检索结果-内蒙古大学图书馆

中国环境科学 2023年第7期43卷 3582-3591页

作者：徐振鹏袁珂月钱雅慧梁汉东中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710062

以3个煤矿区土壤中多环芳烃类化合物(PACs)为研究对象,结合正定矩阵因子分析(PMF)和蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟,分析典型煤矿区土壤中PACs污染的来源和致癌风险.结果显示,石嘴山煤矿、棋盘井煤矿和石炭井煤矿周边土壤中ΣPACs分别为2186... 详细信息

以3个煤矿区土壤中多环芳烃类化合物(PACs)为研究对象,结合正定矩阵因子分析(PMF)和蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟,分析典型煤矿区土壤中PACs污染的来源和致癌风险.结果显示,石嘴山煤矿、棋盘井煤矿和石炭井煤矿周边土壤中ΣPACs分别为21862,6226,2278μg/kg.受煤矿区影响显著的地区土壤中PACs组成类型丰富且以低环为主.同时,烷基多环芳烃(aPAHs)含量明显高于母体多环芳烃(16PAHs).PMF溯源结果显示煤矿区土壤中PACs污染以煤和煤矸石颗粒为主要污染源,其次是交通源.Monte-Carlo模拟显示,3个煤矿区均对当地居民存在潜在致癌风险,尽管研究区受涉煤污染源影响显著,但煤炭燃烧才是致癌风险的主要贡献者.此外,Monte-Carlo模拟相较于终生致癌风险模型(ILCR)准确性更高,而传统采取ILCR进行风险评估低估了实际成人的致癌风险.

关键词：煤矿区烷基多环芳烃(aPAHs) 正定矩阵因子分析(PMF) 蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟终生致癌风险(ILCR)

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可缩性U型钢支架承载性能足尺试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第1期54卷 280-291页

作者：马明杰杨新安谢文兵郭晓阳李路恒周建同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学交通运输工程学院上海201804 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

支架的工作阻力是评价可缩性U型钢支架优劣的重要指标,在工作过程中,支架所受载荷分布情况和搭接位置的卡缆连接件性能直接影响支架承载性能的发挥。通过设计室内足尺模型试验,对支架承载性能进行测试,揭示可缩性支架工作阻力变化规律,... 详细信息

支架的工作阻力是评价可缩性U型钢支架优劣的重要指标,在工作过程中,支架所受载荷分布情况和搭接位置的卡缆连接件性能直接影响支架承载性能的发挥。通过设计室内足尺模型试验,对支架承载性能进行测试,揭示可缩性支架工作阻力变化规律,讨论载荷分布情况和卡缆类型对支架工作阻力的影响。研究结果表明:1)在相同载荷作用下,支架分别装配双槽夹板式卡缆(A型卡缆)与四螺栓双槽夹板式面卡缆(B型卡缆)时的拱腰收敛量相差较大,差值最大可达105.6 mm,而支架拱顶沉降量受卡缆类型的影响不大,差值小于等于6.16 mm;2)支架拱顶沉降量与侧顶压力比κ呈负相关,拱腰收敛量与κ呈正相关;3)在保证相同螺栓预紧力的前提下,装配双槽夹板式卡缆(A型卡缆)的支架始缩阻力和最大滑移阻力均比装配四螺栓双槽夹板式面卡缆(B型卡缆)时的高,而滑移次数的变化规律则恰好相反,说明前者对支架承载性能的提升作用大于后者的提升作用;4)在强侧压(κ=3)作用下,支架的始缩阻力和最大滑移阻力明显比强顶压(κ=1/3)作用下的大,且强侧压下装配A型和B型卡缆的支架最大滑移阻力相较于始缩阻力分别提高了30%和24%,强顶压下装配A型和B型卡缆的支架最大滑移阻力相较于始缩阻力分别降低了12%和22%,说明支架对于强侧压受力状态的适用性更好;5)在同等条件下,相较于对称载荷作用,支架在偏载作用下具有更低的始缩阻力和最大滑移阻力,表明偏载受力状态会影响支架工作性能的正常发挥。

关键词：采矿工程巷道支护可缩性U型钢支架承载性能足尺试验

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煤应变型冲击破坏尺寸效应声发射特征试验研究

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采矿与岩层控制工程学报 2023年第3期5卷 60-72页

作者：彭相愿高富强原贵阳王烜辉煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

为探究煤冲击破坏过程中的尺寸效应现象,采用自主研发的煤岩冲击破坏试验装置对5种不同尺寸的方形试样开展单轴压缩试验,并重点监测其声发射特征。研究表明:煤的弹性模量随边长尺寸的增加而增加,抗压强度及峰值应变随尺寸的增加而减小,... 详细信息

