冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验

为研究煤样动态拉伸变形破坏过程中的能量耗散规律,利用分离式霍普金森杆冲击加载系统,对煤样进行冲击条件下巴西圆盘劈裂试验,探讨了冲击速度、层理倾角及饱和含水对煤样总吸收能密度、总耗散能密度和损伤变量的影响;同时将煤样破碎后产生粒径为0~0.2 mm和0.2~5 mm的碎屑进行收集,并对不同尺寸碎屑的分布特征进行了对比分析。研究表明:同一层理倾角的自然煤样损伤变量随着冲击速度的增加呈近似线性增加,饱水煤样损伤变量整体随冲击速度增大呈指数函数增加;相比于自然煤样,饱水煤样粒径为0~0.2 mm的碎屑量减少了14.1%~31.3%,粒径为0.2~5 mm的碎屑量减少了33.7%~53.0%;但当层理倾角为45°时,饱水煤样碎屑量质量百分比反而比自然煤样要大。     

SDS溶液改变无烟煤润湿性与冲击产尘粒径分布的实验研究

为了提高无烟煤层注水效果,采用不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液对无烟煤样进行了浸泡改性,并对浸泡改性前后煤样的表面基团、煤/水动态接触角、自然吸水率以及冲击产尘粒径分布规律进行了测试和分析。结果表明:SDS溶液浸泡改性使无烟煤样润湿性增强,煤/水动态接触角随SDS溶液浓度的增加呈指数规律降低;改性煤样的自然吸水率随着SDS溶液浓度的增加呈指数规律增加。自然煤样和改性煤样在饱水状态下的冲击破碎产尘粒径-质量分布具有分形特征,煤样的自然饱水率越高,受冲击产尘粒径-质量分布的分形维数越小;随着SDS溶液浓度的增大,其改性煤样的冲击产尘粒径-质量分布分形维数减小,即产生的微细粉尘总量减少。     

水分对煤力学性能及冲击能量指数的影响研究北大核心

煤的破坏是能量驱动下的一种失稳现象,为探究水分对煤破坏过程中能量积聚与耗散的影响,开展了不同含水状态煤样的单轴压缩试验,并基于此对煤的力学性能及冲击能量指数进行分析。结果表明:随含水率的增加,煤样单轴抗压强度和弹性模量显著降低;煤样的初始压密阶段、塑性变形破坏阶段及峰后破坏阶段在全应力-应变过程中的占比均增大,线弹性阶段占比减小;煤样峰前积聚变形能减小,峰后损耗变形能升高,冲击能量指数降低;含水率增加使煤样由劈裂破坏转变为剪切破坏,在破坏时崩落的碎块粒径变大,碎块数量减少,破坏声响减弱;饱水状态下煤样较干燥状态煤样单轴抗压强度、冲击能量指数及冲击能量速度指数分别下降35.32%、86.07%、99.63%;采用煤层注水工艺能有效降低煤层冲击倾向性。     

不同含水状态下煤孔裂隙结构三维可视化表征

为深入研究煤层孔裂隙的结构,以川煤集团芙蓉公司某煤矿的煤样为研究对象,采用CT扫描法对不同煤样在不同含水状态下的孔裂隙结构特性进行研究。通过研究发现:自然状态下的孔裂隙总体分布比较分散,CT法测试的孔裂隙率在2%～5%之间,与压汞法测得的数值相差在1%以内,孔裂隙半径多集中分布在0～200μm范围内;经过饱水和干燥处理后,孔裂隙数量变多,体积变大,孔裂隙率均比自然状态下增加了30%以上。研究结果表明,饱水处理和干燥处理对煤孔裂隙影响显著。饱水处理会使孔裂隙数量增多、体积变大;与饱水状态相比,饱水后再干燥处理,孔裂隙体积进一步增大,更利于煤层气的运移。     

