检索结果-内蒙古大学图书馆

质谱学报 2022年第2期43卷 168-177,I0003页

作者：钱雅慧汪婷洪秀萍罗钟庚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安徽淮北235000

我国土壤中关于美国EPA优先控制的16种母体多环芳烃(16PAHs)的分析方法已较成熟且得到广泛应用,而针对烷基多环芳烃(a-PAHs)的测试和定量方法研究则较少。本研究建立了二氯甲烷超声萃取、净化,气相色谱-串联质谱法全扫描模式同时测定土... 详细信息

我国土壤中关于美国EPA优先控制的16种母体多环芳烃(16PAHs)的分析方法已较成熟且得到广泛应用,而针对烷基多环芳烃(a-PAHs)的测试和定量方法研究则较少。本研究建立了二氯甲烷超声萃取、净化,气相色谱-串联质谱法全扫描模式同时测定土壤中51种a-PAHs及16PAHs的方法。通过分析质量色谱图和质谱图,并结合NIST谱库对未知化合物进行定性,采用相对响应因子法实现目标化合物的定量分析。结果表明,27种多环芳烃混合标准液在0.05~0.8 mg/L范围内的线性关系良好,相关系数(R^(2))优于0.99,基质加标回收率在73.11%~119.8%之间,精密度(RSD)为1.07%~14.3%。对来源于4个煤矿区的地表土样进行测试,多环芳烃类化合物(PACs)的平均浓度为24543μg/kg(10606~36414μg/kg)。其中,a-PAHs总量均值为18815μg/kg(7059~26810μg/kg),是16PAHs均值(5728μg/kg)的3.3倍,表明煤矿区中的a-PAHs污染值得关注。该方法操作简便、快速准确、成本较低,适合土壤中a-PAHs及16PAHs的检测,并可为今后研究和评价煤矿区多环芳烃污染提供参考。

关键词：气相色谱-三重四极杆质谱烷基多环芳烃地表土煤矿区

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内置等强缩尺3D打印支护系统的矿山相似物理模拟试验研究

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中国矿业大学学报 2022年第2期51卷 232-243,256页

作者：冯晓巍汪明坤薛飞赵同阳宋万新魏群朱毅超中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 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 江苏理工学院机械工程学院江苏常州213001

相似模拟试验方法是矿山工程研究中一种重要的研究手段,它在解析岩层移动、矿山压力、多场耦合等方面具有明显优势.为进一步优化这种试验方法,本文利用3D打印技术制作缩尺支护构件并将其植入相似物理模型,整套模拟系统按照30∶1的比例... 详细信息

相似模拟试验方法是矿山工程研究中一种重要的研究手段,它在解析岩层移动、矿山压力、多场耦合等方面具有明显优势.为进一步优化这种试验方法,本文利用3D打印技术制作缩尺支护构件并将其植入相似物理模型,整套模拟系统按照30∶1的比例以工程模型为原型进行缩尺,其中煤岩层和支护系统均遵照等强原则进行还原.缩尺煤岩层采用混凝土材料制备,缩尺支护系统采用不锈钢粉末3D打印制作成型;同时,本文设计加工了能够将相似物理模型适用于MTS伺服压力试验机的高强加载框架.测试中,通过声发射、数字散斑以及全程录像分析模型的微观破坏机理、位移场变化过程以及模型失效特征.测试结果表明:巷道周边关键测点位移变化、巷道和支护系统变形失效特征以及整体岩层变形破坏分区与真实情形高度吻合,符合矿山压力作用下的岩层变形规律.此外,声发射特征表明模型在多次受载过程中表现出凯瑟效应.本研究认为采用内置等强缩尺的3D打印支护系统具有极好的适应性,可提高测试精度,对于提升相似物理模拟研究水平具有参考价值和现实意义.

关键词：相似物理试验 3D打印支护系统失效特征数字散斑

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内蒙古乌达矿区土壤多环芳烃空间分布特征及分析

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地球与环境 2022年第5期50卷 698-707页

作者：袁珂月钱雅慧许丹丹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

随着我国煤炭行业的不断发展,有关煤矿区及周边有机污染物研究正逐渐受到全社会广泛关注。本文利用气相色谱-质谱方法对内蒙古乌达矿区不同土地利用类型的土壤样品中多环芳烃含量和空间分布情况进行分析。结果表明,研究区土壤中8种多环... 详细信息

