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城市公共自行车系统的能源站点部署方案

城市公共自行车系统的能源站点部署方案

作者：郑思文杭州电子科技大学

学位级别：硕士

近年来公共自行车系统作为城市公共交通的一种,以其环保,便捷,经济等优点流行于各大城市,也因此成为了研究热点。由于用户体力的限制,公共自行车系统尚且停留于提供短途出行和“解决最后一公里”服务。现有的研究工作大多关注用户的出... 详细信息

近年来公共自行车系统作为城市公共交通的一种,以其环保,便捷,经济等优点流行于各大城市,也因此成为了研究热点。由于用户体力的限制,公共自行车系统尚且停留于提供短途出行和“解决最后一公里”服务。现有的研究工作大多关注用户的出行优化与资源分配问题,尚且缺乏公共自行车系统的功能优化研究。近年来,杭州市尝试为公共自行车系统的用户提供助力服务,使用可充电电池为公共自行车提供动力,以达到节省人力,扩大用户出行范围的目的。用户可前往配备电池的能源站点租赁电池,将其插入公共自行车实现中长途骑行。能源站点将部署机柜,可存放一定数量的电池并为之充电,从而为用户提供电池租赁服务。由于预算有限,如何确定能源站点的部署位置以及需要部署的站点数量是本文所需要解决的问题。为了在城市中合理的部署能源站点给公共自行车系统用户提供助力服务,本文以物联网中的传感网优化理论,图论与运筹学理论为研究工具,将能源站点的部署问题进行形式化,并设计基于传感网优化和城市voronoi图的能源站点部署方案。本文的研究内容及创新点包括以下几方面:（1）本文首先对杭州公共自行车系统的运营数据进行分析,引入两个站点属性:用户访问频率和资源平衡偏差系数。接着,本文采用了基于空间密度的站点属性聚类算法挑选出属性良好的公共自行车站点。（2）本文提出基于传感网优化的能源站点部署方案。在不同的服务质量模型定义下,能源站点部署问题可分别映射为集合覆盖问题和传感器选择问题,该问题可被理论证明为NP-hard。为解决此问题,本文设计了贪心站点覆盖算法与分布式站点选择算法分别解决形式化后的集合覆盖问题和传感器选择问题,并对算法的时间与空间复杂度进行了理论分析。实验结果表明,本方案在现实城市中的部署具备可行性和有效性。在不同的实验参数设置下,该方案所达覆盖率,所需部署费用等指标均优于随机部署策略。（3）为了使能源站点部署方案更为符合现实的交通场景,本文进一步提出了基于城市voronoi图的能源站点部署方案。基于杭州市的地图数据,首先构建城市voronoi图,接着设计了服务质量模型,并对能源站点的部署问题进行形式化,最后提出基于遗传的能源站点搜索算法解决该问题,确定了能源站点的部署位置和数量,并对该算法的时间与空间复杂度进行了理论分析。实验分析了在不同参数设置下,该方案所需部署费用,算法运行时间等指标的变化情况。实验结果表明,本方案在现实的城市中部署具备可行性和有效性。综上所述,为了解决城市公共自行车的能源站点部署问题,本文分别提出了基于传感网优化和城市voronoi图的能源站点部署方案。所设计的能源部署方案可行且有效,并在若干重要指标上表现良好。本文的研究内容具有较强的实际应用价值,是未来值得探索的方向之一。

关键词：公共自行车系统能源站点传感网优化城市voronoi图部署方案

中药复方治疗甲状腺腺瘤的Meta分析及高天舒教授思想经验总结

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中药复方治疗甲状腺腺瘤的Meta分析及高天舒教授思想经验总结

作者：郑思文辽宁中医药大学

学位级别：硕士

不同秸秆覆盖条件下甘蔗地土壤水分运移通道特征研究

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不同秸秆覆盖条件下甘蔗地土壤水分运移通道特征研究

作者：郑思文桂林理工大学

学位级别：硕士

广西地处喀斯特区,其复杂脆弱的岩溶地质环境加上近年来的极端恶劣天气使得广西地区农业干旱频发。通过对广西喀斯特地区秸秆覆盖和秸秆不覆盖条件下土壤基本性质、水分运移通道几何结构特征和原状土柱离子入渗试验综合分析研究,对了解... 详细信息

