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刮板输送机多永磁电机串联驱动新模式及关键技术

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煤炭科学技术 2024年第2期52卷 238-252页

作者：张强刘伟王聪苏金鹏刘峻铭顾颉颖张润鑫山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停... 详细信息

装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机-电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维控制实现刮板输送机多永磁电机串联驱动系统技术攻关,提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。

关键词：刮板输送机串联驱动机电耦合动力学模型主动容错控制智能调控

大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采理论与技术

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煤炭学报 2024年第1期49卷 280-297页

作者：伍永平皇甫靖宇王红伟胡博胜罗生虎西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 西安科技大学理学院陕西西安710054

大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工... 详细信息

大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想,工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填,充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道,取消区段保护煤柱,实现大倾角煤层无煤柱开采,又增大了工作面倾向下部充填压实区长度,加强了工作面“支架-围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点,优选确定了大倾角膏体局部充填工艺,设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法,分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征,基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害,充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断,降低覆岩关键域形成层位,形成稳定的巷帮,减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大,中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小,“支架-围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径,承担了部分覆岩载荷,工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小,工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大,沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架-围岩”系统稳定性等优势。

关键词：大倾角煤层无煤柱开采局部充填沿空留巷采动应力

侧向冲击荷载作用下CFRP型材-方钢管混凝土柱的动力响应

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 50-56页

作者：李帼昌李晓沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168

为了研究CFRP型材-方钢管混凝土固简柱的抗侧向冲击性能,采用水平撞击装置对3个CFRP型材-方钢管混凝土柱进行侧向冲击试验.根据柱的破坏模式、局部变形、整体变形及冲击力分析柱的动力响应,研究了CFRP型材、边界条件、冲击能量与冲击冲... 详细信息

为了研究CFRP型材-方钢管混凝土固简柱的抗侧向冲击性能,采用水平撞击装置对3个CFRP型材-方钢管混凝土柱进行侧向冲击试验.根据柱的破坏模式、局部变形、整体变形及冲击力分析柱的动力响应,研究了CFRP型材、边界条件、冲击能量与冲击冲量对试件动力响应的影响规律.结果表明,CFRP型材-方钢管混凝土固简柱呈现弯曲破坏,具有良好的抗冲击性能,且随着支座约束能力的增大,抗侧向冲击性能增大.增加单位冲击冲量可使悬臂试件的峰值位移下降7%,而两端固支试件峰值位移仅变化1%.随着支座约束能力的下降,冲击冲量对试件变形的影响程度增大.在钢管混凝土固简试件中内置CFRP型材可使冲击位置处峰值位移下降9%,且降低程度随着支座约束能力的下降而增加.

关键词：钢管混凝土 CFRP 侧向冲击动力响应

新疆煤层气大规模高效勘探开发关键技术领域研究进展与突破方向

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煤炭学报 2024年第1期49卷 563-585页

作者：桑树勋李瑞明刘世奇周效志韦波韩思杰郑司建皇凡生刘统王月江杨曙光秦大鹏周梓欣中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学碳中和研究院江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 新疆维吾尔自治区煤田地质局新疆乌鲁木齐830091 新疆亚新煤层气投资开发(集团)有限责任公司新疆乌鲁木齐830063

新疆煤层气资源量7.5万亿m^(3)(2000 m以浅),已施工煤层气井450口,年产气量达到0.8亿m^(3),新疆维吾尔自治区提出了2025年实现煤层气产量25亿m^(3)的目标,煤层气大规模高效开发成为紧迫的重大需求。从煤层气富集模式与选区技术、“甜点... 详细信息

新疆煤层气资源量7.5万亿m^(3)(2000 m以浅),已施工煤层气井450口,年产气量达到0.8亿m^(3),新疆维吾尔自治区提出了2025年实现煤层气产量25亿m^(3)的目标,煤层气大规模高效开发成为紧迫的重大需求。从煤层气富集模式与选区技术、“甜点”预测探测技术、加速滚动开发与快速增储上产策略、地质适配性开发技术、煤层气与煤炭、油气协同开发技术5个关键技术领域,系统梳理了新疆煤层气勘探开发已取得的主要研究进展,分析提出了可能突破方向。研究表明:新疆煤储层具有多-厚煤层普遍、低阶煤发育、急倾斜煤层多见、煤体变形与构造控制显著、水文条件和露头条件复杂,和三“低”(含气量低、甲烷体积分数低、含气饱和度低)五“高”(高含气强度、高孔隙度、高地应力变化、高储层压力变化、高渗透率变化)的含气性及物性等煤层气地质独特性;煤层气成因与富集模式具有多样性,包括生物成因气、热成因气或生物-热复合成因及其相应富集模式,生物成因气藏或生物成因气贡献普遍;煤层气分布赋存规律呈现前陆盆地、山间盆地显著差异性;创新形成基于“两”分开(浅部与深部,低阶煤与中高阶煤)“两”结合(地质评价与工程评价,多元数据)的科学评价与基于“机器学习+三维地质建模”的精准选区技术是第1个突破方向。深部煤层气/煤系气“甜点”发育区域主要为盆内坳陷的凸起、盆内隆起的凹陷、盆缘斜坡,高产井位多为构造高点,发育层位为割理裂隙发育的原生结构煤层或孔裂隙发育的煤系砂砾岩储层;基于“地球物理+岩石物理+岩石力学地层新方法”和“地质甜点+工程甜点新理念”的深部煤层气/煤系气“甜点”预测探测技术是第2个突破方向。低风险、短周期、高效率、多批次工程部署是加速滚动开发的基本原则;中浅部煤层气快速增储上产技术策略是在优选新区块布井建井、对老区块煤层气井进行增产改造;深部煤层气快速增储上产技术策略是在大型盆地缓坡深部和盆内凸起“甜点”区优先部署开发;科学加速滚动开发与高效快速增储上产的工程部署方法与技术策略是第3个突破方向。在井网井型差异性优化部署、低储层伤害钻井固井、高可靠性录井测井试井、多井型高效分段压裂、低套压-控压排采管控等工程技术取得重要进展;发展构建新疆煤层气大规模高效勘探开发地质适配性技术体系是第4个突破方向。开展先采气后采煤、煤层气与煤共采、煤层气与原位富油煤共采,推动中浅部煤层气与煤炭协同勘探开发;开展煤系叠合型气藏开发、煤层气与煤系气共探共采、煤系全油气系统勘探开发,推动深部煤层气与油气协同勘探开发,已有关注和探索;煤层气与煤、油气共探共采是第5个突破方向。成果试图为新疆煤层气大规模高效勘探开发提供技术支持和工程决策参考。

