• 非对称载荷作用下倾斜区段煤柱稳定性分析及控制技术

    来兴平;尉迟小骞;单鹏飞;方贤威;

    为解决工作面回采及巷道掘进影响下倾斜区段煤柱稳定性劣化的复杂问题,运用弹性力学半逆解法及摩尔-库伦准则建立力学模型,结合三维有限元数值模拟,深入分析了倾斜区段煤柱一侧受载结构形态特征,明确了倾斜煤柱失稳致灾力源及载荷的分布特性,探究了采掘扰动下倾斜区段煤柱塑性变形-失稳-破坏的动态演化过程,揭示了非对称载荷作用下倾斜区段煤柱临界失稳致灾机理,以此为基础优化了倾斜煤柱及周围巷道稳定性控制技术。结果表明:区段煤柱因煤层倾角导致的倾斜形态是煤柱所承受载荷呈非对称状的关键诱因,这一特性致使倾斜煤柱最底端区域覆载最大,且当此区域失稳破坏时,呈现由煤柱下端底角塑性区向煤柱上端底角塑性区扩展的运移过程,并因此得出倾斜区段煤柱临界尺寸随煤层倾角增大而增加的演化规律。由此,针对大南湖一矿倾斜区段煤柱及周围巷道变形失稳的问题,采用支护优化及注浆加固等措施,降低了倾斜区段煤柱侧巷道的变形速率,为类似矿井的煤柱稳定性控制提供了借鉴。

    2024年02期 v.44;No.196 203-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 2019K]
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  • 煤层群下行开采底板应力演化规律与合理巷道错距研究

    丁自伟;巩欣伟;张杰;李宇龙;蔡敏博;姬东;康萌;

    为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位置关系,提出遗留煤柱非均布载荷影响的底板水平/垂向距离判别方法,揭示了遗留煤柱水平/垂向间距对下伏煤层回采巷道应力变化率的影响程度。结果表明:垂直应力集中是导致下伏巷道失稳的主控因素,以垂直应力变化量0.2γH作为评判应力影响程度的临界指标,探究了不同因素影响下的应力扰动程度,随着遗留煤柱尺寸、煤层间距、埋深与岩层垮落角逐渐减小,底板岩层应力影响深度呈递减趋势;随着水平错距增大,巷道围岩垂直应力值、应力变化率差值不断减小,界定两者数值低于0.2γH与0.01时,围岩达到可控稳定状态;现场试验21320回风巷采用外错式25 m进行实测验证,优化布置后巷道顶板相对位移量控制在45 mm以内,服务期间巷道围岩工况稳定,验证了所得安全错距的合理性。

    2024年02期 v.44;No.196 213-225页 [查看摘要][在线阅读][下载 2660K]
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  • 改性蒙脱土/硼酸锌/硅橡胶泡沫复合材料的阻燃性能及热降解动力学

    刘博;冀贤;王春雨;梁文昊;张馨;丁东杰;

    为提高硅橡胶泡沫(SRF)阻燃性能,将有机改性后的蒙脱土(MMT)和硼酸锌(ZB)作为阻燃剂添加到硅橡胶泡沫中,采用室温硫化法制备了有机改性蒙脱土(OMMT)/硼酸锌(ZB)/硅橡胶泡沫(SRF)复合材料,通过极限氧指数(LOI)、水平-垂直燃烧试验(UL-94)、烟密度测试研究了SRF复合材料的阻燃性能,通过热重-红外联用分析其热稳定性以及热解气体成分,并采用非等温法开展了复合材料热降解热动力学分析。结果表明:添加2wt%的OMMT和1wt%的ZB时复合材料的LOI最高达到29.5%,比纯SRF提高了11.3%;最大烟密度(MSD)和烟密度等级(SDR)较纯SRF分别降低了32.9%、34.1%,延缓了SRF复合材料的热分解进程,残炭量提高;2wt%OMMT/1wt%ZB/SRF复合材料的活化能在热解后期明显提高,说明OMMT和ZB复配可以有效协同提高SRF复合材料的阻燃抑烟性能,阻燃作用主要体现在热解第2阶段。

