矿业工程虚拟仿真实验教学中心建设与实践 被引量：14

1

作者 王成 洪紫杰 熊祖强 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2017年第1期228-231,共4页

结合虚拟仿真教学中心,在融合学科专业与计算机虚拟现实技术的基础上,提出并组建了具有开放性、前瞻性、互动性的虚拟仿真教学平台;开发了人机交互式且具备协同模拟实验功能的虚拟仿真实验系统。借助网络化和智能化的平台管理系统,学生... 结合虚拟仿真教学中心,在融合学科专业与计算机虚拟现实技术的基础上,提出并组建了具有开放性、前瞻性、互动性的虚拟仿真教学平台;开发了人机交互式且具备协同模拟实验功能的虚拟仿真实验系统。借助网络化和智能化的平台管理系统,学生自主设计实验内容、调用实验资源,从而丰富了现有的教学手段、提高了学生实践和创新的能力。 展开更多

关键词 矿业工程 虚拟仿真教学 实验教学中心 计算机虚拟现实技术

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不同控制方式和卸荷应力路径下类岩石节理剪切强度特征研究 被引量：1

2

作者 孙杰豪 郭保华 +2 位作者 程胜锦 田世轩 陈岩 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2061-2071,2116,共12页

为研究不同控制方式和卸荷应力路径下岩石节理失稳剪切强度特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了2种控制方式和3种卸荷应力路径下的类岩石节理直剪试验。结果表明:(1)采用应力控制方式进行切向加卸载时,各剪切加卸载路径下,节... 为研究不同控制方式和卸荷应力路径下岩石节理失稳剪切强度特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了2种控制方式和3种卸荷应力路径下的类岩石节理直剪试验。结果表明:(1)采用应力控制方式进行切向加卸载时,各剪切加卸载路径下,节理剪切应力-时间曲线多存在失稳跌落现象,剪切应力-位移曲线失稳后多表现为折线形式。(2)与采用应力控制方式进行切向加载的试样结果相比,采用位移控制方式进行切向加载、采用应力控制方式进行法向卸载并保持剪切应力恒定、采用应力控制方式进行法向卸载和切向加载、采用应力控制方式同时进行法向和切向卸载的试样失稳剪切强度均有所降低;节理黏聚力减小百分比平均值为36.07%,而内摩擦角变化范围仅在4.12%以内,所以黏聚力降低是节理失稳剪切强度降低的主要原因。(3)以采用应力控制方式进行切向加载试样的拟合摩尔-库仑公式为基准,位移控制方式或其他采用应力控制方式的加卸载应力路径下试样失稳剪切强度的相对误差平均值最大可达55.78%。经引入黏聚力修正系数k对摩尔-库仑准则进行修正后,相对误差平均值的最大值减小到5.23%,说明对经受位移控制方式或采用应力控制方式的其他加卸载应力路径的工程节理来说,进行黏聚力的折减修正是必要和可行的。研究结果对不同控制方式及卸荷应力路径下岩体节理剪切承载能力的准确估计具有一定参考价值。 展开更多

关键词 岩石力学 控制方式 应力路径 类岩石节理 直剪试验 剪切强度

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聚合氯化铝铁对腐植酸的吸附行为研究

3

作者 郭文超 朱晓波 +2 位作者 张治国 李望 张传祥 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期77-90,共14页

