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风积沙充填开采应用现状及材料性能研究

矿业科学学报 2024年第2期9卷 217-232页

作者：王树帅岳中文康一强罗磊中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

风积沙充填开采可实现就地取材、变废为宝,实现煤矿开采与风积沙治理的协同处理。目前,风积沙充填主要应用于公路下伏采空区充填、煤矿充填开采及金属矿充填开采;在充填工艺方面,开发了采空区注浆投沙、固体充填开采、高水充填开采以及... 详细信息

风积沙充填开采可实现就地取材、变废为宝,实现煤矿开采与风积沙治理的协同处理。目前,风积沙充填主要应用于公路下伏采空区充填、煤矿充填开采及金属矿充填开采;在充填工艺方面,开发了采空区注浆投沙、固体充填开采、高水充填开采以及胶结充填开采等;在充填技术方面,采用了长壁式充填开采、条带式充填开采和巷式充填开采等。关于风积沙胶结材料性能研究集中于料浆流动性与充填体强度方面。通过分析不同配比与养护时间下风积沙胶结料浆的流变特性,以及采用聚丙烯纤维对风积沙充填体进行韧性改良,发现风积沙胶结料浆流变参数随养护时间而增加,纤维的加入显著改善了风积沙充填体的脆性特征。

关键词：风积沙充填应用现状充填工艺材料性能流变特性纤维增韧

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高灰煤气化细渣的油类捕收剂浮选与难浮机理

洁净煤技术 2024年第1期30卷 142-153页

作者：杨哲黄根赵宇佳王陆洋孙小丽廖寅飞崔晓珂中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心江苏徐州221000

高效分离煤气化细渣中的残碳和矿物是其高值化利用的前提,但气化细渣较差的可浮性成为其浮选分离面临的难题之一。以多喷嘴对置(OMB)水煤浆气化炉的煤气化细渣为对象,研究了油类捕收剂十二烷的浮选效果和气化细渣的难浮机理。通过傅里... 详细信息

高效分离煤气化细渣中的残碳和矿物是其高值化利用的前提,但气化细渣较差的可浮性成为其浮选分离面临的难题之一。以多喷嘴对置(OMB)水煤浆气化炉的煤气化细渣为对象,研究了油类捕收剂十二烷的浮选效果和气化细渣的难浮机理。通过傅里叶红外光谱测试,发现气化细渣中芳香结构和侧链的含量相比煤炭样品的含量较少,且气化细渣表面存在较多含氧基团;X射线光电子能谱结果表明气化细渣矿物中包含多种亲水的氧化矿物。通过低温氮气吸附和压汞试验测量了气化细渣的孔隙特性,结果表明其孔隙在纳米到微米尺寸内均有大量分布;计算得到原矿样品的BET比表面积为62.03 m^(2)/g。通过粉末润湿试验和改进的Lucas-Washburn方程表征了水和十二烷对气化细渣粉末的润湿过程,试验发现气化细渣残碳相比水更易被十二烷润湿,而气化细渣尾矿更易被水润湿,但残碳和尾矿对水的润湿性差异较小;通过低场-H^(1)核磁共振的T_(2)反演图谱证明了油类捕收剂在孔隙中的吸附行为;油类捕收剂用量的增加和油滴粒径的减小导致孔隙药剂吸附量增加。油类捕收剂在气化细渣的浮选过程中大量进入孔隙而难以有效在残碳表面吸附,导致油类捕收剂的浮选作用效果差。

关键词：气化细渣浮选油类捕收剂低场核磁 Lucas-Washburn方程

轨道结构对隧道衬砌及周围土体减振性能影响研究

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中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 377-389页

作者：李涛侯蕊赵晶李灵锋郑康康任东伟中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

厘清不同轨道结构下地铁管片及周围土体的动力响应特性,可为地铁轨道结构减振技术提供重要依据.开展大型物理模型试验,设计纯管片无道床、普通道床、橡胶浮置板道床3种不同的地铁隧道模型,采用实际地铁列车振动信号,基于傅里叶变换时频... 详细信息

