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废弃矿井压氢储能硐室潜在破裂面及其控制
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作者 刘瑞 周舒威 +3 位作者 秦世康 何修涵 冯建业 郑晓东 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期125-136,共12页
对废弃矿井大巷进行改造并用于压氢储能是实现废弃资源二次利用的有效方式和实现“双碳”目标的重要途径。受采动作用影响,废弃矿井大巷通常处于非等压状态,而非等压会降低硐室储能的可靠性。基于此,首先依据断裂过程中的剪切能量释放特... 对废弃矿井大巷进行改造并用于压氢储能是实现废弃资源二次利用的有效方式和实现“双碳”目标的重要途径。受采动作用影响,废弃矿井大巷通常处于非等压状态,而非等压会降低硐室储能的可靠性。基于此,首先依据断裂过程中的剪切能量释放特性,建立了考虑气体压力、温度和剪切能量释放演化的相场断裂模型,并对该模型进行验证;其次依据提出的相场模型,对不同煤柱宽度和水平差下硐室潜在破裂面的起裂和发育特征进行研究;最后将提出的相场断裂模型与实际工程相结合,对不同围岩处理方式下的处理效果和起裂诱因进行研究。结果表明:所提出的相场断裂模型可以较好的描述硐室潜在破裂面起裂位置、起裂诱因和发育过程;煤柱的宽度直接影响硐室的起裂压力,煤柱越宽硐室起裂压力越大,且破裂面整体以剪切为主;硐室的破裂面分为主破裂面和次破裂面,煤柱宽度越大,次破裂面发育越深;硐室与采场的水平差同样影响硐室起裂压力,随着硐室与采场水平高度差增大,硐室围岩起裂压力先增大后减小,且破裂面出现由张拉应力引起的分叉现象;在对潜在破裂面进行止裂研究后表明,增打底部锚杆是提升硐室储氢性能最为有效的改造方法,其次为围岩进行注浆强化,进行采空区充填效果较弱;在采用锚杆索加强支护下的硐室起裂诱因为剪切应力,破裂面沿锚杆发育诱因为张拉应力。 展开更多
关键词 废弃矿井 压氢储能 采动影响 相场法 改造方法
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超疏水材料改性黄土疏水机理及强度演化特性研究
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作者 陈伟 韩建红 +5 位作者 徐宏 余宏宝 陈俊礼 陈俊智 王滢 杨琴琴 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2140-2150,共11页
为研究新型超疏水材料改性黄土的疏水机理及其在长期浸水饱和条件下的强度演化特性,开展14 d浸水饱和条件下改性土的无侧限压缩试验、土水接触角试验、斥水试验,并基于SEM、XRD测试结果结合Image J、Jade等图像处理软件,对超疏水材料改... 为研究新型超疏水材料改性黄土的疏水机理及其在长期浸水饱和条件下的强度演化特性,开展14 d浸水饱和条件下改性土的无侧限压缩试验、土水接触角试验、斥水试验,并基于SEM、XRD测试结果结合Image J、Jade等图像处理软件,对超疏水材料改性黄土的疏水机理及强度演化特性进行研究。试验结果表明,超疏水材料在土颗粒表面与极性的羟基发生键合反应,去除亲水的羟基并将非极性的有机硅牢牢键和在固体表面,形成纳米级硅颗粒状薄膜,大大改善了土体的水敏性;在长期浸水饱和条件下,2%及以上掺量改性土未发生崩解现象,低掺量(2%~6%)改性土强度随掺量成倍增长,6%掺量强度约达到1 MPa;素黄土试样约5 s水滴完全渗入,水滴与土体接触面积大,土水接触角约20.5°,属于亲水性土,3%及以上掺量改性土水滴团聚性显著,均表现为超级斥水性土,4%掺量下土水接触角为127.1°,约为素黄土的6.2倍;扫描电镜试验表明,素黄土微观孔隙形态分形维数为2.784,4%与8%改性土微观孔隙形态分形维数减小为1.286与1.244,XRD试验表明改性土矿物晶面间距较素黄土同样减小,说明改性土粒间孔隙进一步减少,团聚性更强。研究成果有助于揭示超疏水改性黄土疏水机理及强度演化特征,为黄土地区工程建设提供一定参考。 展开更多
关键词 黄土 超疏水材料 水稳定性 强度 微观机理
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Design of Underground Load Haul Dump Hybrid Power System Based on QFD and TRIZ
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作者 XU Jun QIAO Sha +3 位作者 MA Xiaowen YUAN Kun QI Wenbo LIU Keyi 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第3期462-473,共12页
As the mining industry continues to expand and international oil prices increase,more rigorous demands are being placed on the design of mining equipment.Given this,there is an urgent need to develop new power-driven ... As the mining industry continues to expand and international oil prices increase,more rigorous demands are being placed on the design of mining equipment.Given this,there is an urgent need to develop new power-driven mining equipment to solve the problems of high energy consumption and insufficient power coupling of current equipment.This study proposed a design of a hybrid power system for underground Load Haul Dump(LHD).The proposed design integrated Quality Function Deployment(QFD)and Theory of Inventive Problem Solving(TRIZ).It identified 7 user requirements and 10 related technical features,formulated 11 innovative design solutions,and ultimately adopting an electric drive hybrid power scheme.This scheme effectively addressesd power transmission coupling problems and improve the efficiency of loaders.A 6 m³hybrid power loader prototype has been developed,which reduces operational energy consumption and advances the electrification and green,low-carbon evolution of mining equipment. 展开更多
关键词 quality function deployment TRIZ LHD design solution
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急倾斜煤层长壁采场底板应力传递路径倾角效应研究
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作者 朱开鹏 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期107-116,共10页
为探究急倾斜煤层长壁采场底板采动应力传递路径的倾角效应,以新疆2130煤矿急倾斜长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟与数值计算相结合的研究方法,在全面厘定并分析底板非对称变形破坏一般规律的基础上,对底板采动应力的传递路... 为探究急倾斜煤层长壁采场底板采动应力传递路径的倾角效应,以新疆2130煤矿急倾斜长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟与数值计算相结合的研究方法,在全面厘定并分析底板非对称变形破坏一般规律的基础上,对底板采动应力的传递路径及其倾角效应进行了研究,量化表征了急倾斜煤层底板主应力大小渐变以及方向偏转的演化特征。结果表明:在急倾斜煤层开采过程中,受煤层倾角影响,底板采动应力传递路径呈非对称反拱形态;在应力拱内部,直接底以及工作面倾向中下部区域的基本底处于受拉状态;在应力拱外部,以应力偏转界线为界限,底板主应力向倾向两侧煤体传递。并且,随着煤层倾角的增大,底板应力拱的拱高以及工作面倾向下侧煤体底板的应力集中系数均呈“减—增—减”的演化趋势;底板第一主应力的大小和卸荷系数逐渐降低,最大卸荷位置向工作面倾向下侧煤体迁移;第一主应力向x轴正方向偏转,使得底板破坏深度逐渐减小。受此影响,底板的最大破坏深度位于工作面倾向中下部区域;同时,在采空区矸石的非均衡约束作用下,工作面倾向中上部区域的底板块体结构更易出现失稳滑移,且在持续的采动影响下底板滑移区易向上扩展。基于此,可通过对底板易破坏滑移区域采取“重点关注、区域治理”的防治措施,改善该区域底板的应力环境和结构特征,以期实现对急倾斜煤层长壁采场底板的稳定性控制。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 底板 采动应力 倾角效应
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