    2024年02期 v.44;No.196 226-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 1924K]
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  • 国内露天煤矿抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺应用现状及前景

    肖双双;竹轩;张永贵;刘锦;

    抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺可以减少露天煤矿的设备数量,提升露天煤矿的生产能力,降低剥离费用,较传统的单斗卡车工艺具有明显的技术、经济优势。为进一步推动该工艺在国内的推广应用,阐述了该工艺的发展历程,总结了黑岱沟露天煤矿的应用情况及哈尔乌素露天煤矿采用抛掷爆破技术处理采空区的经验,分析了该工艺在国内应用面临的问题以及国内外露天煤矿的地质资源条件。结果表明:抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺在国内取得了良好的应用效果,下一步需要重点优化抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺参数,提高该工艺系统生产效率;与国外采用拉斗铲剥离的矿床特征类似,国内露天煤矿开采的煤层厚度多在25 m以上,主采煤层数多在1~3,煤层倾角多在10°以下,煤层顶板多为泥岩、砂岩等中硬以下岩石,顶板岩石普氏系数多在1~4,国内相当多的露天煤矿具备应用抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺的有利条件,抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺尤其是抛掷爆破剥离技术在国内露天煤矿具有广阔的应用前景。

    2024年02期 v.44;No.196 236-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
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  • 浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采强矿压显现规律

    孟永兵;黄庆享;贺雁鹏;范东林;陈苏社;韦业豪;王君;

    浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2~(-2上)102及2~(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚度和煤柱应力传递影响角,提出了过煤柱阶段划分判据,重点分析了不同间采比G、水力压裂程度条件下,过平行煤柱不同阶段的矿压显现特征。结果表明:由于上覆遗留煤柱及倒梯形覆岩结构的作用,导致煤柱影响阶段来压时支架平均载荷最大,进煤柱阶段次之,出煤柱阶段最小,强矿压位置主要集中在出煤柱影响阶段范围;间采比越小,工作面过煤柱采动期间来压时支架平均载荷越大,间采比G=5.5较G=10在进煤柱阶段、煤柱影响阶段和出煤柱阶段分别增大14.6%、14.2%和23.5%,动载效应越明显;间采比对周期来压步距影响不大,总体上煤柱影响阶段的周期来压步距是进出煤柱阶段的1.6~2倍,周期来压步距越大造成顶板悬伸长度增大,导致工作面来压时支架载荷明显。根据过煤柱阶段不同水力压裂范围的矿压规律分析,压裂后的支架平均载荷较未压裂减小11.2%~15%,来压步距减小7.8%~20.3%,水力压裂效果较明显,可有效地降低工作面过煤柱采动的强矿压风险,为类似开采条件的强矿压控制提供借鉴意义。

    2024年02期 v.44;No.196 245-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 2723K]
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  • 张家峁矿近水体煤层群隔水煤柱合理宽度确定

    呼少平;胡俭;姬中奎;杨帆;王海;贺晓忠;韩强;薛小渊;陈盼;

