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亚硝态氮在补连塔矿地下水库的迁移转化规律研究

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干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 114-120页

作者：赵丽孔伟芳张庆许峰张攀群邢明飞河南理工大学资源环境学院焦作454000 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室西安710077

水资源短缺的西部地区,多通过地下水库充填煤矸石技术对矿井水进行临时储存和净化,但关于亚硝态氮在地下水库中的迁移转化研究较少。以补连塔矿富含生产废水的矿井水中亚硝酸盐为研究对象,通过模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,开展... 详细信息

水资源短缺的西部地区,多通过地下水库充填煤矸石技术对矿井水进行临时储存和净化,但关于亚硝态氮在地下水库中的迁移转化研究较少。以补连塔矿富含生产废水的矿井水中亚硝酸盐为研究对象,通过模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,开展柱动态淋滤实验,研究亚硝态氮在采空区充填矸石中的迁移转化规律。研究结果表明:淋出液中NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、TIN和TDS浓度均经过急剧上升、缓慢下降、最后趋于稳定三个阶段,亚硝态氮的去除率在78.9%~89.8%,淋出液TDS值约是淋滤用液2倍。整个实验过程中,约15.65%的无机氮被充填矸石吸附或转化为N_(2)、N_(2)O或NO等氮化合物。煤矸石中的氨氮易在前期大量溶出,随着时间的推移溶出量逐渐减少并趋于稳定。氨氮对pH的缓冲作用、氮素的生物转化及煤矸石碱性组分的溶出使得淋出液pH值逐渐升高但始终低于淋滤用液。研究结果可丰富氮素循环理论,对于评价我国西部煤矿区地下水库对矿井水的预处理效果及水质净化机理具有重要意义。

关键词：地下水库煤矸石亚硝态氮迁移转化无机氮

煤层底板含水层区域注浆改造浆液扩散范围现场示踪试验

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2045-2056页

作者：郭艳桂和荣洪荒陈永青孙晓宇胡荣杰郭祥东赵群戴亚男余浩李俊孙亮高川国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省皖北煤电集团有限责任公司安徽宿州234000 天地科技股份有限公司北京100000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“... 详细信息

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“水平分支孔”孔间距设计问题,一直备受学界和业界的广泛关注。皖北矿区底板区域注浆工程量大,特别是深部资源开采,将有数十亿元的注浆工程,有必要查清浆液扩散范围真实数据。为此,以皖北矿区恒源煤矿为研究基地,依托Ⅱ63采区底板区域治理工程,设计并实施浆液扩散范围示踪试验,在中间的水平分支孔(Z8-7)投放荧光剂(示踪剂),在两侧的水平分支孔(Z8-6、Z8-8)以及交叉分支检测孔(Z8JC)取岩屑样鉴别荧光水泥,以获得浆液扩散范围,进而在浆液扩散影响因素分析基础上,构建恒源煤矿底板区域注浆治理浆液扩散范围计算公式。结果表明:①综合岩屑现场及室内鉴别结果分析,获得恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围为38.3~44.0 m,且水泥分布密集区在水平分支孔浆液扩散范围30 m以内,该区域内注浆效果最佳。②通过现场岩屑快速鉴别与室内岩屑精准鉴别,取得的浆液扩散范围基本一致,证明了荧光示踪浆液扩散范围的有效性。③通过对比分析,认为在计算参数、边界约束等符合实际注浆工况条件下,浆液扩散范围理论计算和数值模拟结果,与现场示踪试验实测结果较为接近。④利用示踪试验过程中的压水试验及注浆参数、钻遇构造及水文地质响应等数据,考虑重力、构造、地下水径流等因素影响,借助SPSS非线性拟合软件,得到恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围计算公式。⑤基于恒源煤矿受注层实际地质、水文地质条件,利用拟合的浆液扩散范围计算公式得出Ⅱ63采区Z8场地浆液扩散范围为37.8~42.9 m,与浆液扩散范围示踪试验实测结果相近,计算公式可在类似条件下推广应用。本次煤矿底板区域注浆浆液扩散范围现场示踪工程试验,不仅取得了浆液扩散范围的真实数据,而且阐明了浆液扩散与多种地质、水文地质因素之间的内在联系,揭示了超深、超长定向钻注浆浆液扩散机理,构建了浆液扩散范围计算公式,为类似条件下底板区域治理工程水平分支孔孔间距的合理设计提供了参考依据。

