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化学气相沉积生长TaC涂层的高通量热力学分析

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材料保护 2024年第4期57卷 11-19,38页

作者：孙清云陈辉李士栋张翅腾飞湖北隆中实验室湖北襄阳441000 中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司湖北武汉430030

为指导半导体高温炉构件用高纯TaC涂层的生长调控,采用Thermo-calc软件开展TaC涂层生长过程的高通量热力学模拟计算,研究了沉积温度、压强和前驱体组分比对原料利用效率和TaC涂层纯度等指标的影响。模拟结果表明,在“TaCl_(5)+C_(3)H_(6... 详细信息

为指导半导体高温炉构件用高纯TaC涂层的生长调控,采用Thermo-calc软件开展TaC涂层生长过程的高通量热力学模拟计算,研究了沉积温度、压强和前驱体组分比对原料利用效率和TaC涂层纯度等指标的影响。模拟结果表明,在“TaCl_(5)+C_(3)H_(6)+H_(2)”体系中,X(Ta)∶X(C)(摩尔分数比)决定了产物的物相组成,X(H)∶X(C)决定了高纯TaC涂层的形成窗口。当X(Ta)∶X(C)99%)和高原料利用率(>99%)的TaC涂层。

关键词：热力学化学过程 TaC 沉积物涂层

深井高应力大巷煤柱释能改性防冲机理及应用研究

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煤炭学报 2024年

作者：朱斯陶张翔姜福兴马俊鹏张修峰夏开文王超李士栋刘金海朱权洁曲效成北京科技大学土木与资源工程学院山东能源集团有限公司兖矿能源集团股份有限公司中国地质大学工程技术学院兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿华北科技学院应急技术与管理学院北京安科兴业科技股份有限公司

针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状，采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法，研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理，提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法，基于该方法开展了... 详细信息

针对当前我国深井高应力大巷煤柱频繁发生冲击地压的现状，采用现场调查、理论分析、数值模拟和工程试验等方法，研究了我国大巷煤柱冲击地压发生类型与机理，提出了一种高应力大巷煤柱释能改性防治冲击地压的新方法，基于该方法开展了防冲原理研究、技术体系设计、井下工业试验等一系列研究工作，主要得到了以下结论：基于大巷煤柱冲击地压的主导力源类型，结合多起冲击地压典型案例，将我国大巷煤柱冲击地压划分为基础应力叠加型、附加应力诱发型和自身蠕变失稳型3类，分别建立并推导了3类大巷煤柱冲击地压发生机理的力学模型与工程判据，揭示了3类大巷煤柱冲击地压的发生机制。提出一种深井高应力大巷煤柱压裂-注浆协同防治冲击地压的方法，其防冲原理体现在“释能”和“改性”2方面，井下工业试验发现弹核煤体起裂压力约40MPa，整体最大压裂宽度达19.5m，现场监测验证该方法能够降低大巷煤柱能量积聚水平，提高大巷煤柱整体冲击阈值。设计了深井高应力大巷煤柱释能改性防冲成套技术体系，包括孤立煤体冲击危险“评估-检验-校核”方法、弹性核水力压裂增缝释能技术和整体注浆加固改性技术。研发了大巷煤柱弹性核压裂“震动-应力-位移”三场监测设备和PS-Z-A/B型无机双组份速凝整体注浆改性材料。

关键词：大巷煤柱冲击地压释能改性压裂释能注浆改性

深井高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击地压机理研究

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煤矿安全 2024年第7期 110-117页

作者：方略朱斯陶李士栋王方方孔震周广飞袁腾飞钟磊磊彭广林北京科技大学土木与资源工程学院兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿兖矿能源集团股份有限公司新汶矿业集团有限责任公司华丰煤矿

以赵楼煤矿七采区南部水仓联络巷冲击显现为背景，采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法，研究了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击地压机理。浸水孤立煤体承载应力主要呈现从“双峰”形到“马鞍”形再到“平台”形最后到“单峰”形... 详细信息

以赵楼煤矿七采区南部水仓联络巷冲击显现为背景，采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法，研究了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击地压机理。浸水孤立煤体承载应力主要呈现从“双峰”形到“马鞍”形再到“平台”形最后到“单峰”形的蠕变演化规律；基于burgers模型，引入了含水损伤变量，建立了孤立煤体弹性区集中应力估算力学模型，揭示了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击机理：孤立煤体在水仓积水的不断弱化作用下，强度逐渐降低直至残余强度，其承载能力也随之下降，导致应力集中由塑性区向弹性区转移，当弹性区承载集中应力超过其失稳阈值时，容易诱发冲击地压；提出了高应力浸水孤立煤体蠕变失稳型冲击的防治对策：降低孤立煤体平均承载应力，增加孤立煤体综合抗压强度，必要时针对孤立煤体附近的巷道进行充填处理。