    针对张家峁常家沟水库近水体煤层开采后覆岩裂隙扩展诱发透水的潜在风险,对煤层开采过程中的覆岩破坏特征及裂隙扩展规律进行了模型试验及数值模拟研究。为合理确定4~(-2)煤层的隔水煤柱宽度,基于矿山支承压力和静水压力对隔水煤柱的不同作用机理,将4~(-2)煤层隔水煤柱划分为矿压影响区和有效隔水区,分别构建了矿压影响区和有效隔水区的煤柱受力分析计算模型,推导了4~(-2)煤层矿压影响区和有效隔水区的理论宽度计算公式。在此基础上,考虑煤层开采边界角与水体下伏不同煤层矿压影响区宽度的关系,提出了“上覆煤柱宽度+矿压影响区”的水体下伏煤层群隔水煤柱宽度确定方法。结果表明:4~(-2)煤层工作面初次来压步距为45~56 m,周期来压步距为13.8~14.9 m,上覆岩层冒落带高度为12~13 m;地表最大下沉量为2.0~2.2 m,下沉系数为0.571~0.629,4~(-2)、4~(-3)、4~(-4)和5~(-2)煤层隔水煤柱的合理宽度分别为25,39,51和87 m。现场实测隔水效果验证了近水体煤柱理论留设宽度的合理性及其工程适用性,为张家峁近水体煤层群安全高效开采提供了技术保障。

    2024年02期 v.44;No.196 256-267页 [查看摘要][在线阅读][下载 2065K]
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  • 不同变异系数煤层应力场与瓦斯场规律的数值模拟研究

    王峰;刘强;邱黎明;刘勇;徐九洲;郭明功;马涛;张国雷;

    为揭示煤层厚度变化对煤层突出危险性的影响,建立了煤层变形场和瓦斯场耦合模型,并基于高斯分布建立了不同煤层变异系数的煤层模型,揭示了不同变异系数下的煤层应力场和瓦斯场分布规律。结果表明:稳定煤层与非稳定煤层应力场差别显著,非稳定煤层在煤层较薄处产生了应力集中现象,向厚煤层区域掘进时呈线性减小;煤层较厚处稳定煤层的应力大于非稳定煤层,且随着煤层变异系数的增加进一步减小;不同变异系数煤层随着变异系数的增加应力逐渐增加,主应力的增长速率随着掘进距离的增加逐渐增加;煤层厚度变化导致了煤层受到顶板的水平应力作用,在煤层较薄处,顶板水平应力指向煤层,导致煤层较薄处产生了应力集中,在煤层较厚处,顶板水平应力背离煤层,导致煤层应力相比较薄处小,且瓦斯浓度大、渗透率小、构造煤发育较多,在扰动下容易发生突出。

    2024年02期 v.44;No.196 268-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 2193K]
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  • 含构造煤组合体加载破裂声发射特征试验研究

    邵秋冬;李其平;赵鹏翔;任兴鹏;王晓玉;田燕彪;李士超;

    为研究含构造煤组合体变形破裂过程中煤厚对其声发射特征的影响,对构造煤占比分别为0%、11.11%、20.0%、33.33%、50.0%、62.5%和100.0%的七种含构造煤组合体进行室内单轴压缩声发射试验。结果表明:含构造煤组合体具备全原生煤试件和全构造煤试件两者的声发射特征,即组合体试件压密和弹性阶段声发射信号相对稳定,塑性及破坏阶段的振铃计数和能量的变化更突出,含构造煤组合体的振铃计数稳定区域随着构造煤占比的增加而增加;含构造煤组合体试件的声发射峰值计数和抗压强度随构造煤厚占比的增大而逐渐减小,其变化范围分别为3.24×10~4~1.99×10~4个和22.94~7.65 MPa,且试件的声发射峰值计数和抗压强度与构造煤厚占比之间的拟合曲线呈相似关系;组合体试件中构造煤体的破坏形式主要为张拉剪切复合型破坏并产生局部破碎,原生煤体的破坏形式主要为张拉破坏。随着构造煤占比的增加,加载过程中声发射最大事件数由1 862递减至1 379,组合体的破坏持续时间变长。随着构造煤厚占比的增加,相同轴压时的声发射事件数量越多,近似呈现等比增加关系。

    2024年02期 v.44;No.196 279-288页 [查看摘要][在线阅读][下载 2046K]
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  • 陕北曹家滩矿井富油煤地球化学特征及其沉积环境

    乔军伟;董伸培;苏刚;王昌建;焦龙祥;梁向阳;杜芳鹏;李领晨;

