煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术

建立了冲击地压巷道"应力-围岩-支护"力学模型,得到了考虑巷道支护作用下冲击地压启动应力条件为远场应力大于临界应力,停止的能量条件为近场围岩吸收能量和支护吸收能量大于远场释放能量。基于巷道围岩与支护体动力响应分析发现,冲击地压发生过程中围岩阻尼特性、锚固岩体的抗冲击吸能特性及巷内支护体的阻尼及刚度对冲击载荷作用下巷道围岩的稳定性具有重要影响。提出巷道冲击地压防冲支护应从静-动力学两个角度,同时考虑"启动—破坏—停止"全过程。①在冲击启动前,依据冲击启动的应力条件降低煤体应力,减少弹性能积聚,提高支护阻力,增加启动难度;②依据冲击停止的能量条件,在冲击过程中,通过改变煤岩体结构与介质属性,吸收或消耗冲击能;③在冲击应力波传播的末端,通过提高巷内支护结构阻尼吸收剩余冲击能,减弱冲击应力波对巷道支护结构的破坏。提出冲击地压巷道支护结构应具有让压可缩与吸能特性,防冲支护应根据冲击地压能量特性进行分级设计。研发了吸能锚杆索、吸能O型棚、吸能液压支架等吸能支护装备,利用吸能构件的结合及功能互补特性建立了三级吸能支护体系,三级吸能支护系统具有径向让位、环向可缩以及轴向稳定特性,实现了冲击地压巷道三维立体吸能支护。     

齐大山铁矿南帮含水构造带探测研究

为解决采空区突发涌水给矿山安全生产带来的安全威胁,以齐大山铁矿为研究对象,以高密度电阻率法含水构造带理论模型的正演模拟研究为基础,运用高密度电阻率法对采场南帮含水构造带的异常范围进行了圈定;运用瞬变电磁法进行了二次探测,并对高密度电阻率法所圈定的异常范围进行了验证。研究表明:含水构造带显示为低阻异常特征,在高密度电阻率法探测成果图中显示的两处低阻异常与含水构造带理论模型的正演模拟结果一致;同时,在瞬变电磁法探测成果图中显示的低阻区域均在高密度电阻率法所圈定的低阻异常范围内,二者相互验证,这两处低阻异常均为含水构造带的地球物理异常特征的显示,表明采用高密度电阻率法和瞬变电磁法组合识别技术可实现对隐伏含水构造带的先导性探测。     

考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法及试验研究

动力学相似理论广泛应用于大型结构的振动试验，其中畸变相似用于解决结构的设计参数不满足等比例缩放时的相似问题，针对畸变相似关系中幂数为定值导致预测精度低的问题，提出考虑变幂数的畸变动力学相似试验模型设计方法。首先，在敏感性分析与中心差分理论推导的幂数表达式的基础上，将中心差分的范围不断扩大得到一组随相似比变化的幂数。采用最小二乘法将这组幂数拟合为关于相似比的函数并建立相似关系。然后，在多盘转子系统的数值算例中将变幂数法与文献中的两种方法进行对比，结果表明，变幂数法的预测精度较文献中的方法有很大提高。最后，通过试验研究验证了数值算例中动力学模型及临界转速求解的正确有效性。相似关系的建立是以模型的临界转速为基础，因此也验证了数值算例中的相似预测结果。     

基于多尺度CSRBFs的地层三维地质建模

基于矿山多源数据实现地层三维地质建模是数字矿山研究中的一项重要工作，其成果有助于矿山资源评估、生产规划编制等工作的有序进行。采用插值方法对离散采样的非均匀点状数据进行处理，是精准构建矿体模型的关键。然而，矿体建模常用的插值方法在处理数据时，很少有效顾及数据的非均匀性。基于多尺度CSRBFs插值方法，提出了一种可以处理非均匀数据的地层三维建模技术。首先从多源数据中提取非均匀的地质离散点数据集。然后，使用多尺度CSRBFs插值构建地层表面模型，插值步骤包括：①样品点获取与单位法向量计算；②通过八叉树空间索引构建层次点集；③使用多尺度CSRBFs方法在样品点集上由粗到细逐层插值，计算地层表面隐式函数；④地层隐式曲面可视化。最后，使用提出的断层建模方法在连续地层表面构建正断层、逆断层和交叉断层模型。研究表明：多尺度CSRBFs（Multi-scale CSRBF， MsCSRBF）插值方法通过十折交叉验证获得的平均误差为0.943 m，精度优于反距离加权法（Inverse Distance Weighted， IDW）和普通克里金法（Ordinary Kriging， OK），且MsCSRBF方法相比于IDW和OK方法插值运算效率更高。上述分析表明：多尺度CSRBFs差值方法能够针对非均匀数据进行地层表面模型的高精度、快速重建。     

