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老虎台煤矿冲击地压前兆特征及预警方法研究

老虎台煤矿冲击地压前兆特征及预警方法研究

作者：鞠云强中国矿业大学

学位级别：硕士

近年来,我国煤炭开采深度及强度不断增加,煤层开采条件愈加复杂,冲击地压灾害日趋严峻,严重制约着我国煤矿的安全生产。老虎台煤矿主要回采剩余分层煤层,虽然冲击地压危险性有所降低,但底板断层活化冲击、煤柱冲击等依然严峻,更加复杂,... 详细信息

近年来,我国煤炭开采深度及强度不断增加,煤层开采条件愈加复杂,冲击地压灾害日趋严峻,严重制约着我国煤矿的安全生产。老虎台煤矿主要回采剩余分层煤层,虽然冲击地压危险性有所降低,但底板断层活化冲击、煤柱冲击等依然严峻,更加复杂,老虎台煤矿缺乏现有条件下冲击地压前兆特征及预警方法的研究。本文实验研究老虎台煤样冲击破坏动力学行为与规律,分析老虎台煤矿冲击地压的微震、声发射和电磁辐射信号前兆特征,提出冲击地压综合预警方法,并进行现场验证。本文的主要研究成果有:（1）实验测试和分析了老虎台煤样冲击破坏动力学行为与规律。煤体的力学性能与动、静载荷均紧密相关,动载荷一定的条件下,煤体的动态强度随着轴向静载的增加而增加,而峰值应变则随着轴向静载的增加而减小;轴向静载一定的条件下,煤体的动态强度和峰值应变均随动载荷的增加而增加,且煤体受到较大动载荷时更容易发生破坏。此外,动载荷以半正弦波的应力波作用于煤样,形成的反射波幅值与轴向静载、动载均呈正相关的关系。（2）分析了煤样冲击破坏的声发射规律。煤样冲击破裂的声发射信号与载荷具有很好的对应性,但随动载荷和静载荷的变化规律有所不同。动载荷一定的条件下,峰值声发射计数和峰值能量随轴向静载的增加而减小;轴向静载一定的条件下,声发射峰值计数和峰值能量随动载荷的增加而增加。（3）分析了老虎台煤矿冲击地压的发生规律及主要影响因素。通过对老虎台煤矿冲击地压事件的统计分析,结合矿井地质、采掘方法和工艺、支护方式等资料,老虎台煤矿冲击地压发生的主要因素有:断层构造、采掘活动、埋藏深度、岩层性质以及支护条件等。断层构造处煤岩体应力更加集中,更容易活化发生冲击地压;采掘活动会引起上覆岩层的活动,也会产生远场应力波,该扰动波与煤岩体所受高应力的叠加作用会使煤岩体发生更大程度的变形波动,从而引起煤岩体失稳,发生冲击地压;老虎台煤矿高强度的支护则在一定程度上降低了巷道围岩应力梯度,也抵御一定强度冲击地压的破坏力。（4）分析了老虎台煤矿冲击地压的前兆特征。老虎台煤矿冲击地压演化过程中声电信号变化趋势有良好的前兆规律,冲击地压事件发生前声电信号具有明显的波动性,整体的变化趋势有“/”型、“V”型以及“N”型,其共同特征是冲击地压演化过程中均存在能量积聚过程;微震信号的变化趋势多为“∧”型,在冲击事件发生前会出现上升-下降趋势,在微震能量下降过程中容易发生冲击,在微震能量出现此种趋势时应该引起重视。“/”型“∧”型响应规律出现较多,这是煤岩体受载破坏声电信号响应的主要规律。（5）基于实验室测试分析结果和老虎台煤矿冲击地压发生前的声电及微震数据,提出了以临界值和动态变化率为指标的冲击地压预警准则,建立了以声电信号和微震信号为基础的多指标冲击地压综合预警方法,并应用该方法在老虎台煤矿进行了现场冲击地压监测预警,结果表明该预警方法行之有效。研究成果有助于进一步提高老虎台煤矿冲击地压预测的准确性,对保障该煤矿的安全生产有着重要的意义,对完善我国矿井动力灾害防治体系具有一定的参考价值。该论文有图43幅,表10个,参考文献82篇。

