检索结果-内蒙古大学图书馆

采矿与安全工程学报 2025年第2期42卷 472-486页

作者：齐消寒刘晓东马恒刘忠桦谢文坤张颖辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

为研究饱水煤样在受到急速冷热冲击后的三轴力学性质演化及渗流特征,采用非接触式数字图像技术开展不同处理条件下煤样的三轴加载试验。研究结果表明:自然状态下恢复常温的煤样表面变化不大,经过微波处理后,表面变化明显,并出现衍生裂隙... 详细信息

为研究饱水煤样在受到急速冷热冲击后的三轴力学性质演化及渗流特征,采用非接触式数字图像技术开展不同处理条件下煤样的三轴加载试验。研究结果表明:自然状态下恢复常温的煤样表面变化不大,经过微波处理后,表面变化明显,并出现衍生裂隙;随着微波功率的提高,试件的抗压强度和弹性模量降低,泊松比提高,试件横向变形能力增强,普氏系数降低,煤体硬度降低,损伤因子增大,内部损伤增多,其中800 W微波影响程度最大。试件的压密阶段占比减少,弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段延长,其中破坏阶段最为明显,且破坏后的曲线逐渐变得平缓,证明破坏后仍能维持破坏应力,而不是瞬间破碎导致应力断崖式下降,呈现出一种小应力-大形变的状态,相同压力环境下可达到更好的破坏效果。试件受剪切力影响更加明显,应力角点最终趋向于“双扇形”分布,随微波功率增大效果显著,同时试件破坏由内向外扩散,试件破碎状态由大块占据主体逐渐变化为小块、颗粒状及粉末状占比增多。加入微波后,渗透率变化明显,利用200 W微波处理后,相比于自然恢复的煤样,渗透率增幅为52.67%;功率增加到400和600 W后,渗透率增幅为243.81%和394.25%;对于800 W微波,提升幅度最大,渗透率增幅为886.28%,提升近9倍,增透效果最为显著。研究结果可为提高低渗透率煤层的渗透效果提供一种急速冷热冲击的新方法,对提高井下瓦斯抽采效率具有重要意义。

关键词：非接触式数字图像处理液氮处理微波不同功率受载煤体渗透率

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长短期记忆网络在隧道火灾实时致灾态势预测中应用研究

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安全与环境学报 2025年第4期25卷 1298-1309页

作者：贾进章陈佳琦陈怡诺辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

针对隧道火灾过程中高温烟气对人员避灾的威胁,为实现隧道火灾有效控制,及时提供隧道火灾实时救援决策,提出了一种试验测量和人工智能相结合的方法,基于温度传感器和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络对烟气温度进行实时预... 详细信息

针对隧道火灾过程中高温烟气对人员避灾的威胁,为实现隧道火灾有效控制,及时提供隧道火灾实时救援决策,提出了一种试验测量和人工智能相结合的方法,基于温度传感器和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络对烟气温度进行实时预测。首先,通过1∶20小面积火灾试验收集不同工况下的温度数据,然后,采用LSTM模型从试验火灾数据库中学习、训练,并进行不同火源类型测试,发现该算法模型可以很好地预测隧道内温度分布。对模型的预测能力进行测试,测试结果表明,预测结果精度高,相对误差在±10%内。与反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)模型进行比较,测试误差均值降低3.85百分点,对比效果明显,满足隧道火灾实时态势检测需要,为隧道火灾事故的应急救援建立了较为新颖的智能预测方法。

关键词：安全工程隧道火灾长短期记忆网络烟气温度实时预测

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吸能锚杆支护设备研究现状及展望

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煤炭科学技术 2025年第1期53卷 54-64页

作者：肖晓春徐政茂樊玉峰张文萍李子阳陈晓燕辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省矿山环境与灾害力学重点实验室辽宁阜新123000

吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计,使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量,从而减少由冲击载荷引发的工... 详细信息

吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计,使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量,从而减少由冲击载荷引发的工程破坏和事故。吸能锚杆是吸能支护的一种常见形式,此技术通过锚杆将表面围岩与深部稳定岩体相结合,并在围岩内部产生预应力吸收或耗散能量从而避免矿山灾害的发生。吸能锚杆这种柔性支护方式适用于多种环境的巷道支护,现已被广泛应用于矿山灾害的防治。综述自1968年以来30余种具有代表性意义的吸能锚杆设计方式,以结构和材料2大类型为切入点进行划分,着重分析8种典型吸能锚杆的工作原理与设计优势,并以此指出现有吸能锚杆支护在应用中存在的安全性与智能性等方面的不足。结合前人研究成果与目前深部矿井支护高强度与智能化等需求,提出一种智能预警负泊松比结构吸能锚杆。该锚杆利用负泊松比吸能结构实现增阻效果,具有双向恒阻吸能与双向监测预警等特性,能够满足复杂的非线性软岩巷道强阻支护、可视化预警等需求,有助于加快支护体系一体化,促进安全、智慧矿山的发展。最后,对吸能锚杆支护设备的优化革新趋势进行了展望。