以固体废弃物煤矸石为主要原料,经过焙烧、酸浸和聚合等工艺制备出无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁(CG-PAFC)。将Al/Fe-Ferron逐时络合比色法应用于不同碱化度下CGPAFC产品中铝铁物种形态分布测定,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描... 以固体废弃物煤矸石为主要原料,经过焙烧、酸浸和聚合等工艺制备出无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁(CG-PAFC)。将Al/Fe-Ferron逐时络合比色法应用于不同碱化度下CGPAFC产品中铝铁物种形态分布测定,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)对CG-PAFC的分子结构和微观形貌及CG-PAFC中铁的价态进行了表征,考察了浊度、pH、投加量等因素对CG-PAFC吸附模拟水样中腐植酸的影响,并对吸附过程进行了吸附热力学、吸附动力学及吸附等温线模型拟合,探究了吸附反应的机理。结果表明:随着碱化度的增加,Al(Ⅲ),Fe(Ⅲ)的物种分布呈现相同的趋势。此外,在铝铁水解聚合过程中,Fe^(3+)具有极强的亲OH-能力,会优先于Al3+水解,当Fe^(3+)水解至饱和后,Al^(3+)才开始水解聚合。FTIR分析表明CG-PAFC内部存在多种成键作用,如Al-O-Fe,Si-O-Al,Fe-OH-Al等。SEM-EDS分析显示CG-PAFC形貌呈现出致密的空间网状结构和十分发达的孔隙结构,使其具有较好的吸附性能。XPS分析表明CG-PAFC产品表面铁的化学形态呈三价。在浊度为15 NTU、CG-PAFC投加量为0.2 g/L、腐植酸初始质量浓度为10 mg/L、温度为25℃的条件下,CG-PAFC对模拟废水中腐植酸的最大吸附量为38.47 mg/g,UV254去除率达到73.68%。吸附热力学拟合结果表明腐植酸在CG-PAFC上的吸附过程为自发且无序的吸热反应。通过吸附动力学和等温线拟合结果可得出准二级动力学模型能更好地描述吸附动力学过程,颗粒内扩散拟合结果表明其吸附分多步进行。CG-PAFC对腐植酸的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,可见其吸附过程属于单分子层化学吸附。 展开更多

关键词 煤矸石 酸浸 聚合氯化铝铁 吸附 腐植酸

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煤矿顺层钻孔瓦斯抽采合理布孔间距研究 被引量：66

4

作者 李波 孙东辉 张路路 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第8期121-126,155,共7页

为确定顺层钻孔瓦斯抽采合理布孔间距,基于实际煤层赋存条件,采用压降法对钻孔抽采半径进行试验研究。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立三维抽采钻孔模型,根据单孔模拟结果,得到了钻孔的抽采有效半径r、抽采影响半径R的变化规律... 为确定顺层钻孔瓦斯抽采合理布孔间距,基于实际煤层赋存条件,采用压降法对钻孔抽采半径进行试验研究。通过Comsol Multiphysics数值模拟软件建立三维抽采钻孔模型,根据单孔模拟结果,得到了钻孔的抽采有效半径r、抽采影响半径R的变化规律,与压降法实测结果高度吻合,验证了三维模型的可靠性。通过分析钻孔周围瓦斯流态及抽采叠加效应的作用机理,模拟研究不同布孔间距下的瓦斯抽采效果,得到顺层瓦斯抽采合理的布孔间距为:2r≤L≤R。在实际瓦斯抽采工作中可根据矿井采掘计划,确定合理的布孔间距,在降低抽采成本的同时确保矿井安全生产。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 布孔间距 抽采有效半径 抽采影响半径

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煤矿事故预测的马尔可夫SCGM(1,1)_c模型的建立与应用 被引量：11

5

作者 兰建义 乔美英 周英 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期6-9,共4页

煤矿安全是煤矿生产的重要保障,煤矿事故预测是煤矿安全评价和决策的基础。结合灰色SCGM(1,1)_c预测模型和马尔可夫链理论的优点,根据煤矿生产的特殊条件,提出了基于马尔可夫链的SCGM(1,1)_c预测模型。首先利用灰色SCGM(1,1)_c预测模型... 煤矿安全是煤矿生产的重要保障,煤矿事故预测是煤矿安全评价和决策的基础。结合灰色SCGM(1,1)_c预测模型和马尔可夫链理论的优点,根据煤矿生产的特殊条件,提出了基于马尔可夫链的SCGM(1,1)_c预测模型。首先利用灰色SCGM(1,1)_c预测模型对我国1990—2010年的煤矿事故百万t死亡率进行初次预测,然后根据初次预测结果,利用残差模型对SCGM(1,1)_c模型预测结果进行修正。最后在修正模型的基础上,运用马尔可夫SCGM(1,1)_c模型对我国2011—2013年煤矿事故百万t死亡率进行了预测,并对两种模型的预测误差进行了对比分析。结果表明,马尔可夫SCGM(1,1)_c预测模型既能揭示煤矿事故百万t死亡率变化的总体趋势,又能克服随机波动性数据对预测精度的影响,具有较强的工程实用性。 展开更多

关键词 安全工程 安全预测 马尔可夫链 SCGM(1 1)c模型

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孔隙压力梯度对煤的渗透性影响实验 被引量：7

6

作者 李波 孙东辉 +1 位作者 魏建平 张路路 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期35-40,共6页

