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UV/Fe(Ⅲ)工艺对络合态重金属的去除效果及机理

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 213-220页

作者：丁语馨杨正恒马晓明余瑾金青海何頔广东工业大学生态环境与资源学院大湾区城市环境安全与绿色发展教育部重点实验室广州510006 深圳市盘古环保科技有限公司广东深圳518055

UV/Fe(Ⅲ)工艺是一种处理络合态重金属的新型组合工艺,该工艺先通过Fe(Ⅲ)的置换作用释放游离重金属离子,然后通过UV辐照对有机配体进行降解,最后通过碱性沉淀去除络合态重金属。以Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA为目标污染物,采用UV/Fe(Ⅲ)... 详细信息

UV/Fe(Ⅲ)工艺是一种处理络合态重金属的新型组合工艺,该工艺先通过Fe(Ⅲ)的置换作用释放游离重金属离子,然后通过UV辐照对有机配体进行降解,最后通过碱性沉淀去除络合态重金属。以Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA为目标污染物,采用UV/Fe(Ⅲ)工艺对其进行去除,通过去除效果对比和机理分析,对组合工艺去除效果差异的内部机理进行阐述,并提出相应的优化方案。结果表明,UV/Fe(Ⅲ)工艺对Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA的去除效果存在较大差异,对两种络合态重金属中Cu、Ni的去除率分别为70%和41%。通过高效液相色谱(HPLC)、分光光度法、苯甲酸(BA)探针实验,确定Cu(Ⅱ)-EDTA、Ni(Ⅱ)-EDTA去除效果差异的主要原因是Fe(Ⅲ)对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的置换效果有明显差异,置换率分别是85%、22%。对Ni(Ⅱ)-EDTA置换过程分别进行Fe(Ⅲ)投加量和反应温度优化,结果表明,反应温度优化可以显著提升Fe(Ⅲ)对Ni(Ⅱ)-EDTA的置换效率。将反应温度提升至35℃,Ni去除率从41%提升至60%。反应温度在UV/Fe(Ⅲ)工艺中对Ni(Ⅱ)-EDTA的去除至关重要,适当升温有助于提高置换率,进而提升去除率。

关键词：络合态重金属三价铁置换 UV辐照碱性沉淀反应温度

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知识耦合分层值分解的多机协同突防行动策略规划方法

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控制与决策 2025年第1期 137-147页

作者：罗俊仁张万鹏苏炯铭蒋超远陈璟国防科技大学智能科学学院

利用多智能体强化学习方法赋能异构多实体系统是分布式人工智能领域的前沿课题.多机协同突防海上目标任务中异构多编队之间的高效协同是制胜的关键,由于环境的部分可观导致多智能体强化学习方法的探索效率不高.为此,提出一种知识耦合分... 详细信息

利用多智能体强化学习方法赋能异构多实体系统是分布式人工智能领域的前沿课题.多机协同突防海上目标任务中异构多编队之间的高效协同是制胜的关键,由于环境的部分可观导致多智能体强化学习方法的探索效率不高.为此,提出一种知识耦合分层值分解(hierarchical value decompostion, HAVED)的多机协同突防行动策略规划方法,上层围绕多机编队间(intra-team)占位规划展开资源调度,下层围绕编队内(inner-team)任务规划展开目标分配.对值分解基类算法利用加权算子对联合动作对应的损失进行加权,避免陷入局部最优,着力提升多机多编队在对抗场景中突防策略的探索与学习效率.为验证算法的有效性,以多机协同突防海上目标为典型任务场景,设计典型任务想定.采用集中式训练-分布式执行范式,在墨子兵棋推演平台上进行仿真实验,对多类值分解方法进行对比分析,以验证所提出方法的有效性.最后通过对推演对抗过程数据进行复盘分析,总结出智能体涌现出的3种典型行动策略.

