检索结果-内蒙古大学图书馆

中国矿业大学学报 2023年第6期52卷 1096-1107页

作者：韦梦菡何学秋宋大钊任廷祥邱黎明李振雷何生全北京科技大学大安全科学研究院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中安安全工程研究院北京100083 伍伦贡大学土木采矿与环境工程学院新南威尔士伍伦贡2522

煤炭等资源的安全开采是保障我国能源安全的关键.随着开采强度和深度的不断增加,煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害严重威胁着煤炭安全高效开采.电磁辐射技术作为一种实时、非接触、前兆性强的地球物理监测方法,在煤岩动力灾害监测预警等方面... 详细信息

煤炭等资源的安全开采是保障我国能源安全的关键.随着开采强度和深度的不断增加,煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害严重威胁着煤炭安全高效开采.电磁辐射技术作为一种实时、非接触、前兆性强的地球物理监测方法,在煤岩动力灾害监测预警等方面发挥了重要作用.但当前电磁辐射理论与技术研究主要针对标量参数进行,忽略了电磁场本身包含的空间矢量特征.基于此,利用自主研发的三轴电磁天线,根据矢量合成原理研究了煤岩破裂产生的电磁辐射矢量特征规律.结果表明:煤岩破裂过程产生的三轴电磁信号在时域上具有明显差异性,而在频域上分布较为一致,可视为破裂产生的电磁场在3个方向上的分量,并且该矢量电磁场在试样周围呈非均匀分布状态;通过三轴电磁信号的方向性差异可表征电磁辐射矢量,其等效矢量方向与裂纹面方向表现出明显的相关性;煤岩破裂产生的矢量电磁场是多个微裂纹综合作用的结果,多频电磁信号可视为不同方向、不同频率的多个偶极子受迫振荡和阻尼振荡产生的电磁效应叠加;现场测试表明利用电磁辐射矢量特征规律可辅助判识断层区域和危险程度.研究结果有助于进一步揭示煤岩破裂全过程破裂性态的时空演化规律,为实现非接触、时空定位精细化的煤岩动力灾害监测预警奠定基础.

关键词：煤岩破裂电磁矢量煤岩动力灾害监测预警

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煤自燃初期低温氧化产热特性及关键结构演变特征

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煤炭学报 2025年

作者：刘浩李增华王刚牛会永谭波山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东科技大学安全与环境工程学院中国矿业大学安全工程学院北京科技大学土木与资源工程学院中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院

煤自燃初期氧化产热是导致煤自燃的根源，也是衡量煤自燃危险性最直接的评价指标。为了测定煤在自燃初期消耗单位氧气产生的氧化热，本研究创新性地通过六通阀与定量环组合，精确控制向煤样罐中通入的空气量，基于煤氧化热理论构建了计... 详细信息

煤自燃初期氧化产热是导致煤自燃的根源，也是衡量煤自燃危险性最直接的评价指标。为了测定煤在自燃初期消耗单位氧气产生的氧化热，本研究创新性地通过六通阀与定量环组合，精确控制向煤样罐中通入的空气量，基于煤氧化热理论构建了计算模型，成功测定了煤在自燃初期不同条件下的单位耗氧氧化热。实验结果显示，在50 ℃恒温氧化条件下，LJ、WD、ZZ和XT四种煤样产生的氧化热分别为66.94 kJ/(mol O2)、40.76 kJ/(mol O2)、42.82 kJ/(mol O2)和23.31 kJ/(mol O2)。这一发现表明，煤自燃初期产生的氧化热远低于数值模拟中常用的氧化热数值300 kJ/(mol O2)，且变质程度最低的LJ煤氧化放热量最大，四种煤样都在氧化时间达到40 s左右时达到了最大产热速率。为了分析自燃初期不同煤样的产热量呈现差异性的原因，通过低温氮气吸附实验测试了煤样的孔隙结构，结果发现煤的孔隙结构不是决定煤氧化放热量差异的主导性因素，孔隙结构更发育只是有效促进了煤氧复合反应。而电子顺磁共振实验结果表明煤自燃初期氧化产热是由反应位点控制的动力学行为，煤样原生反应位点的数量是决定产热量的主导因素。初始氧化温度的升高使得煤中初始反应位点增多，也使得煤产生反应位点的速率加快。反应位点的本质为自由基，自由基浓度的增加速率决定了煤氧化反应的速率。

关键词：煤自燃初期产热特性产热机理孔隙结构自由基

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我国全尾砂料浆浓密研究进展与发展趋势

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中国有色金属学报 2022年第1期32卷 286-301页

