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基于非稳态扩散的原生煤与构造煤复合体失稳致灾机制研究

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基于非稳态扩散的原生煤与构造煤复合体失稳致灾机制研究

作者：李铭杰青岛理工大学

学位级别：硕士

我国当前仍以煤炭资源作为主要的支柱能源产业,一切工业的发展均以煤炭资源作为主要供给能源,这就使得我国浅部煤层的煤炭资源枯竭,从而促使煤炭开采向深部延伸。深部煤层常常表现出高地应力、高瓦斯含量、高瓦斯压力和低煤层渗透率的特... 详细信息

我国当前仍以煤炭资源作为主要的支柱能源产业,一切工业的发展均以煤炭资源作为主要供给能源,这就使得我国浅部煤层的煤炭资源枯竭,从而促使煤炭开采向深部延伸。深部煤层常常表现出高地应力、高瓦斯含量、高瓦斯压力和低煤层渗透率的特性,从而增加了煤与瓦斯突出灾害发生的风险。此外,在我国由于地质构造的影响,导致煤层中多存在原生煤和构造煤分层的现象。据当前研究发现构造煤是导致突出的必要条件,因此,为了进一步明确构造煤对于煤与瓦斯突出灾害的作用,本文以吸附科学、岩石力学、渗流力学、扩散动力学和分形理论等为理论基础,采用理论分析,实验验证以及数值模拟相结合的方法,对非稳态扩散的原生煤与构造煤复合煤体失稳致灾机制展开了研究。主要获得以下结论。(1)根据扫描电镜实验、压汞实验和低温液氮实验结果,分析了破碎损伤作用对原生煤和构造煤的孔隙形状、孔径分布以及分形维数的影响,提出破碎损伤作用对原生煤和构造煤中不同类型孔隙的影响路径。基于分形维数与孔隙参数的关系,确定了构造煤的临界粒径范围为0.25-1 mm。最后,讨论了破碎损伤作用和构造作用的耦合对构造煤的影响,发现构造煤在双重耦合作用下较之于原生煤更容易产生基质损伤,从而导致作为储存瓦斯主要场所的微孔中迅速发生瓦斯解吸,同时也使得作为运移通道的大孔中瓦斯运移阻力减小,进而造成了突出现场多存在高破碎程度的构造煤的现象。(2)通过煤粒瓦斯解吸实验数据,结合对当前稳态与非稳态瓦斯扩散模型的讨论,建立了考虑稳态与非稳态扩散的煤粒瓦斯简化扩散模型一般式,利用不同条件下的原生煤和构造煤瓦斯扩散数据验证了该模型的准确性,并探讨了该模型在瓦斯损失量计算中的可靠性。通过验证发现,该模型对原生煤计算误差值范围为0.02%～2.53%,对构造煤的计算误差值范围为0.15%～10.80%。确定了以瓦斯扩散简化模型一般式中的n值作为瓦斯扩散状态判别指标,以n=0.25和n=0.5为纯非稳态扩散和纯稳态扩散界限,划分出了三个区域:超负非稳态扩散区、负非稳态扩散区和正非稳态扩散区。通过讨论压力、粒径和构造作用对瓦斯扩散状态的影响机制,发现控制有效扩散系数随时间变化的原因主要有:扩散长度影响(IDL)、游离瓦斯压力影响(IGP)和吸附瓦斯厚度影响(IGT)。粒径为1-3 mm原生煤有效扩散系数随时间变化以IGT主导,其余粒径的原生煤和构造煤中瓦斯扩散主要受IDL和IGP控制。(3)根据瓦斯渗流控制模型的讨论结果,结合分形理论与基质损伤的关系,建立了考虑基质损伤的煤体渗透率模型;以大宁煤矿原生煤与构造煤复合煤层为研究对象,建立了COMSOL-Multiphysics数值模拟模型;基于模拟结果,验证了煤体内瓦斯的非稳态扩散方式以及煤体粒径的损伤变化,对比了稳态和非稳态情况下基质瓦斯压力的变化,讨论了开采扰动后巷道前方煤体水平应力、塑性破坏区和瓦斯压力的变化,发现复合煤层中两种煤层之间会产生相互制约作用,从而增大这两种煤层界面处的水平拉应力。此外,构造煤的存在会导致巷道前方煤体抵抗瓦斯突出能力减弱,并会促进其邻近原生煤中瓦斯的运移,从而增加煤与瓦斯突出危险性。(4)基于简化瓦斯扩散一般式以及煤体损伤系数,提出了考虑非稳态瓦斯扩散和煤体损伤的地应力弹性能和瓦斯膨胀能计算表达式,并根据COMSOL-Multiphysics数值模拟结果以及计算结果,发现含构造煤煤体总突出能量的数量级为10～10 MJ,对于不同初始条件下弹性能占突出总能量的比值范围为:0.21%～35.57%。通过分析原生煤、构造煤和复合煤层的总突出能量变化结果,发现构造煤单一煤层总突出能量是原生煤单一煤层的89.77～1021.71倍,复合煤层中构造煤的总突出能量时原生煤单一煤层的8.24～93.32倍,前者比值远大于后者。当煤层存在构造煤时,复合煤体中原生煤的总突出能量也会随之增加。此外,构造煤的存在使得复合煤体受到开采扰动后,复合煤层中的原生煤层内吸附瓦斯会加速解吸,从而产生巨大的吸附瓦斯膨胀能,进而增加了复合煤层的突出倾向性。