关键词：地质独特性成因与成藏模式工程部署方法地质适配性技术协同勘探开发新疆煤层气

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首山一矿深部地应力分布规律及影响因素

煤炭学报 2024年第5期49卷 2360-2375页

作者：郭德勇揣筱升张铁岗郭明生中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司河南平顶山467000

为探讨平顶山首山一矿深部地应力分布规律及其影响因素,基于矿井实测地应力数据,运用构造物理学、岩石力学和数值模拟方法,研究了测点地应力类型、大小和方向分布规律,反演了地应力场分布特征,分析了埋深、岩性和地质构造对地应力的影响... 详细信息

为探讨平顶山首山一矿深部地应力分布规律及其影响因素,基于矿井实测地应力数据,运用构造物理学、岩石力学和数值模拟方法,研究了测点地应力类型、大小和方向分布规律,反演了地应力场分布特征,分析了埋深、岩性和地质构造对地应力的影响,确定了影响地应力分布的主控因素。研究表明:多元回归反演分析法获得的地应力计算值与实测值吻合,相对误差小于20%,结果可靠。矿井煤岩体处于三维压应力状态,煤层主应力关系为S_(H)>S_(V)>S_(h),地应力由矿井北部向南部呈现先增大后减小再增大的变化趋势,地应力为28~44 MPa,属于高应力水平,地应力方向为NEE向。埋深影响地应力大小和类型,随埋深增加主应力增大,应力场类型向准静水压力场过渡;岩性与地应力密切相关,从泥岩到砂岩或灰岩,地应力增大,弹性模量越大地应力越大,地层岩性的差异造成地应力大小离散分布、应力方向偏转角不超过10°;矿井地应力与埋深、弹性模量的关系可表示为σ_(H)=0.0350H+0.4681E−8.5513。地质构造是影响首山一矿地应力分布的主控因素,褶皱形态控制地应力的水平应力分布,向斜内弧应力值大于背斜内弧,且褶皱弯曲程度越大,其内弧地应力越大,应力梯度越大;断层带内应力降低、断层尖灭端应力集中,地应力方向沿着断层走向偏转,与断层走向夹角越大,应力方向偏转角越大;断层切割复式褶皱时,断层与向斜构造组合区应力值大于断层与背斜构造组合区,且断褶构造组合造成地应力方向分布紊乱。

关键词：地应力测量应力解除法构造物理首山一矿

矿井瞬变电磁透视探测技术响应特征研究与应用

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1976-1988页

作者：李毛飞姜志海刘树才童雪瑞陈尚斌高兆丰代琦中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 天津市水务规划勘测设计有限公司天津300000

针对大采长/超宽工作面内部隐蔽地质异构体常规地球物理探测难的问题,揭示了对侧发射接收的瞬变电磁透视探测电磁响应机制。采用理论研究、数值模拟和实测数据分析相结合的研究方式,对瞬变电磁透视探测技术电磁场扩散特征、数据影响机... 详细信息

