矿业科学学报

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韩杨春 , 程久龙

2019, 4(2): 95-101.

摘要(579) PDF(142)

摘要:
临坡基础是输电线路通过斜坡地形时所采用的一种常见的基础形式，其抗拔承载特性研究在国内尚处于起步阶段。本文基于平地条件下安徽太湖现场试验的结果，利用ＦＬＡＣ３Ｄ对该地区岩体力学参数进行参数反演。采用反演所得参数，按不同坡顶距、基础埋深、坡角设计完成了18组共计138个临坡基础的抗拔承载数值模拟计算。通过对比分析模拟结果中的垂直向、水平向位移云图及塑性区分布图，将临坡基础的破坏模式总结为浅埋模式与深埋模式两种。同时，以临坡基础极限抗拔荷载衰减率为分析基准，得出临坡基础抗拔承载性能随坡顶距及基础埋深的增加而提高，随坡角的增大而降低的规律，并提出临坡基础最小安全坡顶距的概念，为输电线路临坡基础的设计与施工提供科学的依据与参考。

基于切顶短壁梁理论的浅煤层矿压分布规律数值模拟分析

安博 , 郑小慧 , 朱淳 , 赵军政 , 陶志刚 , 何满潮

2019, 4(2): 102-111.

摘要(510) PDF(127)

摘要:

基于切顶短壁梁理论的切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术已广泛应用于工程实践，但受大变形材料数值建模的限制，针对切顶短壁梁理论的矿压分布规律的数值模拟分析尚属空白。本文首先基于ＮＰＲ锚杆／索在支护过程中形成的恒阻力学机制，建立了ＮＰＲ锚杆／索数值模拟计算模型，实现了大变形材料数值化和程序化计算目标；其次，依托禾草沟２号煤矿１１０５工作面工程背景，对切顶短壁梁理论的矿压变化进行现场连续监测，并利用ＦＬＡＣ３Ｄ程序对矿压分布规律进行数值模拟；最后对比分析了切顶短壁梁理论工作面与传统工艺下超前支撑压力分布规律的不同特征，为切顶短壁梁理论应力场分布及岩体结构时空变化规律的研究提供参考。

长径比对束状炮孔端部裂纹力学特征影响的研究

李清 , 张随 , 万明华 , 郭洋 , 徐文龙 , 冯丹丹

2019, 4(2): 112-119.

摘要(466) PDF(105)

摘要:
采用动态焦散线实验方法和损伤破坏数值模拟，对平面模型中束状炮孔端部爆生裂纹扩展规律和介质中拉／压损伤区进行了研究。实验结果表明，随着长径比的增大，爆生裂纹的扩展长度增大，扩展角度减小，用于产生端部裂纹的爆炸能量增多，有利于炮孔端部区域岩石破碎。当长径比为５／５时，裂纹扩展最大长度为５５ｍｍ，裂纹扩展角约为９０° ；长径比存在一定值，即当长径比增加到２０（３０／１５）时，爆生裂纹扩展长度较大，裂纹扩展角减小到４０° ，爆生裂纹扩展速度和裂纹尖端应力强度因子整体为最大值；随着长径比的再次增加，扩展角不再变化。数值模拟结果与实验结果一致，炮孔柱部区域形成小面积的“椭圆状”压缩损伤区，而炮孔端部形成“Ｘ”形拉伸损伤区，容易形成爆生裂纹，拉伸损伤区半径约为压缩损伤区半径的５倍

万福煤矿深厚表土层冻土力学性质试验研究

戴华东 , 王青成

2019, 4(2): 120-126.

摘要(505) PDF(160)

摘要:
针对山东万福煤矿深厚表土采用冻结法施工的基础数据不足及工程经验欠缺等难题，采集万福煤矿的深部土样，开展深厚表土层冻土力学性能参数的测试与研究。结果表明：在本试验设计的冻结温度下，冻土试样的单轴抗压强度、三轴抗压强度、蠕变应力及冻胀力随着冻结温度的降低均呈现增大的趋势，同时深部表土层的冻土蠕变性质表现尤为明显，含水率和采样深度对冻结壁设计的影响不可忽略。通过对原状土单轴压缩试验、三轴抗压强度试验、单轴蠕变试验、冻胀试验等数据进行多元回归分析，综合考虑冻结温度、含水率和采样深度对冻土试样力学性能的影响，归纳得到的数学模型拟合程度高，相关性好，为深厚表土层冻结壁的设计和在不同地层地质条件下力学参数的确定提供了技术支撑。

矸石、粉煤灰高浓度料浆矸石颗粒悬浮性研究

杨捷 , 武继龙 , 晋俊宇

2019, 4(2): 127-132.