    为探讨陕北富油煤形成的沉积环境和控制因素,采用井下刻槽和钻探定向取样相结合的方法采集了曹家滩矿井2~(-2)煤的垂向剖面煤样,对样品的煤岩煤质参数和等离子低温灰化样的地球化学参数进行了系统测试,从有机显微煤岩组成和无机地球化学特征方面研究了2~(-2)煤层形成的沉积环境,探讨了焦油产率与沉积环境之间的关系,揭示了富油煤形成的主要控制因素。结果表明:曹家滩矿井2~(-2)煤层以亮煤、暗淡煤为主,显微煤岩组成以惰质组为主、镜质组次之,壳质组含量较少;低温灰化样无机矿物组成主要是方解石、石英和黏土,元素组成以Ca、Si、Fe、Al、S、Mg和Na为主;微量元素中大多数元素处于亏损,仅有Cs、Ba属于轻度富集;稀土元素含量均值9.91μg/g,低于世界煤均值68.47μg/g;煤相分析显示2~(-2)煤主要形成于干燥森林沼泽和潮湿森林沼泽中,成煤植物以低木本植物为主,整体属于弱还原的陆相淡水沉积环境、水动力条件弱,沉积期以温湿和干热的过渡气候为主,晚期出现了古气候由温湿向干热气候转变;显示了2~(-2)煤焦油产率与镜质组含量、凝胶化指数、Sr/Ba、Ni/Co、Ce/La等呈正相关关系,但与植物保存指数、植被指数及Fe_2O_3、Fe_2O_3+CaO+MgO、MnO_2含量呈负相关关系。富油煤在分布上具有中高等镜质组含量、中高凝胶化程度和低木本组分的特征,即植物组织保存程度低、凝胶化程度较高、低木本植物,以及有适量的陆源碎屑物质供应、适量盐度的还原沉积环境更有利于富油煤的生成。

    2024年02期 v.44;No.196 289-300页 [查看摘要][在线阅读][下载 2532K]
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  • 安塞地区延长组长6致密砂岩储层特征

    张波波;杨塞锋;贺洁;樊婷婷;车飞翔;周梦影;

    为明确鄂尔多斯盆地中部安塞地区延长组长6致密砂岩储层特征和控制因素,综合运用岩芯描述、显微镜鉴定、扫描电镜和压汞试验等手段,对长6储层的岩石学、物性和孔隙结构等进行了研究,其对指导致密砂岩油气的高效勘探开发具有重要意义。结果表明:安塞地区长6储层主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩,孔隙类型以残余粒间孔和长石溶孔为主,孔隙结构以Ⅱ类(中高排驱压力-微细喉)为主;储层的平均孔隙度为9.97%,平均渗透率为1.37×10~(-3)μm~2;储层物性的主控因素为沉积环境和成岩作用,不同微相下的沉积结构不同造成储层的物性差异;强烈成岩作用造成孔隙的孔喉结构差,其中压实压溶作用造成16.7%的孔隙度损失率;受东北方向物源方向影响,不同胶结物差异分布导致储层非均质性较强,后期溶蚀作用改善储层物性,主要是长石溶蚀,以及区域东北部浊沸石发生溶蚀。在成岩演化基础上进行成岩序列分析,将安塞地区长6致密砂岩储层的成岩阶段划分为中成岩A期。

    2024年02期 v.44;No.196 301-310页 [查看摘要][在线阅读][下载 2492K]
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  • 柴达木盆地中深层富钾卤水测井识别模型

    罗少成;张程恩;程亮;李娜;赵盼;边会媛;周军;

