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极软厚煤层煤壁片帮与防治机理

煤炭学报 2007年第8期32卷 785-788页

作者：王家臣中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

详细分析了极软煤层煤壁片帮与防治机理,提出了减缓煤壁压力和提高煤体抗剪强度是防治极软煤层煤壁片帮的主要技术途径.研究表明:放顶煤开采、提高支架工作阻力可以减缓煤壁压力,煤体合理注水可以提高煤体黏聚力与抗剪强度,它们是防治... 详细信息

详细分析了极软煤层煤壁片帮与防治机理,提出了减缓煤壁压力和提高煤体抗剪强度是防治极软煤层煤壁片帮的主要技术途径.研究表明:放顶煤开采、提高支架工作阻力可以减缓煤壁压力,煤体合理注水可以提高煤体黏聚力与抗剪强度,它们是防治极软煤层煤壁片帮的有效措施.加快工作面推进度、适当降低采高也有利于防治煤壁片帮.

关键词：极软厚煤层煤壁片帮放顶煤煤层注水支架工作阻力

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忻州窑矿两硬条件冲击地压防治技术研究

煤炭学报 2004年第5期29卷 550-553页

作者：侯志鹰王家臣中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

根据大同两硬条件(坚硬煤层和坚硬顶板)特点和冲击地压发生的特征,通过现场试验和实验室实验,分析研究了冲击地压发生的机理,提出了冲击地压发生的时空能量准则以及卸压放能的有效技术途径.在有冲击地压危险的工作面采取了施工放能孔的... 详细信息

根据大同两硬条件(坚硬煤层和坚硬顶板)特点和冲击地压发生的特征,通过现场试验和实验室实验,分析研究了冲击地压发生的机理,提出了冲击地压发生的时空能量准则以及卸压放能的有效技术途径.在有冲击地压危险的工作面采取了施工放能孔的方法,使煤岩系统长期积累的弹性能量得到缓慢释放,解决了忻州窑矿的冲击地压问题.

关键词：两硬条件冲击地压放能孔卸压放能

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固体充填开采支架与围岩关系研究

煤炭学报 2010年第11期35卷 1821-1826页

作者：王家臣杨胜利中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明:充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本... 详细信息

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明:充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本顶以缓慢下沉形式发生弯曲变形,上覆岩层移动范围明显减小。支架高工作阻力可以控制顶板的下沉量,保证良好的充填效果,进而减小覆岩破坏高度,控制地表变形。

关键词：充填开采岩层移动支架与围岩关系缓慢下沉顶板载荷

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高强度开采工作面顶板动载冲击效应分析

岩石力学与工程学报 2015年第S2期34卷 3987-3997页

作者：王家臣王兆会中国矿业大学资源与安全工程学院北京100083

采用理论分析、室内试验及现场实测方法分析高强度采场顶板动载冲击效应发生条件、机制及影响因素。采场围岩组成的非理想刚体系统为围岩发生动力破坏提供条件,建立老顶动力断裂失稳的折迭突变模型,老顶岩层峰后软化模量大于弹性模量是... 详细信息

采用理论分析、室内试验及现场实测方法分析高强度采场顶板动载冲击效应发生条件、机制及影响因素。采场围岩组成的非理想刚体系统为围岩发生动力破坏提供条件,建立老顶动力断裂失稳的折迭突变模型,老顶岩层峰后软化模量大于弹性模量是导致突发动力性断裂失稳的内在原因;在确定塑性区范围的基础上得到老顶由弹性稳定状态过渡至整体断裂失稳状态过程中塑性耗散功、断裂面表面能及破断岩块初始动能的解析解;建立老顶断裂线处于煤壁上方不同位置的老顶结构模型并得到老顶发生动载冲击现象的结构条件及冲击作用力的表达式;工作面推进速度加快等效于老顶悬臂梁加载速率提高,老顶岩层抗拉强度的伪增强导致老顶断前储存于悬臂梁中的弹性应变能增多、破断岩块初始动能占总应变能的比例升高,增大了高强度开采工作面老顶发生动力破断失稳的概率。研究成果应用于王庄煤矿,可解释8101工作面发生大范围切顶压架事故原因并可指导围岩加固方式的改善工作。