作者：阮竹恩吴爱祥焦华喆李翠平李公成莫逸王洪江北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学顺德研究生院佛山528399 河南理工大学土木工程学院焦作454000 山东理工大学资源与环境工程学院淄博255000 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

全尾砂料浆的高效和深度浓密是获得合格膏体浓度、决定膏体充填质量的关键。全尾砂高效絮凝是全尾砂料浆浓密的前提,全尾砂絮团的快速沉降决定全尾砂料浆浓密的效率,而全尾砂浓密床层的深度脱水决定全尾砂料浆浓密的效果。为此,本文对... 详细信息

全尾砂料浆的高效和深度浓密是获得合格膏体浓度、决定膏体充填质量的关键。全尾砂高效絮凝是全尾砂料浆浓密的前提,全尾砂絮团的快速沉降决定全尾砂料浆浓密的效率,而全尾砂浓密床层的深度脱水决定全尾砂料浆浓密的效果。为此,本文对近20年来我国在全尾砂料浆浓密方面的研究方法和研究成果进行了分析与总结,详细分析了全尾砂絮凝行为及其动力学模型、全尾砂絮团沉降规律及其机理、全尾砂浓密床层深度脱水规律及其机理、深锥浓密机的耙架扭矩模型及关键结构参数设计,并对未来发展趋势进行了展望。

关键词：膏体充填全尾砂絮凝沉降浓密脱水

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煤岩破坏电磁辐射定位技术方法

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煤炭学报 2022年第10期47卷 3654-3667页

作者：宋大钊何学秋韦梦菡娄全刘洋北京科技大学大安全科学研究院北京100083 北京科技大学金属矿山教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中安安全工程研究院北京100083 河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467041

煤岩电磁辐射技术作为一种无损、实时、非接触、前兆性强的地球物理监测方法,在煤岩结构稳定性及应力状态评估、煤岩动力灾害监测预警中发挥了重要作用。然而,当前该技术主要通过电磁前兆信号时序变化预警煤岩动力灾害,不能实现对灾害... 详细信息

煤岩电磁辐射技术作为一种无损、实时、非接触、前兆性强的地球物理监测方法,在煤岩结构稳定性及应力状态评估、煤岩动力灾害监测预警中发挥了重要作用。然而,当前该技术主要通过电磁前兆信号时序变化预警煤岩动力灾害,不能实现对灾害孕灾区域的定位,无法指导防治措施精准实施,从而制约了该技术的发展应用。对此,围绕煤岩破坏电磁辐射定位技术方法开展了系统研究。基于磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应,研发了新型电磁矢量传感器,传感器在三轴方向上具有显著的独立性,互不干扰,对夹角余弦的响应表现出高线性度,为煤岩破坏电磁辐射定位奠定了基础,揭示了煤岩破坏电磁辐射的矢量特性。三分量电磁信号在时域上同步到达,波形存在明显差异,频域上信号主频一致,幅频分布相似,可视为主破裂产生的电磁场在3个方向上的分量。基于煤岩破坏发生时电荷分离、运动的过程,建立了等效的电磁辐射场源模型和煤岩破坏电磁辐射定位方程,并进行了数值模拟和实验验证,定位效果理想。研究成果是煤岩电磁辐射监测技术领域的原始创新,初步将该技术从预测“危险是否会发生?”拓展到预测“危险将在何处发生?”。研究旨在推动煤矿动力灾害监测预警技术装备的升级与创新,为我国煤矿智能化发展提供支撑。

关键词：煤岩破坏电磁辐射定位监测预警矢量特征场源模型

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超声波作用对尾矿底流浓密效果及流变性的影响

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中国有色金属学报 2021年第5期31卷 1377-1387页

作者：彭青松王洪江邢鹏杨柳华王志凯北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

目前深锥浓密机的浓密效果差,底流浓度低。为了探寻提高底流浓度的技术新途径,将超声波引入浓密机性能改造,研究超声辐照对深锥浓密机浓密效果及流变性的影响,借助自制超声辐照深锥浓密机试验系统开展动态浓密实验;利用正交实验设计,重... 详细信息