关键词：构造煤原生煤复合煤体非稳态扩散煤与瓦斯突出

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基于非稳态扩散的复合煤体能量失稳致灾研究

煤炭科学技术 2023年

作者：秦玉金苏伟伟卢守青李铭杰中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室青岛理工大学安全科学与工程系煤炭科学研究总院

在我国由于地质构造作用的影响，导致煤层中多存在原生结构煤和构造煤分层的现象。而构造煤的存在导致复合煤层突出危险性急剧增加，这严重的制约着我国煤矿的安全生产。因此，本文基于原生结构煤和构造煤内部瓦斯的非稳态扩散状态，结... 详细信息

在我国由于地质构造作用的影响，导致煤层中多存在原生结构煤和构造煤分层的现象。而构造煤的存在导致复合煤层突出危险性急剧增加，这严重的制约着我国煤矿的安全生产。因此，本文基于原生结构煤和构造煤内部瓦斯的非稳态扩散状态，结合数值模拟结果分析了不同初始瓦斯压力条件下非稳态扩散复合煤体的力学失稳机制，提出构造煤的存在能够增加其邻近原生结构煤的塑性破坏区，从而减小原生结构煤体抵抗突出的能力。之后，基于能量理论，建立了非稳态扩散的吸附瓦斯膨胀能计算模型，讨论了瓦斯稳态扩散和非稳态扩散对于吸附瓦斯膨胀能的影响，提出复合煤层中构造煤的存在能够显著增加临近原生结构煤中瓦斯的解吸，从而增加临近煤层中的吸附瓦斯膨胀能。最后，根据数值模拟以及突出能量计算结果，从能量角度分析了吸附瓦斯膨胀能对于煤与瓦斯突出的作用。并基于突出能量与消耗能量之间的关系，阐释了构造煤对于复合煤层的突出影响机制。

关键词：非稳态扩散原生结构煤构造煤复合煤层煤与瓦斯突出

货币政策改革创新是否有利于抑制企业“脱实向虚”?--基于中期借贷便利政策的证据

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金融研究 2022年第12期 19-35页

作者：李增福李铭杰汤旭东华南师范大学经济与管理学院广东广州510006 华南理工大学工商管理学院广东广州510641

本文利用手工整理的我国中期借贷便利的数量和利率数据,匹配2014-2021年我国上市公司数据,考察中期借贷便利政策对企业金融化的影响。结果表明,中期借贷便利利率的适度下降显著降低了企业金融化水平。进一步研究发现,中期借贷便利政策... 详细信息