厘清不同轨道结构下地铁管片及周围土体的动力响应特性,可为地铁轨道结构减振技术提供重要依据.开展大型物理模型试验,设计纯管片无道床、普通道床、橡胶浮置板道床3种不同的地铁隧道模型,采用实际地铁列车振动信号,基于傅里叶变换时频域的分析方法,以峰值加速度和频响函数的对数作为评价指标,分析不同隧道管片结构的及周围土体的动力响应变化规律.研究结果表明:列车荷载的频域区间内动力响应变化分为3个阶段:阶段Ⅰ(0~20 Hz)内轨道结构的频响函数与荷载频率成负相关;阶段Ⅱ(20~150 Hz)内的动力响应随荷载频率变化整体上升局部波动,分别在50 Hz和110 Hz的峰值处出现振动放大现象;阶段Ⅲ(150~250 Hz)上的动力响应与荷载频率成正相关.普通道床和橡胶浮置板道床在50~250 Hz的频段有良好的减振效果,而对低频的振动衰减作用较小.3种轨道结构管片同环上不同位置的动力响应随着距振源距离的增加而衰减,道床的存在会降低振动波在同环测点传播的衰减幅值;环与环之间的动力响应呈现出随振源的距离增加逐渐降低的趋势;道床结构和橡胶浮置板结构的存在改变了周围土层的动力响应的频响性质,在高频范围内出现振动放大现象,但整体的动力响应小于纯管片无道床结构周围的土层.土层中的动力响应随着与振源的距离的增加逐渐降低,由仰拱至拱顶动力响应的衰减幅值为20.3%.

关键词：模型试验轨道结构动力响应频响函数时频分析

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冲旋作用下随钻测量系统研发与应用

采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 114-122页

作者：李杨王雁冰岳小磊岳中文李为中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

硬岩巷道岩体性质是爆破参数设计的重要依据,快速获取岩体力学参数对提升巷道掘进效率至关重要。随钻参数与岩石性质有着密不可分的关系,随钻测量系统是监测钻机钻进过程中钻进参数的重要工具。通过随钻测量系统,可以实时掌握钻进过程... 详细信息

硬岩巷道岩体性质是爆破参数设计的重要依据,快速获取岩体力学参数对提升巷道掘进效率至关重要。随钻参数与岩石性质有着密不可分的关系,随钻测量系统是监测钻机钻进过程中钻进参数的重要工具。通过随钻测量系统,可以实时掌握钻进过程中的钻压、转速、钻速等工程参数,进而分析实际钻进岩体性质,为爆破参数设计及优化提供参考。为了快速、准确地获取硬岩力学参数,在冲旋钻机基础上建立了具有冲击功能的智能随钻测量系统,该系统主要由智能钻进控制系统和智能感知系统组成,可对钻进速度、钻头转速、推进压力、旋转压力、冲击压力等多种随钻参数进行智能控制与实时监测。基于该系统开展了不同等级高强度岩石试样冲旋钻孔试验,讨论分析了不同钻进参数条件下钻具的响应性能以及各钻进参数之间的相互关系。试验结果表明:冲旋智能随钻测量系统控制性能稳定,智能感知系统监测数据有效可靠;随钻参数与岩石性质间响应关系具有显著规律性,不同强度岩石钻进参数响应最明显的是钻进速度,表明平均钻速与试件强度呈负相关。该系统可有效识别不同强度岩石,定量评价岩体力学参数,研究结果可为实时获取工程原位岩体力学参数提供一种新的方法。

关键词：冲旋钻进随钻测量系统研发岩体参数硬岩巷道

矸石磨料射流冲击煤体的破碎行为及其力学特性研究

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采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 623-633页

作者：王青祥王通唐佳旭刘应科王凤超高天昊钮月中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116

创新性提出了矸石磨料射流破煤技术,针对矸石磨料射流冲击破碎煤体动态过程,采用SPH-FEM耦合算法,构建了矸石磨料射流破煤数值模型,研究了破煤过程中应力损伤机制及射流参数对煤体破碎效果的影响规律。研究结果表明:随着射流速度由150 ... 详细信息