广西地处喀斯特区,其复杂脆弱的岩溶地质环境加上近年来的极端恶劣天气使得广西地区农业干旱频发。通过对广西喀斯特地区秸秆覆盖和秸秆不覆盖条件下土壤基本性质、水分运移通道几何结构特征和原状土柱离子入渗试验综合分析研究,对了解广西喀斯特地区典型农地土壤水分运移通道和水肥高效利用具有重要意义。本研究以广西南宁里建科研基地秸秆覆盖和秸秆不覆盖条件下6块甘蔗试验样地土壤为研究对象,利用PVC管取得甘蔗试验样地原状土柱,进行土壤理化性质、土柱CT扫描切片和室内土柱离子入渗试验相结合,对秸秆覆盖和秸秆不覆盖条件下的水分运移通道特征进行综合研究分析,本研究主要结果如下:(1)甘蔗试验样地在秸秆覆盖后整个土壤剖面的土壤物理性质上表现为容重变大,土壤含水量提高;在土壤化学性质上表现为土壤有机质和土壤全氮含量减少,土壤中有机质和全氮减少可能与土壤中作物根系增多有关,土壤根系越多需要吸收的土壤养分也就越多。在整个土壤剖面上作物根系上表现为随土壤深度的增加,土壤根长密度和根重密度均逐渐减小,其中秸秆覆盖条件下土壤中的作物根长密度要大于秸秆不覆盖条件下,而土壤根重密度除了表层0-10 cm外,秸秆覆盖和秸秆不覆盖条件下整体上呈现较小差异。(2)基于CT扫描切片成像和土壤水分运移通道三维重建技术可知,在整个土壤剖面秸秆覆盖和秸秆不覆盖条件下甘蔗试验样地土壤水分运移通道几何结构特征存在着较大差异。在秸秆覆盖条件下土壤中的孔隙数目增多,土壤孔隙度增大,进而导致土壤孔隙面密度变大。同时在秸秆覆盖条件下甘蔗试验样地土壤的比表面积平均值为1.647 mm,连通性平均值为0.713,都大于秸秆不覆盖条件下甘蔗试验样地的1.439 mm和0.611。但是秸秆覆盖条件下的土壤水力半径平均值为0.663 mm小于秸秆不覆盖条件下的0.703 mm。通过三维可视化能够更加直观的反映出土壤中水分运移通道的几何特征以及连通性的差异。(3)基于土柱离子入渗试验,由土壤中离子入渗特征曲线可知,在秸秆覆盖条件下甘蔗试验样地土壤中氯离子、电导率、电阻率和总溶解固体(TDS)等指标出流溶度最大值、稳定值以及整个入渗过程中的平均溶度值均大于秸秆不覆盖条件下且出流用时更短。在去离子入渗过程中,各个指标溶度下降过程中趋势线斜率绝对值都要大于秸秆不覆盖条件下。研究结果表明秸秆覆盖可通过改善水分运移通道进而影响土壤中的溶质运移。综上所述,结合土壤水分运移通道的几何结构和土壤中溶质运移特征曲线可知,在广西甘蔗种植中秸秆覆盖措施可以增大土壤孔隙的连通性,改善土壤结构,加速土壤中溶质运移,促进土壤养分吸收。

关键词：喀斯特地区土壤基本性质孔隙结构特征 CT扫描离子入渗

猪伪狂犬病病毒gE/TK双基因缺失株及表达猪流行性腹泻病毒S1基因重组伪狂犬病病毒的构建

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猪伪狂犬病病毒gE/TK双基因缺失株及表达猪流行性腹泻病毒S1基因...

作者：郑思文扬州大学

学位级别：硕士

猪伪狂犬病(Pseudorabies,PR)和猪流行性腹泻(Porcine epidemic diarrhea,PED)是猪的两种重要传染病,目前在我国流行严重,给我国养猪业造成了巨大的经济损失。能够区分野毒感染和接种疫苗动物(DIVA)的标记疫苗是目前控制和根除PR的有效... 详细信息