关键词：冲击地压高地应力浸水孤立煤体蠕变失稳应力分布

交叉断层型综放采场见方阶段应力分布及微震活动规律

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煤炭技术 2024年第7期 80-84页

作者：周广飞孔震李士栋周涛张汝佩蔡武兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室

为揭示综放采场在两条断层交汇影响下，其分别回采至小面见方、大面见方和等效见方阶段的应力分布及微震活动性规律，采用数值模拟的方法，依据煤矿的实际地质条件及工作面的布置和回采情况构建了FLAC3D数值模型，研究了见方阶段工作面... 详细信息

为揭示综放采场在两条断层交汇影响下，其分别回采至小面见方、大面见方和等效见方阶段的应力分布及微震活动性规律，采用数值模拟的方法，依据煤矿的实际地质条件及工作面的布置和回采情况构建了FLAC3D数值模型，研究了见方阶段工作面附近的围岩应力分布规律。并选取工作面回采至见方结束期间的微震数据，分析了微震和覆岩的空间演化规律。通过研究得出断层是工作面回采期间的主要能量释放来源，表明该区域煤岩体在回采期间形成了弹性核，积聚了变形能。并据此制定了具有针对性的卸压措施，为现场优化及具有相同特殊地质条件的工作面提供了参考和依据。

关键词：冲击地压断层见方数值模拟微震

高应力厚煤层大巷孤立煤体蠕变失稳冲击机理及防治研究

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岩土工程学报 2022年第9期44卷 1689-1698,I0011页

作者：王高昂朱斯陶姜福兴李士栋刘金海周涛宁廷洲李欢孔震北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿山东菏泽274000 华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室河北三河101601 兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿新疆昌吉831100

针对高应力大巷煤柱区孤立煤体在无明显采掘扰动情况下频繁发生冲击显现的现状,以山东赵楼煤矿七采区高应力厚煤层大巷煤柱为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场调研等方法,研究了不稳定蠕变作用下高应力厚煤层大巷围岩和孤立煤体... 详细信息

针对高应力大巷煤柱区孤立煤体在无明显采掘扰动情况下频繁发生冲击显现的现状,以山东赵楼煤矿七采区高应力厚煤层大巷煤柱为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场调研等方法,研究了不稳定蠕变作用下高应力厚煤层大巷围岩和孤立煤体的应力演化规律,揭示了高应力大巷孤立煤体蠕变失稳冲击机理:在高应力作用下煤层巷道围岩发生不稳定蠕变,不稳定蠕变弱化了巷道支护体系,增大了孤立煤体的应力集中程度,当大巷孤立煤体弹性承载区集中应力超过其极限承载能力时,高应力孤立煤体发生冲击失稳。建立了高应力厚煤层大巷孤立煤体蠕变失稳及冲击力学模型,推导出了大巷孤立煤体蠕变失稳冲击的力学判据,据此提出了高应力厚煤层大巷孤立煤体冲击地压防治对策,通过现场实践验证了理论分析的合理性。

关键词：冲击地压煤层大巷孤立煤体应力集中蠕变失稳

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深厚表土综放采场应力加载型冲击地压机理

煤炭学报 2023年第5期48卷 2092-2105页

作者：张翔朱斯陶姜福兴张修峰李士栋王超刘金海陈洋周涛李佳洁朱淳北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 山东能源集团有限公司冲击地压防治研究中心山东济南250014 兖矿集团有限公司赵楼煤矿山东菏泽274705 兖矿集团有限公司煤矿冲击地压防治研究中心山东邹城273500 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

应力加载型冲击地压是深厚表土综放采场特有的冲击地压类型,其发生机理尚不清晰,导致煤矿面临此类型冲击地压时无法有效防治甚至发生严重事故。以山东巨野煤田赵楼煤矿3304(超前100 m)长时间(持续38 d)冲击预警为工程背景,采用相似材料... 详细信息