本文利用手工整理的我国中期借贷便利的数量和利率数据,匹配2014-2021年我国上市公司数据,考察中期借贷便利政策对企业金融化的影响。结果表明,中期借贷便利利率的适度下降显著降低了企业金融化水平。进一步研究发现,中期借贷便利政策对投机交易活跃、融资约束较强、税收负担较重、地区金融化水平较低的企业影响更为显著;其作用机理在于,中期借贷便利利率适度下降,会引导银行贷款利率适度下降,从而降低企业融资成本,保障企业中长期流动性合理供给,提高企业投资水平,缓解企业“脱实向虚”。本文从企业金融化角度分析了货币政策传导效果,有助于厘清货币政策改革创新产生的经济效应及作用机理,对中国式现代化新征程中如何更好地进行总需求管理具有一定参考意义。

关键词：货币政策中期借贷便利企业金融化 “脱实向虚”

政府欠款清理与民营企业投资:基于专项督导的准自然实验

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世界经济 2023年第1期46卷 170-191页

作者：李增福李铭杰汤旭东华南师范大学经济与管理学院华南理工大学工商管理学院广东省广州市510641

本文运用双重差分法考察了国务院清理政府欠款专项督导行动对民营企业长期投资的影响。研究发现,该行动显著提高了被督导地区民营企业的长期投资。其作用机理在于,专项督导行动一方面提升了企业的内源融资水平,表现为经营活动现金流的... 详细信息

本文运用双重差分法考察了国务院清理政府欠款专项督导行动对民营企业长期投资的影响。研究发现,该行动显著提高了被督导地区民营企业的长期投资。其作用机理在于,专项督导行动一方面提升了企业的内源融资水平,表现为经营活动现金流的增加和资产周转的加快;另一方面则改善了企业的外源融资状况,表现为商业信用的增加。进一步地,上述效应在经营较为稳健、融资约束较高、受中央产业政策扶持的行业以及市场化程度较低地区的民营企业中更为显著。本文基于“放管服”改革和营商环境优化的研究场景,识别出政府欠款影响企业长期投资的因果关系,厘清了其中的作用机理,对政府加强宏观调控以有效促进金融和经济的平稳发展具有重要借鉴意义。

关键词：专项督导政府债务商业信用企业投资

基于博弈组合赋权的我国医院绩效评价模型研究

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中国卫生经济 2023年第12期42卷 76-80页

作者：于本海李铭杰吕频捷上海应用技术大学经济与管理学院上海200030

目的:为有效评估我国医院绩效水平,并提供科学评估工具。方法:基于文献分析及专家讨论从服务总量、资源效率、质量安全、基金效能4个维度选取指标,构建医院绩效评价指标体系,采用博弈理论改进传统组合赋权模型,使其准确度量加权系数,建... 详细信息

目的:为有效评估我国医院绩效水平,并提供科学评估工具。方法:基于文献分析及专家讨论从服务总量、资源效率、质量安全、基金效能4个维度选取指标,构建医院绩效评价指标体系,采用博弈理论改进传统组合赋权模型,使其准确度量加权系数,建立绩效评价模型。结果:2015—2021年我国医院的绩效水平得分分别为0.3208分、0.3310分、1.1388分、0.3750分、0.9089分、0.4647分、0.6217分,呈现先增长后下降的趋势。结论:该模型能够客观确定加权系数,并且绩效评价结果很好地反映了我国医院绩效水平。

关键词：博弈组合赋权医院绩效评价模型医院绩效水平

磁化作用对水性质的影响规律及喷雾除尘性能优化研究

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中国安全生产科学技术 2022年第4期18卷 141-146页

作者：王成凤卢守青司书芳李铭杰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 山东省重点工业领域事故预防技术研究中心(有色冶金) 山东青岛266520 青岛贝里塑料有限公司山东青岛266520

为研究磁化水除尘的最佳磁化条件,提高水的利用率,通过实验得出不同磁化条件下水的表面张力、黏度;然后采用ANSYS Fluent进行数值模拟得出磁化水降尘性能最佳时的喷雾压力和磁化条件。研究结果表明:当喷射压力为5 MPa时未磁化水的喷雾... 详细信息

为研究磁化水除尘的最佳磁化条件,提高水的利用率,通过实验得出不同磁化条件下水的表面张力、黏度;然后采用ANSYS Fluent进行数值模拟得出磁化水降尘性能最佳时的喷雾压力和磁化条件。研究结果表明:当喷射压力为5 MPa时未磁化水的喷雾浓度较大、粒径较小;在此压力下,磁场强度为150 mT、磁化时间为80 s时,磁化水雾滴平均粒径减少39.6%,最大粒径减少16.4%,雾滴粒径小且分布较均匀,降尘性能显著提高。研究结果可为矿井下缓解粉尘污染问题提供理论指导。