关键词：采矿工程高强度采场动载冲击效应推进速度

Si粉对SiO_2凝胶/铝硅纤维复合材料性能的影响

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材料工程 2016年第10期44卷 94-99页

作者：张晶田庚刘家臣天津大学材料科学与工程学院天津300354

采用浸渍法制备SiO_2凝胶/铝硅纤维复合材料。研究Si粉质量分数为0%,0.2%,0.4%,0.6%和0.8%时,SiO_2凝胶/铝硅纤维复合材料的微观形貌、体积密度、回弹率和物相组成。结果表明:Si粉质量分数低于0.6%时,其氧化产生的体积膨胀填补了纤维与... 详细信息

采用浸渍法制备SiO_2凝胶/铝硅纤维复合材料。研究Si粉质量分数为0%,0.2%,0.4%,0.6%和0.8%时,SiO_2凝胶/铝硅纤维复合材料的微观形貌、体积密度、回弹率和物相组成。结果表明:Si粉质量分数低于0.6%时,其氧化产生的体积膨胀填补了纤维与凝胶间的裂纹,体积密度由0.468g/cm^3增大到0.723g/cm^3,回弹率由43.1%升高为59.6%,并且Si粉高温下的结晶化抑制了纤维析晶和促进了辉石的生成,这是材料的力学性能提高及高温损坏程度降低的重要原因;Si粉质量分数为0.8%时,高温下的Si粉产生了过分的体积膨胀,导致复合材料内部出现较大裂纹,压缩回弹率降低为44.5%。

关键词： Si粉 SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料高温损坏力学性能

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软弱基底排土场边坡稳定性三维反演分析

中国矿业大学学报 2017年第3期46卷 474-479页

作者：王家臣陈冲中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

为揭示软弱基底排土场边坡变形破坏模式,以某露天铁矿废弃排土场为研究对象,对基底黏土进行三轴剪切和原位直剪力学测试,获取黏土的抗剪强度参数区间.建立排土场边坡的三维数值模拟计算模型,基于强度折减技术逐渐折减黏土强度参数,得到... 详细信息

为揭示软弱基底排土场边坡变形破坏模式,以某露天铁矿废弃排土场为研究对象,对基底黏土进行三轴剪切和原位直剪力学测试,获取黏土的抗剪强度参数区间.建立排土场边坡的三维数值模拟计算模型,基于强度折减技术逐渐折减黏土强度参数,得到边坡处于极限平衡状态时的强度参数即为黏土的合理抗剪强度参数.三维反演得到排土场边坡的变形破坏演化过程.结果表明:基底软弱层和排土场内部扩展裂缝组合形成"Y"型滑面,滑面将滑体分割为上部主动楔体和下部被动楔体,形成双楔体滑动破坏.模拟结果反映了边坡滑动的三维效应且和现场调查的排土场实际滑坡情况相符.

关键词：软弱基底排土场边坡双楔体破坏反演分析

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扩张状态观测器的观测误差前馈补偿设计

国防科技大学学报 2019年第5期41卷 93-102页

作者：高钦和董家臣火箭军工程大学兵器发射理论与技术军队重点实验室

在“总和”扰动模型未知的前提下,针对线性扩张状态观测器跟踪时变信号精度不高的问题,设计出一种前馈观测补偿器。在分析线性扩张状态观测器观测原理的基础上,通过对扰动项的线性近似、误差系统动态响应的忽略,在时域内推导出观测静差... 详细信息

