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基于改进目标场法梯度线圈的感应式磁声磁粒子浓度成像研究

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4305-4316页

作者：闫孝姮淡新贤陈伟华刘方田辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125000

感应式磁声磁粒子浓度成像(MACT-MI)是一种基于磁声耦合效应的磁性纳米粒子(MNPs)浓度成像新方法。由于其磁声信号的信噪比低,导致系统成像质量不佳,该文提出一种改善MACT-MI信噪比的新思路:首先,基于经典目标场法(TFM)设计梯度线圈的思... 详细信息

感应式磁声磁粒子浓度成像(MACT-MI)是一种基于磁声耦合效应的磁性纳米粒子(MNPs)浓度成像新方法。由于其磁声信号的信噪比低,导致系统成像质量不佳,该文提出一种改善MACT-MI信噪比的新思路:首先,基于经典目标场法(TFM)设计梯度线圈的思路,将最小化磁场相对误差定义为适应度函数,并采用鲸鱼优化算法对电流密度系数进行优化,设计了一种结构灵活、激励简单的高质量梯度磁场线圈;其次,为研究梯度磁场空间分布特征对MACT-MI的影响,该文构建不同的MNPs分布模型,并利用多物理场仿真软件COMSOL对MACT-MI的物理过程进行数值求解,得到成像区域的磁力和声压分布。仿真结果表明,磁力和声压的有效波动范围与梯度磁场均匀空间的大小成正比,且随着均匀空间的缩小,磁力和声压的峰值也随之衰减,通过提高磁场的均匀度可以有效提高磁声信号的信噪比,改善系统成像质量。研究结果可为成像装备的设计以及MACT-MI的后续实验应用提供研究基础。

关键词：磁声磁粒子浓度成像目标场法梯度磁场均匀空间

动静载作用下区段煤柱能量响应特征及动力失稳机制

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 221-231页

作者：王方田王文林牛滕冲魏学谦中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 陕西华彬煤业股份有限公司陕西咸阳713500 中赟国际工程有限公司河南郑州450007

针对综放工作面回采过程中高静载及强动载扰动下区段煤柱动力失稳问题,以陕西蒋家河煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟、实验测试及现场实测等方法研究区段煤柱失稳能量判据、极限能量解析解、静载作用下区段煤柱应力、极限能量演... 详细信息

针对综放工作面回采过程中高静载及强动载扰动下区段煤柱动力失稳问题,以陕西蒋家河煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟、实验测试及现场实测等方法研究区段煤柱失稳能量判据、极限能量解析解、静载作用下区段煤柱应力、极限能量演化规律及动力能量响应特征,从能量角度阐明区段煤柱动力失稳机制,并对煤柱动力失稳危险区进行精准预测。结果表明:煤柱动力失稳应满足煤体单位时间内释放能量>煤体耗散能量,静态失稳则满足煤体单位时间内释放能量≤煤体耗散能量。区段煤柱极限能量与最小主应力呈二次正相关关系,煤体损伤的加深会降低煤体极限能量。动静载组合影响下区段煤柱应力、弹性能均增大,超前采动应力影响范围约为工作面前方80 m,塑性区范围内区段煤柱弹性能>极限能量,验证了理论分析的正确性。以弹性能与极限能量负向差值表征煤柱动力失稳危险性,负差值越大,动力失稳危险性越高。动载荷作用下,区段煤柱竖向应力峰值由41.87 MPa增至43.02 MPa、弹性能峰值由0.22 MJ/m^(3)增至0.24 MJ/m^(3)、塑性区逐渐延伸以至贯通,最大负能量差约为0.02 MJ/m^(3),其所在区域主要位于煤柱顶端及两帮,其中超前段区段煤柱采动侧距离巷道帮部约3.0 m处达到负能量差峰值,是煤柱动力失稳的高危区域,通过对照工作面月度微震能量事件,验证了煤柱动力失稳机制研究的合理性。

关键词：动静载煤柱能量响应动力失稳安全高效开采

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自抗扰控制在陀螺电机稳速控制中的应用

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 234-242页

作者：关伊哲冯明北京科技大学机械工程学院北京100083

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI... 详细信息

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI)控制,减小速度环输出波动,从而提高陀螺电机的稳速精度;采用基于模型自适应滤波算法代替传统低通滤波算法,无需相位延时补偿并使估计得到的反电动势波形更为平滑,提高转子位置角估计的准确性和稳速控制精度。因此,设计开发PMSGM矢量控制器,仿真及实验结果表明:所提方法相较于传统控制方法,有效地提高了陀螺电机的稳速控制精度。

关键词：永磁同步陀螺电机矢量控制自抗扰控制自适应滤波稳速精度

松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1332-1344页

作者：王方田屈鸿飞张洋刘超郝文华江振鹏中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 永城煤电集团股份有限公司顺和煤矿河南永城476600 煤炭科学研究总院北京100013

