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缓倾斜煤层地下水库煤柱坝体宽度计算及影响因素分析

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 277-284页

作者：吴宝杨曹志国于利强李鹏王雁冰左畅国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209 北京低碳清洁能源研究院北京102211 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 国家能源集团神东煤炭集团陕西榆林719315 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

为分析缓倾斜煤层条件下煤矿地下水库煤柱坝体的影响因素,建立煤矿地下水库煤柱坝体力学模型,划分地下水库煤柱坝体在复杂应力环境下的强度分区,构建煤体的理想弹塑性应变软化模型,区分煤体的破坏过程阶段,推导煤柱坝体合理宽度的理论... 详细信息

为分析缓倾斜煤层条件下煤矿地下水库煤柱坝体的影响因素,建立煤矿地下水库煤柱坝体力学模型,划分地下水库煤柱坝体在复杂应力环境下的强度分区,构建煤体的理想弹塑性应变软化模型,区分煤体的破坏过程阶段,推导煤柱坝体合理宽度的理论计算公式,并以灵新煤矿一采区煤矿地下水库煤柱坝体合理尺寸问题为例,分析不同因素对煤柱坝体理论宽度的影响规律。结果表明:与煤矿地下水库运行期间的储水因素(储水时间、储水高度及水源情况)相比,煤矿地下水库所处煤层的地质条件(厚度及埋深)对煤柱坝体合理宽度的影响要更大。

关键词：地下水库煤柱坝体采动应力理论计算影响因素

神东矿区接种AMF对植物−土壤生态化学计量及养分回收的影响

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 354-363页

作者：王董董肖礼毕银丽聂文杰张可西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院陕西西安710054 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

矿区采煤沉陷地植被恢复和微生物复垦是打造绿色矿山的关键点。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体的生态化学计量学特征及养分回收的影响尚不明朗,但对阐明西北干旱采煤沉陷区生... 详细信息

矿区采煤沉陷地植被恢复和微生物复垦是打造绿色矿山的关键点。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体的生态化学计量学特征及养分回收的影响尚不明朗,但对阐明西北干旱采煤沉陷区生态修复后养分循环和可持续发展具有重要意义。选择复垦10 a后接种AMF与对照的紫穗槐、沙棘、文冠果、欧李、野樱桃5种恢复植被及对应植被的0~10 cm土壤进行研究,旨在探明接菌和恢复植被类型对植物−枯落叶−土壤连续体碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和生态化学计量比,养分回收率、养分限制的影响。结果表明:5种恢复植被各器官平均养分含量与全国水平相比呈现出高C、P低N的特点,土壤N的缺乏限制了枯落物分解和植物生长。冗余分析表明影响植物生态化学计量的主要土壤因子是土壤有机碳、P、土壤易提取球囊霉素并且土壤养分与叶养分回收在菌根介导下呈正相关。AMF接种提高了植物、土壤养分含量、N、P回收率和土壤碳氮比,降低了植被的氮磷比,进而缓解植物N限制,增加植物生长速率支持恢复植被重建,促进连续体养分循环。在不同人工重建植被中接菌的固氮植被紫穗槐和沙棘养分含量、稳定性及生长速率高。植物−枯落叶−土壤连续体生态化学计量及养分回收特征预测土壤氮限制沉陷区可持续生态恢复,接种AMF则促进沉陷区持续生态恢复的潜力。

关键词：采煤沉陷地丛枝菌根真菌矿区生态修复生态化学计量

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无线电波发射功率防爆要求与检测方法

工矿自动化 2024年第6期50卷 1-5,22页

作者：孙继平彭铭中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的... 详细信息

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的乘积。在无线电波防爆安全发射功率阈值一定的条件下,天线增益越大,无线电发射器的有效输出功率就越小,这将限制通过增大天线增益,提高无线传输距离。因此,有必要对国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017中规定的阈功率的正确性进行研究,提出合理的无线电波发射功率防爆要求与检测方法。提出了无线电波防爆安全发射功率与天线增益无关,国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电发射器的阈功率是错误的。提出了煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W,且与天线增益无关;国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定阈功率不得大于6 W,且与天线增益相关,是错误的。提出了无线电波防爆安全性能检测方法——检测无线电发射器输出功率,这既可保证通过检测的防爆无线电设备的防爆安全,又简化了检测方法,更提高了防爆无线电设备的无线电波发射功率,解除了对天线增益的限制,将大大提高煤矿井下防爆无线电设备的无线传输距离。

关键词：矿井无线电波防爆安全天线增益发射功率输出功率防爆安全性能检测

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高抗菌聚乳酸纳纤膜制备及其高效低阻滤除细微颗粒物性能

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3202-3214页

作者：李峰江亮李晓鹏唐梦珂黄荣廷朱金佗何新建李和国徐欢国能神东煤炭洗选中心哈拉沟选煤厂神木719315 中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 国民核生化灾害防护国家重点实验室防化研究院北京100191 中国矿业大学安全工程学院徐州221116