关键词：分层决策多智能体强化学习协同突防行动规划

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含隐伏断层底板原生缺陷致灾前兆研究

煤炭技术 2025年第1期44卷 216-220页

作者：王博睿张远航山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590

为探究隐伏断层底板复杂构造活化致灾前兆规律,遏制含隐伏断层底板原生裂隙对导水通道的促进作用,运用了FLAC3D数值模拟软件,通过对比分析得到随掘过程中原生缺陷结构辨识方法及致灾前兆规律。研究结果表明:在导水通道的形成前,原生缺... 详细信息

为探究隐伏断层底板复杂构造活化致灾前兆规律,遏制含隐伏断层底板原生裂隙对导水通道的促进作用,运用了FLAC3D数值模拟软件,通过对比分析得到随掘过程中原生缺陷结构辨识方法及致灾前兆规律。研究结果表明:在导水通道的形成前,原生缺陷结构沿采掘反方向长40 m、宽30 m的区域被看作原生缺陷结构的剪应力、压应力异常辨识区域;异常辨识区域内监测点剪应力不断升高,并在工作面过隐伏断层后剪应力呈下降趋势;异常辨识区域内监测点压应力都呈现“降低—升高”趋势,且监测点压应力的升高趋势亦可作为原生缺陷结构辨识信息。为安全绿色开采高承压水上煤炭资源,实现安全过隐伏构造提供科学理论及工程指导。

关键词：隐伏断层原生缺陷数值模拟致灾前兆

双向极不等压软岩巷道围岩裂隙分布及变形机制

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3025-3037页

作者：王卫军马谕杰范磊袁超吴海田芯宇湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

巷道围岩蝶形塑性区破坏是引起巷道围岩大变形的重要原因,近年来引起了巷道支护工作者的高度重视。掌握蝶形塑性区内围岩变形机制是实现软岩巷道围岩控制的基础。然而,有关于蝶形破坏理论中围岩变形机制的研究却鲜有报道。针对上述问题... 详细信息

巷道围岩蝶形塑性区破坏是引起巷道围岩大变形的重要原因,近年来引起了巷道支护工作者的高度重视。掌握蝶形塑性区内围岩变形机制是实现软岩巷道围岩控制的基础。然而,有关于蝶形破坏理论中围岩变形机制的研究却鲜有报道。针对上述问题,以南方某矿一采区南运巷产生的大变形特征为研究对象,在分析巷道所处应力环境及地质条件的基础上,对围岩裂隙分布、巷道变形机制及控制方法进行了系统研究。结果表明:南运巷是典型的极不等压软岩巷道,巷道开挖后,围岩裂隙呈“蝶形”分布;“蝶形裂隙区”集中出现在“蝶形塑性区”范围内,蝶叶部位围岩裂隙以剪切裂隙为主,且蝶叶部位剪切裂隙大多围绕巷道呈“环形”分布,而张拉裂隙则集中出现在巷道围岩自由面附近。蝶形塑性区内围岩应力特征主要有2方面:一为围岩的主应力方向发生了偏转,具体表现为最大主应力围绕巷道呈环形分布,巷道上部最小主应力方向指向巷道中心,巷道下部最小主应力方向背离巷道中心;二为围岩最大/最小主应力比值较大,且主应力比值等值线呈“蝶形”分布。根据塑性区内围岩裂隙分布特点及应力特征,建立了含软弱面围岩力学剪胀模型,认为处于此应力特征下的围岩剪胀作用较强,剪胀作用使围岩向巷道空间内挤压,进而使巷道产生大变形。围岩裂隙分布不规则及原支护方案不合理是导致巷道产生大变形的主要原因。基于上述研究,提出了以“全断面预应力短锚索+关键部位长锚索加强支护+注浆”为核心的差异化支护方案,现场监测表明,新支护方案可有效控制围岩变形,保证巷道在使用期间的稳定性。

关键词：软岩巷道 3DEC 裂隙分布巷道大变形原因蝶形塑性区围岩控制

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砂岩加载过程中的细观损伤试验研究

岩石力学与工程学报 2019年第3期38卷 487-498页

作者：唐海易帅袁超王建龙丁安松赵志伟湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

为研究砂岩在加载过程中的细观损伤特征,采用三轴压缩试验设备,对砂岩进行特定高围压下不同轴向应力加载试验。利用扫描电镜、能谱分析仪对加载后的完整岩样进行细观观测,运用图像处理程序对砂岩的细观损伤信息进行统计分析。研究结果表... 详细信息

