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地铁车站矩形顶管壳-接头理论模型及纵向变形

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 99-110页

作者：许有俊黄正东张朝李鹏飞康佳旺张旭单余含内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学矿山安全与地下工程院士专家工作站内蒙古包头014010 内蒙古自治区高校城市地下工程技术研究中心内蒙古包头0140104 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

针对矩形顶管隧道易受影响产生纵向变形、进而引发接头破坏的问题,提出一种矩形顶管隧道壳-接头理论模型,并以此研究隧道在不均匀沉降作用下的纵向变形。首先,通过室内模型试验,探究矩形顶管隧道接头力学特性;其次,建立壳-接头理论模型... 详细信息

针对矩形顶管隧道易受影响产生纵向变形、进而引发接头破坏的问题,提出一种矩形顶管隧道壳-接头理论模型,并以此研究隧道在不均匀沉降作用下的纵向变形。首先,通过室内模型试验,探究矩形顶管隧道接头力学特性;其次,建立壳-接头理论模型,给出接头力学元件的刚度矩阵及其计算方法;然后,建立数值模型,并与室内模型试验结果进行对比;最后,依托20环管节的矩形顶管隧道工程实例,研究不均匀沉降作用下的隧道纵向变形。结果表明:接头破坏表现为闭合间隙、钢套环受力和变形破坏3个阶段,接头的抗剪和抗弯均由钢套环承担;壳-接头理论模型的模拟计算结果与模型试验结果较吻合,验证了模型的实用性和准确性;矩形顶管隧道的纵向变形受地基刚度影响显著,砾砂、粉砂和黏土3种地层对应的隧道最大附加沉降分别为3.72,7.66和12.14 mm,随着地基刚度的减小,隧道接头受不均匀沉降的影响将会增大。

关键词：地铁车站矩形顶管壳-接头理论模型地基刚度隧道纵向变形

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露天矿山爆破共享控制理论的基本方法

爆破 2024年第3期41卷 16-25,50页

作者：李萍丰徐振洋王雪帆郭润泽姜立春宏大爆破工程集团有限责任公司广州510623 非煤露天矿山安全智能开采国家矿山安全监察局重点实验室肇庆526530 辽宁科技大学矿业工程学院鞍山114051 辽宁省金属矿产资源绿色开采工程研究中心鞍山114051 中国地质大学(北京) 北京100083 华南理工大学广州510640

在露天矿山爆破作业中,为充分考虑各工序环节间的衔接,合理配置矿山生产资源、降低总体能耗,提出爆破共享控制理论。结合矿石宏观破碎和细观损伤的关联关系,创新地提出铲运过程的矿石损伤模型。通过优化各工序作业的衔接,考虑生产设备... 详细信息

在露天矿山爆破作业中,为充分考虑各工序环节间的衔接,合理配置矿山生产资源、降低总体能耗,提出爆破共享控制理论。结合矿石宏观破碎和细观损伤的关联关系,创新地提出铲运过程的矿石损伤模型。通过优化各工序作业的衔接,考虑生产设备的磨损、折旧等因素,将钻孔、破碎用电(油)、现场装药爆破、铲装、运输等环节的总能耗进行合理分配,提出各工序的评价和控制指标,建立爆破共享控制模型。结果表明:矿石损伤模型揭示了岩石爆破破坏过程的多阶段特性,通过调控破碎量对破碎能耗进行有效预测,拟合精度达到0.8以上,能够实现破碎机运行效率的优化和破碎能耗的降低。通过爆破共享控制模型,计算得到爆破参数设计的最优解,建立约束条件下最优综合能耗公式,能够实现各环节能量的精准调整,为矿山作业的高效、安全和可持续发展提供了有力支持。

关键词：露天矿山爆破破碎能耗控制

负载腐植酸生物炭对矿区土壤淋溶液中Mn^(2+)吸附性能的影响

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煤炭学报 2024年第9期49卷 4006-4018页

作者：代泽宇周剑林刘伟银秦平陈荣陈章李志贤陈国梁湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学化学化工学院湖南湘潭411201

利用玉米秸秆基生物炭(CSB)负载腐植酸制备腐植酸改性生物炭(CSB-HA),用于吸附矿区土壤淋溶液中Mn^(2+)并分析其吸附特性。借助SEM、BET、XRD、XPS和FT-IR等方法对制备得到的样品进行表征分析,CSB-HA比表面积为7.911 m^(2)/g,孔隙以介... 详细信息