    柴达木盆地西部中央凹陷区中深层卤水钾含量高,但岩性复杂,孔隙类型多样,为寻找富钾卤水层,进行钾元素测井响应规律研究,利用地层水电阻率谱与体积模型对卤水层钾离子含量进行定量评价。结果表明:基于微电阻率成像数据得到的地层水电阻率谱,通过提取均值和几何均值可有效识别水层,水层的地层水电阻率谱分布窄,谱峰靠前,平均值和几何均值较小;利用钾元素计算体积模型得到储层孔隙度、骨架及泥质含量,结合洗盐前后的电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)可以定量评价卤水层钾离子含量;ICP-OES与自然伽马能谱测井可以对卤水层总钾含量进行标定,结合多元线性回归能够建立卤水层元素评价方法。用体积模型计算的卤水钾含量与试验结果一致性较好。研究结果能够快速、有效的判别卤水钾含量,提高卤水储层的识别能力,为预测研究区卤水空间展布提供重要依据。

    2024年02期 v.44;No.196 311-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 2205K]
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  • 隧道岩体崩落灾害下施工人员疏散模拟方法研究

    翟越;张雨末;屈璐;杜菁;

    在隧道工程建设过程中,岩体崩落等安全事故属于常见的危险情况。为能够综合考虑到岩体坍塌这类动态危险障碍物对隧道内施工人员应急疏散的影响,选取某高原地区铁路隧道工程作为研究对象,运用元胞自动机理论(CA)构建了隧道内人员与动态危险障碍物(如落石)轨迹交互模型,并研发了岩体崩落时的人员疏散模拟方法。在此基础上,对隧道内不同岩体崩落灾害等级和范围下的应急疏散过程进行了分级分段的数值模拟和讨论。结果表明:开发的数值模拟方法能够准确地模拟出不同灾害等级下人群在岩体崩落时的疏散过程和伤亡情况;根据模拟结果可知,当发生同一等级的岩体崩落事故时,随着灾害范围的扩大,受伤人数增加,整体疏散速度变慢,从而导致疏散时间延长;同时,灾害等级也是影响施工人员安全的主要因素,灾害等级越高,坍塌岩块的密度越大,从而增加了临灾群体受伤和死亡的概率。该疏散模型为隧道灾害条件下施工人员应急疏散提供了参考依据。

    2024年02期 v.44;No.196 319-327页 [查看摘要][在线阅读][下载 1619K]
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  • 小保当煤矿新近系保德组沉积古环境恢复

    白坤;马越;贾栋栋;蔡玥;

    为恢复小保当煤矿新近系保德组沉积古环境,采用地球化学方法对小保当煤矿新近系保德组红土层古气候、古盐度、古氧化还原、古水深等进行沉积古环境研究。结果表明:小保当煤矿保德组修正后的CIA_(corr)指数、Al_2O_3/MgO值、MgO/CaO值、CaO/(MgO·Al_2O_3)值及Sr/Cu值和Rb/Sr值指示温暖、湿润的中等风化条件,呈干旱-湿润、寒冷-温暖交替变化;Sr、Li、Ga、Rb/K_2O反映保德组为淡水-微咸水沉积环境;Fe~(2+)/Fe~(3+)、Ni/Co、V/Cr、V/(V+Ni)、δU、δCe和Cu/Zn反映保德组为氧化环境,局部指示贫氧环境;Co含量反映保德组古水深呈深浅交替变化。研究为小保当煤矿保德组恢复了沉积古环境,也为其他层位、其他地区古环境恢复提供依据。

    2024年02期 v.44;No.196 328-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 1507K]
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  • 冻融循环影响下软硬互层岩体力学特性及微观劣化机制

    吕远强;蒋蓓茹;赵金刚;姜海波;