为研究砂岩在加载过程中的细观损伤特征,采用三轴压缩试验设备,对砂岩进行特定高围压下不同轴向应力加载试验。利用扫描电镜、能谱分析仪对加载后的完整岩样进行细观观测,运用图像处理程序对砂岩的细观损伤信息进行统计分析。研究结果表明:在30MPa围压和未超过单轴抗压的轴应力下,砂岩的应力–应变曲线未见明显屈服点,而随轴向应力增加,其塑性变形程度与细观损伤因子不断增加,砂岩强度渐进劣化;试件细观损伤因子基本服从Gauss函数分布,其细观损伤随轴向应力的增加由观测面边缘逐渐向中心延展。砂岩内部的3种细观结构在加载后仅表现为砂粒、胶结体2种细观形貌,且随轴向应力的增加,试件损伤细观上首先从胶结体开始,然后逐步转移到砂粒。砂岩主要由氧、硅、铝3种元素组成,氧元素遍布整个试件,硅元素主要分布在试件的高强度区,铝元素主要分布在试件的低强度区。

关键词：岩石力学塑性变形细观损伤损伤因子微裂纹元素分析

超前预掘留巷开采与常规留巷开采巷道破坏特征对比及成因分析

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采矿与安全工程学报 2023年第6期40卷 1129-1138页

作者：王卫军范磊马谕杰袁超湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

沿空留巷作为无煤柱开采技术的一种,在提高煤炭回收率、降低开拓掘进量的同时,也给后续留巷巷道的维护带来诸多挑战。以沿空留巷技术的应用为主线,选取Y型通风的后退式留巷工艺(常规留巷工艺)和超前预掘运输巷的前进式留巷工艺(超前预... 详细信息

沿空留巷作为无煤柱开采技术的一种,在提高煤炭回收率、降低开拓掘进量的同时,也给后续留巷巷道的维护带来诸多挑战。以沿空留巷技术的应用为主线,选取Y型通风的后退式留巷工艺(常规留巷工艺)和超前预掘运输巷的前进式留巷工艺(超前预掘留巷工艺)为研究对象,研究2种不同留巷工艺下回采巷道的破坏特征,通过分析回采巷道三维应力场的演化规律,揭示不同留巷工艺下回采巷道差异破坏的力学机理。结果显示,围岩主应力方向的分布与开挖空间的形成密切相关,在开挖空间附近的“应力扰动区”内,岩体的最小主应力总是近似指向开挖空间的几何中心,最大主应力呈椭球形将开挖空间环向包裹;不同留巷工艺下回采巷道围岩应力场的分布规律也不尽相同,巷道主应力的大小和侧压系数的高低在一定程度上共同决定了巷道的破坏形态;采动应力对回采巷道的影响并不总是不利的。应力场是矢量场,具有大小和方向,回采巷道的破坏特征取决于采动应力和原岩应力矢量相加所形成的“复合应力场”,而不是两场的代数和。因此,开拓方式的选取和支护参数的确定不仅要考虑原岩应力场的分布规律,还需要考虑采动应力场的影响。在一定条件下,合理利用采动应力可以改善围岩的应力环境,降低回采巷道维护难度。

关键词：超前预掘沿空留巷塑性区差异破坏

基于蝶形破坏理论的深部巷道围岩控制技术研究

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煤炭科学技术 2023年第1期51卷 157-167页

作者：王卫军范磊马谕杰袁超湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一,而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响,结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用... 详细信息