应力加载型冲击地压是深厚表土综放采场特有的冲击地压类型,其发生机理尚不清晰,导致煤矿面临此类型冲击地压时无法有效防治甚至发生严重事故。以山东巨野煤田赵楼煤矿3304(超前100 m)长时间(持续38 d)冲击预警为工程背景,采用相似材料试验、理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深厚表土综放采场应力加载型冲击地压的发生机理,得出了以下结论:由模拟试验和理论分析提出了深厚表土综放采场的覆岩空间运动特征,基于承载基岩初次破断时厚表土的成拱性和延时加载性,推导了厚表土垮落拱和压力拱的轮廓表达式,建立了深厚表土综放采场走向覆岩传递应力估算模型。揭示了深厚表土综放采场应力加载型冲击地压机理:当承载基岩达到悬露极限发生断裂回转时,厚表土层运动下沉形成土压力拱结构,其上覆巨厚表土层自重通过拱脚传递至煤层中,导致煤壁前方大范围煤层应力在短时间内大幅度持续升高,容易诱发应力加载型冲击地压。数值模拟结果表明深厚表土综放采场承载基岩断裂后,厚表土呈现由下至上渐进式破碎、垮落的运动特征,采场以岩、土接触面为界形成2个压力拱,表土压力拱传递的表土自重导致煤壁前方大范围煤层应力高度集中。现场实测表明应力加载效应发生后采场动载释放水平较低且呈现固定位置的微震集中带,土压力拱的形成将限制表土层快速下沉,工作面位于土压力拱的支点区域进行回采工作,当工作面推过该支点加载区域后,土压力拱破坏导致采场地表整体大幅度下沉。设计并实施了深厚表土综放采场应力加载型冲击地压的防治方案,包括井下地面联合监测预警、围岩高强度钻孔弱化、显现区域支护体系补强、“监测−卸压”临界推速控制。

关键词：冲击地压深厚表土应力加载覆岩结构垮落拱压力拱

引入共价型氮化钒来提高氮掺杂碳的亲电性以促进氧还原反应

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Science China Materials 2023年第1期66卷 160-168页

作者：李士栋庄泽超夏力学朱杰鑫刘子昂贺汝涵罗雯黄文忠石长玮赵焱周亮 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Department of Chemistry Tsinghua UniversityBeijing 100084China State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures International School of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070China The Institute of Technological Sciences Wuhan UniversityWuhan 430072China

氮掺杂碳(NC)是一种有潜力的氧还原反应(ORR)电催化剂.氮掺杂碳可直接作为ORR活性位点中心,优化氮原子的电子结构对催化活性具有很大影响.本文通过简单的物理混合和煅烧处理,构建了一种由氮化钒(VN)纳米颗粒为核、“铠甲状”NC作为壳的... 详细信息

氮掺杂碳(NC)是一种有潜力的氧还原反应(ORR)电催化剂.氮掺杂碳可直接作为ORR活性位点中心,优化氮原子的电子结构对催化活性具有很大影响.本文通过简单的物理混合和煅烧处理,构建了一种由氮化钒(VN)纳米颗粒为核、“铠甲状”NC作为壳的新型VN@NC纳米复合材料.得益于纳米线独特的核@壳结构和优化的电子结构,与纯NC和体相VN相比,所制备的VN@NC展现出更优异的ORR活性(起始电位:0.93 V).VN的引入诱导了电荷从NC上的氮原子转移到VN上的钒原子,增加了NC上氮原子的亲电性,从而优化了对含氧中间体的吸附过程.VN@NC也展现出了良好的循环稳定性(四万秒测试后,电流密度保持率为89%).本研究揭示了调节NC中氮原子电子结构的重要性,并为构建NC基复合型电催化剂提供了有效方法.

关键词：亲电性氧还原反应电催化剂氮化钒物理混合氮掺杂碳壳结构循环稳定性

妊娠后期营养限制对蒙古绵羊生产性能及胎儿发育的影响

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妊娠后期营养限制对蒙古绵羊生产性能及胎儿发育的影响

作者：李士栋内蒙古农业大学

学位级别：硕士

本试验旨在研究妊娠后期营养限制对蒙古绵羊生产性能及胎儿发育的影响。选择体况中等、2胎次，经同期发情、同期受孕，平均体重(52.93±2.62kg)，健康的苏尼特蒙古绵羊42只进行试验。妊娠90d选择6只体重与总体平均体重相近的母羊进行屠... 详细信息