松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围... 详细信息

松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律,揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理,提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证。结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论,确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律,阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0~1.26 m深度,煤柱上部安全系数较小;在1.26~3.95 m处,煤柱中线部分大面积安全系数较小,易受顶板来压破坏。②提出了1种以“注浆加固—锚索强化—切顶卸压”为主体的区段煤柱协同控制技术,煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62.89%和46.26%,巷道围岩完整性大幅提高,形成了强承载结构,有效控制了煤柱变形及底臌。③根据松软厚煤层区段煤柱条件,合理确定了协同控制设计参数,并对煤柱防控效果进行试验监测评估。现场试验结果表明,煤柱裂隙得到充分填充,注浆后煤体强度提高63%以上;巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围,表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力,回采巷道围岩变形得到有效控制,为工作面安全高效开采提供了空间保障。

关键词：松软煤层煤柱剪切滑块协同控制围岩稳定性

“双碳”目标驱动下煤系伴生资源协同开发技术框架

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科技导报 2024年第7期42卷 40-55页

作者：王方田张辰凯张村贾胜中国矿业大学矿业工程学院煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室徐州221116 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

“碳达峰,碳中和”目标为煤系伴生资源科学开发和高质量发展提供了指引。结合煤系伴生资源赋存特点提出了“绿色低碳、能采尽采、变废为宝”的协同开发利用理念,论述了煤炭资源在碳中和进程中的定位,构建了煤炭低碳化、零碳化开发的技... 详细信息

“碳达峰,碳中和”目标为煤系伴生资源科学开发和高质量发展提供了指引。结合煤系伴生资源赋存特点提出了“绿色低碳、能采尽采、变废为宝”的协同开发利用理念,论述了煤炭资源在碳中和进程中的定位,构建了煤炭低碳化、零碳化开发的技术体系。“双碳”目标下煤矿行业将经历煤炭主导、能源耦合及新能源主导3个阶段。结合煤系伴生资源赋存特点,重点围绕煤热、煤气、煤水等煤系伴生资源,评述了伴生资源协同开发中低碳、零碳等多种碳捕获、利用与封存技术(CCUS)。技术的发展方向、现状与前景;采空区高碳材料充填开采、矿区生态修复协同生物质能开发、煤层气驱替开采、煤地下制氢技术等具备煤矿特色的CCUS技术有迫切需求。神东矿区依托地下水库工程实现了煤水共采,每年增加的碳汇量可以达到5085 t,基于煤矿地下水库设计构建理念创新提出了一种深井采空区CO_(2)封存与地热水抽采协同技术。

关键词：碳中和煤系伴生资源协同开发绿色低碳 CCUS技术

重新“发现”艺术——《成为艺术:探索跨文化范畴》导读

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民族艺术 2024年第4期 160-168页

作者：关祎中国艺术研究院艺术学研究

2007年,澳大利亚人类学家霍华德·墨菲的著作《成为艺术:探索跨文化范畴》一书出版。该书的论述是基于墨菲数十年来对澳大利亚原住民雍古人所做的田野考察研究。墨菲通过对雍古人艺术史的构建、对雍古艺术视觉性、风格与意义的艺术学阐... 详细信息

2007年,澳大利亚人类学家霍华德·墨菲的著作《成为艺术:探索跨文化范畴》一书出版。该书的论述是基于墨菲数十年来对澳大利亚原住民雍古人所做的田野考察研究。墨菲通过对雍古人艺术史的构建、对雍古艺术视觉性、风格与意义的艺术学阐释,以历时性的视角向读者展现了雍古人艺术实践的方方面面,并着重论述了雍古艺术在与西方乃至全球艺术世界的相互遭遇、碰撞和影响的历史进程中,经历着怎样的被定义、被排斥,又被重新定义、被接纳的动态过程。由此,墨菲指出西方经典艺术学、艺术史学和人类学在面对非西方世界研究时所采用的过分狭窄的视角以及西方中心主义的价值观和理论体系,使得旧有的研究范式越来越失去效能,甚至时常导致对研究对象的曲解与误读。因此,墨菲试图探索出一种艺术人类学的跨文化范畴,该范畴可以将全世界所有时空中的艺术实践所创造的对象涵盖在内,并能在最大限度上打破单一的研究取向以及单向的阐释,并最终使这种跨文化视角的艺术人类学研究更具效能。墨菲进而还对艺术的定义、博物馆与美术馆的定位、原住民艺术生态与艺术市场等关键问题进行了论述。

关键词：雍古艺术原住民艺术跨文化范畴艺术史学艺术人类学

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重大主题报道中可视化表达的创新实践

新闻前哨 2024年第6期 40-41页

作者：肖梦吟方田荆楚网

融媒体时代,艺术的创新和技术的赋能极大丰富了重大主题报道的表达形式,为主题传播提供了强有力支持。这些创新实践日渐成为新媒体产品“破圈”的关键因素,并构建起一种全新的表达方式。主题报道越来越生动化、具象化,不仅吸引了更多受... 详细信息

