西安科技大学学科带头人简介

坚硬特厚煤层综放工作面覆岩破坏运动规律

采用现场观测和数值模拟分析的方法,对陕西彬长大佛寺煤矿40301首采综放工作面覆岩移动、矿压显现特征进行了分析研究,总结了坚硬特厚综放工作面覆岩运动破坏规律。结果表明,工作面存在较明显的周期来压现象,并具有一定的瞬时冲击性载荷特征。首采综放工作面顶板初次来压步距65.6m,周期来压步距23.67m,来压时最大工作阻力7291kN/架。工作面支承压力峰值在煤壁前方10～15m处,峰值压力约为19～25MPa,支承压力影响范围可达工作面前方50～60m。

深井松散煤巷超高强预应力组合锚杆支护技术

深井松散煤巷支护一直是制约矿井安全生产的难题,常规的锚杆支护方式及支护强度已很难适应其变形特征。文中以丁集煤矿1262(1)巷道为例,在新型锚杆强化支护体系的应用研究中,采用了超高强预应力组合锚杆支护技术,通过加大支护强度及采取各种补强措施,进一步优化围岩应力场,充分调动围岩自身承载能力,有效控制了巷道围岩变形,实现了巷道长期稳定,满足了矿井的安全高效生产,并为该类煤层巷道推行锚杆支护技术提供了参考和借鉴。

综放沿空巷道小煤柱合理宽度确定

采用现场实测、FLAC3D数值模拟及理论计算的综合研究方法,对综放采场沿空掘巷的合理布置进行了深入研究。通过对机巷下侧煤体沿倾向应力测试,获得煤体沿倾向应力变化规律;同时采用FLAC3D数值软件分析了不同煤柱宽度(3,5,7,10,15和20m)的应力场、位移场及破坏场特征,获得不同煤柱宽度时巷道力学特征;在现场实测及数值模拟成果基础上,通过计算,得出了区段煤柱的合理尺寸。工程实践表明,该方法确定的煤柱尺寸科学、可靠,为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了科学依据。

磁化水对喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的影响

锚喷支护是矿山井巷广为应用的一种支护方式。降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率,对改善施工环境、保障安全生产、提高喷层混凝土质量,具有重要的意义。文中分别选取175,185,220,262,355mT等5个磁感应强度,就磁化水对喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的影响进行了试验研究,同时对磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度及回弹率的机理进行了探讨。结果表明,最佳磁感应强度为220mT。用磁化水代替普通水拌制喷射混凝土,各时间段的粉尘浓度降幅均在65%以上,回弹率降低39.5%。

AHP法在确定地表变形因素权重中的应用

地表沉陷变形是一个复杂的力学过程,影响地表沉陷变形的因素集是一个由相互关联相互制约的众多因素构成的复杂系统。准确地预测各因素对地表沉陷变形的影响情况对矿产资源开采研究、采动灾害的控制、矿山生态环境的改善等具有重要的意义。层次分析法最终为综合评价地表沉陷变形以及地表沉陷变形的预测提供了科学依据。文中在分析层次分析法确定指标权重不足的基础上,结合物元分析理论,将专家作为样本,以各专家判断矩阵得出的权重构造的复合物元作为因子,通过物元分析得出各专家效度,从而建立了确定影响地表沉陷变形各因素权重的物元分析模型。该方法充分考虑各专家对不同事物的认识程度,修正了层次分析法确定权重地片面性,使指标体系能全面客观地反映被评价对象。

大采高综采支架工作阻力综合分析与确定

通过基于全波形声发射的岩石力学特性参数试验及分析,6.2m大采高综采支架工作阻力物理相似模拟,采用FLAC3D三维有限差分计算分析等方法和手段,分析工作面向前推进过程中上覆岩层的垮落、破断对工作面支架支护阻力的影响,并对模拟支架工作阻力进行了统计分析,确定了合理支护强度或合理支架工作阻力,为羊场湾煤矿6.2m大采高工作面的安全开采和支架工作阻力参数的确定提供了科学的依据。

陕北侏罗纪煤田采动损害现状及评价方法

为有效地对开采后的矿区进行环境修复和生态重建,针对陕北侏罗纪煤田之神府、榆神、榆横矿区的地质采矿条件、开采沉陷损害和矿区生态环境的现状进行现场调查和分析,总结了陕北侏罗纪煤田采动过程中生态及环境破坏现状。采用分区的评价方法,依据地形、地貌将其分为2个一级区,在此基础上依据地质条件、环境条件进行二级分区;再以煤层赋存条件、开采方法、开采沉陷损害程度及特征等因素进行三级分区。分别给出了各区的范围、损害特征、损害程度,确定了评价陕北侏罗纪煤田开采损害级别与判定条件,为陕北侏罗纪煤田生态重建提供了理论依据。