关键词：冲击地压动静组合加载声发射电磁辐射微震综合预警

冲击载荷下三轴煤体动力学分析及损伤本构方程

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煤炭学报 2019年第7期44卷 2049-2056页

作者：王恩元孔祥国何学秋冯俊军鞠云强李金铎中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 昆士兰大学力学与矿业工程学院昆士兰州布里斯班4067 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243000

为研究冲击载荷下三轴煤体的动力学特征,建立了三轴分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,开展了轴向静载、围压和冲击载荷随机组合的动态冲击试验,研究了三轴煤体在冲击载荷下的动力学特性。实验结果表明:冲击载荷下三轴煤体动态应力应变... 详细信息

为研究冲击载荷下三轴煤体的动力学特征,建立了三轴分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,开展了轴向静载、围压和冲击载荷随机组合的动态冲击试验,研究了三轴煤体在冲击载荷下的动力学特性。实验结果表明:冲击载荷下三轴煤体动态应力应变曲线无压密阶段,轴向预静载有助于使煤体原生裂隙闭合,初始加载就表现出完整弹性体的特征;当应力达到峰值强度的60%~85%阶段时,应力应变曲线呈现“跃进”现象,可能与碳在晶体微破裂中的作用有关;当应力超过煤体动态强度,试样破坏,应力降低。冲击载荷下三轴煤体动态强度和破坏应变与平均应变率高度线性相关,应变率效应明显,应变率效应使得不同轴向静载、围压和冲击载荷因素对煤体动态强度和破坏应变的影响具有可比性。基于岩石力学强度理论和统计损伤理论,建立了冲击载荷下三轴煤体动态损伤本构模型,该模型综合考虑了轴向静载、围压和冲击载荷等因素,明确地反映了3种因素对煤体动力学特征的影响,轴向静载会劣化煤体,造成动态强度降低,围压和冲击载荷有助于提高煤体的动态强度,理论模型反映的特征与试验结果相吻合,并通过建立的本构模型和试验应力应变数据拟合了理论应力应变曲线,其与试验应力应变曲线基本重合,且应变率越高,一致性越好。

关键词：冲击载荷动力学特征煤体三轴损伤

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震动载荷下含瓦斯煤动力学特征

煤炭学报 2020年第3期45卷 1099-1107页

作者：孔祥国王恩元李树刚胡少斌鞠云强李金铎西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

为了研究震动载荷下含瓦斯煤动力学特性,建立了含瓦斯煤霍普金森压杆试验系统,考虑轴向静载、围压、瓦斯压力和动载荷冲击速度4个因素,开展了含瓦斯煤动力学试验,通过采集入射波、反射波和透射波信号,分析了震动载荷下含瓦斯煤动态应力... 详细信息

为了研究震动载荷下含瓦斯煤动力学特性,建立了含瓦斯煤霍普金森压杆试验系统,考虑轴向静载、围压、瓦斯压力和动载荷冲击速度4个因素,开展了含瓦斯煤动力学试验,通过采集入射波、反射波和透射波信号,分析了震动载荷下含瓦斯煤动态应力应变曲线变化规律,研究了含瓦斯煤峰值强度和峰值应变与有效轴向静载、有效围压和动载荷冲击速度的关系。研究结果表明:震动载荷下含瓦斯煤动态应力应变曲线无压密阶段,初始加载应力就随应变呈“线弹性”增加趋势;随着应变进一步增加,应力变化先趋于平缓又快速增加,该曲线表现出“跃进”特性,这与炭在晶体微破裂中的作用有关;峰后试样未产生宏观破坏,弹性能释放造成应力应变出现“回弹”现象。含瓦斯煤峰值强度随有效轴向静载呈指数增加、随有效围压呈线性增加、随动载荷冲击速度呈先增加后减小;含瓦斯煤峰值应变随有效轴向静载呈线性增加、随有效围压呈指数衰减、随动载荷冲击速度增大而增加。震动载荷下含瓦斯煤应变率效应明显,在应变率低水平阶段,含瓦斯煤峰值强度和峰值应变随应变率增加而增加,超过临界应变率,含瓦斯煤峰值强度和峰值应变将保持稳定。该研究有助于完善含瓦斯煤动力学,为矿井动载荷诱导的含瓦斯煤动力灾害防治提供借鉴。

