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植物源脲酶诱导碳酸钙沉积固化石灰石粉尘试验研究 被引量:2
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作者 杜常博 陶晗 +2 位作者 易富 黄惠杰 程传旺 《材料导报》 北大核心 2025年第2期67-74,共8页
露天石灰石矿山的粉尘会导致空气、水和土壤污染,对人体健康和周围生态系统产生不利影响,制约着绿色矿山的建设和生产。为了解决这一问题,本工作基于酶诱导碳酸钙沉淀技术,利用大豆脲酶制备生物抑尘剂。从宏观和微观角度分析了生物抑尘... 露天石灰石矿山的粉尘会导致空气、水和土壤污染,对人体健康和周围生态系统产生不利影响,制约着绿色矿山的建设和生产。为了解决这一问题,本工作基于酶诱导碳酸钙沉淀技术,利用大豆脲酶制备生物抑尘剂。从宏观和微观角度分析了生物抑尘剂对石灰石粉尘的固化效果,并揭示其固化机理。结果表明脲酶的活性与尿素浓度和温度密切相关,当胶结液浓度为0.8 mol·L^(-1)时,生物抑尘剂的碳酸钙沉淀比最大,pH值为7.47,呈弱碱性。生物抑尘剂作用下的碳酸钙生成量显著提高,抑尘效率得到大幅提升。生物抑尘剂能够有效提高抗风蚀能力,在最高风速下抑尘效率达49.65%,最低风速下更是达到85.45%。此外,生物抑尘剂能有效减缓腐蚀速率,96 h达到0.020 mm/a,约为水的11.05%。脲酶诱导碳酸钙沉积(Enzyme-induced carbonate precipitation,EICP)的矿化产物主要为方解石型碳酸钙,具有充填、黏附、桥接和整体固化作用,能有效固化石灰石粉尘。研究表明EICP技术的经济性、环保性、可持续性以及对石灰石粉尘的积极影响使其成为一种具有极大潜力的解决方案。 展开更多
关键词 脲酶诱导碳酸钙沉积 生物抑尘剂 石灰石粉尘 抗风蚀测试 固化机理
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袋装石墨尾矿承载性能及沿空留巷数值模拟研究 被引量:1
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作者 徐展 杜常博 +2 位作者 高健 易富 石凯龙 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期343-356,共14页
为分析袋装石墨尾矿的承载特性及破坏机理,验证袋装石墨尾矿柔性墙应用于沿空留巷的可行性。在土工袋半圆边界承载模型的理论基础上,考虑土工袋体积的变化,修正半圆边界模型公式推算;利用PFC^(2D)颗粒流程序,根据直剪试验、拉拔试验确... 为分析袋装石墨尾矿的承载特性及破坏机理,验证袋装石墨尾矿柔性墙应用于沿空留巷的可行性。在土工袋半圆边界承载模型的理论基础上,考虑土工袋体积的变化,修正半圆边界模型公式推算;利用PFC^(2D)颗粒流程序,根据直剪试验、拉拔试验确定石墨尾矿与土工布接触的细观参数,并开展袋装石墨尾矿的单轴压缩数值试验,获得不同因素下袋装石墨尾矿的应力−应变曲线,将理论计算与数值试验结果对比,验证数值参数选取的合理性,并从颗粒接触和颗粒运动趋势进一步研究土工袋堆叠体的承载机理和破坏形式;根据某煤矿沿空留巷工作面概况,通过PFC^(2D)颗粒流程序建立纵横交错、横向无缝、横纵交错、纵向无缝排列方式下袋装石墨尾矿柔性墙体,以刚性墙体的运动模拟沿空留巷中顶板的下沉,对4种不同堆叠方式的柔性墙体的承载进行分析,验证袋装石墨尾矿柔性墙体用于沿空留巷巷旁支护应用的可行性。结果表明:在承载过程中,约束形成的张力是影响土工袋承载性能的主要因素,土工袋的初步破坏发生在袋与袋的界面接触处,初步破坏后土工袋堆叠整体并未发生失稳现象,受土工袋侧面约束影响,土工袋整体可继续承载至其侧面断裂;初步破坏处的袋子主要受剪切破坏,完全破坏时土工袋内中心位置的颗粒会产生压缩固结现象;修正后的土工袋半圆边界承载模型计算结果与数值计算结果接近;4种不同排列方式中横纵交错排列方式的柔性墙承载能力最大、沉降最小,满足沿空留巷的顶板下沉位移范围以及在土工袋发生初步破坏前均满足充填体的阻力要求。提出的建模方法和结果可为土工袋柔性墙技术应用于沿空留巷的巷旁支护提供一定的参考。 展开更多