创新性提出了矸石磨料射流破煤技术,针对矸石磨料射流冲击破碎煤体动态过程,采用SPH-FEM耦合算法,构建了矸石磨料射流破煤数值模型,研究了破煤过程中应力损伤机制及射流参数对煤体破碎效果的影响规律。研究结果表明:随着射流速度由150 m/s增加到350 m/s,煤体的冲蚀深度和冲蚀纵截面面积近似线性增加,冲蚀宽度先增大后趋于稳定值,冲蚀宽度峰值为5.2 mm;随着射流柱直径的增加,煤体冲蚀宽度和冲蚀纵截面面积不断增大,冲蚀深度缓慢减小;磨料粒径由0.8 mm增加到1.2 mm时,最佳破煤粒径为0.8 mm;当t=2μs时,沿轴向深度和径向宽度方向,所选煤体单元的有效应力依次减小;当t>2μs时,径向上所有煤体单元的有效应力随时间增大而逐渐减小;随着磨料射流不断冲击,轴向煤体单元的有效应力峰值接替出现;沿着径向和轴向,从冲击表面中心到射流远端,损伤失效速率逐渐减小,分别呈瞬时和阶梯形损伤失效特征。研究结果为揭示磨料射流冲蚀破煤行为及其机理提供重要理论支撑。

关键词：矸石磨料射流煤体破碎应力损伤机制 SPH⁃FEM耦合

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基于滑移预测的月球车双层路径规划方法研究

系统仿真学报 2024年

作者：张星宇吴保磊王军洪妙英王佳慧祁永强中国矿业大学数学学院中国矿业大学信息与控制工程学院中国矿业大学计算机科学与技术学院

针对月球车在路径规划过程中会面临由复杂地形引起的安全避障和偏离目标等挑战，提出了基于滑移预测的双层路径规划，通过自适应选择平坦地形来减少月球车车轮的滑移。首先，利用数字高程信息计算地形综合复杂度，在此基础上，设计了具... 详细信息

针对月球车在路径规划过程中会面临由复杂地形引起的安全避障和偏离目标等挑战，提出了基于滑移预测的双层路径规划，通过自适应选择平坦地形来减少月球车车轮的滑移。首先，利用数字高程信息计算地形综合复杂度，在此基础上，设计了具有三级奖励机制的Q-learning算法来避开高滑移区域，实现全局路径规划；其次，采用深度相机来感知障碍物，设计基于自适应预测时间的动态窗口法进行自主避障，并引入局部地形适宜度完成局部路径规划。数值和虚拟仿真结果表明，该算法可以在复杂地形环境下高效开展路径规划，且收敛速度快、安全性高。

关键词：滑移预测自适应预测时间三级奖励机制地形综合复杂度局部地形适宜度

高硫无烟煤制备柱状活性炭对Cu^(2+)的吸附规律及影响机制

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洁净煤技术 2024年第1期30卷 124-133页

作者：赵金柯郭子一段晨龙黄冬艳董婷玉王皓雪周恩会中国矿业大学孙越崎学院江苏徐州221116 中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 中国矿业大学经济管理学院江苏徐州221116

高硫无烟煤燃烧时会产生大量硫氧化物,破坏大气环境,随着环保要求日益严格,需寻求高硫无烟煤由传统燃料向高端材料发展的途径。由于活性炭制备与应用在特定领域尚无技术指标,造成制备目标模糊,活性炭定向制备问题亟需解决。采用晋城地... 详细信息

