矿用高压变频器中IGBT模块在阶跃脉冲下局部放电特性

针对矿用高压变频器常因 IGBT 模块内部发生局部放电而导致故障的原因和特性进行了研究。 本文从微观角度观察了 IGBT 模块局部放电发生位置的结构特点,发现其结构绝缘薄弱处在高斜率阶跃脉冲作用下易发生局部放电现象;建立了 IGBT 模块在阶跃脉冲作用下的局部放电过程模型,揭示其发生局部放电的机理;搭建实验平台,测试 IGBT 模块在单个脉冲作用下的局部放电特性。 实验结果表明,脉冲的上升时间、脉冲宽度是影响局部放电起始电压的主要因素;根据实验数据的分析,提出了预测局部放电起始电压的计算公式。 研究结果可为煤矿电力电子设备 IGBT 模块的绝缘设计和使用时的电压限制提供参考依据。     

可持续煤矿矿井水处理与资源化技术综述

煤矿开采过程中会产生大量的废弃矿井水,不仅造成水资源的大量浪费,而且还威胁着矿区生态环境。本文综述了我国常见矿井水的常规处理方法,以及将矿井水视为水资源的可持续矿井水水处理与资源化技术,首次提出以“时间维度和空间维度”对矿井水进行全时空处理,并着重阐述了矿井水分级处理、分质利用技术,反渗透浓水处理与资源化技术,煤泥处理与资源化技术,以及重金属回收与利用技术等,对煤矿区矿井水处理与资源化利用具有指导意义。     

接种菌根对采煤沉陷区苜蓿生长及土壤改良影响研究

采煤沉陷造成地表土壤质量下降,影响矿区植物生长和根际环境,丛枝菌根真菌作为一类有益的共生真菌对植物生长有促进作用。为评价采煤沉陷区人工接种菌根的生态效应及作用时效,以神东矿区活鸡兔矿沉陷区内接种菌根真菌的紫花苜蓿为研究对象,采用田间试验和室内分析方法,测定接种丛枝菌根真菌处理和未接菌处理植物株高、叶片绿色度(SPAD值)、生物量、菌根侵染率、菌丝密度、根际土壤性状及其相互关系,研究了较长时间内接种丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生长及根际土壤性状的影响。结果表明:复垦4年后,与未接菌处理相比,接种菌根处理显著提高了植物株高、SPAD值、生物量,分别提高了18.2%、8.3%、10.4%。紫花苜蓿可以与丛枝菌根真菌形成良好共生关系,接种菌根真菌4年后接菌处理植物菌根侵染率和菌丝密度显著高于未接菌处理,菌根侵染率和菌丝密度较未接菌处理分别提高了35%、34.1%。接种菌根改善了根际土壤性状,有效提高了土壤含水量,较对照分别提高7.5%,同时土壤碱解氮、速效磷、有机质、磷酸酶活性较对照分别显著提高了21.4%、20.7%、22.5%、36.9%。相关性分析表明,菌根侵染率与株高、生物量、磷酸酶、速效磷含量呈显著正相关,菌丝密度与SPAD值、有机质呈显著正相关,与株高、生物量呈极显著正相关。复垦4年后,接种菌根真菌可显著促进紫花苜蓿生长,提高了植株生物量,同时有效改善了根际土壤质量,具有较好的生态效应。     

二次采动影响下区段煤柱破坏机制及围岩控制技术

针对二次采动影响下区段煤柱破坏严重巷道难以控制的难题,以小纪汗煤矿11215工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟方法,分析了该工作面面临的二次采动下覆岩空间结构经历"O"形变化为"厂"形的接替过程,揭示了二次采动影响下巷道围岩的破坏机制,提出了差异化巷道围岩支护技术,并采用现场监测方法验证措施的可靠性。研究结果表明:①采动影响下煤柱变形破坏的控制是确保巷道断面快速掘进和安全回采的重要保障;②应力叠加与高强度开采的耦合作用、巷道断面与支护参数匹配不合理及回采推进速度的不协调是导致煤柱失稳的主要因素;③采用长锚索、高预应力锚索+钢带联合差异化控制,有效控制了11213工作面剩余段围岩的强烈变形,基本满足了巷道的使用要求。但由于采动应力的影响,回采过程中回采帮侧顶板下沉0.3 m,煤柱帮侧顶板下沉0.15 m,顶板最大下沉量约0.42 m,但采取措施巷道围岩完整性较好,不会影响运输及工作面回采,该技术也为类似工作面安全开采提供了有益参考。     

中锰Q&P钢连续退火过程碳元素分配行为

采用扫描电镜、X射线衍射等研究了连续退火工艺中退火、淬火和配分等关键过程参数对中锰Q&P钢碳元素分配行为的影响,并分析了相应工艺条件下残留奥氏体量与碳含量的关系。结果表明:两相区退火温度的提高会导致奥氏体中的碳含量下降,微观组织表现为奥氏体含量增加,渗碳体量减少;退火时间10~60 s时,随着退火时间的延长,奥氏体含量和碳含量急剧增加,60 s后基本保持稳定;试验条件下淬火温度对残留奥氏体及碳含量的影响不显著;配分温度350~500℃时,随着配分温度的提高,奥氏体含量和碳含量呈现先增加后减小的趋势,配分温度450℃时均达到最大值;延长配分时间,残留奥氏体含量呈现先减少后增大再减少的趋势,残留奥氏体中的碳含量先减小后增加。     