动静组合加载含水煤样的力学特征及细观力学分析

为分析含水煤样在动静组合加载下的力学性质,利用改进SHPB和RMT-150试验系统对义马矿区二1煤样进行动静组合加载、静载对比试验。结果表明:静载加载,煤样的应力-应变关系形态与动静组合加载应力-应变关系形态明显不同,煤样的峰值强度、弹性模量随饱水时间增加而降低,饱水3 d和7 d煤样抗压强度软化系数分别为0.66和0.52;动静组合加载,煤样动态峰值强度随饱水时间增加而降低,饱水3 d和7 d抗压强度软化系数分别为0.65和0.60,动态弹性模量却逐渐升高,提高系数分别为1.15和1.37,与饱水砂岩试验结果相比不同;动静组合加载煤样随饱水时间增加煤样破坏颗粒度逐渐减小,水对煤样动态破坏影响较显著;基于翼形裂纹受压扩展原理,推导出动静组合加载下饱水煤样动态强度计算公式;煤样动态强度比静态强度试验结果提高10%~30%,表明动静组合加载下煤样的变形、强度特征与煤样自身结构、含水状态和加载方式多重因素有关。     

西部浅埋煤层煤样承载力及冲击倾向特征研究

浅埋深、厚煤层、窄煤柱是我国西部浅埋煤层的典型赋存特征。为考察温度、水、尺度对西部浅埋煤层煤样承载力及冲击倾向特征的影响规律,分别对饱水及饱水风干、25~250℃之间4种温度水平及3种不同高径比煤样进行室内单轴压缩试验。试验结果表明:1)从自然状态-饱水-饱水后风干,煤样峰值强度和弹性模量急剧降低,而峰值应变逐渐增大,煤样破坏程度愈渐剧烈,冲击倾向特征减弱;2)随着温度的升高,煤样峰值强度、峰值应变和弹性模量均呈现先增大后减小的趋势,在100℃出现临界点,此时煤样在加载过程中崩溅剧烈,冲击倾向性加剧;温度继续升高至250℃,煤样承载力及冲击倾向性逐渐弱化;3)随着高径比的增加,煤样峰值强度、峰值应变及弹性模量均呈现衰减趋势,煤样变形及破坏程度减弱,而冲击倾向特征增强。     

不同含水状态砂岩三轴压缩声发射特征试验研究

利用MTS815岩石伺服试验机对不同含水状态下的砂岩进行了三轴压缩声发射试验,得到自然状态及饱水状态下砂岩的应力-应变曲线、声发射振铃计数率、能量及振幅分布曲线。试验结果表明,在水的影响下砂岩的力学特性和声发射特征都有较大变化:饱水状态岩样的平均峰值强度为自然状态岩样的84.4%,且在试验过程中整体变形及弹性模量都较小;在岩样三轴压缩的各个阶段,饱水岩样的声发射振铃计数率、能量及振幅值均比自然状态岩样小;对比饱水岩样和自然岩样的宏观破裂时间及声发射信号最大值出现的时间,饱水状态岩样都存在"滞后"现象;此外,两种含水状态下岩样的声发射振铃计数及能量出现最大值的时间均稍"滞后"于砂岩宏观破坏时刻。研究结果对含水岩层工程设计及施工具有指导意义。     

干燥与饱水状态下砂岩的声发射特征研究

针对干燥和饱和含水两种状态下的砂岩进行了单轴压缩破坏声发射测试与岩爆倾向性研究。结果表明:砂岩含水状态的不同,其加载过程都可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个阶段,但两者对应各阶段的时域分布有较大差异;每阶段,饱水试件振铃计数均数、峰值、总计数都比干燥试件小,饱水试件振铃计数随时间序列分布较稀疏,饱水试件峰值集中出现在极限应力附近,而干燥试件峰值分布相对较分散;两种含水状态试件第Ⅰ、Ⅱ阶段能量释放趋势一致,都较缓慢,能量释放主要集中在第Ⅲ阶段,不同的是,干燥试件的能量释放呈现出多个阶跃,而饱水试件的能量释放主要集中在破坏瞬间,干燥试件接收到的声发射累积能量为含水试件的10倍左右。结论:岩石中水分会影响岩石的变形特性,饱水岩石失稳前兆信息较少,岩爆倾向性更强。     