现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一,而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响,结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用机理并阐述了支护与围岩变形的内在关系,基于蝶形破坏理论探讨了深部巷道围岩的控制原理,提出深部巷道围岩控制技术并在工程中予以应用。结果显示:(1)锚杆支护能够有效减少围岩变形,但是无法控制巷道不发生变形,即在现有的支护水平下巷道存在着部分无法控制的围岩变形,即“给定变形”,且“给定变形”随巷道埋深的增加不断增大。(2)锚杆支护对于巷道围岩剪胀、滑移等非连续性变形的控制效果明显,而对于完整岩体的连续性变形的影响十分有限。因此,锚杆支护主要是通过控制巷道塑性区内岩体的非连续性变形进而控制巷道的总变形。(3)巷道总变形主要包括“给定变形”和“支护残余变形”2个部分。巷道围岩控制的主要途径就是减少“支护残余变形”。(4)锚杆支护的作用机理要求锚杆的锚固基础必须始终位于完整岩体中,因此巷道开挖后的塑性区形态以及塑性区在服务期内的发展规律对于锚杆支护方式的设计至关重要。巷道塑性区形态及其力学响应的差异性决定了巷道支护方式必须差异化设计。

关键词：深部巷道围岩控制给定变形支护机理蝶形破坏差异化支护

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红土膏体充填材料及其物理特性试验研究

煤炭科学技术 2021年第2期49卷 61-68页

作者：余伟健万幸刘芳芳王直湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径,但要求充填材料来源广泛、成本低,且必须能满足充填工艺要求,为开发新型膏体充填材料,以广西百色州景煤矿为工程背景,使用取材方便、成本较低的红土代替粉煤灰,将其与煤矸石,胶结材料混合制... 详细信息

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径,但要求充填材料来源广泛、成本低,且必须能满足充填工艺要求,为开发新型膏体充填材料,以广西百色州景煤矿为工程背景,使用取材方便、成本较低的红土代替粉煤灰,将其与煤矸石,胶结材料混合制成红土膏体充填材料。通过试验测量不同固体材料质量比,不同干料质量分数的红土膏体充填材料的坍落度、扩展度、泌水率,并使用RYL-600剪切流变仪进行单轴压缩试验,测其抗压强度与弹性模量,进而分析红土膏体充填材料的强度特性,以及材料配比与干料质量分数对其性能的影响规律。研究结果表明:同等条件下与传统粉煤灰型充填材料相比,红土型充填材料强度差别不大,并且红土具有成本低、取材方便以及对环境无污染等优势;干料质量分数对充填体强度影响最大,当为80%时性能最优;随着红土掺量增加,充填体强度会降低,数据显示,红土与水泥质量比在1∶1、1∶2、2∶1时均满足充填要求,矸石、红土、水泥质量比为6∶2∶1时,充填材料既符合膏体充填工艺要求,又能减少充填成本。

关键词：充填开采红土膏体充填材料充填体强度

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基于可拓学倾斜软岩巷道支护效果评价方法

采矿与安全工程学报 2020年第3期37卷 498-504页

作者：范磊王卫军袁超湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201

基于可拓学理论,以数值模拟和数学建模等为研究手段,建立倾斜软岩巷道支护效果评价指标体系,对该类巷道支护效果进行科学系统评价,研究不同支护条件下倾斜软岩巷道支护效果。结果表明:1)针对倾斜软岩巷道在4个正方位且为坚硬岩层与软弱... 详细信息

基于可拓学理论,以数值模拟和数学建模等为研究手段,建立倾斜软岩巷道支护效果评价指标体系,对该类巷道支护效果进行科学系统评价,研究不同支护条件下倾斜软岩巷道支护效果。结果表明:1)针对倾斜软岩巷道在4个正方位且为坚硬岩层与软弱岩层交界区域出现较强应力集中的现象,在支护成本可接受的前提下选择高强度支护和锚固材料,保证支护结构在不被损坏的条件下持续提供高阻;2)倾斜软岩巷道围岩变形的非对称性要求在确定支护效果评价指标权重时,应根据实际工程状况合理确定,且根据实际巷道变形特征采取非对称式支护,以更加有效地管理巷道;3)倾斜软岩巷道围岩塑性区具有范围较大、形态不规则和扩展速度快的特点,锚固基础始终牢固稳定是确保支护结构不发生失效的重要因素之一。

关键词：可拓学倾斜软岩巷道支护方式效果评价