为了研究煤体渗透率与压力梯度之间的关系,在考虑煤体吸附变形的基础上建立了煤体渗透率与瓦斯压力梯度的数学模型,并在恒温条件下进行同一压力梯度不同吸附平衡压力的条件下和同一吸附平衡压力不同压力梯度条件下的渗流实验。研究结果... 为了研究煤体渗透率与压力梯度之间的关系,在考虑煤体吸附变形的基础上建立了煤体渗透率与瓦斯压力梯度的数学模型,并在恒温条件下进行同一压力梯度不同吸附平衡压力的条件下和同一吸附平衡压力不同压力梯度条件下的渗流实验。研究结果表明:在较低的孔隙压力条件下,煤体渗透率随着吸附平衡压力和压力梯度的增加而减小;建立的渗透率动态演化模型能够较好地描述煤层瓦斯抽采过程中瓦斯的流动规律。研究结果可以为我国煤矿瓦斯治理和抽采工作提供一定的理论支撑,具有一定的指导和实践意义。 展开更多

关键词 渗透率 压力梯度 瓦斯 吸附平衡

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液氮对含水煤岩体增透作用的影响机制研究 被引量：17

7

作者 李波 任永婕 +1 位作者 张路路 丁智奔 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第12期145-150,共6页

为了研究液氮对含水煤岩的作用机制,利用自行研制的自增压式液氮冷浸装置对不同含水饱和度煤样进行液氮冷浸试验,对比分析了液氮冷浸前后煤样渗透率变化规律和微观孔、裂隙发育情况,并从理论角度解释了液氮冷浸对含水煤样的损伤机制。... 为了研究液氮对含水煤岩的作用机制,利用自行研制的自增压式液氮冷浸装置对不同含水饱和度煤样进行液氮冷浸试验,对比分析了液氮冷浸前后煤样渗透率变化规律和微观孔、裂隙发育情况,并从理论角度解释了液氮冷浸对含水煤样的损伤机制。结果表明,经液氮冷浸后,煤样渗透率随含水饱和度的增大而增大,增加幅度成指数型增长且增加幅度在70.6%~1 254.9%;在煤样饱水情况下,液氮对煤岩的影响以水冰相变造成的体积膨胀为主,其微观结构破坏程度远高于干燥煤样,煤样出现裂隙延伸、裂隙加宽等现象,增透效果更好。 展开更多

关键词 煤层增透 煤岩 液氮冷浸 渗透率 水冰相变

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缓倾斜煤层沿含水采空区掘巷煤柱稳定性研究 被引量：11

8

作者 刘少伟 王伟 +3 位作者 王强 蒋金华 李海涛 彭海斌 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期78-87,共10页

针对缓倾斜煤层含水采空区沿空掘巷存在围岩失稳和突水风险,为了分析和判断防水煤柱及其周围煤岩层的破坏规律和抗溃水能力与研究得出最优的沿空巷道支护控制技术,基于沿空掘巷的煤柱留设理论研究和现场实践,研究了沿含水采空区掘巷时... 针对缓倾斜煤层含水采空区沿空掘巷存在围岩失稳和突水风险,为了分析和判断防水煤柱及其周围煤岩层的破坏规律和抗溃水能力与研究得出最优的沿空巷道支护控制技术,基于沿空掘巷的煤柱留设理论研究和现场实践,研究了沿含水采空区掘巷时护巷煤柱留设宽度的理论计算与无支护与有支护情况下护巷煤柱的流固耦合—力学反应,采用正交试验设计和FLAC3D数值模拟的方法综合分析了影响护巷煤柱稳定性的因素敏感性、不同护巷煤柱留设宽度下围岩的应力场、位移场、孔隙水压力的分布特征以及不同支护参数下的效果优化。研究结果表明:在煤柱宽度为12~18 m,水头压力为0~0.3 MPa,煤层倾角为2°~10°情况下,护巷煤柱稳定性影响因素的主次顺序为:水压>煤层倾角>煤柱宽度;在最大水头压力的作用下,护巷煤柱的合理宽度为12 m;确定了2214回风巷的最优支护参数。井下工业性试验验证了留设12 m宽度的护巷煤柱安全经济,采用主被动联合支护参数的沿空巷道的围岩表面位移均处于工程允许范围内。 展开更多

