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割缝数量影响下穿层瓦斯抽采钻孔注浆后裂隙扩展研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3296-3309页

作者：王登科郭玉杰魏建平尚政杰王保国王岳栩付建华董博文唐家豪河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室–省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 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 郑煤集团白坪(河南)煤业有限公司河南登封452482

为解决煤矿瓦斯抽采难题,提高瓦斯抽采钻孔封孔效果,探究瓦斯抽采钻孔注浆封孔后岩石注浆体受割缝影响的力学性质劣化及裂隙扩展规律,开展岩石注浆体的工业CT扫描及三轴压缩试验,全面分析割缝对岩石注浆体力学性质的劣化作用和岩石注浆... 详细信息

为解决煤矿瓦斯抽采难题,提高瓦斯抽采钻孔封孔效果,探究瓦斯抽采钻孔注浆封孔后岩石注浆体受割缝影响的力学性质劣化及裂隙扩展规律,开展岩石注浆体的工业CT扫描及三轴压缩试验,全面分析割缝对岩石注浆体力学性质的劣化作用和岩石注浆体受载破坏后的裂隙扩展规律。研究结果表明:三轴应力条件下,岩石注浆体试样破坏后,二维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,并在割缝位置附近达到峰值,这表明钻孔割缝对岩石注浆体的裂隙扩展具有导向作用,且割缝数量为1时试样裂隙分布范围最小;试样在受载破坏后三维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,欧拉数则随割缝数量呈现出线性减小的趋势,这表明钻孔割缝会改善裂隙连通性,使得裂隙网络趋于复杂;同时,4种不同割缝数量的岩石注浆体试样的抗压强度随割缝数量的增加而减小,但其渗透率随割缝条数的增加而减小,综合考虑选取1~2条割缝较为合理,并经现场试验验证了割缝注浆封隔一体化技术的合理性。

关键词：岩石力学岩石注浆体裂隙扩展工业CT扫描割缝注浆封孔技术穿层钻孔

存在未知时滞非线性系统的迭代变区间预测迭代学习控制

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 701-715页

作者：余琼霞田丰臣孙俊杰侯忠生河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000 焦作煤业(集团)有限责任公司铁路运输处河南焦作454000 青岛大学自动化学院山东青岛266071

本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该... 详细信息

本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该模型能够等价描述本文所考虑的存在未知时滞的未知非线性系统.同时,设计一种新的数据补偿机制用以处理由于系统运行时间区间迭代变化而引起的数据丢失问题.基于所建立的DL模型和数据补偿机制,设计了能够同时处理未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制方法.通过严格的理论分析同时给出了建模误差和跟踪控制误差的收敛性质.最后,通过仿真进一步验证了所提方法的有效性.

关键词：迭代学习控制预测迭代学习控制未知时滞迭代变区间

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煤矿企业大型固定设备管理工作的探讨

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第4期 0074-0077页

作者：李彬徐晓磊河南省正龙煤业有限公司河南永城476600

煤矿大型固定设备是煤矿生产中的重要组成部分,对于保障煤矿的安全生产和提高生产效率具有重要的作用。煤矿大型固定设备主要包括主提升系统、主要通风机系统、主排水系统、主煤流运输系统、压风系统、供电系统、主要供热降温系统和瓦... 详细信息

煤矿大型固定设备是煤矿生产中的重要组成部分,对于保障煤矿的安全生产和提高生产效率具有重要的作用。煤矿大型固定设备主要包括主提升系统、主要通风机系统、主排水系统、主煤流运输系统、压风系统、供电系统、主要供热降温系统和瓦斯抽采泵站等机电设备。本文主要从大型固定设备选型与使用、日常维护与计划检修、专业管理和技术管理以及智能化管理,对大型固定设备设计、论证、安装调试、维保工作,做到设备全过程管理。

关键词：大型固定设备预防性检修维护专业性维保管理自动化

基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策

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煤炭科学技术 2024年第1期52卷 221-231页

作者：李延河倪小明王保玉谭学斌平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 中国平煤神马控股集团有限公司河南平顶山467000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学煤系气资源高效开发研究院河南焦作454000

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高... 详细信息

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出“两场”演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策。结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出“波动-线性降低”的变化规律,位移呈现出“几乎未发生变化-类双曲线型”的变化规律。最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固。研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件。建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性。该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导。

关键词：采动井套管破断防控对策加强件上覆岩层组合

基于属性约简与加权最优层次聚类的短期风速混合预测

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电网技术 2024年第5期48卷 2054-2063,I0067页

作者：秦本双杨子轶李琼林张朔严张文燕郭宇河南理工大学电气工程与自动化学院河南省焦作市454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南省焦作市454003 国网河南省电力有限公司电力科学研究院河南省郑州市450052 湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082

准确的风速预测是提高风功率预测精度的重要保障。为此,提出一种基于互信息(mutualinformation,MI)属性约简与加权最优层次聚类(weighting optimal hierarchy clustering,WOHC)的离群鲁棒极限学习机(outlier robust extreme learning machine,ORELM)风速混合预测方法。首先,计算32维风速属性特征与风速时间序列间的MI,分析不同特征与风速的相关性。在此基础上,分别采用最大相关最小冗余(maximum correlation minimum redundancy,MRMR)算法和WOHC算法实现风速属性特征的约简及风速样本数据的聚类划分,并通过最优化聚类预处理(clusters optimizationonpreprocessingstage,COPS)确定最优聚类数。然后,采用ORELM对不同样本集分别进行训练,构建ORELM风速混合预测模型。计算待预测点约简后的属性特征与每个聚类中心的欧式距离,选择匹配的ORELM模型进行风速预测。最后,结合东北某风电场实测数据对所提预测方法的有效性和准确性进行验证,结果表明所提方法具有较好的预测精度,能够满足实际风电场风速预测的需要。

