离子的释放和迁移;电压梯度阱效应引起的聚焦现象虽然可有效地将Cr(VI)富集和暂时拦截至PRB中,但其单独作用无法实现对Cr(VI)的持久拦截。

牺牲铁阳极法修复铬(Ⅵ)污染土壤实验研究

以重庆某铬渣堆场的污染土壤作为研究对象,利用直流电场将阳极(铁片)电解产生的Fe2+离子输送进入土壤,还原土壤中的Cr(Ⅵ);实验结果表明,电解产生的Fe2+进入了土壤,并由阳极迁移至阴极;土壤中的Fe含量较初始值有明显增加,而Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)含量均低于初始值;实验过程中,沉淀物在靠近阳极端的集中沉积导致Cr(Ⅵ)在土壤中去除率分布严重不均。

花岗岩破裂过程中声波与声发射变化特征试验研究

采用声波、声发射一体化监测装置研究了单轴加载及循环荷载作用下花岗岩波速和声发射变化特征。研究结果表明:1加载初期,岩石内部微裂纹受力闭合,纵波、横波波速显著增加,而声发射事件数量极少;加载中期,岩石处于线弹性变形阶段,纵波、横波波速缓慢增加后保持稳定,声发射事件少量产生,约占声发射事件总量的9.44%;加载后期,岩石处于破裂损伤阶段,裂纹开始萌生,拓展,岩石纵波波速呈现略微下降趋势,而横波波速明显降低,声发射活动剧烈,约占声发射事件总量的50.63%。峰值应力之后,花岗岩横波波速开始急剧下降,而纵波波速缓慢降低,声发射活动依然活跃。2由于岩石的内部损伤需要积蓄一定能量才会形成,因此声发射活动呈现"相对平静、间隔突发"的规律,"相对平静期"最明显的时段位于峰值应力之前。3循环加卸载条件下,岩石的波速和声发射变化特征与应力状态表现出良好的一致性。统计分析声发射事件数量随应力的变化规律,论证了岩石的Felicity效应;比较分析加载过程中的Felicity比变化,证明了岩体的累积损伤。

CO_2/CH_4在狭缝型孔内竞争吸附的分子模拟

采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法研究了储层温度、压力条件以及CO2/CH4混合气中CO2摩尔分数对煤中狭缝型孔分离CO2/CH4的影响。气体分子之间作用均采用单点Lennard-Jones(LJ)模型,气体分子与孔壁之间的作用势则用Steele10-4-3模型描述。研究结果表明:CO2相对CH4的平衡分离系数SCO2/CH4最初都是随着压力的增加而增加,直到达到峰值,然后随着压力的增加而减小,在20MPa时趋于恒定;压力低于20MPa时,SCO2/CH4随着温度的增加而增加,压力高于20MPa后,SCO2/CH4对于温度的变化不敏感;压力为10、20MPa时,SCO2/CH4先是随着CO2摩尔分数的增加而增加,直到达到最大值,而后随着CO2摩尔分数的增加而减少。因此,在现场实施CO2不可采煤层封存时,需要综合考虑各种因素对于CO2/CH4二元吸附的影响,对实际操作条件进行优化。

基于观测资料的沉陷盆地主断面曲线拟合

针对现有的开采沉陷预计的剖面函数具有表达式过于复杂,坐标原点、参数在实际使用时较难确定等缺点,研究矩形采空区上方地表沉陷观测数据的特征,提出一种新的开采沉陷预计的主断面拟合函数。这种新的拟合函数表达式简单,在实际工作中容易确定相关参数。某矿山的实测资料验证说明,提出的拟合函数与实测资料吻合程度较高。

可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨

分析了地下采矿引起的地表沉陷的w-t曲线为一近似的"S"型曲线。地表点沉陷的物理过程是一个先加速后减速的过程,且速度曲线的起点和终点的数值为0。因此,能描述地表点沉陷动态过程的时间函数模型不但能较好地拟合沉陷的w-t曲线,而且由此函数模型求出的v-t曲线和a-t曲线也要符合地表沉陷随时间变化的物理过程。通过分析目前常用的预测地基或路基沉降的时间函数模型如指数时间函数模型、双曲线时间函数模型、Gompertz时间函数模型、logistic曲线时间函数模型和Weibull曲线时间函数模型的w-t、v-t和a-t曲线,得出,只有Weibull曲线时间函数模型能完整地描述地表沉陷的动态过程,并且用2个煤矿地表的沉陷观测实例进行了验证。