    为了解决寒区软硬互层岩质边坡在冻融作用下易引发局部滑坡、滑塌、剥落、掉块等地质灾害的工程安全问题,更好地揭示其稳定性及损伤机制,基于陕北地区砂岩泥岩互层地质原型,采用相似材料制作软硬岩互层类岩石试样,对不同初始饱和度(0%、30%、70%、100%)的软硬岩互层类岩样开展不同循环次数(0,5,10,15,20,25次)的冻融试验,获得岩样冻融损伤劣化规律,利用电镜扫描(SEM)及核磁共振(NMR)试验,对岩样进行微观结构分析,得到岩样内部孔隙结构变化;并结合单轴压缩试验,对岩样开展力学特性分析,得到岩样力学参数;通过以上研究,从宏微观层面上,揭示了软硬互层岩体在冻融循环作用下损伤劣化机制。结果表明:软硬互层岩样的T_2谱分布弛豫时间主要集中在0.01~1 ms之间,孔径主要分布在1~10μm范围内;随着冻融循环次数的增加,T_2谱峰值逐渐增大,0~0.5μm范围内的孔隙在冻融至第5次时逐渐消失,微孔及小孔逐渐减少,中孔及大孔逐渐增加,单轴抗压强度值及弹性模量逐渐降低;岩样在不完全饱和状态下(0%、30%及70%),孔隙结构变化较小,其冻融损伤程度较低;岩样在完全饱和状态下(100%),T_2谱及孔径分布变化较大,10~10 000μm大孔仅在岩样完全饱和情况下存在,损伤劣化情况较明显;软硬互层类岩样冻融损伤来源于两方面:一是类软岩在饱水状态下,内部孔隙因冻融循环而增大,开始出现微小裂隙;另一方面是软、硬岩界面连接位置孔隙中存在未冻水,在冻胀力作用下开始出现裂缝及裂缝扩展情况,最终导致损伤演化,直至断裂破坏。对于寒区工程建设中软硬互层岩质边坡灾害防控具有重要的理论研究价值和实际工程意义。

    2024年02期 v.44;No.196 336-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 2738K]
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  • 太阳能耦合充填体热泵跨季节蓄热系统影响因素

    赵玉娇;王梦瑶;刘浪;鲁雪莹;张海龙;

    为明确太阳能耦合充填体热泵跨季节蓄热系统参数,选取对充填体温度场变化和蓄/释热效果的影响,通过正交试验法对集热器面积、蓄热水箱体积与集热器面积比、充填体导热系数、地埋管管间距、埋管管材导热系数进行多因素研究,通过建筑负荷对太阳能耦合充填体热泵跨季节蓄热系统进行设计并采用TRNSYS软件建模,开展五水平五因素正交试验,通过选择系统蓄热率以及蓄热耗电比2个指标得出最优参数方案并进行10 a运行模拟。结果表明:集热器面积和充填体导热系数变化对充填体蓄热率有显著影响,蓄热水箱体积与集热器面积比则对其基本无影响;集热器面积和充填体导热系数以及埋管管材导热系数对蓄热耗电比有显著影响,蓄热水箱体积与集热器面积比和地埋管管间距则对其影响程度很小;将优化后的方案与原方案进行对比,蓄热率提高了12.65%;蓄热耗电比降低了28.17%,集热器集热量和充填体蓄热量分别提高了30.73%和39.49%。优化后系统应用价值显著提升,为后期研究太阳能耦合充填体热泵系统提供理论支持。

    2024年02期 v.44;No.196 349-358页 [查看摘要][在线阅读][下载 1676K]
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  • 再生复合微粉混凝土界面过渡区性能研究

    关虓;张源;孙甲;邱继生;李乐;

    为研究再生复合微粉复掺比对混凝土界面过渡区性能的影响机理,用宏微观试验相结合的方法,分析不同复掺比对混凝土劈裂抗拉强度和显微硬度的影响规律,并利用灰色关联法探究力学性能与微观结构的关系。结果表明:再生砖粉对混凝土的改善效果优于再生混凝土粉,且掺入合理的再生复合微粉会改善混凝土界面过渡区的微观结构;再生复合微粉混凝土各组相显微硬度关系为:骨料相>砂浆相>界面过渡区相,且界面过渡区厚度随养护龄期的增加而逐渐减小;界面过渡区厚度与劈裂抗拉强度关系显著,呈线性负相关,所建立的模型拟合度较高。界面过渡区厚度能准确地表征再生复合微粉混凝土宏观性能变化规律,当再生混凝土粉/再生砖粉为2∶8时,可制备出性能良好的C30混凝土,具有良好的推广应用价值。