目前深锥浓密机的浓密效果差,底流浓度低。为了探寻提高底流浓度的技术新途径,将超声波引入浓密机性能改造,研究超声辐照对深锥浓密机浓密效果及流变性的影响,借助自制超声辐照深锥浓密机试验系统开展动态浓密实验;利用正交实验设计,重点考察耙架转速、超声波辐照频率对其浓密机底流浓度及流变性的影响。结果表明,超声波辐照频率与底流浓度呈现较为复杂的关系,超声频率的升高对底流浓度起到增益效果,实验中底流浓度最大提高3.85%;超声波作用对于底流浓度的增益效果呈二次函数分布,在频率22.34 kHz时为函数最低点,增益效果最弱。超声波作用后,料浆絮体结构尺寸有所降低,超声作用使得尾砂颗粒和絮团重新分配组合,产生形态规模较小的絮团,絮体体积比降低。超声波辐照对底流浓度有较大影响,可作为一种提高浓密机底流浓度的手段。

关键词：超声辐照动态浓密全尾砂底流浓度絮团结构

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单轴压缩下尾砂胶结充填体细观能量耗散与损伤表征研究

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采矿与安全工程学报 2022年第6期39卷 1227-1234页

作者：程爱平舒鹏飞邓代强周成颂黄诗冰叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 贵州理工学院矿业工程学院贵州贵阳550003

尾砂胶结充填体在两步骤回采中充当人工矿柱支撑采场顶板,其稳定性对矿柱的安全回采至关重要。基于室内试验进行尾砂胶结充填体细观参数标定,建立了尾砂胶结充填体颗粒流模型,开展了单轴压缩下尾砂胶结充填体细观力学特性研究,构建了尾... 详细信息

尾砂胶结充填体在两步骤回采中充当人工矿柱支撑采场顶板,其稳定性对矿柱的安全回采至关重要。基于室内试验进行尾砂胶结充填体细观参数标定,建立了尾砂胶结充填体颗粒流模型,开展了单轴压缩下尾砂胶结充填体细观力学特性研究,构建了尾砂胶结充填体细观能量指标体系,探讨了尾砂胶结充填体细观能量演化及耗散特征,揭示了尾砂胶结充填体破坏形式;结合能量耗散理论,考虑残余应变能影响,引入修正系数λ,提出了改进的损伤变量D,较好地表征了尾砂胶结充填体损伤演化过程。研究结果表明:尾砂胶结充填体细观能量主要由边界能输入,一部分通过能量积聚转化为平行黏结应变能和线性应变能,另一部分通过能量耗散转化为黏结阻尼能、摩擦能、介质阻尼能和动能;尾砂胶结充填体细观能量演化过程具有阶段性特征,包括能量积聚和能量释放两个阶段,在能量耗散阶段体现明显的延性破坏特征;尾砂胶结充填体细观损伤表象为颗粒错动和黏结破坏,考虑残余应变能的改进损伤变量更准确,能较好地反映尾砂胶结充填体延性特征。研究成果可为尾砂胶结充填体稳定性控制提供理论指导。

关键词：尾砂胶结充填体颗粒流程序能量耗散残余应变能损伤演化

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西部典型弱胶结粗粒砂岩单轴压缩破坏的类相变特征研究

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采矿与安全工程学报 2020年第5期37卷 1027-1036页

作者：宋朝阳纪洪广曾鹏孙利辉谭杰北京中煤矿山工程有限公司北京100013 北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室土木与资源工程学院北京100083 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 河北工程大学矿业与测绘工程学院河北邯郸056038

以西部弱胶结粗粒砂岩为研究对象,采用细观测试、力学测试、声发射监测和理论分析等研究方法,获得了弱胶结粗粒砂岩细观结构形态和矿物成分,分析了弱胶结粗粒砂岩单轴压缩破坏的声发射信号频率组合模式。研究表明:弱胶结粗粒砂岩在细观... 详细信息

以西部弱胶结粗粒砂岩为研究对象,采用细观测试、力学测试、声发射监测和理论分析等研究方法,获得了弱胶结粗粒砂岩细观结构形态和矿物成分,分析了弱胶结粗粒砂岩单轴压缩破坏的声发射信号频率组合模式。研究表明:弱胶结粗粒砂岩在细观结构上是以颗粒物质、胶结物质及孔隙胶结而成的颗粒胶结体系,颗粒接触特性和矿物成分是其物理现象与力学机制发生的内因;在应力峰值前,声发射信号的峰频频段3(31.25~46.875 kHz)占比先迅速减小,后趋于平稳,而频段10(140.625~156.25 kHz)占比先增加,后趋于稳定,存在低频信号向高频转化的现象;弱胶结粗粒砂岩在单轴压缩破坏过程中存在"类相变"临界状态,即弱胶结粗粒砂岩细观结构上的颗粒接触状态由连续接触状态转变为离散状态的类相变过程;且弱胶结粗粒砂岩达到某一应变状态时,试件对振动或者扰动异常敏感,微小的应变Δε极易导致弱胶结粗粒砂岩达到类相变状态。