随着我国煤炭行业的不断发展,有关煤矿区及周边有机污染物研究正逐渐受到全社会广泛关注。本文利用气相色谱-质谱方法对内蒙古乌达矿区不同土地利用类型的土壤样品中多环芳烃含量和空间分布情况进行分析。结果表明,研究区土壤中8种多环芳烃的总含量均值为2 054 ng/g。尤其发现,土壤样品中烷基多环芳烃含量显著高于母体多环芳烃。从空间分布上来看,多环芳烃含量较高的位置集中在研究区西南方位,以8号水泥厂采样点和9号工业园采样点为中心分布。相关性分析表明,土壤中母体多环芳烃和烷基取代多环芳烃相关性较好,且环数越高,相关性越强,而多环芳烃与重金属汞并不存在明显的相关性。研究乌达矿区土壤中多环芳烃的污染情况和空间分布特征,分析煤矿开采及煤火问题对周边环境的影响,以期为煤矿区周围环境治理提供参考。

关键词：煤矿区土壤多环芳烃空间分布相关性分析

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微波辐射降低硬煤冲击倾向性试验研究

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煤炭学报 2021年第2期46卷 450-465页

作者：胡国忠王春博许家林吴旭飞秦伟中国矿业大学江苏省矿山地震监测工程实验室江苏徐州221116 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

如何有效地改变煤岩体物理力学性质是冲击地压防治领域亟待解决的关键难题,而微波致裂弱化法是解决这一难题的新途径。为探究微波致裂弱化法降低硬煤冲击倾向性的实效性,采用自主研制的微波辐射试验装置与C46.106型MTS电液伺服试验机,... 详细信息

如何有效地改变煤岩体物理力学性质是冲击地压防治领域亟待解决的关键难题,而微波致裂弱化法是解决这一难题的新途径。为探究微波致裂弱化法降低硬煤冲击倾向性的实效性,采用自主研制的微波辐射试验装置与C46.106型MTS电液伺服试验机,开展了煤体微波致裂弱化试验,研究了微波辐射对煤体的动态破坏时间、冲击能量指数、弹性能指数、单轴抗压强度和纵波波速的影响规律,确定了降低煤体冲击倾向性的最优微波参量范围;在此基础上,研究了微波辐射下冲击倾向煤体的损伤致裂效应,分析了微波对煤体的热效应、煤体损伤因子与微波参量之间的变化关系,揭示了煤层巷道微波致裂弱化防冲机理。结果表明:①微波致裂弱化法能有效降低或消除煤体冲击倾向性。煤体微波致裂后,煤样峰值强度大幅下降,应力-应变曲线峰后段应力降增多,使峰前积聚的总能量降低且分级释放,煤体由脆性向塑性转变;同时,煤样载荷-时间曲线峰后段表现出多台阶、分级跌落的特征,煤体积蓄的弹性能减少,从而导致煤体各项冲击倾向指标均有不同程度降低。②微波辐射对煤体的减冲效果表现为能量阈值现象,而在微波能量恒定条件下高功率-短时间的能量组合更有利于煤体减冲。③微波对煤体内各矿物的选择性热效应使煤体产生热破裂,表现为煤样表面出现多条纵向裂缝以及与之垂直的分支裂隙。④煤样冲击倾向性与煤样纵波速度存在显著相关性。微波能量及其辐射强度越大,煤体纵波波速降幅越大,则煤体冲击倾向性越小。⑤煤巷微波致裂弱化防冲机理在于,通过增大冲击地压发生的临界塑性软化区半径,引起巷道围岩高应力区向深部转移,提高巷道围岩塑性软化区对弹性区释放能量的耗散能力;同时,煤体峰后软化模量显著降低,导致冲击地压发生的临界载荷增大,从而降低巷道发生冲击地压的可能性。

关键词：冲击地压冲击倾向性微波致裂弱化法热破裂微波参量

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基于关键层运动的邻近层卸压瓦斯抽采优化设计方法

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煤炭科学技术 2021年第5期49卷 52-59页

作者：胡国忠许家林秦伟 QU Qingdong 彭小亚李康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 CSIRO Energy Coal Mineral Resources ProgramPullenvaleQld 4069Australia

瓦斯抽采巷(孔)的合理布置是实现邻近层卸压瓦斯精准抽采的基本前提。在深入分析覆岩关键层运动对邻近层瓦斯卸压运移控制机制的基础上,提出了基于关键层运动的邻近层卸压瓦斯抽采优化设计新方法。研究结果表明:邻近层卸压瓦斯抽采巷(孔... 详细信息

瓦斯抽采巷(孔)的合理布置是实现邻近层卸压瓦斯精准抽采的基本前提。在深入分析覆岩关键层运动对邻近层瓦斯卸压运移控制机制的基础上,提出了基于关键层运动的邻近层卸压瓦斯抽采优化设计新方法。研究结果表明:邻近层卸压瓦斯抽采巷(孔)的合理布置层位为垮落带边界至导气裂隙带最大发育高度之间的空间范围,导气裂隙带最大发育高度可按基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法来确定;邻近层卸压瓦斯抽采巷(孔)的合理层面位置为导气裂隙带内的“O”形圈裂隙区中部,“O”形圈裂隙区宽度可按其与煤层采高、覆岩关键层结构及采深的函数关系式进行预计。该方法在阳泉矿区邻近层卸压瓦斯实践中得到了应用和验证,邻近层卸压瓦斯抽采率稳定在92%,能较好地指导煤层群开采条件下煤与瓦斯共采实践。