摘要(428) PDF(126)

摘要:
以新阳矿矸石、粉煤灰高浓度胶结充填料浆为研究对象,建立了充填料浆矸石颗粒悬浮态力学模型，分析了矸石颗粒悬浮状态的影响因素,认为调节高浓度料浆的塑性黏度和屈服应力是改善矸石颗粒悬浮性能、调节矸石颗粒悬浮状态最有效的手段;料浆实际配置中添加的悬浮剂正是通过提高料浆塑性黏度来提升矸石颗粒悬浮性,达到阻滞矸石下沉的目的。研究结果表明，悬浮剂使用量要适当,添加过多会影响料浆流动性,造成料浆输送阻力过大。新阳矿矸石、粉煤灰高浓度料浆黏度系数介于3. 24~3.40Pa.s,屈服应力介于107.9~111.9 Pa时，,矸石颗粒基本处于悬浮状态,输送性较好。

梯形载荷煤柱底板偏应力分布规律与工程案例

兰世忠 , 谢生荣 , 索海翔 , 张涛

2019, 4(2): 133-143.

摘要(602) PDF(71)

摘要:
建立梯形载荷作用下底板偏应力分布的力学模型，推导出煤柱底板最大主偏应力公式，并得出不同载荷跨度与不对称系数等因素下的底板偏应力场响应特征。结果表明：①随着载荷跨度减小，底板偏应力值整体呈减小趋势，两侧底板区域的高偏应力集中区不对称程度减弱，且最终会出现汇合，形成一个连续的“苹果”形高偏应力区。②当１＜λ≤４时，呈现出与载荷高低相一致的不对称马鞍型分布；随着λ值增加，不对称性加剧，高载荷侧极大值增长速率明显高于低载荷侧；极小值呈线性增长，且其位置向低载荷侧转移。③载荷跨度为３５ｍ时，随着深度增加，偏应力非对称性趋势变缓，而在底板一定范围内存在一个较为明显的低偏应力区，可作为巷道布置的较理想区域。结合新阳矿地质生产条件和力学分析结果，将新１０２材料巷布置在ｘ＝１５ｍ处，确定了高预应力强力锚杆（索）支护方案，进行了现场试验，取得了良好的控制效果，为近距离下部煤层巷道布置和围岩控制提供了理论依据和技术借鉴。

亚微米矿尘产涡凝聚的实验研究

张江石 , 王亚萌

2019, 4(2): 144-151.

摘要(469) PDF(122)

摘要:
为探索亚微米矿尘在产涡凝聚装置中的凝聚规律，通过离散相模型模拟和实验研究了产涡凝聚装置、涡片间距和含尘气流入口风速对亚微米矿尘凝聚的影响。模拟显示：产涡凝聚装置改变了颗粒的运动轨迹；涡片间距减小、含尘气流入口风速增大都可以增大凝聚区气流的湍流强度值和涡量值，使颗粒轨迹更杂乱。实验结果表明：产涡凝聚装置可以促进凝聚，凝聚效率随入口风速的增大而增大，随涡片间距的增大而减小。

双鼠笼电动机转子断条识别

王彦文 , 郭林 , 赵峰 , 杨晓洲

2019, 4(2): 152-161.

摘要(540) PDF(117)

摘要:
使用分层法与多回路法建立了计及趋肤效应的独立端环型双鼠笼电动机多回路模型，并利用该模型计算分析了不同断条情况下采煤机空载试车启动过程中定子电流的时频特征。使用同步提取短时傅里叶变换对启动电流进行时频分析，基于时频分析所得曲面在幅频面与时频面的投影，定义了幅频面夹角和时频面夹角，可用于电动机上、下笼断条故障识别与导条断裂数量确定。仿真实验表明，幅频面夹角可用于判别早期上笼或者下笼断条故障；时频面夹角可用于大致确定导条断裂数量。

石墨烯基复合催化剂的光催化杀菌效应

张万众 , 姚登科 , 程沈航 , 于彩虹 , 孙志明 , 郑水林

2019, 4(2): 162-169.