关键词：弱胶结粗粒砂岩类相变临界状态声发射

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垃圾焚烧飞灰的固化及综合利用研究进展

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金属矿山 2019年第12期48卷 182-187页

作者：李佳张思奇倪文李子富文杰北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

垃圾焚烧飞灰作为一种危险废物,由于其中聚集着大量的重金属、二恶英、易溶盐等有毒组分,目前最有效的方法是对其进行固化稳定化处理。飞灰中CaO、Al2O3的存在使其具有潜在活性,从固体废弃物协同利用的角度出发,对利用矿渣基胶凝体系代... 详细信息

垃圾焚烧飞灰作为一种危险废物,由于其中聚集着大量的重金属、二恶英、易溶盐等有毒组分,目前最有效的方法是对其进行固化稳定化处理。飞灰中CaO、Al2O3的存在使其具有潜在活性,从固体废弃物协同利用的角度出发,对利用矿渣基胶凝体系代替水泥固化/稳定化飞灰,作为胶结充填采矿中的胶凝材料进行展望。此外,总结了飞灰固化体中重金属离子的赋存状态,通过Tessier法和BCR法两种分析方法划分,其中残渣态在自然条件下不易释放,可在沉积物中长期稳定存在;同时描述了重金属在水泥基胶凝材料酸性介质中的浸出过程:酸迁移到液/固表面、酸穿过浸出层、在浸出边界的快速溶解、重金属穿过浸出层、重金属离子穿过液/固表面,为飞灰用作矿山充填料的安全性和浸出稳定性提供理论依据。

关键词：垃圾焚烧飞灰水泥矿渣重金属固化体

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无人机摄影测量在高陡边坡地质调查中的应用

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岩土力学 2018年第3期39卷 1130-1136页

作者：贾曙光金爱兵赵怡晴北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

在高陡边坡的地质调查中,测量岩体结构面的工作经常受到复杂地形的限制无法正常开展,急需一种全方位的精确测量技术。结合近年来低空低速小型无人机技术的快速发展,使用搭载单镜头的小型无人机,基于多视立体视觉算法(PMVS)和运动结构恢... 详细信息

在高陡边坡的地质调查中,测量岩体结构面的工作经常受到复杂地形的限制无法正常开展,急需一种全方位的精确测量技术。结合近年来低空低速小型无人机技术的快速发展,使用搭载单镜头的小型无人机,基于多视立体视觉算法(PMVS)和运动结构恢复算法(Sf M)对目标物进行三维重建,通过现场试验和数据后处理,总结出了一套无人机摄影测量技术在高陡边坡地质调查中的应用方法,并得到了初步的研究结论:轻小型的单镜头多旋翼无人机能够采集到有效的地形数据,在三维点云中处理使用基于最小二乘法的平面拟合算法,可以提取出准确的结构面参数,进一步将这些结构面绘制在赤平极射投影图中,能实现高陡边坡的数字化岩体产状测量。

关键词：无人机立体视觉高陡边坡岩体结构

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双层采空区重叠率对隔离顶柱稳定性影响分析及其力学模型

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采矿与安全工程学报 2018年第1期35卷 58-63页

作者：付建新宋卫东谭玉叶北京科技大学土木与环境工程学院金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

目前房柱法仍是金属矿山主要的开采方法之一,由于采空区处理得不及时,往往形成大量的双层采空区,此时,隔离顶柱的稳定性及重叠率是影响采空区稳定性的主要因素。考虑不同重叠方式的双层采空区应力传递的不同,基于弹塑性理论,建立双层采... 详细信息

目前房柱法仍是金属矿山主要的开采方法之一,由于采空区处理得不及时,往往形成大量的双层采空区,此时,隔离顶柱的稳定性及重叠率是影响采空区稳定性的主要因素。考虑不同重叠方式的双层采空区应力传递的不同,基于弹塑性理论,建立双层采空区重叠隔离顶柱的二维固支梁简化力学模型,并以石人沟铁矿为工程案例,分析重叠率对隔离顶柱稳定性的影响规律。结果表明,双层采空区的不完全重叠造成地下应力传递的变化,使隔离顶柱不同区域的受力明显不同,从而造成内部应力及位移的突变,随着重叠率的增加,突变的程度越大,最终非重叠区域远远大于重叠区域,因此实际工程中要重点关注该区域的稳定性。

关键词：双层采空区重叠率隔离顶柱稳定性力学模型

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