高硫无烟煤燃烧时会产生大量硫氧化物,破坏大气环境,随着环保要求日益严格,需寻求高硫无烟煤由传统燃料向高端材料发展的途径。由于活性炭制备与应用在特定领域尚无技术指标,造成制备目标模糊,活性炭定向制备问题亟需解决。采用晋城地区高硫无烟煤,通过物理活化法制备,并采用磷酸浸渍处理,得到了比表面积1066.42 m^(2)/g(AC-1)和1568.79 m^(2)/g(AC-2)的2种活性炭。采用FTIR、XPS、SEM等方法进行表征。结果表明,AC-1的最几可孔径为1.688 nm,AC-2的最几可孔径为0.718 nm,前者具有更发达的介孔结构。以Cu^(2+)为吸附质研究2种活性炭的吸附性能。结果表明,AC-1的吸附性能显著优于AC-2,吸附行为由孔径分布和表面官能团含量2个因素共同决定。最佳吸附条件为pH=4,温度35℃,活性炭投加量0.30 g,吸附时间2 h。动力学研究表明2种活性炭对Cu^(2+)的吸附过程均由化学吸附而不是颗粒内扩散控制。吸附等温线拟合结果表明Langmuir等温模型不适用于AC-2,这可能与其以物理吸附为主导有关。本研究讨论活性炭孔隙分布和表面官能团含量对其吸附性能的影响,为高硫无烟煤定向制备具有良好水相重金属离子去除能力的活性炭提供指导。

关键词：高硫无烟煤煤基活性炭孔隙分布铜离子净化吸附机理

InSAR相位解缠最大流/最小割权值改进算法

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测绘学报 2024年第4期53卷 644-652页

作者：高延东贾义琨李世金陈宇李怀展郑南山张书毕中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

InSAR已经在高精度DEM反演中得到了广泛应用,相位解缠技术是影响DEM获取精度的关键步骤之一,然而大梯度变化区域一直是影响解缠结果精度的核心问题。针对该问题,本文提出一种基于势函数改进权值的最大流/最小割相位解缠算法。首先,针对P... 详细信息

InSAR已经在高精度DEM反演中得到了广泛应用,相位解缠技术是影响DEM获取精度的关键步骤之一,然而大梯度变化区域一直是影响解缠结果精度的核心问题。针对该问题,本文提出一种基于势函数改进权值的最大流/最小割相位解缠算法。首先,针对PUMA模型权值设置不合理的问题进行研究,利用外部已有DEM获取相位梯度变化的先验信息,将窗口最大绝对相位梯度值代入相应的势函数公式中获取权值;然后,通过对势函数权值的设置进行阈值调节,解决由于势函数权值设置不合理导致PUMA势函数无法发挥作用引起的解缠错误问题,进而提高大梯度变化区域相位解缠精度;最后,通过仿真数据和真实TanDEM-X InSAR数据对本文算法进行验证,并与已有方法进行对比。结果表明,仿真数据中本文算法可以提高至少44.93%的解缠精度,真实数据中在大梯度变化区域,本文算法较已有算法可以获得更大范围的有效解缠结果。

关键词： InSAR 势函数最大流/最小割相位解缠

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基于危害性评价的危险废物分级方法研究——以电子行业为例

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环境工程技术学报 2024年第3期14卷 1034-1042页

作者：吴丹刘彦君孟令易傅海辉王雪娇杨子良中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院中国环境科学研究院

为解决不同危险特性之间的风险比较及探索危险废物的分级分类管理问题,将危险废物中的有毒有害物质作为风险物质,参考GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》和HJ 941—2018《企业突发环境事件风险分级方法》中风险源评价方法中临... 详细信息

为解决不同危险特性之间的风险比较及探索危险废物的分级分类管理问题,将危险废物中的有毒有害物质作为风险物质,参考GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》和HJ 941—2018《企业突发环境事件风险分级方法》中风险源评价方法中临界量的概念,提出危险废物危害值和危害率的概念,将危险废物的危害性定量化,建立危险废物分级方法,对危险废物及产废企业进行分级。对北京市5家电子行业企业的7种危险废物进行采样检测,并按建立的方法进行评价,结果表明:采集的危险废物涉及易燃性、腐蚀性、毒性,危害率从高到低分别为具有易燃性、腐蚀性、毒性的危险废物;废有机溶剂与酸洗废液的危害值较高;企业的危险废物危害值从大到小依次为A(6.13)、B(2.12)、C(1.23)、E(1.20)、D(0.82)。研究显示,危害率可以区分危险废物自身的固有危害,可作为危险废物分级的指标,比较不同危险特性废物的风险;危害值可作为企业危险废物分级管理的参考。

关键词：危险废物分级方法风险物质电子行业