关键词：矿山灾害巷道支护吸能锚杆监测预警智慧矿山

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仿生材料在锂离子电池中应用进展

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功能材料 2025年第3期56卷 3058-3066页

作者：赵宁杨森郑康张帅卿徐书博辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000

锂离子电池作为现代能源存储的重要技术,在电动汽车、储能系统以及便携式电子设备等领域被广泛应用。但仍存在容量衰减快、成本高等问题。仿生材料因成本低、资源丰富且具有特殊结构和优异性能等特点,成为改善锂离子电池电化学性能的有... 详细信息

锂离子电池作为现代能源存储的重要技术,在电动汽车、储能系统以及便携式电子设备等领域被广泛应用。但仍存在容量衰减快、成本高等问题。仿生材料因成本低、资源丰富且具有特殊结构和优异性能等特点,成为改善锂离子电池电化学性能的有效手段。为了发挥仿生电极和隔膜材料的优势,综述锂离子电池负极、正极、隔膜仿生材料的应用进展及研究趋势。分析结果表明,仿生材料具有多孔、微/纳米、交联网状、自组装等结构,不但能提供更多锂离子存储空间,提高锂离子迁移速率,还能防止纳米颗粒团聚,有效缓解充放电时电极的体积膨胀。精细化合成工艺的设计、微纳米制造技术的应用、仿生材料活性成分的研发、商业利用率的增加是锂离子电池仿生材料未来研究趋势。

关键词：锂离子电池负极仿生材料正极仿生材料隔膜仿生材料储锂性能

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内蒙古褐煤大分子结构模型优化与高温燃烧机理的分子动力学模拟研究

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煤炭转化 2025年第2期48卷 35-46页

作者：贾进章田昊贾鹏赵丹王东明宋海龙辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室湛江科技学院建筑工程学院

在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析，XPS,13C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化，基于反应力场分子动力学（ReaxFF MD）模拟，利用AMS软件研究了其... 详细信息

在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析，XPS,13C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化，基于反应力场分子动力学（ReaxFF MD）模拟，利用AMS软件研究了其在2 500 K～4 000 K高温下的燃烧行为，重点分析了4 000 K高温下的燃烧特性。通过ReaxFF MD的模拟结果得出了褐煤高温燃烧过程中的主要气体和自由基产物的反应占比，确定了褐煤高温燃烧的主要气相产物（CO2,CO,H2O,O2）和活性物种（·O，·H，·OH，·CHO，·CH2O，·CHO2）。通过MS软件的Dmol3模块，重点分析了主要燃烧产物的静电式分布和扩散特性。结果表明：内蒙古褐煤的燃烧过程包括多种复杂的物理化学相互作用；通过静电势分布和扩散特性分析发现，自由基在燃烧链反应中生成和消耗对燃烧过程的维持至关重要（特别是·OH和·H），电势分布显示出明显的高活性特征，扩散特性表现出高扩散性和高迁移性，表明高温环境下的扩散和反应活性对燃烧效率和链反应的延续起到了关键作用，进一步揭示高温可以有效促进自由基的生成和消耗，从而优化燃烧效率并减少污染物的生成。

关键词：褐煤燃烧大分子结构模型 ReaxFF MD模拟高温燃烧自由基动力学

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煤粉界面厚度影响下结合面接触刚度分析

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振动与冲击 2025年第2期44卷 120-130页

作者：杨辛未孙东张帅吴东璇陈洪月辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院内蒙古鄂尔多斯017010

为研究煤粉界面厚度对结合面接触刚度的影响,对接触表面的微观形貌进行了刻画,试验测量了煤粉颗粒间及其与接触面间的接触参数,并基于颗粒液桥与颗粒破碎理论,采用有限元-离散元耦合方法,建立了含有煤粉界面的结合面三体接触模型,分析... 详细信息

为研究煤粉界面厚度对结合面接触刚度的影响,对接触表面的微观形貌进行了刻画,试验测量了煤粉颗粒间及其与接触面间的接触参数,并基于颗粒液桥与颗粒破碎理论,采用有限元-离散元耦合方法,建立了含有煤粉界面的结合面三体接触模型,分析了不同煤粉界面厚度对结合面接触刚度的影响。研究结果表明:随着煤粉界面厚度增加,煤粉颗粒破碎数量先增加后降低,当界面厚度为0.5 mm时发生破碎的颗粒数量最多,其中中大粒径颗粒主要起到承载作用;随着界面厚度的增加,煤粉颗粒力链数量和长度随之增加,煤粉颗粒间的液桥力随之减小,随着大粒径颗粒的破碎,液桥力会发生骤降;当界面厚度为0.3 mm、0.5 mm、0.7 mm时,结合面三体接触刚度分别为1.792×10^(8) Pa/m、1.659×10^(8) Pa/m、1.600×10^(8) Pa/m,最后采用试验方法进行了验证。研究结果为煤矿装备动态特性与寿命预测研究提供依据。