关键词：风速混合预测属性约简 WOHC ORELM

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分区内排露天煤矿压帮留沟模式及参数优化

煤炭学报 2024年第4期49卷 1834-1844页

作者：马力王恒荣罗科李瑞行靳新宇常治国西安科技大学能源学院陕西西安710054 山西焦煤集团山煤国际河曲露天煤业有限公司山西忻州036500 新疆工程学院安全科学与工程学院新疆乌鲁木齐830000

大型露天煤田安全高效集约化开发是露天煤炭开发的发展趋势,以分区开采为主要开发模式的大型露天煤田具有安全高效、回采率高、投资回收期短的显著优势,同时可以利用开采形成的采空区回填剥离物料形成内排土场,并降低剥离物料对土地的... 详细信息

大型露天煤田安全高效集约化开发是露天煤炭开发的发展趋势,以分区开采为主要开发模式的大型露天煤田具有安全高效、回采率高、投资回收期短的显著优势,同时可以利用开采形成的采空区回填剥离物料形成内排土场,并降低剥离物料对土地的压占及破坏。针对大型露天煤矿分区开采衍生出相邻采区间二次剥离量大的问题,在考虑压帮内排留沟模式影响基础上,结合外排空间受限条件,以内排加高分析不同压帮留沟模式对剥采与运输系统的影响,建立全压帮及半压帮内排总费用模型,并对半压帮倒三角和倒梯形留沟模式进行对比分析。基于费用补偿法,以全压帮内排为参照,在剥离物料不外排的条件下,综合考虑内排容量,构建压帮内排倒三角留沟模式与倒梯形留沟模式的留沟高度优化模型以及内排搭桥移设步距优化模型。对山西河曲露天煤矿首采区与二采区间留沟高度及运输系统进行综合优化。结果表明:半压帮内排经济效益显著,压帮内排倒三角留沟总费用随着留沟高度的增加先增大后减小,总经济效益先减小后增大,最佳留沟高度为110 m,内排搭桥最佳移设步距为104 m,相对全压帮内排节约10080万元;压帮内排倒梯形留沟总费用随着留沟深度的增加先减小后增大,总收益先增大后减小,最佳留沟高度为67 m,内排搭桥最佳移设步距为264 m,相对全压帮内排节约24540万元。留沟面积相等的条件下,倒三角留沟模式留沟深度较大,对单侧剥离物料运输系统影响较大,内排土场工作线长度较长,一般适用于内排空间紧张的露天煤矿;倒梯形留沟模式留沟深度较小,内排容量受到一定限制,一般适用于内排空间较大的露天煤矿。

关键词：全留沟内排全压帮内排倒三角留沟倒梯形留沟内排搭桥

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基于卡尔曼滤波的动力电池SOC估算

江苏大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 24-29页

作者：徐立友马可杨晴霞宋林涛马小斌河南科技大学车辆与交通工程学院河南洛阳471000 河南凯瑞车辆检测认证中心有限公司河南焦作454000 焦作煤业集团物资供应处河南焦作454000

由于传统无迹卡尔曼滤波估算方法具有局限性,为了能准确估算动力电池荷电状态(state of charge,SOC),提出了一种基于无迹卡尔曼粒子滤波的动力电池SOC估算方法.以三元锂电池为研究对象,建立了电池二阶RC等效电路模型,通过对电池进行充... 详细信息

由于传统无迹卡尔曼滤波估算方法具有局限性,为了能准确估算动力电池荷电状态(state of charge,SOC),提出了一种基于无迹卡尔曼粒子滤波的动力电池SOC估算方法.以三元锂电池为研究对象,建立了电池二阶RC等效电路模型,通过对电池进行充放电试验辨识出模型参数,并验证模型准确性.采集了实际工况下的电池数据,分别用无迹卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法和无迹卡尔曼粒子滤波算法估算电池SOC,在MATLAB中进行了仿真试验,并对估算的电池SOC进行比较.结果表明:无迹卡尔曼粒子滤波算法可以快速准确地估算出电池SOC,误差小于2.5%,优于另外2种算法.

关键词：三元锂电池 SOC 等效电路模型卡尔曼滤波电池管理系统

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

六方氮化硼负载纳米氧化铝复合填料的制备及改性环氧涂层的防腐性能研究

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材料导报 2024年第20期38卷 297-302页

作者：颜蜀雋谭雅莉庞忠荣万鹏颖齐福刚国家能源集团宁夏煤业有限责任公司银川750001 邦泽科技有限公司湖南湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院湖南湘潭411105

将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的Al_(2)O_(3)纳米颗粒负载在覆盖有聚多巴胺(PDA)的六方氮化硼(h-BN)片层表面,合成了一种新型的PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料,然后将其作为填料分散在环氧树脂中制备复合环氧涂层。结果表明,PDA-... 详细信息

将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的Al_(2)O_(3)纳米颗粒负载在覆盖有聚多巴胺(PDA)的六方氮化硼(h-BN)片层表面,合成了一种新型的PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料,然后将其作为填料分散在环氧树脂中制备复合环氧涂层。结果表明,PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料在环氧树脂中具有良好的分散性,并且表现出主动缓蚀的效果。添加质量分数为1%的PDA-BN@f-Al_(2)O_(3)复合材料的环氧涂层表现出良好的阻隔性能以及长效防腐的效果,其低频区的阻抗模量(|Z|_(0.01 Hz))比纯环氧涂层高三个数量级,同时复合涂层的柔韧性也得到提升。

关键词：六方氮化硼纳米氧化铝复合材料环氧树脂耐腐蚀性能