为探究煤冲击破坏过程中的尺寸效应现象,采用自主研发的煤岩冲击破坏试验装置对5种不同尺寸的方形试样开展单轴压缩试验,并重点监测其声发射特征。研究表明:煤的弹性模量随边长尺寸的增加而增加,抗压强度及峰值应变随尺寸的增加而减小,尺寸较大的试样,在整体冲击破坏发生前会有局部小型冲击破坏的发生;随着边长尺寸的增加,声发射总振铃计数增长速度加快,声发射信号大能量更多在临近破坏阶段,但尺寸增加到300mm时,声发射能量尺寸效应不明显。大尺寸试样的声发射b值会因为局部冲击而产生突降;声发射定位信号反映了试样破坏方式,随着边长尺寸的变大,声发射定位信号愈加分散,试样破坏方式由剪切破坏为主转为张拉破坏为主。

关键词：冲击破坏尺寸效应裂隙扩展声发射单轴压缩

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淮北孙疃矿区地表尘中多环芳烃类化合物的污染特征及致癌风险评价

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环境科学 2023年第7期44卷 3809-3819页

作者：徐振鹏钱雅慧洪秀萍罗钟庚高秀龙梁汉东煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 淮北师范大学生命科学学院淮北235000

淮北孙疃矿区是华北两淮地区典型的煤炭资源开采基地.以往涉及煤矿区地表尘的环境研究多集中在重金属和水溶性离子等,对多环芳烃类化合物(PACs)研究较少.利用气相色谱-三重串联四极杆质谱(GC-MS/MS)检测了孙疃矿区及周边环境地表尘中16... 详细信息

淮北孙疃矿区是华北两淮地区典型的煤炭资源开采基地.以往涉及煤矿区地表尘的环境研究多集中在重金属和水溶性离子等,对多环芳烃类化合物(PACs)研究较少.利用气相色谱-三重串联四极杆质谱(GC-MS/MS)检测了孙疃矿区及周边环境地表尘中16种母体多环芳烃(16PAHs)、烷基多环芳烃(aPAHs)及部分含氧多环芳烃(OPAHs)的含量.结果表明,孙疃矿区地表尘中ΣPACs含量范围为283.8~36852.5μg·kg^(-1)(均值为4114.2μg·kg^(-1)).其中,ΣaPAHs(均值2593.8μg·kg^(-1))约为Σ16PAHs(均值1074.9μg·kg^(-1))的2.4倍,是PACs污染的主要贡献者.地表尘中16PAHs和aPAHs在组成上均以相对分子质量低的PACs为主.OPAHs含量较低,均值为445.6μg·kg^(-1).同时,PACs污染主要集中在矿区周边及煤矸石填埋道路附近.利用正定矩阵因子分解(PMF)推测研究区主要受成岩源影响,其次是煤和生物质燃烧,交通源及石油产品泄漏的占比较小.特征比值结果显示,当Σ16PAHs/ΣPACs<0.25时主要受煤矿区污染.PMF结合终生致癌风险(ILCR)结果显示,研究区对儿童存在潜在致癌风险,风险主要来自煤和生物质燃烧及煤炭开采.我国淮河流域煤矿区众多,研究结果可为煤炭开采区PACs的污染防治提供参考.

关键词：煤矿区多环芳烃类化合物(PACs) 地表尘源解析致癌风险

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煤矸石基地质聚合物的制备及微观结构

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中国矿业大学学报 2021年第3期50卷 539-547页

作者：张卫清柴军冯秀娟董超伟孙强李猛王莉中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室矿业工程学院江苏徐州221116

采用正交试验分析了球磨时间、碱溶液模数、固含量以及液固质量比(简称液固比)对煤矸石基地质聚合物单轴抗压强度和弹性模量的影响,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)对煤矸石基地质聚合物进行... 详细信息

采用正交试验分析了球磨时间、碱溶液模数、固含量以及液固质量比(简称液固比)对煤矸石基地质聚合物单轴抗压强度和弹性模量的影响,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)对煤矸石基地质聚合物进行了表征,探讨了不同力学性能煤矸石基地质聚合物的微观结构差异.结果表明:煤矸石基地质聚合物的抗压强度和弹性模量随碱溶液模数和液固比增加而减小,随固含量增加先增大后减小,其中固含量影响最显著,液固比和模数影响较显著,球磨时间影响最小.SEM结果显示抗压强度高的地质聚合物微观表面结构致密,观察不到明显的煤矸石颗粒轮廓,说明地质聚合反应较充分.XRD结果显示地质聚合物中晶相结构单一,主要为石英结构.地质聚合物抗压强度越大,波数1200~950 cm^(-1)范围内的Si(Al)-O结构越多.化学位移56.36×10^(-6)~57.51×10^(-6)范围的AlQ_(4)(4Si)型^(27)Al NMR窄谱峰和化学位移-93.18×10^(-6)~-88.66×10^(-6)范围的Q^(4)(3Al)型^(29)Si NMR宽漫峰,表征了煤矸石基地质聚合物的生成以及地质聚合反应程度的强弱.