关键词：煤粉界面三体接触刚度多尺度方法有限元-离散元耦合方法

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改进FTA-DBN在矿山典型重大风险预测中的应用

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安全与环境学报 2025年第4期25卷 1286-1297页

作者：陆卫东孙胤洲杨婷张钧博金欢王越王家澳新疆工程学院安全科学与工程学院乌鲁木齐830023 新疆工程学院新疆煤矿灾害智能防控与应急重点实验室乌鲁木齐830023 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学工商管理学院辽宁葫芦岛125105

为有效预防矿山重大事故的发生,降低矿山事故风险,以故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)为理论基础,揭示矿山重大风险节点的耦合机制,然后建立通用的矿山重大风险评估动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network,DBN)。从人、机、环... 详细信息

为有效预防矿山重大事故的发生,降低矿山事故风险,以故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA)为理论基础,揭示矿山重大风险节点的耦合机制,然后建立通用的矿山重大风险评估动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network,DBN)。从人、机、环、管四方面筛选影响因素,构建故障树模型,涵盖45个基本事件。通过专家评价语言模糊转化及改进的相似聚合法确定DBN模型参数,以7级语言量表收集6位不同权重专家意见,基于经处理得到的各基本事件先验概率,构建DBN模型进行正向推理。将时间划分为九个时间片,在无证据输入下,发现部分节点风险概率随时间上升,矿山风险总体呈上升趋势。反向诊断假设矿山典型重大风险预测风险状态概率100%,计算节点后验概率及变异风险(Risk of Variability,ROV)值并排序,确定人员技术水平差、文化水平低等为主要因素,产品储存量过多、车辆违规操作等为关键因素。最后以某矿山为例开展分析验证工作。研究表明:所构建模型能够基于输入证据准确预测出矿山重大风险概率的变化;通过分析新疆某矿山,成功对关键风险因素进行识别,并对这些风险因素进行排序,从而识别出系统的薄弱环节,并实现风险监控,决策者因此可以迅速做出反应,减少事故风险。

关键词：安全工程矿山工程风险分析风险预测贝叶斯网络

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冲击地压扰动响应失稳理论并行计算

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煤炭学报 2025年第1期50卷 81-91页

作者：潘一山王学滨郑一方陈双印辽宁大学物理学院辽宁沈阳110036 辽宁工程技术大学计算力学研究所辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

目前,冲击地压理论研究已经完成了从定性分析到定量分析的转变。巷道围岩临界应力计算是巷道安全性评价的重要依据。鉴于冲击地压问题的极度复杂性,在理论上继续取得突破极为困难。基于理论公式的巷道围岩临界应力计算,无法考虑更复杂... 详细信息

目前,冲击地压理论研究已经完成了从定性分析到定量分析的转变。巷道围岩临界应力计算是巷道安全性评价的重要依据。鉴于冲击地压问题的极度复杂性,在理论上继续取得突破极为困难。基于理论公式的巷道围岩临界应力计算,无法考虑更复杂的实际情况,例如非圆形巷道、非静水压力和复杂岩层结构。冲击地压理论和数值计算相结合具有更加广阔的应用前景,能使冲击地压理论进一步走向实际应用,这是极有价值的发展方向。这方面研究成果的成功取得依赖于数值计算技术的快速发展。研究将当今较先进的岩层运动并行计算系统StrataKing(一种自主开发的以拉格朗日元与离散元耦合方法为基础的非线性断裂力学GPU并行计算方法)与冲击地压扰动响应失稳理论相结合,首次提出了圆形巷道扰动响应失稳理论的数值模拟方法。该方法的思想是将非线性断裂力学数值分析方法中的Ⅱ型断裂能设定为中间变量,从而建立了静水压力条件下圆形巷道围岩临界应力与冲击能指数之间的关系。为了获取冲击能指数的数值解,采用了仅出现一个剪切面的理想岩样进行单轴压缩数值试验,以排除其他因素对应力-应变曲线峰后倾向于直线部分斜率的影响。对于高角度剪切破裂,提出了将非标准岩样的计算结果转换成标准岩样的结果的折算方法。折算后冲击能指数的范围为0.17~13.52,位于全国131个冲击地压矿井的调研数据之内。巷道围岩临界应力的计算结果是理论结果的0.4~2.5倍,这与针对全国20个冲击地压矿井的调研数据(临界应力的修正系数普遍大于1,甚至接近8)定性相符,从局部化破坏围岩比均匀破坏围岩的承载力高的角度进行了解释。冲击地压与局部化的关系过去有讨论,扰动响应失稳理论与局部化过去并无关系。通过局部化,扰动响应失稳理论与冲击地压之间在破坏机理上产生了密切的关联。StrataKing可为冲击地压矿井巷道安全性评价提供强大的算力支撑。