工业生产过程中所产生的细微颗粒物(PMs)对人体健康构成了严重威胁,是引起工作职业病的主要危害之一。当下传统面罩过滤效果不佳、呼吸阻力高、容尘量低、不易降解及抗菌效果不明显,为此,开发了一种环境友好型高效低阻的聚乳酸(PLA)抗... 详细信息

工业生产过程中所产生的细微颗粒物(PMs)对人体健康构成了严重威胁,是引起工作职业病的主要危害之一。当下传统面罩过滤效果不佳、呼吸阻力高、容尘量低、不易降解及抗菌效果不明显,为此,开发了一种环境友好型高效低阻的聚乳酸(PLA)抗菌可降解纳米过滤膜。通过微波辅助合成方法在碳纳米管(CNT)上诱导沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)生长,成功合成了结构规整、比表面积大的纳米杂化结构CNT@ZIF-8。基于静电纺-电喷技术将CNT@ZIF-8成功嵌入到PLA纤维上,通过调控CNT@ZIF-8的质量比,制备了不同纤维直径的聚乳酸复合纳纤膜(CNT@ZIF/PLA),探讨了在不同流速下CNT@ZIF/PLA纳纤膜的过滤性能以及空气阻力,系统研究了不同CNT@ZIF-8质量比对纳纤膜力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明:CNT@ZIF/PLA纳纤膜相较于Pure PLA纳纤膜拉伸强度最高增幅达47%(18.5 MPa),断裂韧性提升100%(2.9 MJ/m^(3))。随着CNT@ZIF-8质量比的增加,空气阻力逐渐降低,当测试流速在32 L/min时,12%CNT@ZIF/PLA纳纤膜的空气阻力仅为82.6 Pa,较Pure PLA纳纤膜减小了45.1%,且经过180 min长时间过滤测试,对PMs的过滤效率无明显变化。在测试流速在85 L/min时,CNT@ZIF/PLA纳纤膜对PM0.3的过滤效率均高达89%以上。并且经过太阳光模拟器照射5 min后,对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌抗菌效率均达到100%。

关键词：环境友好可降解纳纤膜高效低阻空气过滤抗菌

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冻结黏土单轴动态力学特性及本构模型研究

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期56卷 183-191页

作者：解北京刘天乐栾铮张景顺于瑞星武博文中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

为研究动载荷下冻土破坏特性,利用SHPB试验系统开展应变率300s^(-1)~1000s^(-1)、含水率13%~22%冻土单轴动态冲击试验,并建立本构模型描述单轴冻土动力学响应行为。结果表明:(1)应力-应变曲线可以分为压密阶段、弹性阶段、塑形阶段和破... 详细信息

为研究动载荷下冻土破坏特性,利用SHPB试验系统开展应变率300s^(-1)~1000s^(-1)、含水率13%~22%冻土单轴动态冲击试验,并建立本构模型描述单轴冻土动力学响应行为。结果表明:(1)应力-应变曲线可以分为压密阶段、弹性阶段、塑形阶段和破坏阶段,应变率高于700s^(-1)时应力-应变曲线出现明显振荡;(2)抗压强度和弹性模量整体上与应变率呈正相关趋势,但应变率高于900s^(-1)时抗压强度增长速度减缓甚至负增长。最大应变与应变率呈一次函数关系,含水率对最大应变无影响;(3)结合Weibull统计分布、D-P准则以及Z-W-T方程并引入含水率项,建立能考虑不同含水率冻土损伤黏弹性本构模型,验证模型可靠性(R^(2)>0.90)。为冻土工程设计与施工提供一定参考。

关键词： SHPB试验单轴动态加载冻土动力学参数本构模型

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煤炭企业安全生产费用效率评价

中国安全生产科学技术 2024年第1期20卷 43-49页

作者：刘伟董晓瑞于秀燕李芊芊中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100083

为评估我国的煤炭企业安全生产费用效率,选用数据包络分析(DEA)方法,选取2012—2020年煤矿安全投入产出数据构建DEA模型,对煤炭企业每年的安全生产费用效率进行静态分析和评价;随后,利用Malmquist指数对煤炭企业安全生产费用效率作进一... 详细信息

为评估我国的煤炭企业安全生产费用效率,选用数据包络分析(DEA)方法,选取2012—2020年煤矿安全投入产出数据构建DEA模型,对煤炭企业每年的安全生产费用效率进行静态分析和评价;随后,利用Malmquist指数对煤炭企业安全生产费用效率作进一步动态分析研究。研究结果表明:从静态分析来看,纯技术效率呈负增长趋势是阻碍综合效率增长的主要原因,煤炭企业安全生产费用应占营业收入的4.23%;从动态分析来看,技术进步和技术效率的提高都会相应提高Malmquist指数,提高我国煤炭企业全要素生产率指数的关键是提高技术进步指数。研究结果可为煤炭企业规范使用安全生产费用提供参考。