猪伪狂犬病(Pseudorabies,PR)和猪流行性腹泻(Porcine epidemic diarrhea,PED)是猪的两种重要传染病,目前在我国流行严重,给我国养猪业造成了巨大的经济损失。能够区分野毒感染和接种疫苗动物(DIVA)的标记疫苗是目前控制和根除PR的有效策略之一。经典的基因缺失疫苗在防控PR中曾经起了重要作用,但近几年由于变异株的出现,导致免疫失败的现象时有发生。PED的再次流行增加了对相关疫苗的需求,目前多数使用的是弱毒活苗,存在一定的安全隐患。随着PRV活载体疫苗的研究应用,外源基因共同表达成为可能,多联疫苗得到了大家的广泛关注。S基因是PEDV的主要保护性抗原,是疫苗研究的首选靶蛋白。因此,本研究先通过同源重组构建针对PR变异株的rPRV-TX-gE-/TK-双基因缺失株,然后将PEDV的S1基因插入该双基因缺失株构建表达PEDV S1蛋白的重组病毒,为这两种猪病的防控提供疫苗候选株。1.猪伪狂犬病病毒gE/TK双基因缺失株的构建利用已构建的带有绿色荧光蛋白EGFP标记的pSKTKRL-GFP转移载体,通过蛋白酶K消化和苯酚抽提法提取了 rPRV-TX-gE-单基因缺失株的总DNA,运用磷酸钙沉淀法,将细胞总DNA和转移载体的量以10:1的比例共转染PK15细胞,待细胞出现80%病变时收获病毒,通过空斑纯化法筛选得到带有报告基因的重组病毒rPRV-TX-gE-/TK-/GFP。再运用Cre重组酶剔除报告基因,经空斑纯化获得剔除报告基因的双缺失株病毒。纯化病毒TK基因的序列测定显示TK基因缺失并保留一个loxP位点,证明双缺失株病毒构建成功,该病毒命名为rPRV-TX-gE-/TK-。2.猪伪狂犬病病毒rPRV-TX-gE-/TK-的生长特性及免疫效力研究对基因缺失株的生长曲线进行了测定,结果显示,单缺失病毒rPRV-TX-gE-在PK15细胞上的增殖速度与野生株相比较略高;双缺失株rPRV-TX-gE-/TK-在PK15细胞上的增殖速度与野毒株相比略低,差异不显著。在小鼠上进行LDs0的测定,结果显示,PRV-TX、rPRV-TX-gE-和 rPRV-TX-gE-/TK-对小鼠的 LDs0分别为 3.5×103、3.1×103 和>1×106TCID50。表明在gE基因缺失的基础上进一步缺失TK基因可使病毒的毒力显著降低。分别将双基因缺失株rPRV-TX-gE-/TK-和经典疫苗株Bartha-K61株以104 TCIDso剂量肌肉注射的方式免疫小鼠,分别于7 d、14 d和21 d采血分离血清,利用间接ELISA方法分别检测血清中针对变异毒株PRV-TX和经典毒株PRV-SZ的抗体,rPRV-TX-gE-/TK-免疫组在免疫后14 d和21 d均可检测到针对变异毒株PRV-TX与经典毒株PRV-SZ较高的特异性抗体;Bartha-K61免疫组在免疫后14 d和21 d可检测到针对经典毒株PRV-SZ较高的特异性抗体,而针对变异毒株PRV-TX的特异性抗体较低。免疫后21 d分别以104 TCIDs0剂量变异毒株PRV-TX和经典毒株PRV-SZ攻毒,结果表明,变异毒株PRV-TX攻毒后7 d,rPRV-TX-gE-/TK-和 Bartha K61组的保护率分别为100%和0;经典毒株PRV-SZ攻毒后7 d,rPRV-TX-gE-/TK-和Bartha K61组的保护率分别为20%和70%。变异毒株PRV-TX攻毒后14d,rPRV-TX-gE-/TK-的保护率降为30%,结果表明,rPRV-TX-gE-/TK-双缺失株针对变异毒株的致死性攻击7 d内能够提供完全保护;对经典毒株的攻毒也能起到一定的保护作用。而Bartha-K61株只对经典毒株有较好的保护作用,对目前流行的变异毒株没有保护作用。3.表达PEDV S1基因重组伪狂犬病病毒的构建根据GenBank发表的PEDV基因序列设计引物,扩增PEDV的纤突蛋白S1基因,长度为2376 bp,将其克隆至含有PRV的TK基因上、下游同源臂的转移载体pSKTKRL-GFP中,构建重组PRV转移质粒pSKTKRL-PEDV-S1。采用磷酸钙转染法共转染将重组质粒pSKTKRL-PEDV-S1与带有荧光标记的双缺失株病毒rPRV-TX-gE-/TK--GFP基因组DNA共转染PK15细胞,通过反向筛选EGFP阴性蚀斑,纯化得到表达PEDV S蛋白的重组伪狂犬病毒rPRV-TX-gE-/TK--S 1,经PCR、间接免疫荧光试验(IFA)试验和Western-blot鉴定,S1基因已成功插入重组病毒rPRV-TX-gE-/TK--S1的基因组中并得以表达。在小鼠上进行 LD50 的测定,结果显示,Bartha-K61 株的 LD50 为 3.5× 104TC