本试验旨在研究妊娠后期营养限制对蒙古绵羊生产性能及胎儿发育的影响。选择体况中等、2胎次，经同期发情、同期受孕，平均体重(52.93±2.62kg)，健康的苏尼特蒙古绵羊42只进行试验。妊娠90d选择6只体重与总体平均体重相近的母羊进行屠宰，记录数据，其余按体重随机分配到三个营养水平处理组，即自由采食组(0.67MJ·kgw·d，CG：n=12)、0.33MJ·kgw·d(RG2：n=14)和0.175MJ·kgw·d(RG1：n=16)组，饲养至妊娠140d，每组分别选6只具有代表性的羊只进行屠宰。结果表明： (1)妊娠后期随着营养水平的降低，RG2、RG1组母体净重(P<0.01)、净失重(P<0.01)、GR值(P<0.01)均极显著低于CG组(P<0.01)，RG1组眼肌面积(P<0.05)显著低于CG组。 (2) RG2(P<0.05)、RG1(P<0.01)组母羊胴体肉中蛋白含量显著低于CG组，其中胴体重、胴体肉中水分、干物质和脂肪都被大量的动员，且与CG组差异极显著(P<0.01)。 (3) RG1、RG2组母羊肝脏、肾脏、瘤胃、网胃、空肠重极显著低于CG组(P<0.01)，而RG1组心脏、胰腺重(P<0.05)、瓣胃、皱胃、回肠重(P<0.01)均显著低于CG组，RG1组脾脏(P<0.05)、瓣胃(P<0.01)、皱胃(P<0.05)重显著低于RG2组。 (4)母羊肝脏HE染色显示：RG1组呈现中度或重度弥漫性肝细胞脂肪变性，主要为大泡性脂肪变性。RG2、CG组HE染色显示：光镜下肝脏组织表现一致，完整清晰，肝细胞形态、大小正常。 (5) RG1组母羊血红蛋白(P<0.05)、平均血小板体积(P<0.05)显著低于CG组，淋巴细胞百分比显著高于CG组(P<0.05)，RG2组母羊白细胞数(P<0.05)、单核细胞数(P<0.05)、单核细胞百分比(P<0.05)均显著低于CG组。 (6)妊娠140d时，限制组母羊血液生化指标发生改变，RG1、RG2组GLU、TAA、ALB、ALT浓度极显著低于CG组(P<0.01)，RG1、RG2组母羊NEFA(P<0.01)浓度显著高于CG组，而RG1组母羊TP、AKP、INS(P<0.01)、IL-4(P<0.05)浓度显著低于CG组，Cr浓度显著低于RG2组(P<0.05)，而BHBA(P<0.01)、AST(P<0.05)、CK(P<0.05)、GH(P<0.05)浓度显著高于CG组，ACTH(P<0.05)浓度显著高于RG2组。 (7)妊娠后期营养限制母羊导致RG1、RG2组胎儿体重、日增重、胴体重显著低于CG组(P<0.01)，随着限制程度的加深，RG1、RG2组胎儿胴体水分、干物质、脂肪、蛋白和灰分的含量均显著低于CG组(P<0.01)，RG1组水分(P<0.01)、干物质(P<0.01)、灰分(P<0.05)和脂肪(P<0.01)含量均显著低于RG2组。 (8)随着营养水平的降低，RG1组胎儿体长(P<0.05)、胸围(P<0.05)、胸深(P<0.01)、腹围(P<0.05)、直冠臀长(P<0.01)、曲冠臀长(P<0.01)均显著低于CG组，其中RG1组直冠臀长(P<0.01)极显著低于RG2组。本试验中，妊娠后期营养限制使RG2及RG1组蒙古绵羊的生产性能显著下降，并严重影响了RG1组胎儿的发育，但对RG2组胎儿发育的影响不显著，说明RG2组营养水平(0.33MJ·kgw·d)不影响母羊及出生后羔羊的生长性能。

关键词：绵羊营养限制生产性能血液指标胎儿发育

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埋深变化对孤岛煤柱失稳破坏的影响规律

中国煤炭 2016年第7期42卷 55-58页

作者：李士栋兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿山东省菏泽市274705

为研究孤岛煤柱不同埋深条件诱发的冲击失稳现象,借助FLAC3D数值模拟软件,阐述了煤层埋深变化从200 m到1200 m时,孤岛煤柱形成过程中的剩余弹性应变能及支承压力变化规律。对比分析不同埋深的煤柱内部应力分布规律,以及其形成过程中的... 详细信息

为研究孤岛煤柱不同埋深条件诱发的冲击失稳现象,借助FLAC3D数值模拟软件,阐述了煤层埋深变化从200 m到1200 m时,孤岛煤柱形成过程中的剩余弹性应变能及支承压力变化规律。对比分析不同埋深的煤柱内部应力分布规律,以及其形成过程中的能量积聚过程和释放特征。揭示埋深变化对采场围岩及孤岛煤柱稳定性的影响规律。

关键词：孤岛煤柱失稳破坏弹性应变能冲击地压