利用玉米秸秆基生物炭(CSB)负载腐植酸制备腐植酸改性生物炭(CSB-HA),用于吸附矿区土壤淋溶液中Mn^(2+)并分析其吸附特性。借助SEM、BET、XRD、XPS和FT-IR等方法对制备得到的样品进行表征分析,CSB-HA比表面积为7.911 m^(2)/g,孔隙以介孔居多。优良的孔隙结构提供大量吸附点位,并促进与污染物的接触,使吸附性能提升。CSB-HA表面富含C=O、O=C—O和—COOH等含氧官能团,其中氧原子能与重金属离子进行络合配位形成配位键,从而去除Mn^(2+)。CSB-HA对Mn^(2+)的最大吸附量为21.493 mg/g,准一级动力学模型、准二级动力学模型、Langmuir等温式和Temkin等温式能较好拟合吸附过程,Temkin常数bk_(id2)=0.287),且拟合线均不通过原点,故颗粒内扩散阶段是吸附过程的控速关键阶段。热力学模拟中,分离系数R_(L)均在0.4~0.6,ΔH=15.41 kJ/mol>0,且ΔG均为负数并随温度升高而减小,表明吸附过程是可逆且自发吸热的,升温能促进吸附反应进行。ΔS=49.90 J/(mol·K)>0,证明吸附过程中固液界面随机性增加。模拟淋溶液吸附实验表明CSB-HA吸附Mn^(2+)效果较好且对淋溶液pH有调节作用。

关键词：碳材料腐植酸尾矿土吸附模型扩散模型

我国金属矿山采—装—运过程中粉尘职业危害防控技术进展与展望

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金属矿山 2024年第5期 41-54页

作者：李刚李胜张伟军徐宇陈彦亭谢文茜赵振兴李万涛荣辉刘建国金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司安徽马鞍山243000 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心北京102308 国家卫生健康委粉尘危害工程防护重点实验室北京102308 河北钢铁集团矿业有限公司河北唐山063000 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 北京科技大学大安全科学研究院北京100083

在高温、噪声、粉尘、有毒有害气体等金属矿山主要的职业病危害因素中,由粉尘引起的尘肺病在职业病病例中占比最大,为不断推进粉尘职业健康防护研究,保障金属矿山人员、生产与环境安全,概述了金属矿山尘源与扩散理论以及粉尘职业健康职... 详细信息

在高温、噪声、粉尘、有毒有害气体等金属矿山主要的职业病危害因素中,由粉尘引起的尘肺病在职业病病例中占比最大,为不断推进粉尘职业健康防护研究,保障金属矿山人员、生产与环境安全,概述了金属矿山尘源与扩散理论以及粉尘职业健康职业防护研究现状,基于安全工程系统性原理,分别从源头治理、过程控制以及个体防护3个维度分析了我国金属矿山采—装—运过程中粉尘职业危害防控技术进展。在此基础上,剖析了目前存在的不足,并展望了未来发展方向。认为现阶段存在的不足在于金属矿山粉尘控制理论体系尚未成熟,金属矿山粉尘智能化监测预警技术研究有待加强,不同粉尘治理技术交叉性、协同性研究与应用较薄弱,以及以现场人员舒适性为导向的个体呼吸防护设备研发需要进一步加强,未来可从完善金属矿山粉尘控制理论体系,开发适用于金属矿山产尘特性的智能化防尘监测预警技术,注重粉尘治理技术的交叉性、协同性研究与应用,以及研发更符合人体工程学的个体防护设备等方面进一步开展工作。

关键词：金属矿山粉尘治理职业健康防护技术

基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究

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金属矿山 2024年第1期 139-148页

作者：江松武露云付信凯顾清华洪勇章赛卢才武西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 中钢集团山东富全矿业有限公司山东济宁272000

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration... 详细信息

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的2自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用Carsim和Matlab/Simulink搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在3种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为5 cm,最大纵向误差仅为10 cm,速度误差控制在1 m/s以内,航向误差范围为±0.1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。

关键词：无轨胶轮车 LQR PID 前馈补偿电机模型横纵向协调控制智能矿山

用于隧道减震的叠层剪切吸能结构剪切性能试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 822-835页

作者：曹安廷张学朋蒋宇静苏航李宁博何磊薛娇王荣超山东科技大学省部共建矿山岩层智能控制与绿色开采国家重点实验室(培育基地) 山东青岛266590 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590 水利部水利水电规划设计总院北京100023 中铁二局集团有限公司四川成都610036 山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590

提出一种新型叠层剪切吸能(LSED)结构改变衬砌连接方式,能够保证隧道在轴向上具有良好的变形能力和在环向上具有较好的抵抗变形的刚性能力。基于LSED结构的竖向承载和剪切变形能力开展LSED结构的室内剪切试验和数值试验研究,利用变异系... 详细信息