结构异常管路对瓦斯爆炸传播特性的影响

在实验研究的基础上,分析了结构异常管路对瓦斯爆炸传播特性的重要影响。研究结果表明,在拐弯处的瓦斯爆炸传播过程是一个压力波、火焰、复杂流动场相互作用的过程,压力波超压、火焰传播速度迅速增大,对拐弯处的壁面破坏特别严重。弯管角度对瓦斯爆炸传播特性有很大的影响,瓦斯爆炸通过不同角度的弯管后,火焰传播速度和压力波超压值都有不同程度的变化。管道拐弯既增加了燃烧区的湍流度而加速燃烧产生能量以推动加速传播,同时也因为拐弯而增大了总阻力和热量向壁面的传递,弯角处膨胀波也会抑制瓦斯爆炸的传播。管道拐弯对瓦斯爆炸传播特性的影响取决于抑制因素和激励因素的综合作用。

综放采空区抽放条件下自燃“三带”分布规律

主要从抽放条件下综放采空区的特点出发,对综放采空区抽放条件下的自燃危险区域进行划分。利用大型煤自然发火实验台,对铜川下石节煤样自燃特性参数(耗氧速度、放热强度和煤层最短自然发火期)进行了实验测定,为抽放条件下综放采空区渗流场的数学模拟提供了基础数据;建立了抽放条件下采空区渗流、氧化和扩散的数学模型,并利用数值模拟对该模型进行求解,得到了抽放条件下综放采空区内的氧浓度分布和漏风强度变化规律;利用数值模拟得到的氧浓度和漏风强度分布结果,结合自燃特性参数,对抽放条件下自燃"三带"进行划分,确定了综放工作面的极限推进速度,为高瓦斯矿井采空区早期自然发火预测及火区治理提供依据。

煤炭自燃预测的非参数逐步判别方法及应用

运用在煤矿生成实践中积累的众多相关数据和资料,通过全面分析影响煤层自燃因素,基于非参数逐步判别分析理论,建立煤炭自燃预测的判别分析模型。选取影响煤炭自燃的主要因素如煤的自燃倾向性、煤层厚度、煤层倾角、煤的坚固性系数、工作面供风量、回采工作面推进度、采场回采丢煤率,作为判别因子,建立煤炭自燃预测的非参数逐步判别分析模型,利用某煤田的多个参数作为学习样本进行训练。经过训练后的模型回判的误判率为0。说明该模型在研究煤炭自燃预测中具有良好的实用性和有效性。

MGM(1,N)模型用于瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯涌出量预测是新建矿井和改扩建矿井通风设计、安全管理、制定合理的瓦斯防治措施必不可少的重要环节。加强瓦斯涌出量预测方法研究,正确预测瓦斯涌出量,对改善我国煤矿安全生产状况具有积极的意义。在瓦斯涌出量预测中,瓦斯涌出量受多因素综合影响,且各个因素间相互影响、相互关联。文中提出一种新的矿井瓦斯涌出量预测方法——MGM(1,N)模型预测法。该方法综合考虑了瓦斯涌出量的各个影响因素,预测精度较高。其结果对煤矿安全生产具有指导意义。

突出矿煤岩微孔隙特征及其渗透特性

从煤与瓦斯突出矿采集煤样,通过扫描电镜对其微结构和孔隙裂隙特征进行了观测。利用MTS815.02型岩石力学实验系统进行了3块标准煤样全应力应变过程的电液伺服试验,给出了主应力差、煤样渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数与轴向应变关系曲线。研究表明:该突出矿煤样结构不均一,以粒状、网状、片状结构为主,也可见到鳞片状和压扭性结构;在煤样破坏过程中,由于围压的作用,全应力应变过程中煤样的渗透率随着应变的增大而发生变化,但其变化不很显著;非Darcy流β因子和加速度系数趋势相同,非Darcy流β因子均为负值。

接地网导体腐蚀诊断原理及其应用

论述了求解接地网中明晰支路电阻和不确定支路电阻取值范围的基本原理,从激励源的选择、接地引下线自身阻抗影响的消除和量测充分性的保证这3方面论述了在应用中需要解决的实际问题,给出了接地网导体腐蚀诊断流程。在一个60条支路的实验接地网上进行验证,结果表明建议的方法是可行的。

矿山无线射频信号传播特性试验

利用标准信号发生器(或便携式信号源)与频谱分析仪(或便携式接收机)在矿山的实地试验,研究了UHF波段无线信号在矿山的截止频率特性、电波传播衰减特性、弯曲巷道传播特性和煤掩穿透特性,得到了433,915MHz和2.4GHz无线射频信号矿山传输特性和煤掩穿透特性的定量数据。根据试验研究得到如下结论:无线电波在矿山传播必须大于矿山截止频率,截止频率在甚高频(VHF)频带50MHz左右;在平直巷道中,频率越高越有利于电磁波的传播;在弯曲巷道中,频率越高越不利于电磁波的传播;频率升高,射频信号的绕射性能、穿透性能降低。上述结论可对我国矿山无线移动通信技术提供试验数据和理论支持。