关键词：煤炭企业效率评价数据包络分析(DEA) Malmquist指数安全生产费用

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不同含水率红陶土的SHPB动力学性能实验

科学技术与工程 2024年第22期24卷 9529-9534页

作者：解北京武博文刘天乐栾铮张景顺于瑞星中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院北京100089

为研究动态加载下红陶土的动态力学特性,利用分离式霍普金森压杆系统,开展了含水率分别为5%、7%、9%、11%、13%和15%,冲击速度分别为6、8、10 m/s,分析了不同含水率和应变率条件下红陶土的动力学特性。结果表明:随着冲击速度的增大,红... 详细信息

为研究动态加载下红陶土的动态力学特性,利用分离式霍普金森压杆系统,开展了含水率分别为5%、7%、9%、11%、13%和15%,冲击速度分别为6、8、10 m/s,分析了不同含水率和应变率条件下红陶土的动力学特性。结果表明:随着冲击速度的增大,红陶土应变率效应显著;在冲击荷载作用下,红陶土的动态应力-应变关系曲线随加载应变率提高呈现2种曲线类型,分别为脆-塑性破坏和脆性破坏,随着应变率的增加,红陶土破坏过程由塑-脆性破坏逐转变为脆性破坏;红陶土的抗压强度、动态弹性模量均随应变率的增大而增加,并随着含水率的增大先减小后增大。

关键词：红陶土动态力学特性冲击荷载 SHPB(split Hopkinson pressure bar)

考虑锚-岩界面相对滑移的圆形巷道全长锚固锚杆力学性能研究

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采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 123-133页

作者：李阿康岳中文王鹏任猛姚达中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 山西华兴铝业有限公司山西吕梁035300

为了更好地揭示全长锚固锚杆与围岩的相互作用机制,基于圆形巷道弹塑性变形理论,通过考虑锚杆与围岩之间的相对运动,建立了全长锚固锚杆与围岩耦合作用的弹塑性力学模型。基于有限差分法(FDM)提出了一种求解耦合力学模型的简化数值程序... 详细信息

为了更好地揭示全长锚固锚杆与围岩的相互作用机制,基于圆形巷道弹塑性变形理论,通过考虑锚杆与围岩之间的相对运动,建立了全长锚固锚杆与围岩耦合作用的弹塑性力学模型。基于有限差分法(FDM)提出了一种求解耦合力学模型的简化数值程序,利用MATLAB软件编程得出了所提出模型的数值解。通过与现场监测数据的比较,验证了所提出模型的正确性。随后基于该模型分析了岩体的弹性模量、剪胀角以及托盘刚度对锚杆支护性能的影响。最后,为探究锚杆的最佳安装时间分析了不同应力释放率下锚杆的支护性能。结果表明,当应力释放率未超过60%之前,锚杆的支护效果随应力释放速率的增加而线性下降;之后,锚杆的支护效果迅速下降。因此,采用全长锚固锚杆支护时最好在巷道开挖后应力释放率未超过60%之前进行。

关键词：全长锚固锚杆有限差分法剪胀角托盘刚度应力释放率

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赤泥基全固废矿井充填材料的制备与性能研究

建筑材料学报 2024年

作者：史建新孙星海周林邦刘泽王栋民中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

为实现拜耳法赤泥大宗固废的资源化利用，降低充填开采的成本，本文采用拜耳法赤泥、电石渣、矿粉和煤矸石等制备了赤泥基全固废矿井充填材料。研究了不同赤泥、电石渣掺量对充填材料力学性能与工作性能的影响，并采用X射线衍射（XRD）... 详细信息

为实现拜耳法赤泥大宗固废的资源化利用，降低充填开采的成本，本文采用拜耳法赤泥、电石渣、矿粉和煤矸石等制备了赤泥基全固废矿井充填材料。研究了不同赤泥、电石渣掺量对充填材料力学性能与工作性能的影响，并采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜及能谱（SEM-EDS）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）等微观测试技术，分析了赤泥基全固废矿井充填硬化体的水化产物、微观结构演变以及重金属毒性浸出。结果表明：矿井充填材料中，赤泥占胶凝材料为50%，充填浆体固含量为75%时，充填浆体的流动度为230mm，充填硬化体7d、28d的抗压强度可以分别达到2.29MPa，2.88MPa，满足大多数矿井充填工作性能与力学性能的要求。赤泥含有一些重金属离子，使用其制备矿井充填材料后，As、Cd、Cr、Pb等重金属离子浸出浓度显著下降，固化效率达到62.2%～97.3%，远低于GB/T14848-2017要求的浸出毒性要求的限制。本文对赤泥基矿井充填材料的制备、工作性能和硬化性能进行了研究，可以为赤泥及多种工业固废的协同利用提供解决方案，同时为全固废矿井充填材料的发展提供理论依据。

关键词：拜耳法赤泥电石渣矿井充填微观结构重金属浸出毒性