关键词：磁化水降尘数值模拟

酚醛树脂基吸附剂的制备及其吸附Au(Ⅲ)性能研究

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离子交换与吸附 2022年第4期38卷 302-316页

作者：张一然向勇李铭杰孙晓波任珂郑州大学化工学院

目前贵金属回收技术存在能耗高、对环境有害、回收过程复杂等缺点，有必要开发一种生态友好型吸附剂回收贵金属。本文制备了一种由二乙烯三胺改性的间苯二酚-甲醛树脂(RDF)，它是一种简易自组装的吸附剂，其吸附过程遵循准二级动力学方... 详细信息

目前贵金属回收技术存在能耗高、对环境有害、回收过程复杂等缺点，有必要开发一种生态友好型吸附剂回收贵金属。本文制备了一种由二乙烯三胺改性的间苯二酚-甲醛树脂(RDF)，它是一种简易自组装的吸附剂，其吸附过程遵循准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，RDF对Au(Ⅲ)具有高达1373mg/g的吸附容量，其高吸附能力和还原能力来自树脂上的酚羟基及接枝的亚氨基与酸性溶液中的氯化金络合阴离子的多层次协同作用。进一步的再生与循环吸附Au(Ⅲ)实验表明，RDF至少可以回收利用4次，其吸附机理包括Au(Ⅲ)与RDF树脂官能团之间的静电作用、金属离子螯合或络合作用以及树脂对Au(Ⅲ)的还原作用。该新型吸附剂制备方法简单，吸附性能优异，有望成为吸附水溶液中Au(Ⅲ)的理想材料。

关键词： RDF树脂金回收自组装 Langmuir等温吸附模型

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核心素养下的中学数学阅读能力培养

教育界 2023年第12期 32-34页

作者：李铭杰江苏省苏州市高新区通安中学校

新课标指出,数学核心素养是指学生用数学的眼光观察现实世界,用数学的思维思考现实世界,用数学的语言表达现实世界的能力。阅读能力是提高学生数学素养的重要因素。数学阅读能力的提升能够提升学生分析和解决问题的能力,有助于学生的终... 详细信息

新课标指出,数学核心素养是指学生用数学的眼光观察现实世界,用数学的思维思考现实世界,用数学的语言表达现实世界的能力。阅读能力是提高学生数学素养的重要因素。数学阅读能力的提升能够提升学生分析和解决问题的能力,有助于学生的终身发展。为此,教师要调动学生学习的积极性,重视对数学教材和题目信息的解读,在课前、课中、课后等多个环节锻炼学生的阅读能力,使学生能够掌握数学阅读的技巧和方法,促进核心素养的提升。

关键词：初中数学核心素养数学阅读能力培养

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经济政策不确定性与企业短债长用

管理世界 2022年第1期38卷 77-89,143页

作者：李增福陈俊杰连玉君李铭杰吉林大学行政学院

本文阐明了经济政策不确定性(EPU)通过银行信贷配给影响企业短债长用的理论机制,并利用中国EPU指数和上市公司数据进行了实证检验。结果发现,EPU上升提高了企业的短债长用水平;进一步研究发现,在风险承担能力较强和长期融资能力较弱的... 详细信息

本文阐明了经济政策不确定性(EPU)通过银行信贷配给影响企业短债长用的理论机制,并利用中国EPU指数和上市公司数据进行了实证检验。结果发现,EPU上升提高了企业的短债长用水平;进一步研究发现,在风险承担能力较强和长期融资能力较弱的企业中,EPU上升对其短债长用具有更为显著的影响;经济政策不确定下的短债长用对企业绩效影响不明显,但会增加企业的破产风险。上述结果有助于解释包括中国在内的转型国家的“债务期限结构”之谜,也提示政府有关部门关注当前经济政策不确定下的企业短债长用现象,拓宽企业长期融资渠道,防范金融风险。

关键词：经济政策不确定性短债长用投融资期限错配信息不对称信贷配给