超临界CO2-水-煤相互作用后冲击载荷下煤的动态响应

CO2地质封存是一种能有效降低大气中CO2浓度的手段。我国存在大量关闭/废弃矿井且其地下空间并未得到有效利用,埋深超过800 m的关闭/废弃矿井是CO2封存的潜在目标。关闭/废弃矿井具有复杂的应力场、水动力场和化学场,大规模CO2注入后可能会诱发断层活化,进而造成动力灾害。为研究CO2注入关闭/废弃矿井中煤的力学行为,利用50 mm分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,对自然状态、饱水状态和超临界CO2-水-煤作用后煤样分别进行动态压缩试验,分析3种状态煤样试件在冲击载荷作用下的破坏形态、能量特征以及动态力学参数。试验结果表明:① 随应变率增高,相对于自然和饱水状态煤样,超临界CO2-水-煤相互作用后煤样的破碎块度数量更多,碎块粒径更小;② 随入射能增大,3种状态煤样的能量反射率、透射率及耗散率的线性变化趋势不同,超临界CO2-水-煤相互作用后煤样的能量反射率显著增高,能量耗散率显著降低;③ 超临界CO2-水-煤作用后煤岩材料性质发生弱化,在冲击载荷下通过微裂隙萌发扩展来提高耗散能密度,其动态抗压强度和动态弹性模量与耗散能密度间关系介于自然和饱水状态煤样之间。本次试验证实CO2-水-煤作用过程中发生的矿物化学反应、吸附膨胀诱导微观结构改变、裂隙表面能降低等因素能够明显影响煤样的动态响应特征。尽管本文的试验不能完全反映关闭/废弃封存CO2的真实情况,但为后续CO2-水-煤相互作用下煤样动态响应特征研究提供了借鉴。     

粒径、水分对煤中甲烷的吸附-扩散实验研究

为了研究粒径、水分对煤中甲烷的吸附、扩散影响,进行了甲烷等温吸附-扩散实验。选取潞安古城矿区3号煤,制成60~80目的煤样,在30℃恒定温度,相同的平衡压力条件下进行吸附扩散实验,对比分析研究甲烷在不同粒径、含水煤样中的扩散量、扩散速度的差异。通过实验发现:在相同的吸附平衡压力下,同一水分不同粒径煤样,同一时间大粒径煤中甲烷扩散量和扩散速度均小于小粒径的扩散量和扩散速度;同一粒径不同含水煤样,同一时间煤样含水量越小,瓦斯解吸量越大,水分对瓦斯解吸起着明显的抑制作用,煤样含水量越高,同一时间瓦斯解吸速度越小,随着时间的增加解吸速度逐渐缓慢。研究不同主控因素下的甲烷扩散规律,对煤层气开发和矿井瓦斯灾害防治有很好的指导意义。     

腐殖酸钠对石英分散性能影响的机理研究

采用沉降试验、zeta电位、FTIR光谱和颗粒间相互作用分析,研究了介质pH值和腐殖酸钠对石英分散性能的影响及作用机理。结果表明,随着pH值升高,石英在水介质中的分散性随之提高,表面zeta电位随之下降。当pH值为11.5,腐殖酸钠用量为0.5 g/L,进一步提高了石英的分散性,表面zeta电位则下降至-67.5 m V;光谱结果表明,石英谱线在2923 cm-1处出现了-CH2的不对称伸缩振动吸收峰,2855 cm-1处出现了-CH2的对称伸缩振动吸收峰,说明石英与腐殖酸钠发生了物理吸附作用;颗粒间相互作用结果表明,当pH值为11.5,颗粒间双电层排斥能高于范德华吸引能,同时腐殖酸钠增强了石英表面的亲水性,提高了水化膜作用势能。     

振动筛筛帮肋板布置优化设计的研究

大型振动筛筛帮易损是近年来振动筛研究的热点问题。要解决筛帮的可靠性问题,行之有效的办法是解决筛帮振动过程中应力过高的问题,在这方面研究现在主要的方法是采用有限单元法进行筛帮的动态分析,然后进行动态设计来确定筛帮的设计。这种方法能较好地解决作为连续体筛帮的设计问题,但实际振动筛筛帮是具有多孔状态的组合板件,其理论分析与实际情况有较大的出入,此外振动筛在工作过程中激振力效率较为复杂,在设计过程中也难以解决,所以实际使用情况是大型振动筛筛帮开裂现象时有发生。控制振动筛筛帮的动应力最好的方式是利用多余约束材料控制筛帮的应力,由于主动控制技术原因较为复杂,无法满足矿山等较为恶劣条件下的工作状况,只能采用被动振动控制技术,采用高阻尼特性材料如LJ5合金等,利用其变形时的能量耗散,从而在相当宽的频率范围内抑制振动峰值。但高阻尼特性材料如何布置是一个十分关键的问题。从结构优化角度看,阻尼材料配置优化和多元函数优化本质是相同的,在满足预定耗能的情况下达到最佳结构即阻尼材料最优拓扑分布。目前有关这类文献研究还不多。本文拟将利用有限元法和多元函数优化相结合的方法来进行大型振动筛阻尼材料配置的优化设计。     