关键词：底板区域治理浆液扩散范围示踪试验浆液扩散计算公式皖北矿区恒源煤矿

高渗透率下基于并网逆变器阻抗重塑的锁相环设计方法

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电工技术学报 2024年第2期39卷 554-566页

作者：杨明杨倬李玉龙赵月圆朱军河南理工大学电气工程与自动化学院河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

针对锁相环、电网阻抗与并网逆变器相互耦合所引发的系统稳定性下降问题。首先,建立考虑电网阻抗的锁相环控制结构模型,通过分析锁相环闭环传递函数可知,电网阻抗会使锁相环系统产生右半平面闭环极点,严重影响锁相环与逆变器系统的稳定... 详细信息

针对锁相环、电网阻抗与并网逆变器相互耦合所引发的系统稳定性下降问题。首先,建立考虑电网阻抗的锁相环控制结构模型,通过分析锁相环闭环传递函数可知,电网阻抗会使锁相环系统产生右半平面闭环极点,严重影响锁相环与逆变器系统的稳定性。其次,通过分析逆变器系统输出阻抗,说明锁相环所引入的负阻抗是逆变器系统稳定裕度下降的主要原因。鉴于此,该文提出一种新型锁相环设计方法,理论分析表明,所提方法既能够保证高渗透率下锁相环具有高鲁棒性,又能够对逆变器系统输出阻抗进行重塑,有效拓宽系统对电网阻抗的适应范围。最后,通过仿真与实验验证所提新型锁相环设计方法的有效性。

关键词：高渗透率并网逆变器锁相环阻抗重塑鲁棒性

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饱和岩石循环冻融蠕变力学特性及损伤分析

科学技术与工程 2024年第18期24卷 7584-7591页

作者：郭夏飞李伟煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿灾害防控全国重点实验室北京100013

为研究饱和岩石循环冻融条件下的蠕变力学特性,开展了不同饱和冻融次数三轴蠕变力学试验。根据试样变形特征建立了弹黏塑性蠕变模型,计算了蠕变模型相关参数,研究了饱和循环冻融相关参数变化特征。分析了随冻融次数增加裂隙扩展发育规律... 详细信息

为研究饱和岩石循环冻融条件下的蠕变力学特性,开展了不同饱和冻融次数三轴蠕变力学试验。根据试样变形特征建立了弹黏塑性蠕变模型,计算了蠕变模型相关参数,研究了饱和循环冻融相关参数变化特征。分析了随冻融次数增加裂隙扩展发育规律,提出了循环冻融蠕变损伤模型,基于试验数据对损伤模型进行了验证。研究表明:饱和循环冻融蠕变过程分为过渡蠕变阶段,稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段3个阶段,冻融次数增加蠕变各个阶段均呈缩短趋势。建立弹黏塑性蠕变模型基础上,总结相关蠕变参数随加载应力增加均呈现增大趋势,随冻融次数增加,相同应力条件下蠕变参数逐渐减小。冻融过程中裂隙发育主要分为两种:沿原有裂隙扩展和独立发育的裂隙。原有裂隙扩展速度大于独立发育裂隙产生速度。试样循环冻融过程中裂隙发育速度逐渐增大。考虑冻融次数对蠕变参数的影响,同时引入损伤系数对其影响结果修正,建立蠕变损伤模型解释了循环冻融蠕变损伤过程,模型理论曲线与试验数据对比显示具有较好的相关性,验证了蠕变损伤模型的正确性。

关键词：饱和循环冻融蠕变力学特性蠕变模型裂隙发育规律损伤模型

瓦斯抽采钻孔布置方案参数优化:以保德煤矿为例

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科学技术与工程 2024年第8期24卷 3164-3170页

