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矿用锚索腐蚀程度对其力学性能影响特征数值模拟研究

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第5期6卷 77-90页

作者：刘少伟牛帅贺德印李旭泽张玮钰河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 陕西富源煤业有限公司陕西延安727500

由高强度低松弛预紧力钢绞线制成的矿用锚索与树脂胶结合可提供强大预应力,加固巷道围岩和顶板破碎煤层,但在顶板淋水条件下,锚索自由段相比锚固段更易发生材料腐蚀致断裂失效显现。通过理论分析明晰了受腐蚀锚索自由段在拉伸作用下裂... 详细信息

由高强度低松弛预紧力钢绞线制成的矿用锚索与树脂胶结合可提供强大预应力,加固巷道围岩和顶板破碎煤层,但在顶板淋水条件下,锚索自由段相比锚固段更易发生材料腐蚀致断裂失效显现。通过理论分析明晰了受腐蚀锚索自由段在拉伸作用下裂纹扩展致断裂机制,结合实验室试验与数值模拟探寻了矿用锚索在高矿化度矿井水淋水环境下腐蚀断裂特征,及蚀坑深度、表面腐蚀率与锚索自由段延伸率、极限载荷的相关性。研究结果表明:锚索自由段在拉伸作用下受环境因素影响表面产生蚀坑后,在蚀坑尖端出现应力集中,并衍生呈裂纹扩展致脆性断裂,其延伸率与蚀坑深度成负相关;锚索极限载荷降低的主要影响因素为腐蚀率,其与腐蚀率成负相关;锚索自由段腐蚀程度为30%,表面蚀坑深度小于0.5 mm时, 19股结构锚索承载力优于相同直径的7股锚索;蚀坑深度大于0.5 mm时, 7股结构锚索承载力实现反超。

关键词：矿用锚索淋水腐蚀蚀坑深度腐蚀率极限载荷

基于力学模型构建的留巷切顶高度确定与围岩控制技术

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煤炭工程 2024年第1期56卷 119-126页

作者：辛亚军吴春浩杨俊鹏田孟含祝忍忍河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

以顺和煤矿2401运输巷道沿空留巷为工程背景,分析巷道围岩结构特征,基于巷道局部空间结构稳定性,分别构建了沿空留巷未切顶与切顶力学结构模型,并以巷道不同切顶高度进行物理相似模拟试验。结果表明:巷旁采空区切落的矸石增加对关键块... 详细信息

以顺和煤矿2401运输巷道沿空留巷为工程背景,分析巷道围岩结构特征,基于巷道局部空间结构稳定性,分别构建了沿空留巷未切顶与切顶力学结构模型,并以巷道不同切顶高度进行物理相似模拟试验。结果表明:巷旁采空区切落的矸石增加对关键块的支撑力,同时弱化关键块对直接顶悬壁端部挤压,巷旁支护阻力减少35.78%;随着切顶高度增加,巷道顶板采空区侧端部悬臂由F型缓慢过渡到大I型,同时大保护结构具有向上平移趋势,相比于未切顶1巷,4 cm切顶2巷、8 cm切顶3巷与16 cm切顶4巷叠加应力峰值分别下降9.38%,28.13%,25.00%。结合巷道顶板岩性,最终确定切顶高度为8.2 m,留巷段采用三列单体液压支柱作巷旁支护,长短锚索超前补强,巷道围岩稳定,较好满足使用要求。

关键词：沿空留巷顶板结构切顶卸压巷旁支护

头孢菌素菌渣有机肥对玉米土壤中耐药菌及相关抗性基因的影响

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新疆农业科学 2024年第4期61卷 1003-1010页

作者：刘婉琴易鸳鸯彭小武谢芳顾美英张志东新疆大学生命科学与技术学院乌鲁木齐830047 新疆农业科学院微生物应用研究所/新疆特殊环境微生物实验室乌鲁木齐830091 新疆环境保护科学研究院乌鲁木齐830011 新疆清洁生产工程技术研究中心乌鲁木齐830011 国家环境保护准噶尔荒漠绿洲交错区科学观测研究站乌鲁木齐830011

【目的】研究头孢菌素菌渣有机肥施用后对玉米农田土壤中耐药菌及相关抗性基因丰度的影响,为头孢菌素菌渣有机肥施用生物安全性评价提供科学依据。【方法】设置不施菌渣有机肥(CK)、施用菌渣有机肥500 kg/667m^(2)(B_(1))、1000 kg/667m... 详细信息