关键词：煤与瓦斯共采绿色开采关键层卸压瓦斯抽采优化设计

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断层破碎带岩体突水灾害的蠕变﹣冲蚀耦合力学特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2021年第9期40卷 1751-1763页

作者：马丹段宏宇张吉雄冯秀娟黄艳利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 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 新疆工程学院矿业工程与地质学院新疆乌鲁木齐830023

为研究断层破碎带岩体突水灾变规律,开展破碎带岩体蠕变-冲蚀耦合力学特性的试验研究。发明并创新了渗透缸筒内壁周围注水与轴向应力加载的试验方法,突破了渗透作用下细小物质由四周向中心径向迁移的核心问题,开展多因素条件下的破碎带... 详细信息

为研究断层破碎带岩体突水灾变规律,开展破碎带岩体蠕变-冲蚀耦合力学特性的试验研究。发明并创新了渗透缸筒内壁周围注水与轴向应力加载的试验方法,突破了渗透作用下细小物质由四周向中心径向迁移的核心问题,开展多因素条件下的破碎带岩体流-固耦合试验,获得变质量突水过程中破碎带岩体的变形与渗流特征。试验结果表明,变质量突水过程可以分为初始期、冲蚀主控期、蠕变主控期3个阶段;其中,冲蚀主控期是决定变质量突水灾害萌发的关键时期,而蠕变主控期产生的岩体变形将导致围岩失稳灾害。在轴压和内径尺寸较大、水压和胶结强度较小的试样中,可观察到更加显著的蠕变效应;水压和内径尺寸较大、轴压和胶结强度较小的试样中,可观察到更加显著的冲蚀效应。轴压和胶结强度为破碎带岩体蠕变的主控因素;而轴压、水压、胶结强度与内径尺寸四者均对岩体冲蚀产生了较大影响。

关键词：岩石力学断层岩体应力-渗流耦合蠕变变形颗粒迁移

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基于显微CT扫描和统计强度的煤岩损伤破裂特性研究

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煤炭科学技术 2023年第S2期51卷 1-12页

作者：张良齐庆新 REN Ting 李祥春高科李春元李晓鹏袁红辉煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院北京100013 河南省瓦斯地质与治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 School of Civil Mining and Environmental EngineeringUniversity of WollongongWollongong NSW 2522Australia 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105

冲击地压与瓦斯等灾害制约了我国煤矿安全高效开采,但诸多煤岩动力灾害的发生机理不明。从巷道围岩冲击-瓦斯灾害实例出发,着重研究煤岩损伤破裂演化规律与模型。开展了X射线高精度显微CT扫描试验,利用三维重构技术获得了冲击倾向性煤... 详细信息

冲击地压与瓦斯等灾害制约了我国煤矿安全高效开采,但诸多煤岩动力灾害的发生机理不明。从巷道围岩冲击-瓦斯灾害实例出发,着重研究煤岩损伤破裂演化规律与模型。开展了X射线高精度显微CT扫描试验,利用三维重构技术获得了冲击倾向性煤高分辨率三维数字岩心图像,定量分析了非连续结构分布特征;采用计盒维数法和三维可视化软件AVIZO编程计算,得到了矿物条带和裂隙结构的表征参数;基于CT扫描重构和统计强度理论,提出了一种考虑三参量韦伯分布、瓦斯作用与有效应力的煤岩损伤破裂模型;进而,开展了含瓦斯煤岩三轴压缩试验,求解模型参数并验证模型可靠,揭示了煤岩渐进破坏过程中的损伤演化规律。具体而言,显微CT扫描重构和分形计算结果表明,冲击倾向煤内部矿物条带的表面积和分形维数分别处于0.0035~0.0137和1.1214~1.2342之间,而裂隙结构的表面积占比和分形维数则分别处于0.0006~0.0040和1.0651~1.1454范围。矿物条带的表面积占比和分形维数整体上大于裂隙结构的,说明冲击倾向煤内部的非连续结构数量多且分布复杂。此外,含瓦斯煤岩三轴压缩试验结果表明,围压作用下煤样应力应变关系呈现出典型的I类曲线特征,以剪切破坏为主,峰值强度和峰值应变随围压升高而增大。进一步,给出了损伤破裂模型7个参数的确定方法,并利用试验结果求解了模型参数和损伤变量。计算结果表明,该模型能较准确地反映煤岩压缩变形、准线弹性变形、塑性变形、峰值强度和峰后软化等渐进破坏特征。而且,在前2个阶段煤岩损伤变量小于0.2,进入塑性阶段尤其是峰后阶段,损伤变量急剧增大直至破裂。因此,提出了损伤阈值的概念,建议将损伤阈值0.2作为煤岩损伤破裂的预警值。研究结果将为煤岩动力灾害的发生机理、预警及防控提供理论支撑。