关键词：冲击地压定量分析扰动响应失稳理论冲击能指数局部化并行计算临界应力

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液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性研究

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煤炭学报 2025年第2期50卷 1003-1016页

作者：白刚王亚东苏俊周忠杰范超军陈军典辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁省物测勘查院有限责任公司辽宁沈阳110031

改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO_(2)为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO_(2)通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO_(2)致裂增... 详细信息

改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO_(2)为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO_(2)通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO_(2)冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO_(2)致裂增透煤体强化瓦斯抽采机制的基础。采用物理实验方法,基于自主研发的液态CO_(2)冻融煤体实验系统,开展液态CO_(2)冻融条件下煤体变形损伤特性实验,监测冻融过程中煤样表面温度、应力、应变及罐体压力参数,分析液态CO_(2)冻融对煤体应力、应变的影响规律及罐中CO_(2)相态特征,探究液态CO_(2)冻融过程中热应力、水−冰相变冻胀力及汽化膨胀力对煤体造成的变形损伤贡献程度,揭示液态CO_(2)冻融的三重复合应力对煤体造成变形损伤的机制。研究结果表明:液态CO_(2)冻融煤样体积应变呈现先下降后上升的“U”字型变化趋势,低温冻结阶段煤基质发生收缩变形,融化阶段煤基质收缩变形逐渐恢复,最终形成了不可恢复的变形,总体表现为煤基质收缩变形与应变恢复2个阶段。实验过程中CO_(2)相态呈现气态−液态(气−液共存)−气态的变化趋势,液态CO_(2)冻融过程包括进液、冻结、缓慢卸压及室温融化4个阶段,对应煤样变形特征表现为冻缩变形、冻缩+冻胀+吸附膨胀变形、变形恢复及受热膨胀变形。非密封干燥煤样、密封干燥煤样及非密封饱水煤样的最小应变值绝对值分别为10056.636×10^(−6)、11480.186×10^(−6)、7881.893×10^(−6),残余应变分别为270.191×10^(−6)、154.869×10^(−6)、2033.636×10^(−6),胀缩率分别为2.686%、1.349%、25.801%。液态CO_(2)冻融复合应力作用对煤样造成的总变形损伤量为2033.636×10^(−6),热应力、汽化膨胀力及水−冰相变冻胀力分别造成的变形损伤量为154.869×10^(−6)、115.322×10^(−6)、1763.445×10^(−6),分别占总变形损伤量的7.615%、5.671%与86.714%,水−冰相变冻胀力占据主导地位。随着煤样含水率增加,煤体最小应变值绝对值降低,残余应变增加,水冰相变冻胀力占比增加。研究结果从煤样变形的角度阐明了液态CO_(2)冻融煤体变形损伤机理,丰富了液态CO_(2)致裂增透煤体强化瓦斯抽采技术体系。

关键词：煤层气液态CO_(2)冻融变形损伤 CO_(2)相态转换复合应力

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生物质双级蒸发双回热有机朗肯循环系统环境分析

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化工学报 2025年第3期76卷 1230-1242页

作者：戴文智沈雄健宋晓博杨新乐辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000

为了探究有机朗肯循环(ORC)对环境的影响,进一步完善ORC对环境影响的研究,基于常规㶲环境法、高级㶲环境法和增强㶲环境法对生物质双级蒸发双回热有机朗肯循环(DEDR-ORC)系统进行环境分析,并使用五个评价指标对其结果进行对比分析。研究结... 详细信息

为了探究有机朗肯循环(ORC)对环境的影响,进一步完善ORC对环境影响的研究,基于常规㶲环境法、高级㶲环境法和增强㶲环境法对生物质双级蒸发双回热有机朗肯循环(DEDR-ORC)系统进行环境分析,并使用五个评价指标对其结果进行对比分析。研究结果表明:常规㶲环境法和高级㶲环境法得出组件的改进潜力不尽相同,和高级㶲环境法相比,增强㶲环境法分析得出锅炉的改进顺序发生了变化,从第四变为第三,生物质锅炉的总可避免对环境的影响比高级㶲环境法分析结果提高了22.370 Pts/h。其他组件和高级㶲环境法得出的结果相差不大,说明生物质DEDR-ORC系统对环境的影响主要来自于组件的㶲损失和系统排放的污染物。研究结果可为ORC领域的环境分析提供理论支撑与技术参考。

关键词：生物质燃料热力学有机朗肯循环高级㶲环境增强㶲环境

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