关键词：煤矸石地质聚合物正交试验单轴抗压强度微观结构

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矸石基胶结充填材料重金属浸出及其固化机制

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中国矿业大学学报 2021年第3期50卷 523-531页

作者：刘恒凤张吉雄周楠沈玲玲张罗斌朱存利王莉中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为探究胶结充填开采技术对矸石与粉煤灰中重金属的浸出和固化机制,通过测试不同粒径矸石基胶结充填材料(G-CPB)抗压强度、重金属含量和浸出毒性,并结合红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等手段,揭示了矸石粒径对材料抗压强度的... 详细信息

为探究胶结充填开采技术对矸石与粉煤灰中重金属的浸出和固化机制,通过测试不同粒径矸石基胶结充填材料(G-CPB)抗压强度、重金属含量和浸出毒性,并结合红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等手段,揭示了矸石粒径对材料抗压强度的影响规律,分析出块状矸石基胶结充填材料内部重金属浸出机理,总结了矸石基胶结充填材料对原材料内部重金属的固化机制.结果表明:矸石基胶结充填材料抗压强度随着粒径的增大呈先升高后降低的趋势;粉煤灰的生态风险程度为很强,矸石的生态风险程度为轻微;在浸泡条件下矸石基胶结充填材料中的Cd在前期的释放机理为延迟扩散或溶解作用,释放中期为溶解和扩散作用,释放后期为耗竭作用;固化机制主要有4种,分别为水化产物的物理包裹、碱性环境、吸附作用以及化学固定.

关键词：充填开采环境功能固体废弃物毒性浸出固化技术

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褐煤及其低温热解半焦中可溶多环芳烃特征

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洁净煤技术 2023年第11期29卷 58-65页

作者：卢梦仟李珊石运固张慧梁汉东中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

低温热解提质是实现褐煤清洁高效利用的重要途径之一。半焦作为提质后的固体产物在工业和民用清洁燃料方面得到广泛应用。以来自中国内蒙古(SHM)、印度尼西亚(YN)和蒙古国(WM)的3个褐煤及其550℃下热解半焦为样本,采用溶剂萃取结合GC/M... 详细信息

低温热解提质是实现褐煤清洁高效利用的重要途径之一。半焦作为提质后的固体产物在工业和民用清洁燃料方面得到广泛应用。以来自中国内蒙古(SHM)、印度尼西亚(YN)和蒙古国(WM)的3个褐煤及其550℃下热解半焦为样本,采用溶剂萃取结合GC/MS分析的方法研究其可溶多环芳烃(PAHs)含量及组成特征。结果显示,3个褐煤的PAHs总量(∑PAHs)、US EPA规定的优控16种PAHs质量分数(∑16PAHs)及对应烷基取代PAHs质量分数(∑aPAHs)分别在4 362~125 635、1 871~35 039和1 723~61 757 ng/g,揭示了不同来源褐煤的PAHs含量差异显著且aPAHs含量丰富的特征。3个褐煤对应热解半焦的∑PAHs、∑16PAHs和∑aPAHs质量分数分别在4 679~10 289、1 831~6 354和744~2 737 ng/g。不同来源褐煤产出半焦的PAHs含量变化不同,SHM半焦的PAHs含量显著低于原煤,YN半焦的PAHs含量高于原煤,WM半焦中PAHs总量与其原煤相近,但其16PAHs含量较原煤相比有所增加。半焦的∑aPAHs含量均低于对应母体∑16PAHs含量,表明存留于半焦的PAHs以热力学更稳定的母体形式为主。褐煤和半焦的PAHs组成均以2~3环为主,尤其YN半焦中萘及烷基萘含量显著高于原煤,是其PAHs总量增大的主要原因。YN褐煤热解过程中发生了煤分子内的激烈裂解反应并有大量小分子PAHs生成。不同褐煤及其半焦的可溶PAHs变化不同,不仅从分子层面反映不同煤在热解过程中的物理化学反应不同,也反映了煤大分子结构特征差异。

关键词：褐煤半焦低温热解多环芳烃烷基多环芳烃

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采动影响下大倾角复合顶板工作面矿压规律研究

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煤炭科学技术 2022年第11期50卷 58-66页

作者：唐龙刘迅屠洪盛万磊孙茂如赵吉诚蔡涤标马守龙中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中煤新集能源股份有限公司新集二矿安徽淮南232000