融媒体时代,艺术的创新和技术的赋能极大丰富了重大主题报道的表达形式,为主题传播提供了强有力支持。这些创新实践日渐成为新媒体产品“破圈”的关键因素,并构建起一种全新的表达方式。主题报道越来越生动化、具象化,不仅吸引了更多受众关注,还在不断拓宽主流媒体的传播渠道。

关键词：重大主题融合创新技术赋能创新实践

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深井松软围岩煤巷采动增跨效应及防控技术

采矿与岩层控制工程学报 2024年第1期6卷 76-86页

作者：王方田刘超翟景辉张洋牛滕冲中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 河南省正龙煤业有限公司城郊煤矿河南永城476600 河南永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿河南禹州452570 中赟国际工程有限公司河南郑州450001

针对深井松软煤巷围岩变形严重、巷道支护困难等问题,以城郊煤矿LW21106工作面沿空巷道为工程背景,建立了采动巷道增跨模型,揭示了采动增跨效应演化机理。通过构建巷道顶板横纵弯曲梁模型,指出顶板横向受力、巷道等效跨度、煤岩强度是... 详细信息

针对深井松软煤巷围岩变形严重、巷道支护困难等问题,以城郊煤矿LW21106工作面沿空巷道为工程背景,建立了采动巷道增跨模型,揭示了采动增跨效应演化机理。通过构建巷道顶板横纵弯曲梁模型,指出顶板横向受力、巷道等效跨度、煤岩强度是巷道围岩损伤破坏的主控因素,提出了采动增跨效应防控对策并进行工业性试验。研究结果表明:受采动影响,巷道经历“初始围岩稳定—围岩裂隙发育扩展—围岩剪切破坏加剧—等效跨度增加”过程;巷道顶板最大正应力与应力集中系数、顶板等效跨度、巷道断面尺寸及埋深成正相关关系;巷道顶板在高应力环境下易发生拉剪破坏,增加顶板锚索数量以及锚索预紧力有利于增强顶板初期完整性。基于巷道变形破坏主控因素,提出“围岩加固–卸压–强化支护”协同防控策略;针对现场条件,采用煤柱侧向切顶+注浆加固并对破碎区域补充锚索强化支护的防控技术。现场监测结果表明,煤柱帮最大移近量为18.89cm,顶板下沉量为25.86cm,两帮移近量为29.65 cm,有效控制了煤巷围岩变形,为深井松软围岩巷道变形控制提供了参考。

关键词：深井松软围岩采动增跨效应主控因素协同防控

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循环加卸载作用水浸煤体渐进损伤机理试验

工程科学与技术 2024年

作者：王方田汤天阔张村窦凤金魏学谦孙暖成家章中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学(北京)能源与矿业学院神东煤炭集团锦界煤矿

煤矿地下水库技术已成为实现矿井水资源保护与利用的有效途径。在应力与水浸作用下煤柱坝体强度劣化效应将直接影响地下水库工程的稳定性。基于此，本文开展不同含水状态煤样循环加卸载试验，并利用声发射设备监测试验中煤样的损伤特征... 详细信息

煤矿地下水库技术已成为实现矿井水资源保护与利用的有效途径。在应力与水浸作用下煤柱坝体强度劣化效应将直接影响地下水库工程的稳定性。基于此，本文开展不同含水状态煤样循环加卸载试验，并利用声发射设备监测试验中煤样的损伤特征，采用核磁共振（NMR）设备检测煤样孔隙发育，揭示不同含水状态及循环应力下煤体渐进损伤演化机理。结果表明：不同含水状态煤样随循环级数的增加声发射信号逐渐增加，裂隙发育程度逐渐加大；但循环应力作用下煤体损伤破坏主要发生在首次达到峰值应力时，随后仅发生小幅度损伤。水岩作用对声发射具有弱化效应，含水煤样循环应力作用下易发生应力突变对煤体造成瞬时损伤破坏，且随含水程度的增加，突变次数也有所增加。在循环加载过程中含水煤样相较于干燥煤样中微孔降低幅度较大，自然含水煤样大孔数量小幅下降而饱和含水煤样大孔数量有小幅增长。Ⅰ、Ⅱ级循环加卸载后各煤样的孔隙度上升，Ⅲ级循环后干燥煤样孔隙度上升，自然与饱和煤样孔隙度下降。Ⅲ级循环加卸载后干燥煤样的抗压强度为14.27MPa，较平均值降低了9.85%；饱和煤样的抗压强度为8.49MPa，较平均值降低了24.87%，煤样的强度随含水程度及循环级数的增加而降低。含水煤体随着循环应力的增大煤体的孔隙变化呈现低幅“增大-降低-增大”的趋势，水浸煤体在应力作用下孔隙变化加剧，更易产生大孔孔隙结构造成煤体累积损伤破坏。

关键词：煤柱水浸煤体循环加卸载孔隙变化渐进损伤