关键词：猪伪狂犬病病毒缺失株 gE基因 TK基因猪流行性腹泻病毒 S1基因重组病毒

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我国券商融资融券问题的实证研究

我国券商融资融券问题的实证研究

作者：郑思文东北财经大学

学位级别：硕士

融资融券交易是在国外证券市场广泛施行的成熟交易制度,从实践经验来看,具有增加市场流动性、平抑市场波动、发现市场合理价格、满足投资者不同投资需求和风险偏好以及为投资机构创造盈利等积极效应,是完善证券市场交易机制、促进金融... 详细信息

融资融券交易是在国外证券市场广泛施行的成熟交易制度,从实践经验来看,具有增加市场流动性、平抑市场波动、发现市场合理价格、满足投资者不同投资需求和风险偏好以及为投资机构创造盈利等积极效应,是完善证券市场交易机制、促进金融产品创新、优化金融市场资源配置的重要手段。在中国实施融资融券交易,不仅是我国资本市场与国际资本市场接轨的需要,同时也是自身完善的迫切要求。推行融资融券业务作为完善市场运行机制的重要补充,是我国资本市场不断走向成熟的重要标志,对我国证券市场乃至整个金融市场的发展都有着重要的战略意义。开展融资融券业务对我国资本市场产生了怎样的影响一直是理论界和实践领域研究和争论的焦点。本文通过对美国、日本、台湾等国外成熟证券市场的融资融券制度进行比较研究,并就开展融资融券业务以来我国资本市场相关数据的变化给予分析,提出了如下观点：在试点初期,参与融资融券业务的投资者数量和融资融券余额均呈不断增长的态势,但融资业务与融券业务发展并不平衡,业务的开展起到一定稳定市场的作用,然而由于近期证券市场行情的低迷,融资融券交易提高流动性、发现合理价格等作用的效果并不明显。

关键词：融资融券风险控制法律规范

功能梯度碳纳米管增强复合材料结构固有振动特性不确定性分析

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功能梯度碳纳米管增强复合材料结构固有振动特性不确定性分析

作者：郑思文东北大学

学位级别：硕士

功能梯度碳纳米管增强复合材料(FG-CNTRCs)具有高强度、高刚度、良好韧性等特点,广泛应用于微纳米机电系统中。本文围绕功能梯度碳纳米管增强复合材料结构自由振动问题展开研究,基于经典梁、板理论建立无量纲控制微分方程,运用Karhunen... 详细信息

功能梯度碳纳米管增强复合材料(FG-CNTRCs)具有高强度、高刚度、良好韧性等特点,广泛应用于微纳米机电系统中。本文围绕功能梯度碳纳米管增强复合材料结构自由振动问题展开研究,基于经典梁、板理论建立无量纲控制微分方程,运用Karhunen-Loève展开随机场理论表征功能梯度碳纳米管增强复合材料梁和板的不确定物理属性,开展了梁、板结构固有振动特性的不确定性分析。本文主要研究内容包括:(1)考虑碳纳米管的常见功能梯度分布形式,采用广义混合率模型得到FG-CNTRCs的有效物性参数。基于随机场离散与表征的Karhunen-Loève展开方法,对比分析了三种常见相关模型的特征值、特征函数解析解以及多维随机场离散方法,揭示了截断截次、相关长度等因素对随机场离散精度的影响。(2)研究了功能梯度碳纳米管增强复合材料梁固有特性的不确定性分析方法。根据经典Timoshenko梁理论和一阶剪切变形理论,结合Hamilton变分原理,推导建立了FG-CNTRCs梁的无量纲的运动控制微分方程,基于Galerkin法对运动偏微分方程进行离散,求解得到其固有频率,并与里兹(Ritz)法与微分求积(DQ)法得到的结果对比验证。基于K-L展开的二维随机场离散方法,对不同碳纳米管分布形式下FG-CNTRCs梁的材料属性进行随机场模拟,并对FG-CNTRCs梁的固有频率进行不确定性分析,并对其进行概率统计特征分析,揭示了碳纳米管分布形式、长细比、体积率、边界条件等因素对FG-CNTRCs梁随机固有频率分析结果的影响。(3)研究了功能梯度碳纳米管增强复合材料板固有特性的不确定性分析方法。根据经典板理论、一阶剪切变形理论和Hamilton原理,建立得到FG-CNTRCs板的无量纲控制微分方程,对得到的偏微分方程运用Galerkin方法进行离散,并求解系统的特征值。在运用Ritz法求解其固有特性过程中,对位移函数采用正交多项式进行表示,推导得到FG-CNTRCs板的最大动能和最大应变能表达式,通过最小化拉格朗日能量函数,求得其的固有特性。建立基于K-L展开的三维随机场表征FG-CNTRCs板的材料属性,并对其进行随机固有频率分析,通过对体积率随机场进行104次模拟,得到固有频率的概率统计分布。揭示了碳纳米管的分布形式、宽厚比、体积率等因素对FG-CNTRCs板随机固有频率的影响。(4)对功能梯度碳纳米管增强复合材料结构进行稳定性分析。考虑一端轴向压力作用下的FG-CNTRCs梁,根据最小势能原理和变分原理,得到FG-CNTRCs梁的屈曲运动控制方程,基于微分求积法求解FG-CNTRCs梁的最大临界屈曲载荷,进行稳定性分析。基于体积率的K-L展开随机场,结合微分求积法求得无量纲临界屈曲载荷的概率分布,揭示了碳纳米管分布形式、长细比、体积率等对随机无量纲临界屈曲载荷分布的影响。考虑FG-CNTRCs板的轴向运动速度,研究了临界发散失稳速度随着轴向运动速度的变化情况,讨论了碳纳米管体积率、宽厚比等因素对临界发散失稳速度的影响。