提出一种新型叠层剪切吸能(LSED)结构改变衬砌连接方式,能够保证隧道在轴向上具有良好的变形能力和在环向上具有较好的抵抗变形的刚性能力。基于LSED结构的竖向承载和剪切变形能力开展LSED结构的室内剪切试验和数值试验研究,利用变异系数法评价橡胶剪切模量、橡胶层单层厚度、橡胶层层数和结构有效直径等因素对LSED结构水平剪切性能影响的权重。最后,利用有限元软件ABAQUS建立LSED结构-隧道衬砌-围岩三维精细化工程模型,并采用动力时程分析方法对其地震响应进行分析。研究结果表明:在压剪状态下,结构整体位移由下到上逐渐增大,橡胶层的受拉区主要集中在外侧边缘,拉应力及其分布面积由两端向中间逐渐减小,上表面的最大名义主应变最大值由上到下逐渐减小;钢板层较大应力区域主要分布在靠近上下封板部位。设计因素中橡胶剪切模量和结构内部钢板直径对LSED结构的水平等效刚度的影响更为显著;LSED结构的设置能有效降低衬砌的地震响应,且减震率达到45%以上。

关键词：隧道叠层剪切吸能控制剪切性能相关性分析减震效果

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加碱焙烧浸出法制备高纯石墨

新型炭材料 2010年第1期25卷 22-28页

作者：葛鹏王化军赵晶解琳张强北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为了制备高纯石墨,对常规碱酸法进行改进,并采用改进后的加碱焙烧浸出法对湖北金昌鳞片石墨浮选精矿进行提纯。结果表明,使用加碱焙烧浸出法提纯后可将石墨的固定碳含量由85.792%提高至99.914%,加碱焙烧浸出法可以有效降低石墨原料中的... 详细信息

为了制备高纯石墨,对常规碱酸法进行改进,并采用改进后的加碱焙烧浸出法对湖北金昌鳞片石墨浮选精矿进行提纯。结果表明,使用加碱焙烧浸出法提纯后可将石墨的固定碳含量由85.792%提高至99.914%,加碱焙烧浸出法可以有效降低石墨原料中的杂质含量,其提纯效果远远优于常规碱酸法。

关键词：鳞片石墨焙烧水浸酸浸

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卸矿站粉尘浓度影响因素的数值模拟研究

煤炭学报 2018年第B6期43卷 185-191页

作者：蒋仲安陈记合王明陈举师北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了掌握卸矿站卸矿时卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件对巷道内粉尘浓度的影响,以国内某矿山2号卸矿站为研究对象,运用ANSYS软件对该卸矿站建模、模拟,研究巷道粉尘浓度与卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件之间的关系。研究表... 详细信息

为了掌握卸矿站卸矿时卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件对巷道内粉尘浓度的影响,以国内某矿山2号卸矿站为研究对象,运用ANSYS软件对该卸矿站建模、模拟,研究巷道粉尘浓度与卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件之间的关系。研究表明,数值模拟结果与实测结果基本吻合;下风向巷道粉尘浓度大小与卸矿量成正比例关系,与风速、矿石粒径成反比例关系;满足生产条件的情况下,卸矿量5 000 kg/s、巷道风速1.5 m/s时,尽可能增大矿石粒径、定期清扫巷道壁面,可有效降低巷道粉尘浓度。

关键词：卸矿站粉尘浓度分布影响因素粉尘运移规律数值模拟

胶带输送巷道粉尘浓度分布的数值模拟及实验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2015年第6期42卷 127-134页

作者：陈举师蒋仲安王明北京科技大学教育部金属矿山高效开采与安全重点实验室北京100083

为了改善胶带输送巷道粉尘浓度超标的现状，探索影响粉尘浓度分布的主要因素，根据相似原理，结合气固两相流的运动方程，导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数，建立了胶带输送巷道相似模型，运用计算流体力学的 Fluent 软件对... 详细信息

为了改善胶带输送巷道粉尘浓度超标的现状，探索影响粉尘浓度分布的主要因素，根据相似原理，结合气固两相流的运动方程，导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数，建立了胶带输送巷道相似模型，运用计算流体力学的 Fluent 软件对胶带输送巷道相似模型粉尘浓度分布进行数值模拟，并与相似实验数据对比分析，模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明，巷道平均风速及胶带运行速度是影响粉尘浓度分布的两大主要因素.巷道平均风速为0.15~0.60 m·s^-1时，风速越大，粉尘浓度越低.胶带运行速度为1~2.5 m·s^-1时，运行速度越大，粉尘浓度越高.

关键词：浓度分布胶带输送巷道粉尘相似理论数值模拟