在“总和”扰动模型未知的前提下,针对线性扩张状态观测器跟踪时变信号精度不高的问题,设计出一种前馈观测补偿器。在分析线性扩张状态观测器观测原理的基础上,通过对扰动项的线性近似、误差系统动态响应的忽略,在时域内推导出观测静差的量化表达式,进而使用扰动微分项的估计值替代真值对观测作前馈补偿。理论分析了替代的可行性,证明了补偿器减小观测误差幅值、超前校正观测相位滞后的作用。将这一补偿思想推广至非线性扩张状态观测器中。通过仿真对补偿器提高观测精度、加快误差收敛的有效性进行检验,实验结果进一步表明,补偿器的引入能显著提高整个自抗扰控制系统的控制精度,从而证明了这种补偿思路的可行性。

关键词：扩张状态观测器微分线性化观测静差前馈补偿相位滞后

不同混合度下液体介入难辨别煤矸红外图像识别准确率

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煤炭学报 2022年第3期47卷 1370-1381页

作者：张锦旺何庚王家臣中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 放顶煤开采煤炭行业工程研究中心北京100083

高准确率的煤矸自动识别对综放开采智能放煤至关重要。针对灰度差异较小的难辨别煤矸种类,提出了“液体介入+红外检测”的煤矸识别新思路,进行了不同混合度下液体介入煤矸识别试验,获得了不同时刻煤矸混合试样的红外图像,借助ImageJ图... 详细信息

高准确率的煤矸自动识别对综放开采智能放煤至关重要。针对灰度差异较小的难辨别煤矸种类,提出了“液体介入+红外检测”的煤矸识别新思路,进行了不同混合度下液体介入煤矸识别试验,获得了不同时刻煤矸混合试样的红外图像,借助ImageJ图像处理软件定量计算了煤矸图像的混合度,深入分析了煤矸混合度、介入时间、图像处理方法对液体介入煤矸识别准确率的影响,并从红外温变速率场的角度探讨了提高液体介入煤矸识别准确率的技术路径。研究结果表明:“液体介入+红外检测”方法可有效提高难辨别煤矸识别准确率。不同的煤矸混合度条件下,液体介入后红外图像中煤样所在区域均出现显著温降现象,可作为煤矸混合度自动识别的基础。当混矸率较低时,煤样温度在煤矸红外图像变化中起控制作用;当混矸率小于20%时,煤矸识别准确率随混矸率增大而增大,液体介入后10 s内的平均准确率约85.78%;混矸率在20%~60%内识别准确率较高且较为稳定,平均准确率约为94.38%,且液体介入时间对其影响很小,高准确率区域呈现“倾斜条带状”分布特征。当混矸率大于60%后,不同处理方法的识别准确率均值随混矸率增大呈下降趋势且离散性急剧增加;煤矸图像平均红外温差减小是煤矸混合放出后期识别准确率降低的根本原因,通过选取合理的液体种类、温度、介入量等参数来增大红外温度场的变化程度,可有效提高煤矸识别准确率。

关键词：放顶煤开采煤矸识别混矸率准确率红外温变场

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边坡渐进破坏三维随机分析

煤炭学报 1997年第1期22卷 27-31页

作者：王家臣谭文辉中国矿业大学北京研究生部

从边坡破坏具有渐进性这一观点出发，同时考虑到边坡岩土是一空间随机介质，建立了边坡三维渐进破坏随机分析模型，并对一露天矿滑坡实例进行了详细计算分析，同时与二维渐进破坏随机分析结果进行了比较．三维分析能够很好地描述边坡破... 详细信息

从边坡破坏具有渐进性这一观点出发，同时考虑到边坡岩土是一空间随机介质，建立了边坡三维渐进破坏随机分析模型，并对一露天矿滑坡实例进行了详细计算分析，同时与二维渐进破坏随机分析结果进行了比较．三维分析能够很好地描述边坡破坏的过程，其结果较二维分析更接近实际，从实例计算看，提出的三维方法具有实用性。

关键词：边坡渐进破坏破坏概率随机分析