在采动影响下,大倾角复合顶板工作面中上部覆岩破坏严重,造成支架未接顶,严重影响安全生产。针对该问题,以新集二矿211112大倾角复合顶板工作面为工程背景,采用数值模拟和现场监测的综合研究方法,对采动影响下211112大倾角复合顶板工作... 详细信息

在采动影响下,大倾角复合顶板工作面中上部覆岩破坏严重,造成支架未接顶,严重影响安全生产。针对该问题,以新集二矿211112大倾角复合顶板工作面为工程背景,采用数值模拟和现场监测的综合研究方法,对采动影响下211112大倾角复合顶板工作面矿压显现规律及顶板控制技术进行了研究。研究表明:大倾角复合顶板比非复合顶板条件下的工作面最大覆岩卸压拱高度、宽度以及拱顶距上端头距离分别高出5、13、3 m;煤层开采后垂直应力在倾斜方向呈非对称性,工作面下端头前方支承压力最大值比上端头前方支承压力最大达32%;复合顶板比非复合顶板工作面覆岩最大垂直位移高10%,卸压快且工作面中上部的破坏程度更严重。现场监测表明工作面中上部受力较大,先来压,导致工作面中上部下沉位移量大,卸压程度高,与模拟结果相吻合,解释了211112工作面72~95号支架(工作面中上部)范围出现漏顶,支架未接顶现象。据此,提出采用无机注浆加固材料对破碎复合顶板进行充填的控制技术,现场试用效果良好,实现了大倾角复合顶板工作面安全高效开采。

关键词：大倾角煤层复合顶板矿压规律顶板控制采动影响

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水-岩作用下含煤岩系力学特性和声发射特征研究

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中国矿业大学学报 2021年第3期50卷 558-569页

作者：姚强岭王伟男李学华汤传金徐强于利强中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室矿业工程学院江苏徐州221116

采用自主研制的无损浸水装置进行了不同岩性含煤岩系浸水试验,根据含水饱和度随浸水时间变化规律将每种含煤岩系划分为4种含水饱和度;进行了不同含水饱和度、不同岩性含煤岩系单轴压缩试验和变角剪切试验,监测了试验过程中试样释放的声... 详细信息

采用自主研制的无损浸水装置进行了不同岩性含煤岩系浸水试验,根据含水饱和度随浸水时间变化规律将每种含煤岩系划分为4种含水饱和度;进行了不同含水饱和度、不同岩性含煤岩系单轴压缩试验和变角剪切试验,监测了试验过程中试样释放的声发射信号,研究了不同含水饱和度含煤岩系力学特性、变形破坏机理和声发射特征.结果表明:含煤岩系浸水过程按时间均可分为快速浸水、缓慢浸水和稳定3个阶段;随着含水饱和度增加,含煤岩系单轴抗压强度、弹性模量和内摩擦角呈线性或指数函数减小,黏聚力呈指数函数减小;由干燥到饱和,含煤岩系破坏形式由张拉逐渐向剪切过渡,或由剪切逐渐向拉剪复合过渡;随着含水饱和度增加,含煤岩系声发射累计计数减小.

关键词：水-岩作用含煤岩系力学特性含水率含水饱和度

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基于FDM-DEM耦合的岩石动态冲击特征方法

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科学技术与工程 2023年第10期23卷 4309-4314页

作者：杨江坤宋彦琦马宏发郑俊杰杨俊涛鲍伟中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为探究动态冲击作用下岩石的力学特征,根据室内霍普金森冲击试验模型,基于有限差分(finite difference method,FDM)-离散元(discrete element method,DEM)耦合方法构建了三维分离式霍普金森压杆(split hopkinson pressure bar,SHPB)冲... 详细信息

为探究动态冲击作用下岩石的力学特征,根据室内霍普金森冲击试验模型,基于有限差分(finite difference method,FDM)-离散元(discrete element method,DEM)耦合方法构建了三维分离式霍普金森压杆(split hopkinson pressure bar,SHPB)冲击数值模型,在模型入射杆端部施加半正弦冲击波进行动态冲击模拟,对三维离散元试样的动态应力时程曲线、裂纹时空演化等特征进行讨论,从细观力学角度分析岩石的动态冲击破坏过程。结果表明:三维耦合模型在动态冲击过程中能够很好地满足应力有效性检验,保证了冲击过程的可靠性;利用Fish语言编写的半正弦冲击波等效替代室内试验撞击杆的撞击作用可以在一定程度上消除入射波的弥散效应;动态冲击过程中,试样内部的裂纹发展可分为平静阶段、缓升阶段、陡增阶段和稳定阶段,且裂纹主要产生于应力峰后阶段,裂纹总量呈反Z形变化。

关键词：岩石动力学分离式霍普金森压杆有限差分-离散元耦合细观力学裂纹扩展

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