粉煤灰微波改性及其对甲基橙的吸附性能

将取自于热电厂的粉煤灰(FA)球磨5h得到超细粉煤灰(UFA),再经过微波处理得到微波辐照改性超细粉煤灰(MFA),并研究其对水溶液中甲基橙的吸附性能。动力学研究结果表明,改性粉煤灰对甲基橙的吸附符合二级吸附动力学模型,通过模型计算出的FA,UFA和MFA的二级吸附速率常数(k2)分别为9.30×10-3,13.00×10-3,18.35×10-3g.mg-1.min-1;热力学研究结果表明,吸附过程可以用Langmuir方程描述。计算吸附热力学参数ΔG,ΔS和ΔH,FA,UFA和MFA对甲基橙的吸附焓(ΔH)分别为-23.03,-25.98和-29.42kJ·mol-1。ΔG和ΔH均为负值,表明吸附为一自发的放热过程。

神府煤不同煤岩组分光氧化产物分析

在紫外光照射下,用氧气对神府原煤(SFYM)、神府镜煤(SFJM)和神府丝炭(SFST)在平板光催化反应器内进行光催化氧化研究。分别在氧化0.5,1,1.5,2,4,6,8,10,12和14h时取样。对样品做元素分析、腐殖酸产率测定和FTIR分析。分析表明,不同煤岩组分光氧化煤样中氧元素的含量随着氧化时间增加先增加后减小;碳含量和氮含量随着氧化时间增加,总体上呈减小的趋势,氢含量基本保持不变;氮元素主要富集在SFJM中。腐殖酸产率的测定进一步发现,光氧化产物中腐殖酸的产率SFYM>SHJM>SFST,SFST的存在有利于提高煤的光催化氧化反应性。

无人工作面采煤机自主定位系统

基于依靠惯性仪表为导航信息源的导航系统无需外部信息源、不向外部辐射能量的优点,研究国内外采煤机自主定位系统现状,分析井下采煤机工作环境、运动路线以及影响采煤机运动轨迹的因素,确定采煤机在不同运动路线的运动特征,建立一个复杂程度满足要求的动力学模型;选用微机械陀螺和加速度计2种传感器组合自主定位系统。实验室模拟实验结果表明,惯性传感器误差是导致自主定位系统精度低的主要因素,据此提出利用环境特征、路标识别以及基于GIS的地图匹配技术来减少系统误差,提高自主定位精度。

CPMS类产业的循环经济模式

针对我国铁合金、轻金属和非金属类产业(简称CPMS类产业)资源和能源消耗大、环境污染严重、产品市场竞争力不强的实际情况,分析了该类产业生产过程中高附加值尾气的组成,讨论了其回收、利用途径,提出了该类产业的循环经济发展模式,形成能源、资源—CPMS类产品—尾气—化工产品(电)多联产循环产业链,使我国这类产业走上低能耗、高产出、无污染的绿色科技创新之路并实现可持续发展。

煤矿井下工作面生产系统可靠性仿真

以随机过程理论为基础,根据系统元件的运行状态服从某一特定的概率分布的特性,采用以时间步长法为主线,其中贯穿最小时间步长方法的计算机随机模拟方法,动态地模拟了综采工作面系统生产的整个过程,并且得出元件和系统的有效度、停机率、煤流等定量的变化曲线,以及产量等一系列量化指标,为客观分析综采工作面系统提供了依据,还可以提供生产面的改造方案与优化、煤仓合理容量的确定与优化、系统设备选型与匹配优化等方面的实际应用,对提高生产效率具有理论指导意义。

西部矿业工程力学教学与实验示范平台构建

根据目前国内外著名大学有关矿业工程领域的力学课程教学与实验基地的建设情况,结合我校矿业工程在西部高等教育中的地位和作用,深入分析了其优势与特色,提出了力学课程教学与实验示范基地建设的新理念和措施。这对提高本科生、研究生的教学水平,提升研究生、博士生、青年教师的科研能力以及科研和工程技术服务水平大有裨益。

煤自燃影响因素的热重分析

采用德国耐驰公司的TG209热重分析仪,针对在不同粒度、不同供氧浓度和不同升温速率的实验条件下,开展热重分析实验研究。通过对煤样氧化过程失重和失重速率曲线的分析,表明特征温度点可以从宏观上反映出煤样氧化微观过程中外界条件对反应过程的影响,并研究了不同实验条件对特征温度点和失重值的影响规律。

KJ95N型煤矿综合监控系统

KJ95N型煤矿综合监控系统是采用先进的计算机网络技术、ARM嵌入式技术和EMC抗干扰技术等最新研制推出的矿井综合监控系统,符合《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求》及相关行业标准,可实现矿井上下各类环境参数、生产参数、动目标及瓦斯抽放过程的监测与显示、报警与控制,适于大中小各类矿井使用。文章介绍了该系统的系统架构、功能特点及主要技术参数,并对煤矿安全监控系统接入全矿井综合自动化或综合监测监控系统网络的必要性和可行性进行了探讨[2]。