隧道围岩位移的灰色优化模型预测

传统灰色GM(1,1)模型 ,多适用于等间距和低增长序列监测数据的模拟预测 ;对非等间距和高增长序列 ,一般经过等间距处理或经过复杂的变换建立非等间距模型进行预测 ,且往往产生较大的滞后误差。在时间序列 [k ,k + 1]区间上 ,用n个小区间的梯形面积代替 [k ,k + 1]区间上GM(1,1)函数曲线对应的面积 ,以优化提高背景值z( 1) (k + 1)的精度。这种以优化灰色模型背景值为基础构建的灰色优化模型 ,普遍适用于隧道围岩位移等间距或非等间距以及低、高增长监测数据序列的位移预测 ,能很好地模拟预测隧道围岩位移的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型时序变化特征 。

岩石声波-声发射一体化测试装置的研制与应用

为了研究岩石破裂过程中的超声波波速值和声发射活动规律,自主研发了一套岩石声波、声发射一体化同步测试装置,它主要由声波测试系统、声发射测试系统和数据采集、存储、处理系统三部分组成。声波和声发射测试系统通过试验机底座接口与数据采集、存储、处理系统相连,并受后者控制,可以独立的同步监测岩石的波速与声发射信息;数据采集、存储、处理系统可以实时采集、存储两类声学数据,并实现二者的识别、筛分及后期处理。为了验证该装置的适用性,将其应用于盐岩、大理岩、花岗岩的单轴加载试验及盐岩的三轴加载试验中,均获得了较为理想的波速-应力变化规律、岩石声发射活动趋势及震源定位图。结果表明,所研发的测试装置可以满足单轴、三轴应力状态下岩石破裂过程中声波与声发射信息的同步监测,设备性能稳定,测试数据精度较高,可为探索岩体的破裂损伤机制及损伤评价提供重要的研究手段。

放射性废物处置中的地质学问题及研究现状

放射性废物地质处置是一个涉及放射性化学、原子物理、水文地质学、水文地球化学、构造地质学、土木工程学多学科的复杂的系统工程 ,其中由于处置库建设的主体工程是地质工程 ,因此地质工作在放射性废物地质处置中占有重要的地位。在分析国内外有关资料基础上 ,结合放射性废物地质处置工作中的经验 ,指出了低中放射性废物和高放射性废物地质处置工程中地质工作的研究内容、研究范围及国内外研究现状 ,并强调了地质构造、水文地质、水文地球化学、地球物理、矿物岩石。

(110)晶面全择优取向Cu镀层的制备及其条件优化

研究了添加剂聚乙二醇(PEG)、氯离子(Cl-)和电流密度对Cu的电沉积过程的影响,着重探讨了制备(110)晶面全择优取向Cu镀层的电沉积条件及其形成机理.循环伏安(CV)结果表明,PEG阻化Cu的电沉积,Cl-加快Cu的电沉积速率.XRD实验结果表明,PEG和Cl-在一定浓度范围有利于(110)晶面择优取向;这两种不同特性的添加剂的协同作用可以制得(110)晶面全择优取向的较薄的Cu镀层;所制备的全择优Cu镀层较稳定.全择优取向Cu镀层形成的机理在于PEG和Cl-吸附过程联合起作用,在不同晶粒的不同晶面进行选择吸附,改变了晶面的生长速率及晶粒的快生长方向.

提高煤矿抽放煤层气甲烷浓度的变压吸附技术的理论研究

煤层气中的甲烷是一种优质的气态燃料和化工原料,但是我国抽放煤层气中甲烷浓度大多数情况下都很低,严重制约了煤层气的综合利用。变压吸附(PSA)技术以其独特的优势已成为人们关注的煤层气分离提纯的技术。本文采用计算机模拟的方法对模拟的抽放煤层气(CH4-N2混合气体)提浓甲烷的PSA全过程进行了模拟,从理论上较为全面地分析了PSA过程操作参数对甲烷提浓的影响,为煤层气的实际分离过程提供一定的设计依据。

硫酸盐镀铜的研究进展

铜的性质决定了铜在工业应用中的重要性,特别是目前在微电子工业中的决定性作用,使铜的电沉积过程成为研究热点。结合铜在微电子工业中的应用,综述了硫酸盐镀铜中铜的电沉积机理、铜镀层微结构、添加剂对铜电沉积过程的影响以及铜电沉积初期行为方面的研究进展。指出了铜电沉积未来的研究方向。

矿井抽放煤层气中甲烷的变压吸附提浓

变压吸附(PSA)技术提浓矿井抽放煤层气中的甲烷(CH4)对解决煤层气对环境的污染、得到高效能源和化工原料具有重要意义.为此,介绍了以活性炭作吸附剂,PSA提浓抽放煤层气中CH4的国内外研究和应用状况,系统地从理论和实验上探讨了PSA分离煤层气的热力学关系、动力学过程以及PSA操作参数对浓缩CH4效果的影响,并对存在的问题提出了相应的建议.