含氯环境下温度对2205双相不锈钢点蚀行为的影响

采用化学浸泡实验研究了6%FeCl_3+1%HCl混合溶液中温度与浸泡时间对2205双相不锈钢点蚀行为的影响,并分析2205双相不锈钢在含Cl~-环境下点蚀机理。通过高分辨相机与激光共聚焦显微镜及X射线光电子能谱(XPS)观察并分析样品表面形貌及钝化膜成分,采用电化学手段及原子力显微镜分析模拟海水溶液中温度对2205不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:2205双相不锈钢的临界点蚀温度(CPT)在45℃左右,当温度低于45℃时,延长浸泡时间样品表面未出现明显点蚀;温度高于45℃时,随浸泡时间延长点蚀在样品表面随机萌生并长大扩展,55℃时点蚀坑尺寸达到500μm。随着温度的升高,样品钝化区间缩短,点蚀电位显著降低,由30℃时的0.74 V降低到60℃时的0.27 V。XPS结果显示,随温度增加,样品钝化膜稳定性增加,表现为金属稳定氧化物及氢氧化物的含量增加。样品阻抗值的大小随温度的升高不断减小,在30℃时样品阻抗值为5.066×10~5Ω·cm~2,温度升高到60℃阻抗值减小到1.814×10~5Ω·cm~2。随着温度的逐渐升高,2205不锈钢腐蚀速率增大,电化学阻抗值减小,钝化膜的保护能力下降,耐点蚀性能变差。     

再论含水层富水性评价的“富水性指数法”

针对现有含水层富水性评价方法中指标权重均为固定不变的常权,忽略了单个主控因素内部之间的变化和多个因素组合状态下的变化,在"富水性指数法"思想指导下,提出了一种基于分区变权理论的富水性指数法,不仅能确定不同评价指标的权重,而且能确定同一指标处于不同状态值时的不同权重。从影响含水层富水性的岩性差异、水力特性、构造因素、地球物理参数4个方面出发,建立了能够较为全面真实刻画富水性分布规律的四大类十六小类主控因素体系;提出了主控因素指标值标准化以及无量纲化处理方法,为多因素的信息融合分析奠定了基础;应用变权理论,运用动态聚类中的K-均值聚类方法划分了主控因素各指标的变权区间阈值,研究了状态变权向量的构建及调权参数的确定方法,定量确定各主控因素对含水层富水性的相互作用关系以及相对重要性大小;构建了基于变权理论的富水性指数评价方法和数学模型。同时以彬长矿区小庄煤矿巨厚洛河组砂岩裂隙含水层为例,详细说明了基于分区变权理论的富水性指数法的具体实施步骤,利用5组抽水试验数据对评价结果进行了校正;结果表明小庄煤矿洛河组充水含水层富水性强度从西北向东南呈递减趋势,较强～强富水区主要分布在二、三盘区,一盘区西部边界也有小范围分布;中等富水区呈条带状分布于矿区中部偏西和五盘区西北部,其余地区为较弱～弱富水区。最后,将其与传统常权评价结果对比,证明变权模型更能体现含水层非均质的特性,预测精度更高。     

矿渣基充填胶凝材料开发及料浆配比优化研究

针对河钢铁矿全尾砂充填采用水泥胶凝材料成本较高的问题,司家营铁矿南区利用当地固废资源开发低成本矿渣基胶凝材料,并在满足矿山充填要求的前提下,对充填料浆配比进行优化,以期进一步降低充填成本。首先对尾砂、矿渣等材料进行物化分析及料浆级配分析;其次在前期探索性试验的基础上,采用正交试验和基础分析确定矿渣基胶凝材料优化配比为生石灰6%、脱硫石膏2%、熟料4%和矿渣微粉88%;最后以确定的矿渣胶凝材料进行料浆配比试验,并以单位充填成本为优化目标,以充填体强度、料浆工作特性为约束条件进行优化,得出满足充填强度及料浆工作特性要求的最低成本方案,即采用矿渣基胶凝材料、胶砂比为1∶8、料浆浓度为70%,充填材料成本为112元/m3,并进行验证试验,均满足矿山要求。     

高稳定性现场混装炸药爆炸性能试验研究

为获得高稳定性和高爆炸性能的现场混装炸药配方,采用室内高低温循环、模拟运输振动、爆炸性能分析等方法对8组不同配方的乳胶基质进行试验研究。试验结果表明,在各组配方乳胶基质中,E8配方的储存稳定性和抗颠簸稳定性最好,在经历5次高低温循环和24h模拟运输振动后仍不发生析晶。在一定范围内,乳化剂含量越多、剪切速度越高,其制得的乳胶基质粒径越小,稳定性越好。油相中机油所占比例越高,其稳定性越好,柴油和机油的最佳比例为1∶1。采用高分子乳化剂TH101制得的乳胶基质稳定性更好。适当提高水相中水的含量可以有效提高乳胶基质的稳定性。采用优化的乳胶基质配方制备的混装炸药其爆速为4400～4600m/s,猛度为15～17mm,可经受20次高低温循环和600km颠簸振动运输。     

YOLOv2在煤岩智能识别与定位中的应用研究

综采工作面煤层走向复杂，采用“一刀切”的开采方法会加速滚轮截齿的磨损，同时开采效率也大幅降低，对煤岩的精准识别是解决此类问题、实现智能开采的关键。将基于回归方程的深度学习目标检测算法YOLOv2与线性成像模型相结合并通过该算法对井下采集煤岩图像进行了智能识别与定位，同时与Faster R-CNN，SSD对煤岩图像的识别结果进行了对比。结果显示YOLOv2对煤岩的识别精度达到了78%，检测速度达到了63 frame/s，与Faster R-CNN，SSD相比精度高出7.7%，4.7%，而检测速度高出763%，40%；在矿井测量坐标系中YOLOv2标定的煤层边界框角点的计算坐标与实测坐标相比相对误差在3.0%～4.5%之间，相对误差较小，不会对采煤效率产生影响。研究结果表明，YOLOv2可以对煤岩进行准确快速的识别。