关键词：功能梯度碳纳米管增强复合材料 Timoshenko梁矩形板 K-L展开随机固有频率

强突煤层群非连续开采应力叠加特征与瓦斯分区精准防治

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煤炭学报 2024年

作者：王亮郑思文陆壮蒋长宝刘超中国矿业大学安全工程学院重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室中国矿业大学力学与土木工程学院

随着浅部煤层及易开采煤层资源的日渐枯竭，许多老旧矿井由于煤层复杂瓦斯赋存情况及前期不合理的采掘规划，导致后续开采的邻近层工作面受应力叠加影响，瓦斯治理困难。笔者以芦岭煤矿Ⅱ944工作面为研究对象，利用数值模拟方法分析了... 详细信息

随着浅部煤层及易开采煤层资源的日渐枯竭，许多老旧矿井由于煤层复杂瓦斯赋存情况及前期不合理的采掘规划，导致后续开采的邻近层工作面受应力叠加影响，瓦斯治理困难。笔者以芦岭煤矿Ⅱ944工作面为研究对象，利用数值模拟方法分析了上下突出邻近层非连续回采后遗留煤柱形成的工作面叠加应力分布状态，通过理论分析获得应力集中区渗透率分布特征，基于此提出了“灾害分区，精准防治”关键技术。研究结果表明：Ⅱ944工作面应力分布呈现非连续时空分区分布状态，上下邻近层先后回采留设煤柱的时空顺序发生变化时，会导致中间煤层的低应力集中区转变为强显现的应力集中区、卸压区转变为应力集中区，因此可将可划分为卸压区、局部卸压区和应力集中区。应力集中区的最大垂直应力达到102 MPa，渗透率大幅降低。瓦斯治理前最大煤层瓦斯压力3 MPa、最大瓦斯含量16.72 m3/t。依据应力分布、渗透率及瓦斯赋存特征，制定了针对性地分区精准瓦斯治理技术，形成保护层卸压-水力造穴-网格式预抽协同治理的工作面瓦斯精准治理模式；局部卸压区域通过网格式穿层钻孔预抽后瓦斯压力降低至0.18 MPa，瓦斯含量降低至2.45 m3/t。应力集中区域通过水力造穴及网格式穿层钻孔预抽瓦斯压力降低至0.15 MPa，瓦斯含量降低至2.50 m3/t。整个回采期间未发生瓦斯超限事故，实现了非连续开采诱致叠加应力分布下的安全高效开采。上述研究对指导突出煤层群复杂工程条件的瓦斯精准治理工作具有重要意义。

关键词：煤层群应力集中瓦斯抽采瓦斯分区治理煤与瓦斯突出

淮北煤田煤与瓦斯突出灾害差异性和控制因素研究

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煤炭科学技术 2020年第10期48卷 75-83页

作者：王亮郑思文赵伟陈大鹏朱子斌中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

淮北煤田是我国重要的煤炭资源开发基地,也是我国煤矿瓦斯灾害最严重的矿区之一。为了掌握淮北煤田瓦斯赋存和灾害特点,通过突出灾害案例分析、瓦斯地质参数统计和理论研究的方法,对淮北煤田瓦斯地质特征、突出灾害差异性和主控因素进... 详细信息