【目的】研究头孢菌素菌渣有机肥施用后对玉米农田土壤中耐药菌及相关抗性基因丰度的影响,为头孢菌素菌渣有机肥施用生物安全性评价提供科学依据。【方法】设置不施菌渣有机肥(CK)、施用菌渣有机肥500 kg/667m^(2)(B_(1))、1000 kg/667m^(2)(B_(2))3个处理,分别采用可培养方法和实时荧光定量检测,分析各处理下玉米农田中耐药菌及相关抗性基因丰度变化。【结果】施用头孢菌素菌渣有机肥能显著提高玉米苗期和结果期土壤中细菌总数及苗期时头孢拉定耐药菌菌数。获得了主要抗生素耐药菌株41株,其中,头孢拉定耐药菌8株,分属于6个属。【结论】施用头孢菌素菌渣有机肥能显著提高玉米苗期土壤中各ARGs基因的相对丰度,但在结果期各处理间β-内酰胺类ARGs基因bla TEM相对丰度无显著影响,并对其它耐药基因无明显规律性影响。

关键词：头孢菌素菌渣玉米土壤耐药菌 ARGs q-PCR

松软煤层大采高工作面煤壁片帮机理及深浅孔交替超前预注浆加固技术研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 11-22页

作者：陈晓祥韩文宇河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

目的为探究松软煤层大采高工作面煤壁片帮机理,并对片帮严重的松软煤层大采高工作面煤壁进行有效控制,方法利用材料力学理论得到煤壁片帮的频发位置,引入煤壁剪切破坏准则,得出松软煤体煤壁片帮的主控因素。并以李村煤矿1305工作面为例... 详细信息

目的为探究松软煤层大采高工作面煤壁片帮机理,并对片帮严重的松软煤层大采高工作面煤壁进行有效控制,方法利用材料力学理论得到煤壁片帮的频发位置,引入煤壁剪切破坏准则,得出松软煤体煤壁片帮的主控因素。并以李村煤矿1305工作面为例,通过FLAC3D建立数值模型,以煤壁最大位移、煤体破坏深度、支承压力大小和支承压力峰值位置4个因素作为参考比较对象,通过引入正交试验法,研究了煤层埋深、内摩擦角、黏聚力、抗拉强度以及支护强度对煤壁片帮的影响程度。结果结果表明:煤体自身的物理力学性质(内摩擦角和黏聚力)是影响煤壁片帮的主要因素,其次煤体的赋存条件(埋深)也是一个较为关键的影响因素。结论工业性试验基于正交试验结果提出了大采高综采工作面深浅孔交替超前预注浆加固技术,有效控制了李村煤矿1305工作面煤壁片帮严重情况,为其他类似地质条件大采高综采工作面煤壁片帮控制提供了借鉴。

关键词：大采高松软煤层煤壁片帮正交试验数值模拟

矿井带式输送机火灾烟流特性及其预警防控综述

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中国安全科学学报 2024年第3期34卷 117-128页

作者：徐永亮孙萌王兰云王云刚河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 常州大学安全科学与工程学院江苏常州213164 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

为有效防控煤矿井下带式输送机火灾事故,保障煤矿工作人员的生命财产安全,系统分析矿井带式输送机火灾的起火原因、燃烧特性、烟流特性、监测预警技术及防治措施,并基于当前研究现状提出展望。结果表明:引发带式输送机火灾的主要原因是... 详细信息

为有效防控煤矿井下带式输送机火灾事故,保障煤矿工作人员的生命财产安全,系统分析矿井带式输送机火灾的起火原因、燃烧特性、烟流特性、监测预警技术及防治措施,并基于当前研究现状提出展望。结果表明:引发带式输送机火灾的主要原因是摩擦温升、电气设备故障及明火;研究带式输送机火灾燃烧和烟流特性采用的巷道火灾模型及数值模拟相关参数具有一定局限性,需综合考虑运输巷道实际工况及环境等参数;国内虽有针对带式输送机火灾的监测预警系统,但其尚有不足,需引入5G、大数据及人工智能等新兴技术予以完善,并结合硬件探测及人员管理等方面,健全煤矿带式输送机火灾防治体系,进而全面推动煤矿安全智能化建设。

关键词：带式输送机火灾烟流特性监测预警起火原因燃烧特性防治措施

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深部采空区煤自燃早期预测预报方法研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 34-41页

作者：晁江坤刘爽胡代民韩学锋余明高潘荣锟河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

目的煤矿深部开采中出现的“三高一扰动”特点,导致深部采空区煤自燃危险区域出现判定困难和煤自燃早期预测预报理论依据不足等问题。方法在分析深部高应力条件下,煤氧化气体衍生规律的基础上,计算不同轴向应力下煤体的格雷哈姆系数和... 详细信息

目的煤矿深部开采中出现的“三高一扰动”特点,导致深部采空区煤自燃危险区域出现判定困难和煤自燃早期预测预报理论依据不足等问题。方法在分析深部高应力条件下,煤氧化气体衍生规律的基础上,计算不同轴向应力下煤体的格雷哈姆系数和链烷比,结果结果表明:不同承压状态下,煤样氧化自燃过程中CO,CO_(2)气体的生成量随温度升高而增加;相同温度条件下,随着轴向应力增加,CO和CO_(2)气体的生成量先增加后减小。相同温度条件下,随着轴向应力增大,格雷哈姆系数先增大后减小,R1在9 MPa时达到极大值,R2在6 MPa时达到极大值,R3在9 MPa时达到极大值;相同轴向应力条件下,随着煤样室内温度升高,格雷哈姆系数基本呈线性变化。相同温度条件下,随着轴向应力增加,煤样的链烷比逐渐增大;不同承压状态下链烷比随着温度升高而升高。结论研究结果可为深部煤自燃早期预测预报提供理论依据。