基于关键层理论的地表下沉盆地模型初探

目前,开采沉陷的研究主要是现场观测和以概率积分法为代表的开采沉陷预测。这些方法仅是对地表沉陷稳定后的现象进行观测和推断,不涉及对采场上覆岩层整体移动规律的研究。因长壁式布置工作面开采煤层的深厚比较大时,采场上覆岩层在靠近地表处会形成明显的弯曲带。在假设此弯曲带是控制地表沉陷及沉陷盆地最终形态的离地表最近一层主关键层且地表的下沉量远远小于该岩层厚度的基础上,用关键层位置的判别方法找出离地表最近一层关键层的位置后,用弹性薄板理论的半逆解法选择了较适合地表沉陷盆地形状的挠度函数,用薄板理论建立了缓倾斜煤层和倾斜煤层开采地表沉陷盆地力学模型,并对该模型的适用范围和参数进行了讨论。该模型考虑了影响地表下沉的多种因素,比概率积分法更具有理论意义。

低中放废物处置场的岩体渗透特性分析

在基岩地区,研究地下水运动特征和污染物迁移的前提条件是研究基岩介质中裂隙的分布特征和裂隙岩体的渗透性能,其中包括导水裂隙优势方位研究、基岩裂隙水的活跃带分布研究和基岩裂隙渗透参数的计算。为此,结合我国西北某放射性废物处置场丰富的地质资料,对该处置场裂隙发育分布特征、导水裂隙优势方位及其渗透性参数进行了比较系统的分析。通过统计、分析、比较和计算发现,基岩裂隙水活跃带是核素向外界迁移的活跃通道,某低中放废物处置场内的导水裂隙有一个优势方位。并且还求出了某低中放废物处置场基岩裂隙的渗透系数张量。

地下采矿引起的地表下沉的动态过程模型

分析了由地下采矿引起地表下沉的动态过程的Knothe时间函数模型的不足,在原Knothe时间函数中增加了一个以常数k为参数的幂指数,增加参数后的时间函数模型经理论分析符合地表点下沉的动态过程、速度变化过程和加速度变化过程;改进后的时间函数模型中参数c决定地表点下沉过程时间的长短,参数k决定地表点在时间轴上的下沉路径及达到最大速度所需的时间;用改进后的时间函数模型对某矿沉陷盆地倾向主断面上下沉量最大点的下沉过程的观测资料进行了拟合,即用经验方法确定参数c后,再用最小二乘法确定参数k。研究结果表明,该模型可较准确地拟合实测曲线。用改进后的时间函数模型结合沉陷盆地主断面的剖面函数模型,建立了主断面地表下沉曲线变化的动态过程模型,该模型可求出沉陷主断面或沉陷盆地某一点在某一时刻的下沉量、下沉速度和加速度。

Co/Cu纳米多层膜的电化学制备及其微观结构的表征

以(110)高择优的Cu片为基底,在硫酸盐镀液中采用单槽双脉冲控电位电沉积法制备了Co/Cu纳米多层膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对多层膜的微观结构和形貌进行了表征。结果表明,Co/Cu多层膜具有良好周期性,多层膜的微结构和表面形貌与表层的金属层紧密相关,也与Co和Cu镀层厚度及其相对厚度、周期数相关。硼酸的加入有利于改善Co/Cu多层膜的层状结构。

急倾斜煤层走向长壁综采工艺技术

为了在倾角45～60°的中厚煤层中成功实现走向长壁综合机械化采煤,采用国产设备的工作面采用伪斜布置、支撑掩护式液压支架和横向布置的端头支架控制工作面顶板;实行下行割煤、上行装煤,上行分段、段间上行、段内上行的移架顺序和上行推刮板输送机的回采工艺过程;通过采煤机无链牵引、刮板输送机利用移架千斤顶与支架连接及时调整支架和输送机位置来保持工作面设备稳定性。现场矿山压力观测表明,无论是工作面顶板正常工作期间还是周期来压期间,工作面设备均表现出了良好的稳定性。

变权和相对差异函数在盐穴储气库腔体稳定性评价中的应用

盐岩地下储气库腔体以钻井水溶方式开采,溶腔形态可见性差、形态发展可控性难度高,针对畸形溶腔进行科学的稳定性评价是保证其安全运营的重要手段。将变权和相对差异函数理论引入到盐岩溶腔的安全评价中,建立适用于盐穴储气库畸形单腔的稳定性评价模型,首次以溶腔声纳测腔数据为基础,建立三维真实仿真模型并进行数值模拟,将数值模拟结果作为评价指标的评分依据,最后应用该方法对金坛储气库某腔体进行稳定性评价,并针对评价结果提出安全改善措施。研究结果表明,用变权方法对评价指标权重进行处理后得到的结果更加合理,通过将该方法与其他安全评价方法计算结果进行对比,证明了该模型在盐岩储气库畸形溶腔的稳定性评价中具有较好的适用性。