作者：薛彦平中煤科工集团沈阳研究院有限公司抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室抚顺113122

针对高瓦斯中低渗透率厚煤层工作面常规预抽钻孔预抽浓度低、钻孔衰减系数大、瓦斯预抽时间长等难题,以保德煤矿8号煤层为研究对象。通过8号煤层渗透率各项异性实验分析和现场测试,对8号煤层钻孔布孔方位以及封孔工艺最优参数进行研究... 详细信息

针对高瓦斯中低渗透率厚煤层工作面常规预抽钻孔预抽浓度低、钻孔衰减系数大、瓦斯预抽时间长等难题,以保德煤矿8号煤层为研究对象。通过8号煤层渗透率各项异性实验分析和现场测试,对8号煤层钻孔布孔方位以及封孔工艺最优参数进行研究。结果表明:预抽钻孔与煤壁裂隙呈90°,钻孔倾角为-6°时钻孔抽采效果最好;采用新材料+囊袋作为封孔材料,封孔距离8~16 m时,增大压力和“两堵两注”的注浆方式,能有效地提供封孔的气密性。通过3种不同的测试方法,确定4个月时的钻孔抽采有效半径约为4 m,6个月有效抽采半径为4.5 m。以此为依据,得出工作面瓦斯抽采钻孔最佳布置参数。研究成果为高瓦斯低渗透率厚煤层工作面预抽钻孔设计提供了参考依据。

关键词：瓦斯抽采渗透率顺层钻孔封孔工艺抽采半径

三轴卸荷损伤砂岩单轴再承载力学特性及其破坏机制

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岩土力学 2024年

作者：魏明星朱永建任恒李鹏王希之王平唐成湖南科技大学资源环境与安全工程学院南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室

深部煤炭资源开采面临着高应力的地质环境和岩体开挖卸荷的工程环境，卸荷损伤岩体再承载力学特性及破坏机制研究对于揭示深部岩体失稳破裂规律具有重要意义。通过控制三轴加载卸荷点制备损伤砂岩试件，采用RMT-150C岩石力学加载系统和... 详细信息

深部煤炭资源开采面临着高应力的地质环境和岩体开挖卸荷的工程环境，卸荷损伤岩体再承载力学特性及破坏机制研究对于揭示深部岩体失稳破裂规律具有重要意义。通过控制三轴加载卸荷点制备损伤砂岩试件，采用RMT-150C岩石力学加载系统和东华DHDAS应力应变采集系统，监测三轴卸荷及单轴再加载过程中试件的横向应变和轴向应变。试验结果表明：根据加载前后波速差值可将卸荷岩体分为三类：压密岩体、低损岩体和高损岩体；随着卸载应力水平的升高，损伤砂岩由塑-弹-塑体变形特征过渡为塑-弹体变形特征最后转变为弹-黏体变形特征；压密岩体单轴再加载裂纹体积应变曲线与标准砂岩基本一致，低损岩体弹性变形阶段明显缩短，高损岩体经历极小变形就发生破坏；压密岩体呈现“Y”型斜面剪切破坏特征，低损岩体在卸荷阶段出现的纵向裂缝和裂隙基础上发育并贯通形成主控裂纹造成破坏，高损岩体在“Y”型斜面剪切破裂基础上发育为“X”型斜面剪切破坏；建立了单轴压应力下裂纹力学分析模型，明确了岩石裂纹断裂角θ与裂纹角β和裂纹面摩擦系数f之间的关系。

关键词：损伤砂岩单轴再加载特征强度裂纹体积应变破坏机制

弱电网下基于电网电压前馈的并网逆变器阻抗重塑控制策略

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同方期刊数据库

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电工技术学报 2024年第8期39卷 2553-2566页

作者：杨明杨倬李玉龙朱军河南理工大学电气工程与自动化学院河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室焦作454003

弱电网下,锁相环在基波以上频段引入的负阻特性,会降低系统输出阻抗的相位,严重影响系统稳定性。鉴于此,该文通过系统控制框图等效变换,推导得到可以消除锁相环负阻特性的电网电压前馈函数,进而提出一种基于电网电压前馈控制的并网逆变... 详细信息