    2024年02期 v.44;No.196 359-365页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K]
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  • 煤岩蠕变试验及其灾变模型

    许刚刚;谷拴成;王晓东;冯龙飞;刘小宇;

    为全面揭示煤岩长历时蠕变破坏机制,开展了长历时煤岩单轴压缩分级蠕变声发射试验,分析了不同应力水平下煤岩蠕变变形和声发射规律,在此基础上,把临界幂律灾变函数引入理想黏弹塑性体,并与Burgers体串联,建立煤岩灾变蠕变模型。结果表明:煤岩单轴蠕变经历减速、稳定和加速蠕变3个阶段,声发射参数的变化规律能很好地反映煤岩蠕变3个阶段的变形特征;减速蠕变阶段内声发射事件较活跃,稳定蠕变阶段内低应力水平下声发射活动比中应力水平多,当从稳定蠕变阶段到加速蠕变阶段时,煤岩突然宏观脆性破坏,应变发生突变,声发射突然增大,呈现灾变破坏特征;高应力水平下的减速和稳定蠕变阶段煤岩内部裂隙充分且均匀发育,最终导致煤岩发生粉碎性的灾变破坏,这一破坏特征不同于单轴压缩破坏的剪切破坏;煤岩灾变蠕变模型能全面体现煤岩减速、稳定和加速蠕变阶段,已有几种非线性蠕变模型预测高应力水平蠕变试验结果相关系数最大为0.74,而灾变蠕变模型预测的相关系数大于0.97。岩石蠕变试验数据拟合结果表明灾变模型能够很好地描述各类岩石蠕变过程,临界幂律指数β对灾变破坏起控制作用,随着β的不断增大,岩石蠕变也从渐进式破坏转变为灾变破坏,从而验证了此煤岩灾变蠕变模型的正确性和适用性。

    2024年02期 v.44;No.196 366-378页 [查看摘要][在线阅读][下载 2584K]
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  • 综采工作面液压支架压力预测下人员安全保障研究

    张婧;李冰;张科学;高丽铄;张立志;

    工作面区域液压支架压力变化会导致支架关联区域安全态势发生变化,提前预测支架压力值变化能够在一定程度上预防相应的事故发生。聚焦煤矿工作面支架下的人员安全问题,根据支架压力和人员轨迹的预测结果,提前对移动轨迹可能经过危险支架位置的人员进行提醒,提高对工作面区域作业人员的安全保障水平。首先,提出了基于AMG-TSMixer支架群组的压力值预测方法,通过AMG算法充分挖掘同一工作面不同支架的时空关系,利用TSMixer来预测支架群组的压力值,结合矿方现有的矿压监测预警系统和方法,对支架所处区域的安全状态进行超前分析;其次,提出了一种基于GRU-Transformer网络的人员轨迹预测方法,通过GRU网络对时空特征进行捕捉,从而增强Transformer模型的记忆能力,把人员之间的复杂相互作用关系进行更详细的挖掘。通过人员轨迹和支架安全区域的分析判断结果,给人员安全保障提供未来的解决方案。结果表明:所提出的AMG-TSMixer方法在RMSE和MAPE两项指标上相比于同类代表性方法提升了5.9%,10.7%;GRU-Transformer方法在ADE和FDE两项指标上相比于同类代表性方法提升了14%和19%。支架群组的压力值预测和人员轨迹预测方法相互结合,不仅能有效预测出支架群组的压力值,还能预测出更真实的人员运动轨迹,对煤矿综采工作面上作业人员的安全保障发挥了重要作用。