水对树脂锚杆锚固力的影响性研究

在巷道围岩渗水严重地段, 树脂锚杆锚固力往往低于理论计算值, 锚杆支护的可靠性难以保证。结合现场测试, 在实验室研究了钻孔流水和钻孔内积水两种情况下, 水对树脂锚杆锚固力的影响程度。经过分析表明, 当孔壁渗流水不大时, 树脂锚固剂在搅拌过程中, 通过摩擦挤压作用, 能够堵住某些裂隙出水点, 但是一些分散到树脂胶泥中的水滴, 会影响锚杆的锚固力。而当钻孔内水量较大, 甚至有压力的喷水时, 树脂锚杆锚固力会大大下降。     

煤矿开采对环境的影响及对策探讨

该文着重论述煤矿的开采对环境的影响,并对这种影响提出解决对策,从而实现可持续发展。     

论企业文化在企业管理中的作用

从全面加强和改进企业管理的角度，论述了企业文化在企业管理中的作用，认为建设企业文化是实现人本管理的内在需要，是实现科学管理的有效途径。     

矿井提升机运行参数对能耗的影响分析

分析了矿井提升机整定前后主要运行参数 ,提出了矿井提升机节能的方法及提高提升设备效率的途径。     

残采旧空区宽度对残留煤柱稳定性影响分析

为确定残采区旧空区煤柱稳定性的临界宽度及对其下方回采工作面稳定性的影响规律,通过理论分析得出临界失稳宽度的计算公式,并算出王坡矿旧空区煤柱能够保持稳定的临界宽度为10m,理论分析与数值模拟的结果相符。     

D-氨基酸对生物膜生长周期的影响机理北大核心

为了探究复配杀菌剂对微生物生命活动周期的影响,采用失重实验、电化学测试、表面分析技术等研究方法,利用油气田采出水中培养出的SRB和IOB所组成的混合微生物群研究D-氨基酸复配杀菌剂在不同时期对碳钢的缓蚀率和杀菌率的改善机理。结果表明:不同时期加入D-氨基酸复配杀菌剂对缓蚀率、腐蚀速率以及杀菌效率均有改善;在第3 d加入效果最佳,缓蚀率能达到68.68%,腐蚀速率从0.105 mm/a下降到0.033 mm/a,下降幅度高达68.6%。自腐蚀电流密度icorr由3.59×10^(-5)A/cm^(2)降到了2.06×10^(-5)A/cm^(2),下降幅度高达43%;D-氨基酸作用于细菌表面可使细菌表现出疏水性,对细菌之间的物质传输产生影响;D-氨基酸对生物膜的分解作用明显,同时对生物膜的生成也具有抑制作用。随着时间的推移,微生物在钢材表面迅速繁殖,在第7 d达到生命活动的活跃峰期,期间产生H2S,加剧钢材腐蚀。     

表面粗糙度对水滴在方解石表面黏附的影响

以方解石为研究对象, 以表面粗糙度为切入点, 探讨了表面粗糙度对水滴在药剂作用前后方解石表面黏附的影响, 并比较了测量黏附力和计算黏附力。试验结果表明: 天然方解石表面为亲水性表面; 随着表面粗糙度的增加, 水滴在天然方解石表面的接触角减小, 基底直径和黏附力均增加。相反, 在pH值为10时, 与浓度为30 mg/L的油酸钠溶液作用后, 方解石表面变为疏水性表面; 随着表面粗糙度的增加, 水滴在药剂作用后的方解石表面的接触角增加、基底直径和黏附力均减小。同时, 测量黏附力和计算黏附力基本吻合。因而, 借助表面粗糙度调控可改变水滴在方解石表面的黏附特性, 从而可为表面粗糙度调控方解石的可浮性提供借鉴。