弱电网下,锁相环在基波以上频段引入的负阻特性,会降低系统输出阻抗的相位,严重影响系统稳定性。鉴于此,该文通过系统控制框图等效变换,推导得到可以消除锁相环负阻特性的电网电压前馈函数,进而提出一种基于电网电压前馈控制的并网逆变器阻抗重塑控制策略。同时,为了提高该策略的普适性,该文利用函数近似和多目标约束为电网电压前馈函数的优化提供两种设计方法,并从系统基波电流跟踪性能、并网功率因数等方面进行误差分析,从而证明其函数优化设计方法的可行性。理论分析表明,优化后的电网电压前馈控制策略,可以有效地对系统输出阻抗相位特性进行重塑,很大程度上拓宽了系统对电网阻抗的适应范围。最后,通过仿真与实验验证所提控制策略的有效性。

关键词：弱电网并网逆变器阻抗重塑锁相环稳定性

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阻燃输送带火灾早期温度变化与烟气成分研究

矿业科学学报 2024年第2期9卷 135-143页

作者：段佳磊梁运涛贾宝山孙勇王睿德罗奕杭崔鑫峰辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 煤炭科学研究总院北京100013 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122

为实现带式输送机火灾早期预警,改进滚筒摩擦实验平台并监测阻燃输送带温度。利用质谱(MS)技术,分析钢丝绳芯阻燃输送带在摩擦事故早期的升温规律与烟气成分。研究表明,随着摩擦持续进行,阻燃输送带表面温度分布呈现出较强的对称性,最... 详细信息

为实现带式输送机火灾早期预警,改进滚筒摩擦实验平台并监测阻燃输送带温度。利用质谱(MS)技术,分析钢丝绳芯阻燃输送带在摩擦事故早期的升温规律与烟气成分。研究表明,随着摩擦持续进行,阻燃输送带表面温度分布呈现出较强的对称性,最高温度区域逐渐向输送带中心集聚,烟气成分随温度变化而改变。根据实验中烟气产物主要成分以及对应的反应过程,将钢丝绳芯阻燃输送带升温过程分为氧化反应阶段(环境温度至100℃)、取代反应阶段(100~160.2℃)和热解反应阶段(160.2℃以后)。当阻燃输送带处于氧化反应阶段时,输送带热容量较小、升温快,产物多为烷基和酯类化合物;取代反应阶段热容量逐渐增加,升温放缓,产物多为硝基、醚类、羧酸类化合物;热解反应阶段输送带内部热容量基本稳定,升温速率最小,在160.2℃时在烟气成分中首次检测到含氯化合物。

关键词：阻燃输送带滚筒摩擦实验质谱分析升温规律烟气成分

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露天煤矿无人驾驶规模化应用与成效

智能矿山 2024年第6期5卷 56-64页

作者：张磊蔡明祥林巧北京易控智驾科技有限公司国家能源集团新疆能源公司准东露天煤矿

为提高露天矿山无人驾驶运输技术规模化应用水平,基于中心云、区域云、路侧和车端等多源数据融合,通过现场大量技术和运营难点攻关和技术积累,提出了露天矿山无人驾驶技术解决方案“著山”。“著山”方案不仅能够支持车辆的高效运行和... 详细信息

为提高露天矿山无人驾驶运输技术规模化应用水平,基于中心云、区域云、路侧和车端等多源数据融合,通过现场大量技术和运营难点攻关和技术积累,提出了露天矿山无人驾驶技术解决方案“著山”。“著山”方案不仅能够支持车辆的高效运行和高安全冗余,还具备规模化和可复制化的优势,并在多个露天矿实践应用,实现了全球最大的单矿203台无人驾驶矿卡常态化运行,以及无人驾驶运输技术与规模化应用,具备了无人驾驶安全员快速下车的标准化部署能力及应对雪、雨、雾等复杂天气环境挑战的能力。

关键词：露天矿山露天煤矿无人驾驶多源数据融合环境挑战规模化应用安全员复杂天气