关键词 土工袋 PFC2D 石墨尾矿 数值模拟 承载能力 沿空留巷
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不同顶板强度垮落带破碎岩体蠕变特性研究
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作者 蔡冠军 吴琼 +1 位作者 刘运荣 李一丹 《地质力学学报》 北大核心 2025年第4期657-672,共16页
采空区垮落带分布着大量破碎岩体,其中垮落后破碎岩体的强度是导致采空区长期蠕变存在差异的关键因素,亟需明确不同强度破碎岩体的蠕变特性。基于相似理论,选取软岩、中硬岩和硬岩3种不同强度的破碎岩体相似模型,采用室内分级加载蠕变... 采空区垮落带分布着大量破碎岩体,其中垮落后破碎岩体的强度是导致采空区长期蠕变存在差异的关键因素,亟需明确不同强度破碎岩体的蠕变特性。基于相似理论,选取软岩、中硬岩和硬岩3种不同强度的破碎岩体相似模型,采用室内分级加载蠕变试验与理论分析相结合的方法,系统性对比不同强度破碎岩体蠕变特性。研究结果表明:不同强度破碎岩体的初始蠕变率与稳定蠕变率均随应力增大而减小,且初始阶段蠕变率变化较快;与软岩、硬岩破碎岩体相比,中硬破碎岩体在蠕变过程中发生更为明显的颗粒破碎并引发颗粒重排列,导致其初始蠕变率在2 kN时达到峰值0.176 h^(-1),呈现出明显的峰值特征;此外,中硬破碎岩体在进入稳定蠕变阶段前蠕变率存在一定波动,而软岩和硬岩破碎岩体则表现为平稳衰减。研究成果揭示了不同强度破碎岩体的差异化蠕变特性,为采空区垮落带长期变形预测与地质灾害防控提供了一定的理论指导。 展开更多
关键词 不同强度 破碎岩体 相似材料 蠕变特性
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复配表面活性剂对烟煤润湿性影响及微观机理研究 被引量:4
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作者 杜常博 程传旺 +3 位作者 易富 黄惠杰 孙玮泽 陶晗 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期346-355,共10页
煤尘污染是一个亟需解决的工程难题,传统的喷雾技术已难以满足现代工业化要求。为解决煤尘污染问题,以喷雾技术为基础,提高水喷雾添加剂对煤尘的润湿性能,选取快速渗透剂T(快T)、癸基葡糖苷(APG)、曲拉通100(TX-100)和椰油酰胺丙基二甲... 煤尘污染是一个亟需解决的工程难题,传统的喷雾技术已难以满足现代工业化要求。为解决煤尘污染问题,以喷雾技术为基础,提高水喷雾添加剂对煤尘的润湿性能,选取快速渗透剂T(快T)、癸基葡糖苷(APG)、曲拉通100(TX-100)和椰油酰胺丙基二甲基氧化胺(CAO)4种表面活性剂,通过润湿时间对其单一润湿特性和复合润湿特性进行研究;采用XPS分析复合表面活性剂作用煤尘前后元素的变化;利用分子动力学模拟水/煤、水/表面活性剂/煤的相互作用,分析表面活性剂与煤之间的相对质量浓度、均方位移和相互作用能。结果表明:润湿时间随着表面活性剂质量分数的增大而降低,4种表面活性剂溶液中煤尘的润湿时间均在质量分数为0.2%后趋于稳定;TX-100与APG复配对煤尘的润湿时间有拮抗作用;快T和APG或TX-100复配均有协同作用,快T与APG在质量比为2︰2时协同效果最强,相比于同质量分数的快T和APG单体溶液的润湿时间分别降低了54.82%和50.54%;XPS谱图中存在明显的C峰和O峰,C—O官能团对煤尘润湿性的影响最为显著;复合表面活性剂的水峰与煤峰的重叠面积较大,表面活性剂促进了水分子在煤尘表面的吸附作用,使更多的水分子向煤表面移动;水/煤、水/单一表面活性剂和水/复配表面活性剂的相互作用能均为负,其相互作用能的大小为水/复合表面活性剂/煤<水/单一表面活性/煤<水/煤系统;复配表面活性剂比单一表面活性剂相比具有更好的润湿性,从宏观上表现为润湿时间的缩短,微观上表现为煤与水的负相互作用能减少。研究结果可为表面活性剂在煤尘润湿的选择和设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 煤尘 复配表面活性剂 润湿性能 XPS 分子动力学 吸附结构