关键词：含瓦斯煤动力学特征震动载荷应变率效应

外包约束RC钢管混凝土墩脚震损修复后性能试验研究

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土木工程学报 2024年第2期57卷 1-10,24页

作者：王宣鼎顾超廖岳乔云强重庆大学重庆400045 林同棪国际工程咨询(中国)有限公司重庆400045

针对外包约束RC钢管混凝土桥墩在墩脚外包区以上形成塑性铰的破坏模式,提出了一种植筋并加高外包层的加固方法。开展了4个加固修复后试件的拟静力性能研究,参考试件受损前的滞回性能表现,从破坏模式、滞回特征、水平承载力、耗能能力、... 详细信息

针对外包约束RC钢管混凝土桥墩在墩脚外包区以上形成塑性铰的破坏模式,提出了一种植筋并加高外包层的加固方法。开展了4个加固修复后试件的拟静力性能研究,参考试件受损前的滞回性能表现,从破坏模式、滞回特征、水平承载力、耗能能力、刚度退化以及残余位移等方面,评估修复后墩脚的抗震性能。研究表明:所提出的加固方法有效加强了受损外包约束RC钢管混凝土墩脚试件,减轻或避免墩柱钢管的局部屈曲,使得构件损伤从CFST墩柱塑性铰向墩脚外包区底部塑性铰发展;修复后试件在峰值水平承载力、极限变形能力、耗能效率与耗能能力等方面优于原试件;但由于墩脚处初始损伤的存在,修复试件的抗侧刚度显著低于原试件,且存在受损锚固钢筋在低周往复加载下疲劳断裂隐患。

关键词：钢管混凝土桥墩外包约束RC墩脚抗震加固拟静力试验抗震性能

基于等价输入干扰的不确定离散时间系统预见重复控制

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控制工程 2024年第5期31卷 815-824页

作者：兰永红邓云强湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105

针对一类具有外部干扰的不确定线性离散系统,提出一种基于等价输入干扰(equi-valent input disturbance,EID)补偿的预见重复控制设计方法。首先,为了在提高系统跟踪精度的同时对外部干扰进行主动抑制,提出一种前向通道包含预见和重复控... 详细信息

针对一类具有外部干扰的不确定线性离散系统,提出一种基于等价输入干扰(equi-valent input disturbance,EID)补偿的预见重复控制设计方法。首先,为了在提高系统跟踪精度的同时对外部干扰进行主动抑制,提出一种前向通道包含预见和重复控制器、反馈通道包含EID补偿的多自由度系统结构。然后,利用T阶差分算子,获得包含目标信号预见信息、重复控制器输出以及重构干扰的增广离散系统。于是,设计控制器的问题,变成了离散系统在二次性能指标下的稳定性问题。进一步,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)处理技巧,得到系统稳定性条件,进而获得控制器参数化方法。最后,数值仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：离散时间不确定系统预见重复控制等价输入干扰线性矩阵不等式

从技术锁定判别中寻求技术突破的可能路径——以光刻技术为例

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科学学研究 2024年

作者：孙冰鞠卓芳哈尔滨工程大学经济管理学院

在光刻产业发展初期，摩尔定律推动着芯片性能呈现指数式上涨。然而，技术的自身发展规律导致技术“天花板”的出现，量子隧穿效应使摩尔定律失效，光刻技术出现技术锁定现象。基于路径构造理论的洞见，本文选取光刻产业专利信息分析技... 详细信息