淮北煤田是我国重要的煤炭资源开发基地,也是我国煤矿瓦斯灾害最严重的矿区之一。为了掌握淮北煤田瓦斯赋存和灾害特点,通过突出灾害案例分析、瓦斯地质参数统计和理论研究的方法,对淮北煤田瓦斯地质特征、突出灾害差异性和主控因素进行了系统研究。结果表明:淮北煤田处于徐宿弧形构造圈内,煤田内网状断裂构造纵横交错,构造密度最大可达51条/km2,最大煤层瓦斯压力接近6MPa,部分矿井岩浆侵入现象严重,煤田煤层及瓦斯赋存呈现"两极性"分布。淮北煤田发生的煤与瓦斯突出动力现象多集中在处于高瓦斯带的宿县矿区,事故占比达到57%,煤田整体呈现"南高北低、东高西低、东南最高"的瓦斯赋存分布及瓦斯灾害分布特征。煤田内经历多期构造运动,局部区域构造分布十分复杂,地应力分布异常;岩浆侵入的热演化使得煤的微孔发育、吸附瓦斯能力增强,岩浆岩的圈闭作用为下伏煤体中的瓦斯保存提供了良好条件,使得该区域煤层易于发生煤与瓦斯突出,海孜和卧龙湖煤矿共计15起事故发生在岩浆岩下伏煤体的热演化区;煤田内部分煤层厚度大,如芦岭特厚松软煤层厚度大于10 m;煤层顶底板多为透气性较差的泥岩或粉砂岩,有效抑制了煤体中瓦斯的逸散;Ⅲ—Ⅴ类构造煤广泛分布,有利于煤层瓦斯的赋存;部分矿井已延伸至-900—-1000 m,具有开采深度大、地应力大的特点。研究结果为淮北煤田瓦斯灾害的精准防治及安全高效开采提供了支撑。

关键词：淮北煤田煤与瓦斯突出瓦斯地质灾害差异性控制因素

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颗粒煤基质尺度计算新方法及应用

煤炭科学技术 2024年第2期52卷 115-125页

作者：王亮李子威郑思文安丰华赵伟吴淞玮中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤与瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

煤基质内部富含复杂孔隙,为瓦斯提供了大量的存储空间和运移通道。孔隙内的瓦斯流进裂隙需要经过扩散过程,基质尺度在一定程度上决定了扩散到裂隙的阻力,影响着瓦斯扩散的难易程度。研究以瓦斯扩散与煤基质尺度内在联系为出发点,通过处... 详细信息

煤基质内部富含复杂孔隙,为瓦斯提供了大量的存储空间和运移通道。孔隙内的瓦斯流进裂隙需要经过扩散过程,基质尺度在一定程度上决定了扩散到裂隙的阻力,影响着瓦斯扩散的难易程度。研究以瓦斯扩散与煤基质尺度内在联系为出发点,通过处理颗粒煤解吸瞬态过程数据得到不同解吸时刻煤的双重孔隙结构内的瓦斯浓度与质量交换速率的定量关系,结合时变扩散系数对基质形状因子进行计算,提出了基于瞬态扩散的颗粒煤基质尺度计算方法,并进行了试验验证。结果表明:与较小颗粒煤相比,保存完整基质形态的大颗粒煤初始扩散系数基本不变,因此初始扩散系数的值在一定程度上可以表征基质的破坏程度。基质形状因子随解吸时间的延长而减小,可划分为急降阶段、缓降阶段和稳定阶段,其中稳定阶段基质形状因子能够准确反映扩散后期拟稳态下的基质形态,最适合求解基质尺度。该方法可以反映颗粒煤粉化损伤过程中的基质尺度变化规律,为解释扩散极限粒径的存在提供依据。糯东煤样的3种试验粒径基质尺度随煤颗粒的增大而增大,分别为0.059、0.287、0.457 mm,并且在大粒径范围具有无差性,证明了该方法的准确性。颗粒煤基质尺度可以用来修正K1值的计算参数,使瓦斯损失量计算模型在粉化程度高的煤样中同样具有很好的适用性。

关键词：基质尺度瓦斯扩散瞬态扩散扩散模型颗粒法