针对大采长/超宽工作面内部隐蔽地质异构体常规地球物理探测难的问题,揭示了对侧发射接收的瞬变电磁透视探测电磁响应机制。采用理论研究、数值模拟和实测数据分析相结合的研究方式,对瞬变电磁透视探测技术电磁场扩散特征、数据影响机制以及探测能力进行了详细研究,研究结果表明:受地空边界的影响,全空间长条形发射回线瞬态电磁场扩散与半空间电磁场扩散不同,全空间状态下感应电动势极值长期位于发射线圈中心位置,无法直接沿用地面“烟圈效应”进行处理解释;对侧发射接收的瞬变电磁透视早期数据主要受一次磁场的影响,具有较高的左右低阻异常分辨能力和探测能力,晚期数据与同侧发射接收数据产生机制相同,为发射线圈附近产生的二次场相互感应扩散形成,其分辨能力和探测能力相对较弱;相较于同侧发射接收的瞬变电磁法,对侧发射接收的瞬变电磁透视技术结合早晚期数据,可以很好的区分低阻异常体相对于发射线圈和接收点的空间位置;低阻异常体越靠近发射线圈,对侧接收的早期数据受到的影响越大,晚期数据影响时间段有所增加,但影响程度越小,越靠近接收点所在巷道,其影响特征相反,以此可以粗略判断低阻异常体沿工作面切向的位置。早晚期数据相结合的瞬变电磁透视探测技术,能更加精细地解译工作面内部及附近隐蔽突水地质异构体的空间信息。

关键词：瞬变电磁透视大采长工作面一次磁场感应磁场水害防治

国家自然科学基金面上项目资助额的地区分布规律

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中国基础科学 2007年第4期9卷 43-45页

作者：徐杰李正风陈敬全清华大学人文学院科学与社会研究所国家自然科学基金委政策局

本文讨论了国家自然科学基金面上项目资助额的地区分布特点,发现基金面上项目资助额的地区分布与博士生人数的地区分布有很大的相关性,从而可以看出国家自然科学基金的资助在很大程度上取决于申请者所在地区具有的科研和教育水平。

关键词：国家自然科学基金分布相关性

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硅溶胶自吸渗注浆及泥岩防渗加固

岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3121-3130页

作者：张农项哲潘东江中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 徐州工程学院岩体改性与加固材料研究所江苏徐州221000 徐州工程学院土木工程学院江苏徐州221000

遇水泥化是煤矿泥质围岩巷道长期大变形失稳破坏的重要症结,针对常规颗粒性浆材可注性不足问题,系统研究新型纳米级硅溶胶对泥质岩体注浆防渗加固的可行性。基于硅溶胶的胶团结构,阐明硅溶胶的凝胶原理,优选注浆硅溶胶的粒径等级;分析... 详细信息

遇水泥化是煤矿泥质围岩巷道长期大变形失稳破坏的重要症结,针对常规颗粒性浆材可注性不足问题,系统研究新型纳米级硅溶胶对泥质岩体注浆防渗加固的可行性。基于硅溶胶的胶团结构,阐明硅溶胶的凝胶原理,优选注浆硅溶胶的粒径等级;分析硅溶胶基本物理力学特性和固结泥质软岩的基本防渗特征,结果表明硅溶胶在浆材可注性、凝胶体体积稳定稳定性及注浆结构的防渗性方面相比常规注浆材料具有显著优势,通过硅溶胶注浆黏结可显著降低泥质岩体的孔隙率和渗透性,渗透系数可降低至10^(-9)cm/s,能够满足煤矿巷道泥质微裂隙岩体注浆防渗的工程需求。针对硅溶胶常规注浆方法对泥质岩体基质系统注浆的低效性,基于泥岩微裂隙与硅溶胶间的亲和力,研究了泥质岩体的硅溶胶自吸渗注浆方法,实现了0.1~40 m D低渗泥质岩芯的吸渗注浆,从微观尺度揭示了硅溶胶的吸渗注浆机制;结果表明利用吸渗特性能够进一步提高硅溶胶对低渗泥岩的注浆渗透性。针对硅溶胶凝胶体强度不足,以铝酸盐水泥作为改性增强剂初步研发了一种以硅溶胶为主要成分的高可注高增强跨尺度复合改性浆材,在浆材可注性、流变性、凝胶可控性和结石体强度与体积稳定性方面表现突出,能够实现对泥质岩体封闭和加固的双重作用。

关键词：岩石力学泥质低渗岩体硅溶胶注浆防渗可注性自吸渗注浆硅溶胶改性增强

矿山开采沉陷类项目基金资助现状与学科发展方向展望——基于国家自然科学基金资助的视角

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河南理工大学学报（自然科学版） 2017年第6期36卷 1-7页

作者：邹友峰陈俊杰张子月河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

为更好把握国家自然科学基金委员会未来对矿山开采沉陷类项目优先资助领域,更加有力地服务于矿山安全绿色高效开采,从国家自然科学基金委员会对矿山开采沉陷类项目总体资助情况、项目类别、依托单位分布情况、项目资助主要领域等方面,... 详细信息

为更好把握国家自然科学基金委员会未来对矿山开采沉陷类项目优先资助领域,更加有力地服务于矿山安全绿色高效开采,从国家自然科学基金委员会对矿山开采沉陷类项目总体资助情况、项目类别、依托单位分布情况、项目资助主要领域等方面,分析了1997—2016年间矿山开采沉陷类基金项目资助现状,提出在今后5~15 a内,应紧紧围绕矿山绿色开采的战略目标,重点资助开采沉陷类主要研究方向和优先发展领域,阐明了相关保障措施与建议,以期为开采沉陷科研工作者提供参考。

关键词：国家自然科学基金委员会矿山开采沉陷资助项目绿色开采