在光刻产业发展初期，摩尔定律推动着芯片性能呈现指数式上涨。然而，技术的自身发展规律导致技术“天花板”的出现，量子隧穿效应使摩尔定律失效，光刻技术出现技术锁定现象。基于路径构造理论的洞见，本文选取光刻产业专利信息分析技术锁定效应，以光刻产业的技术共类网络结构为核心，测度技术生态位特征的指标，分析光刻产业技术生态位的三维特征。并利用Kaplan-Meier法测度技术锁定效应，构建面板回归模型分析技术生态位的三维特征及综合作用对技术锁定效应的影响，进而从技术生态位特征入手识别技术锁定破解的机会窗口。

关键词：技术锁定技术生态位技术突破光刻产业

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从“两个结合”维度理解和推进中国式现代化

理论学刊 2024年第1期 41-46页

作者：鞠忠美山东艺术学院马克思主义学院山东济南250300

在新中国成立后特别是改革开放以来的社会主义现代化建设实践中,中国共产党领导人民成功开创、推进并拓展了中国式现代化。中国式现代化是马克思主义基本原理同中国具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合的理论和实践创新成果。中... 详细信息

在新中国成立后特别是改革开放以来的社会主义现代化建设实践中,中国共产党领导人民成功开创、推进并拓展了中国式现代化。中国式现代化是马克思主义基本原理同中国具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合的理论和实践创新成果。中国式现代化在回答中国之问、世界之问、人民之问、时代之问中实现了科学理论与具体实际的结合,在坚持贯通优秀传统文化、融通共同价值观念中实现了科学理论与优秀传统文化的融合。新时代,要在“两个结合”中不断推进中国式现代化,从而实现中华民族伟大复兴。

关键词：中国式现代化 “两个结合” 马克思主义优秀传统文化

含钢率对GFRP管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响

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爆炸与冲击 2024年第4期44卷 81-94页

作者：张海霞陈欢鞠士龙沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在... 详细信息

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式;通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况,探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明:与未配置钢骨的构件相比,GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%,侧向位移减小了13%~68%。在侧向冲击荷载作用下,构件的破坏模式以弯曲破坏为主,同时伴随着GFRP管和混凝土冲击区域的局部破坏,抗弯刚度是影响构件抗冲击性能的主要因素之一。构件的抗冲击承载力随着含钢率的增高而提高,随着构件长细比的增大而降低。含钢率相差1.5%时,截面惯性矩较大的窄翼缘型钢对构件的抗冲击性能更有利。对于长细比大于20的构件,钢骨耗能是组合构件总能耗的主要组成部分。

关键词： GFRP管-钢骨混凝土组合构件侧向冲击含钢率破坏模式

“大水漫灌”到“精准滴灌”：企业流程数字化与商业信用结构调整

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南开管理评论 2024年

作者：刘柏鞠瑶蕾吉林大学商学与管理学院

业务流程的数字化重构是打通企业数字化转型、推动产业数字化升级的第一要务，对供应链上的资金配置策略产生显著影响。基于A股上市公司2011-2021年的数据，实证检验企业流程数字化对商业信用结构的影响。研究发现，业务流程数字化显著... 详细信息

业务流程的数字化重构是打通企业数字化转型、推动产业数字化升级的第一要务，对供应链上的资金配置策略产生显著影响。基于A股上市公司2011-2021年的数据，实证检验企业流程数字化对商业信用结构的影响。研究发现，业务流程数字化显著改善了企业的商业信用结构，表现为在销售活动中较多地使用应收票据和预收款项等低风险的商业信用模式；客户集中度对上述关系具有正面调节效果。机制检验表明，企业流程数字化通过提高客户的偿付能力和信息透明度，最终作用于商业信用结构。进一步分析发现，商业信用结构的优化有助于提高企业价值、降低企业总体风险，说明流程数字化促使企业调整商业信用结构，对企业未来发展具有长期正效益。研究结论为企业数字化转型的阶段性发展及其产生的经济后果提供了可靠经验证据，对适应数字经济发展新阶段、防范和化解重大金融风险具有现实意义。

关键词：商业信用结构业务流程数字化客户集中度