关键词 沿空掘巷 流固耦合 正交试验 孔隙水压力

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新型巷道底板锚索注浆封孔器漏浆量计算研究

9

作者 刘少伟 常建超 张辉 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期53-60,共8页

封孔器是巷道底板预应力锚索注浆成败的关键部件,封孔器与钻孔壁间漏浆量是影响注浆效果的主要因素。根据新型巷道底板预应力锚索注浆封孔器工作原理,依据封孔器与钻孔壁间浆液的流动特征,采用流体雷诺系数判别浆液为层流。通过理论公... 封孔器是巷道底板预应力锚索注浆成败的关键部件,封孔器与钻孔壁间漏浆量是影响注浆效果的主要因素。根据新型巷道底板预应力锚索注浆封孔器工作原理,依据封孔器与钻孔壁间浆液的流动特征,采用流体雷诺系数判别浆液为层流。通过理论公式与数值模拟两种计算漏浆量方法的对比分析,得出了漏浆量平均误差率,提出了理论公式修正系数K,修正后的理论公式可为封孔器直径、钻孔直径、封孔长度、封孔器内膨胀材料等参数的最优组合提供重要理论参考。 展开更多

关键词 封孔器 浆液流型 漏浆量计算 修正系数

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顶板浆液扩散与掘进工作面注水耦合作用研究

10

作者 刘少伟 岳杰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第S1期43-47,共5页

针对赵家寨矿三软煤层中煤巷围岩强度低,随掘随冒现象严重,影响正常掘进,并存在安全隐患这一问题,提出了在掘进工作面预注浆与煤壁注水作为预防漏顶与片帮的有效手段,注水与注浆被看成2个互不关联的过程。利用流固耦合原理,对注浆孔与... 针对赵家寨矿三软煤层中煤巷围岩强度低,随掘随冒现象严重,影响正常掘进,并存在安全隐患这一问题,提出了在掘进工作面预注浆与煤壁注水作为预防漏顶与片帮的有效手段,注水与注浆被看成2个互不关联的过程。利用流固耦合原理,对注浆孔与注水孔耦合作用进行数值分析,结果表明,在向注水孔注水情况下,后续注浆过程中浆液扩散范围会增大;通过改变注水压力,分析了注水压力对后续浆液扩散的影响程度,即一定范围内提高注水压力能增大裂隙扩充范围进而促进浆液扩散,注水压力达到一定程度,继续提高注水压力对浆液扩散无明显影响;通过改变2注水孔间距,分析了不同孔间距对耦合作用的影响,孔间距过大或者过小时耦合作用减弱。 展开更多

关键词 预注浆 煤壁注水 裂隙扩充 流固耦合

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煤矸石焙烧活化-酸浸提取氧化铝的实验研究 被引量：7

11

作者 郭文超 朱晓波 +2 位作者 张治国 李望 张传祥 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期80-89,共10页

从煤矸石中提取有价金属元素是实现煤矸石综合利用的重要途径之一。以高铁低铝煤矸石中的Al_(2)O_(3)为研究对象,采用焙烧法活化煤矸石,以盐酸为浸出介质,研究了焙烧温度、焙烧时间、酸浸温度、盐酸体积分数、酸浸时间和液固比(酸浸1 g... 从煤矸石中提取有价金属元素是实现煤矸石综合利用的重要途径之一。以高铁低铝煤矸石中的Al_(2)O_(3)为研究对象,采用焙烧法活化煤矸石,以盐酸为浸出介质,研究了焙烧温度、焙烧时间、酸浸温度、盐酸体积分数、酸浸时间和液固比(酸浸1 g煤矸石所用盐酸的体积)对活化物料煤矸石中Al_(2)O_(3)浸出的影响,并对煤矸石中Al_(2)O_(3)的浸出动力学进行了研究。其中,焙烧温度设置5个水平(550℃,650℃,750℃,850℃,950℃),焙烧时间设置5个水平(0.5 h,1.5 h,2.5 h,3.5 h,4.5 h),酸浸温度设置5个水平(60℃,80℃,100℃,109℃,120℃),盐酸体积分数设置5个水平(36%,43%,49%,57%,64%),酸浸时间设置5个水平(0.5 h,1.5 h,2.5 h,3.5 h,4.5 h),液固比设置5个水平(2 mL/g,3 mL/g,4 mL/g,5 mL/g,6 mL/g)。利用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对煤矸石原矿、活化物料及酸浸渣的矿物组成进行了理化表征,进一步探究Al_(2)O_(3)浸出机理。结果表明:在焙烧温度为650℃、焙烧时间为1.5 h、盐酸体积分数为49%、液固比为4 mL/g、酸浸时间为2 h和酸浸温度为109℃的条件下,Al_(2)O_(3)的浸出率可达94.9%。浸出过程可用未反应收缩核模型来描述,反应速率受固态产物层和界面化学反应的混合控制,表观活化能为39.93 kJ/mol。SEM分析显示焙烧活化能有效破坏煤矸石的稳定结构,使其结构变得疏松多孔。XRD分析表明焙烧后煤矸石中氧化铝主要是活性状态的非晶态偏高岭石和勃姆石,通过酸浸能够有效提高煤矸石中Al_(2)O_(3)的浸出特性。 展开更多