    2024年02期 v.44;No.196 379-390页 [查看摘要][在线阅读][下载 1885K]
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  • S135钻杆接头螺纹三维参数化建模及力学特性分析

    赵宽;崔强;李金平;彭腊梅;

    S135钢级钻杆在矿井勘探、探放水、瓦斯抽采等钻孔施工中得到了广泛使用。然而,由于钻杆接头螺纹承受轴向拉压、扭转、弯曲及其复合载荷的循环作用,导致接头螺纹的使用寿命远远低于其设计寿命,是整个钻杆结构中最薄弱的环节。因此,通过万能拉伸试验获得钻杆接头材料的力学性能参数,经计算转化得到其本构参数,对钻杆接头进行有限元分析。为了提高有限元分析效率,推导垂直于钻杆接头轴线的螺纹截面轮廓几何表达式,基于旋转、抬升、缩径和连接节点的设计思路,提出了一种考虑钻杆接头锥度和台肩的三维螺纹参数化建模方法,并根据单元和节点之间的关系开发了钻杆接头连接的参数化三维六面体网格建模程序,通过与交互式建模方法计算结果的对比验证了其有效性和可行性。此外,对上扣扭矩、压扭及压弯扭复合载荷作用下接头外螺纹的力学特性进行了分析。结果表明:3种工况下钻杆接头外螺纹上的应力近似呈现“浴盆”形态,第1螺纹牙上的应力最大;随着圈次的增加,螺纹牙上的应力迅速下降,最后一圈螺纹牙上的应力呈现上升趋势;在弯矩的作用下,螺纹牙上的应力具有非对称特征。在接头螺纹设计时,必须考虑井眼曲率的影响并且需要重点关注接头压缩边第1螺纹牙上的应力。

    2024年02期 v.44;No.196 391-399页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K]
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  • 行人重识别模型的多任务损失设计

    白宗文;张哲;

    行人重识别是一项利用计算机视觉技术判断图像中是否存在特定行人的任务。为研究Re-ID模型使用身份标签不能有效地学习不同行人之间的相似局部外观问题,提出了一种基于多任务损失的Re-ID方法。首先,通过主干网络提取全局特征以及局部特征,借助姿态估计算法检测行人身体部位,将身体部位的特征与局部特征组进行融合形成人体姿态引导特征;其次,通过多任务损失方法指导模型对人体姿态引导特征以及全局特征进行优化,从而增强模型对遮挡以及不具有区分性局部外观的鲁棒性。结果表明:多任务损失方法在Occluded-Duke、Market 1501和DukeMTMC-reID数据集上的mAP/Rank-1的精度分别达到了59.7%/67.9%,88.4%/94.9%和80.6%/89.9%。为避免训练集与测试集数据之间分布的差异性导致预训练模型产生次优检索结果的问题,提出了一种基于图卷积网络的重排序方法,该方法利用图卷积算子在图上将行人的最近邻特征传播,从而优化了每个图像的表示,以获得更优的检索结果。

    2024年02期 v.44;No.196 400-408页 [查看摘要][在线阅读][下载 1401K]
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  • 《西安科技大学学报》征稿简则

    <正>《西安科技大学学报》是由陕西省教育厅主管,西安科技大学主办,以矿业类为特色、兼顾理工学科各门类的综合性学术期刊。本刊坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,面向国内外矿业领域及相关学科的科技工作者,开展学术交流,为繁荣煤炭科学事业培养人才,为中国经济建设服务的办刊宗旨。主要刊载安全科学与工程、矿业工程、应急技术与管理、土木工程、建筑与土木工程、地质资源与地质工程、测绘工程、材料科学与工程、化学与化工、机械工程、电气工程及自动化、通信与信息工程、计算机科学与工程、矿业经济管理等专业领域内具有创新性的学术论文和科研成果。

    2024年02期 v.44;No.196 409页 [查看摘要][在线阅读][下载 1103K]
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