关键词：巷道围岩冲击-瓦斯灾害显微CT扫描三维重构数字岩心非连续结构三参量韦伯分布损伤变量损伤破裂模型

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顶板预加固锚注超前支护技术研究及应用

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煤炭技术 2023年第8期42卷 84-88页

作者：王晓鹏范钢伟张东升柴宇剑陈祖国倪惠宁永贵能源开发有限责任公司新田煤矿贵州毕节551700 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

针对破碎顶板回采巷道单体液压支柱超前支护围岩控制效果差的问题,以新田煤矿1902工作面带式输送机运输巷破碎顶板为工程背景,通过数值模拟对比分析了单体液压支柱与注浆锚索的超前支护效果,研究了不同注浆锚索超前支护参数下围岩变形规... 详细信息

针对破碎顶板回采巷道单体液压支柱超前支护围岩控制效果差的问题,以新田煤矿1902工作面带式输送机运输巷破碎顶板为工程背景,通过数值模拟对比分析了单体液压支柱与注浆锚索的超前支护效果,研究了不同注浆锚索超前支护参数下围岩变形规律,提出了合理的注浆锚索支护方案。研究结果表明:注浆锚索超前支护巷道围岩变形量较单体液压支柱大幅减小;巷道超前段围岩变形量随注浆锚索长度、每排数量和预紧力增大而减小,随排距增大而增大。现场工程应用表明:采用注浆锚索超前支护后,注浆浆液在顶板中扩散性良好,巷道超前段顶最大底板移近量为234 mm,最大两帮移近量为205 mm,表现出良好的围岩控制效果。

关键词：回采巷道超前支护注浆锚索顶板预加固

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基于薄板理论的孤岛工作面基本顶变形规律及破断距研究

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煤矿安全 2022年第7期53卷 201-207页

作者：宋彦琦杨敏健马宏发郑俊杰申付新中国矿业大学(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

为研究三面环空孤岛工作面基本顶的变形及破断规律,以河南某煤矿MZ201工作面为研究背景,通过弹性薄板小挠度弯曲理论,构建了基本顶破断力学模型,分析了工作面基本顶的破断力学特征,得到了基本顶初次来压和周期来压步距。研究结果表明:... 详细信息

为研究三面环空孤岛工作面基本顶的变形及破断规律,以河南某煤矿MZ201工作面为研究背景,通过弹性薄板小挠度弯曲理论,构建了基本顶破断力学模型,分析了工作面基本顶的破断力学特征,得到了基本顶初次来压和周期来压步距。研究结果表明:初次来压时,基本顶岩层变形较小,顶板下沉量最大点位于采空区中后部,变形量为360 mm;周期来压时基本顶岩层变形较大,顶板下沉量最大点位于基本顶中心,变形量为807 mm;初次破断时,岩层最先从两长边中部发生拉伸破坏;周期破断时,基本顶从下表面中心位置开始破断,后沿倾向方向不断发展,在短边近端处分叉,形成“X”型破断;基于拉应力破断准则计算得到基本顶初次破断距和周期破断距分别为49.3 m和27.9 m。

关键词：弹性薄板理论孤岛工作面基本顶破断规律破断距

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基于相场法的岩石三点弯曲细观破坏数值模拟

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科学技术与工程 2022年第30期22卷 13441-13449页

作者：李明耀李绍金左建平王智敏彭磊薛喜仁中国矿业大学(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

岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义。相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很... 详细信息

岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义。相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很好地模拟裂纹起裂、扩展、分叉和多裂纹相互贯通。通过裂纹扩展主要区域建立了能够反映岩石内部细观结构的多尺度模型,利用相场法从细观力学尺度预测和分析了岩石三点弯曲时内部裂纹的起裂、扩展和贯通的破坏过程,分析了矿物颗粒的位置分布和能量释放率等参数对裂纹扩展行为的影响规律。通过与室内岩石三点弯曲宏观和细观试验对比分析,结果表明,本文建立的考虑玄武岩内部复杂细观结构特征的相场模型能够很好地模拟和预测岩石内裂纹的萌生、扩展和贯通等破坏过程。

关键词：相场法三点弯曲裂纹扩展岩石力学细观力学

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