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复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响 被引量:1
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作者 易富 杨磊 +1 位作者 杜常博 程传旺 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1015-1025,共11页
为了解决石墨尾矿复垦过程中物理性状较差的问题,研制出一种能够改善其透气性、保水性及结构性的复合改良剂。首先,通过室内试验分别探究玉米秸秆、牛粪和风化煤3种材料对石墨尾矿物理性状的影响以及施用量范围;其次,采用响应面法(RSM)... 为了解决石墨尾矿复垦过程中物理性状较差的问题,研制出一种能够改善其透气性、保水性及结构性的复合改良剂。首先,通过室内试验分别探究玉米秸秆、牛粪和风化煤3种材料对石墨尾矿物理性状的影响以及施用量范围;其次,采用响应面法(RSM)设计试验,得到复合改良剂(玉米秸秆+牛粪+风化煤)的最优配比;最后,分别从透气性、保水性和结构性上分析改良后尾矿的物理性能,并利用扫描电镜(SEM)技术探讨复合改良剂对其微观结构的影响及作用。结果表明:施用单一改良材料时,玉米秸秆对石墨尾矿透气性影响效果最为明显,牛粪对其保水性提升最为显著,风化煤对其大团聚体含量的影响效果最强。复合改良剂的最优配比为玉米秸秆4.10%、牛粪10.49%、风化煤2.94%,此时石墨尾矿的容重、田间持水量和大团聚体含量分别为1.1g/cm^(3)、61.71%和84.51%;对比改良前石墨尾矿总孔隙率和水稳性大团聚体含量分别提升了17.42%和14.48%,持水能力也得到明显改善;SEM分析显示改良后石墨尾矿表面出现明显胶结物,颗粒之间由角-面接触和边-面接触转变为直接点接触,大量颗粒凝聚在一起形成团聚结构,从微观尺度验证了复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响。该复合改良剂对石墨尾矿物理性状改善作用显著,对于实现石墨尾矿复垦利用具有可行性。 展开更多
关键词 石墨尾矿 尾矿复垦 固废利用 复合改良 微观结构
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尾矿坝漫顶溃决溃口纵向演化与侵蚀试验 被引量:5
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作者 翟巍昆 易富 +2 位作者 杜常博 陶晗 卢欣鑫 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第5期45-52,共8页
通过3组不同入流量下的水槽溃坝试验,对尾矿坝漫顶溃决溃口的纵向演化过程进行了系统分析,讨论了侵蚀率和切应力之间的关系。结果表明:尾矿坝漫顶溃决溃口纵向表现为陡坎侵蚀模式与支点旋转侵蚀模式;溃决流量和密度都呈先上升后下降的趋... 通过3组不同入流量下的水槽溃坝试验,对尾矿坝漫顶溃决溃口的纵向演化过程进行了系统分析,讨论了侵蚀率和切应力之间的关系。结果表明:尾矿坝漫顶溃决溃口纵向表现为陡坎侵蚀模式与支点旋转侵蚀模式;溃决流量和密度都呈先上升后下降的趋势,但水砂流密度波动较大;不同入流量影响各阶段大坝的侵蚀率,对阶段1侵蚀率的影响最小,对阶段2侵蚀率的影响最大,最大侵蚀率随上游入流量的增加而增大,但是不影响沿坝床侵蚀率的相对变化;坝体上土体的抗侵蚀能力不仅与坝体材料强度相关,还与坝体上流体的密度关系密切。 展开更多
关键词 尾矿坝 漫顶溃决 坝体侵蚀 模型试验 演变机制
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