关键词：煤自燃深部开采预测预报格雷哈姆系数链烷比

河流下综放工作面覆岩破坏特征和陷落柱防水煤柱留设研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期43卷 1-10页

作者：韦四江张林超王猛谭毅河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

目的长平矿Ⅲ2317工作面在开切巷处揭露陷落柱,地表丹河流向与工作面推进方向一致,受采动影响,陷落柱内部水体及河水可能通过开采裂隙导入回采空间,从而造成工作面突水。针对以上问题,方法本文采用理论分析、数值模拟和现场观测等方法,... 详细信息

目的长平矿Ⅲ2317工作面在开切巷处揭露陷落柱,地表丹河流向与工作面推进方向一致,受采动影响,陷落柱内部水体及河水可能通过开采裂隙导入回采空间,从而造成工作面突水。针对以上问题,方法本文采用理论分析、数值模拟和现场观测等方法,对回采工作面覆岩“两带”高度、覆岩破坏特征和陷落柱煤柱留设宽度进行研究。结果结果表明:工作面顶板垮落带与导水裂隙带最大发育高度分别为18.38,93.85 m,河水对工作面不构成突水威胁;无煤柱开采时,陷落柱一侧顶板裂隙沿陷落柱胶结面向上高度发育;结合理论计算和数值模拟分析,确定煤柱宽度为35 m。工作面在留设35 m煤柱条件下安全完成回采,地表变形特征符合预期,最大下沉量达到4000 mm,回采过程中工作面未发生突水事故。结论研究结果可为类似条件下的煤层安全开采提供理论和经验支撑。

关键词：水下采煤覆岩破坏特征 “两带”高度陷落柱活化防水煤柱

深部矿井TBM掘进巷道通风及降温耦合模拟分析

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期43卷 18-26页

作者：荣腾龙任箫剑陈召王嘉尉王龙飞刘鹏炬河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素... 详细信息

目的针对TBM(tunnel boring machine)掘进巷道所面临的深井巷道高温问题,方法基于k-ε湍流方程和流体传热方程构建非等温流动耦合理论,对巷道风速和温度演化过程进行模拟,研究不同风筒出口风速、不同风筒出口温度和不同风筒位置等因素对巷道内通风和降温过程的影响。结果结果表明:巷道平均风速与风筒出口风速基本呈线性关系,风筒布置在巷道顶部通风降温效果最佳;风筒出口风速与巷道温度呈负指数相关关系,增加风速可以降低巷道温度;风筒出口温度与巷道截面平均温度基本呈线性关系,巷道内温度随着风筒出口温度升高而升高;掘进工作面达到26℃及以下时风筒出口风速和风筒出口温度之间的多项式关系得到了确定。结论研究结果可为解决TBM掘进深井巷道的高温问题提供参考。

关键词：深部矿井 TBM 掘进巷道通风降温数值模拟影响因素

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预应力锚索自由段剪切破坏机制研究

岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1468-1479页

作者：冯超刘少伟付孟雄吕谦贺德印何亚飞河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 安阳工学院土木与建筑工程学院河南安阳455000 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000

端部锚固型锚索作为一种高效且经济的加固手段,在岩体支护领域应用广泛。端锚锚索自由段剪切破坏是工程实践中常见的一种锚索破坏类型,其破坏机制与全长锚固型锚索有着本质差别,需要进一步深入研究。综合采用实验室试验、理论分析和数... 详细信息

端部锚固型锚索作为一种高效且经济的加固手段,在岩体支护领域应用广泛。端锚锚索自由段剪切破坏是工程实践中常见的一种锚索破坏类型,其破坏机制与全长锚固型锚索有着本质差别,需要进一步深入研究。综合采用实验室试验、理论分析和数值模拟等研究方法,明晰了锚索自由段剪切破坏特征,揭示了预应力锚索自由段板剪切破坏力学机制和细观演化规律。研究结果表明:节理面剪切作用引起锚索内形成耦合增长的轴力和剪力,钢绞线断口同时存在拉伸和剪切破坏2种类型;反弯点处锚索轴力和剪力呈正相关关系,基于拉剪复合破坏准则,较好地解释了锚索剪切破坏力学机制;锚索剪切过程中同时存在拉应力集中区和拉剪复合应力集中区,锚索外缘钢绞线表面剪切损伤导致其较早破坏,锚索内力演化规律证实了锚索剪切破坏属于拉剪复合破坏。研究结果为锚索支护技术的发展提供一定的参考作用。

关键词：岩石力学岩体支护剪切破坏锚索自由段力学模型数值模拟