关键词 煤矸石 氧化铝 酸浸法 动力学 活化能

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钙基水热浸出赤泥脱碱试验及机制分析 被引量：4

12

作者 王涛 李望 +1 位作者 朱晓波 燕旭东 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第7期2368-2375,共8页

以Ca(OH)_(2)为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱,考察了Ca(OH)_(2)掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)_(2)掺量为60%(质量分数)、反应温度为250℃、液固比为8 m... 以Ca(OH)_(2)为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱,考察了Ca(OH)_(2)掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)_(2)掺量为60%(质量分数)、反应温度为250℃、液固比为8 mL/g的条件下,赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)_(2)可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱,赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解,脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰,并且赤铁矿的衍射峰明显减弱,方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制,线性相关系数都大于0.97,特征常数n<1,表观活化能为5.20 kJ/mol。 展开更多

关键词 Ca(OH)_(2) 赤泥 资源利用 脱碱 浸出 动力学 表观活化能

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煤矸石原生菌溶磷效果分析及产酸性能优化 被引量：3

13

作者 巩文辉 朱晓波 +1 位作者 李望 张传祥 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期449-460,共12页

煤矸石是采煤和洗煤过程产生的固体废物,占用大量土地且严重污染环境,因此对煤矸石的综合处理和利用已刻不容缓。目前,利用微生物降解煤矸石制备矿物肥料是实现煤矸石减量化、无害化和资源化处理最具前景的技术之一。本文研究了煤矸石... 煤矸石是采煤和洗煤过程产生的固体废物,占用大量土地且严重污染环境,因此对煤矸石的综合处理和利用已刻不容缓。目前,利用微生物降解煤矸石制备矿物肥料是实现煤矸石减量化、无害化和资源化处理最具前景的技术之一。本文研究了煤矸石原生菌株嗜麦芽窄食单胞菌(SM1菌株)的解磷特性及其机制,优化了SM1菌株的产酸性能。利用高效液相色谱、X射线衍射仪(XRD)及X射线荧光光谱(XRF)分别对细菌代谢产物、溶磷前后矿渣物相组成及原矿化学组成进行分析,揭示了SM1菌株的解磷机理。正交试验结果表明,SM1菌株的最佳解磷条件为:煤矸石粒度为115μm,pH为9,菌液浓度为2.85×10^(12) CFU/mL,液固质量比6∶1,处理时长为4 d,在该条件下有效磷溶出量相对于单因素条件试验的最好结果可增加约19%。最优产酸条件体系温度30℃、pH=8、质量浓度8 g/L的蔗糖(碳源)、1 g/L的氯化铵(氮源)、0.3 g/L的氯化镁和0.3 g/L的磷酸二氢钾(无机盐)时体系中酸含量(以H^(+)计)增加了0.014 mol/L。高效液相色谱结果表明代谢产物中含有大量有机酸,溶磷前后矿渣的XRD结果表明菌株溶解的含磷矿相为三斜磷钙石,结合有机酸溶解三斜磷钙石的试验,进一步验证了SM1菌株的解磷机制为其代谢产物有机酸溶解了煤矸石中三斜磷钙石,优化产酸后的有效磷含量相比于正交试验结果提高了12.7%。 展开更多

关键词 煤矸石 优化产酸 有效磷 有机酸 嗜麦芽窄食单胞菌(SM1菌株)

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