Fe-BHA用于白钨矿的浮选分离

将FeCl3与苯甲羟肟酸按一定比例混合,形成一种金属离子螯合物Fe-BHA,用于白钨矿-方解石人工混合矿浮选分离。在pH值为7.7时,取得最佳的白钨精矿回收率为68.00%,白钨矿分离指数为2.83,可实现白钨矿在较高精矿回收率的前提下与方解石的有效分离;而在白钨矿-萤石人工混合矿的浮选分离试验中,在pH值11.0时,取得的萤石精矿回收率为78.20%,分离指数为3.51,理论上可以实现白钨矿与萤石的分离。Fe-BHA用于香炉山白钨矿实际矿石的粗选验证试验,在适宜条件下,可获得产率为30.53%、精矿中WO3品位为1.56%、回收率为63.50%的白钨精矿,相比同条件下单独使用苯甲羟肟酸的浮选结果较好。白钨矿的红外光谱证明了Fe-BHA在白钨矿表面化学吸附的存在。     

光伏废料制备Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性

将光伏废料经酸洗除杂后,与硅粉按85∶15的质量比配料,以聚乙二醇做结合剂,成型为10 mm×10 mm×20 mm的生坯后,在1380℃保温2 h氮化制成Si3N4-SiC材料,然后研究了该Si3N4-SiC材料的抗氧化性和抗侵蚀性。结果表明:1)制备的Si3N4-SiC材料在空气气氛中抗氧化性较好,主要是由于其氧化产物Si2N2O和SiO2填充气孔,促进烧结,提高了试样的致密度。2)在静态熔盐(Na3AlF6)中的抗侵蚀性能较好,主要是由于Na3AlF6渗入气孔中,使其显气孔率降低。3)在动态熔盐中的抗侵蚀性相对变差,主要是由于CO2气体的搅拌和对Si3N4、SiC的氧化二者共同作用的结果。     

不同改良措施对排土场土壤微形态影响的试验研究

以铁矿排土场废石土为研究对象,自制模型试验装置,设计4种基质改良方法,开展SEM检测实验,并应用IPP软件对SEM照片进行定量化分析,研究在不同改良措施下对铁矿排土场土壤微结构的影响。结果表明：单施3%有机肥土壤孔隙度为16%,与对照组排土场原矿土相比增加了60%。复合施用3%有机肥、掺拌30%的黄土的处理孔隙度达到最大33%。单施3%有机肥、5%有机肥对土壤大团聚体含量皆有显著的促进作用,复合施有机肥、掺拌黄土的处理与单施有机肥的处理对比,土壤大团聚体含量增加并不显著。各改良措施的MWD与FMD均随着土壤中大团聚体的含量增加而增加。     

露天矿节理参数敏感性研究及边坡稳定性分析

随着新疆金宝铁矿的不断开采,一些不利于边坡稳定性地质构造被逐渐揭露,增加了边坡的不稳定性,致使现场边坡出现了多种模式的破坏,对矿山生产与人员安全造成了严重威胁。为研究该矿边坡大量揭露的节理对边坡稳定性产生的影响,首先采用三维摄影不接触测量方法测定了边坡岩体结构面的几何参数,结合工程地质条件与边坡几何要素,将边坡岩体进行了质量分级分区,根据岩石力学试验确定了各分区边坡的岩体力学参数;然后运用正交试验法,量化了节理倾角、内摩擦角、黏聚力、抗拉强度和刚度对滑坡概率的贡献程度,得到了节理参数对边坡稳定性的影响规律;最后基于有限元极限平衡法对Ⅳ-1区域边坡进行了模拟计算,并给出了稳定性评价结果。研究表明:边坡节理倾角、内摩擦角、黏聚力是控制滑坡破坏模式的主要因素,金宝矿Ⅳ-1区域边坡处于稳定状态。     

打印层厚度对FDM薄板固有特性的影响

针对不同打印层厚度对熔融沉积成型(fused deposition modeling,简称FDM)薄板固有特性的影响规律及相应的机理进行了研究。首先,以悬臂边界条件下的FDM薄板为研究对象,创建了固有特性理论模型;其次,完成了薄板样件的制备,同时搭建了样件的动力学测试系统,实验研究了样件的固有特性参数;最后,对比分析理论与实验结果,以验证理论模型的正确性。研究结果表明,所建模型可以准确预测FDM薄板结构的固有特征参数;打印层越厚,样件的固有频率越高,但其模态振型不会随着打印层厚度的变化而变化。该研究为提高FDM产品动力学性能提供了理论基础和技术支持。