摘要(490) PDF(117)

摘要:
以醋酸锌、尿素、天然沸石和石墨烯为原料,采用水热-煅烧法分别制备了氧化锌/红辉沸石(ZnO/stellerite)和氧化锌/石墨烯(ZnO/graphene)两种复合光催化剂。运用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)N。吸附仪(BET)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis DRS)对催化剂的组成、形貌、比表面积、孔径分布和光吸收性能进行了分析。结果表明:制备的复合光催化剂ZnO/ stellerite和ZnO/graphene均具有良好的六方纤锌形貌;ZnO粒径分别为22.42 nm和15.72 nm;S;r分别为16.54 m'/g和35.55 m'/g;graphene与ZnO之间构筑的三维结构,使光响应扩展到可见光区域,抑制了自由电子的复合,促进了界面电荷迁移。日光灯照射下灭活金黄色葡萄球菌(S.aureus）的试验结果表明,复合催化剂ZnO/graphene的最优杀菌浓度为100 mg/L,其杀菌效率与ZnO/stellerite相比明显提高,杀菌速率常数k为ZnO/stellerite的1.31倍,达到1.17 h'。

燃煤电厂土壤中多环芳烃污染特征及其源解析

邹祎萍 , 娄满君 , 么琳颖 , 何海斌 , 赵燊炜 , 贾建丽

2019, 4(2): 170-178.

摘要(444) PDF(83)

摘要:
本研究以美国环境保护署(USEPA)优控的16种多环芳经(PAHs)为研究对象,对我国西南某地燃煤电厂采集的10个土壤样品,用气相色谱-质谱联机方法(GC-MS)测定样品PAHs含量,分析PAHs含量特征及其变化规律,在此基础上以污染物源解析方法确定燃煤电厂土壤PAHs的来源。研究结果表明:该电厂土壤中16种PAHs均有检出,其含量范围为4706~12 175 ug/kg,均值为7436 ug/kg,与国内外其他工业区相比属于中度偏高污染;电厂土壤中PAHs含量随距离的增加总体上表现出先减小后增大的趋势,在600 m处采样点PAHs含量出现大幅上升,且不同环数的PAHs与习,PAHs变化趋势具有较好的一致性;不同层土壤的习,PAHs含量变化特征有一定的差异,但基本表现为先减小后增大再减小的趋势,200 m处采样点的习1oPAHs含量最高。电厂土壤中PAHs主要来自于石油源和煤的燃烧,其中煤燃烧源的贡献率为67.93% ,交通源贡献率为21.74%。

液固流化床分选机理研究

孙铭阳 , 韦鲁滨 , 李阳 , 薛宏超 , 于传兵

2019, 4(2): 179-186.

摘要(391) PDF(122)

摘要:
本文采用理论结合试验的方法探究了液固流化床分选机理。得到了液固流化床分选机内自生介质流化床层性质。以不同粒度石英砂为自生介质颗粒,研究了自生介质粒度对分选效果的影响。研究发现,自生介质粒度越细,能实现的分选效果越好。其中,0.15~0.20 mm石英砂床层的最小E。值为0.053;0.25~0.45 mm石英砂床层能达到的最小E。值增大到0.095。通过分析入料粒度分布和操作条件对分选效率的影响,认为控制入料粒度应从入料粒度范围和入料粒度下限两方面考虑。在某一床层压力设定值下,保持较小的上升水流速率，可减小粒度和形状对颗粒运动的影响,有利于床层维持较高的颗粒体积分数和有效密度,可提高分选效果。

煤矿安全生产管理体系优化研究

宋曦 , 丁文梅 , 宁云才 , 张勇

2019, 4(2): 187-194.

摘要(444) PDF(66)

摘要:
本文以陕西某煤矿为例，对其安全生产管理体系进行了优化研究。在进行充分现场调研的基础上，运用科学的方法结合实际经验分析，探究了该煤矿安全生产管理体系的现状，发现和总结了存在的问题并分析其产生的原因。以科学安全管理理论为基础，针对相应的问题，制定出该安全生产管理体系的优化原则和目标，提出了相应的优化方案：对现有安全生产管理信息系统进行新安全需求上的优化设计；建立更加完善的监督检查体系；制定更加科学的考核流程和评价体系。最后将该优化方案进行实际应用与验证，取得了事故发生率显著降低的良好效果，实现了经济效益和社会效益的显著提升。

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2019年第4卷第2期

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