风力因素对人工试验池中水体交换的影响分析

利用ECOM模型模拟人工试验池内三维水动力变化,并分析风力因素对水体交换过程的影响。在模型验证结果准确的基础上,发现静风条件下的水体置换率比当地冬季盛行风条件下的水体置换率更好,盛行风向与进出水流流向重合度高,大大降低了水体置换效果,对于水环境治理和保护是不利的。因此,在设计进出水流方向时需考虑当地盛行风向。     

赵各庄矿闭坑地下水安全警戒水位控制研究

针对闭坑矿井对相邻生产矿井带来的水害隐患问题，为保障赵各庄矿闭坑后邻矿生产安全的需要，提出安全水位和警戒水位的概念，并利用数值模拟方法对闭坑矿井区域地下水流场演变过程进行研究。结果表明：矿井关闭后，地下水位上升，含煤岩系含水层内水位降落漏斗逐渐减小，水位回升速度随矿井关闭时间的增加而减慢，经过三年时间两矿边界处水位达到安全水位-570m|为保证林西矿的安全生产，根据矿井水位回升情况及矿井边界煤柱破坏情况，确定了-575m为警戒水位，当考虑利用邻矿林西矿排水控制赵各庄矿井内水位始终低于警戒水位时，此时林西矿需要增加的排水量约为12.5m/min。研究结果为邻矿防治老空水提供了依据和参考。     

煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论基础与关键技术

煤岩层赋存条件决定了煤矿深部开采条件下煤岩动力灾害的发生机理更趋复杂、防控难度显著增大,如何解决煤矿深部开采煤岩动力灾害防控问题,直接影响我国煤矿的安全生产和能源的有效供给。针对"煤矿深部开采煤岩动力灾害防控技术研究"这一科学命题,基于冲击地压"三因素"机理和煤与瓦斯突出的综合作用假说,从煤岩动力灾害防控理论基础、关键技术和防控实践等3个方面,梳理澄清了煤矿煤岩动力灾害防控中的一些模糊概念,建立了用于统一描述冲击地压和煤与瓦斯突出发生机理的广义"三因素"("物性因素"、"应力因素"及"结构因素")理论,确定了我国煤矿典型冲击地压的4种类型(煤层材料失稳型、煤层结构失稳型、顶板断裂型、断层滑移错动型),分析了影响冲击地压和煤与瓦斯突出的主要因素,从思想认知、原则方法及技术核心等方面凝练了煤岩动力灾害多尺度分源防控技术,提出了深部开采冲击地压巷道"三级"吸能支护思想与成套技术,开发了煤与瓦斯突出井上下联合抽采防控技术和超高压水射流"横切纵断"防治复合煤岩动力灾害技术,并在现场开展了应用试验。煤矿深部开采煤岩动力灾害防控理论与关键技术的建立与完善,为我国今后煤矿煤岩动力灾害的防治提供了科学依据。     

基于三维有限元的孔口结构应力分析和配筋研究

当前,坝内开孔泄流已成为坝工结构设计主流趋势,但坝体开孔孔口应力集中会使孔口周围混凝土产生裂缝从而导致坝体破坏,适当配筋能够较好地避免该问题。本文以某水电站为例,建立三维有限元模型,采用三维线弹性有限元法对冲沙底孔周边混凝土结构典型部位进行应力分析,评价其应力状态,并以"静力应力为辅、动力分析为主"为基础,进行动力配筋设计。结果表明,配筋满足动力作用下结构安全性要求,为坝工孔口结构动力配筋设计提供了参考依据。     

动力扰动下巷道围岩变形影响因素敏感性分析

基于高地应力状态下煤矿井下巷道在开采工程中由于覆岩层断裂、岩巷爆破掘进等动力扰动导致围岩更容易变形甚至失稳的情况,根据弹性理论和应力波理论,分析了扰动状态下巷道围岩失稳机理,采用FLAC3D软件建立了巷道围岩的理想弹塑性模型,在正交优化组合的基础上对动力扰动下影响巷道围岩变形的因素(应力峰值、频率、侧压力系数和扰动时间)进行敏感性分析。结果表明:不同影响因素对巷道顶板和帮部最大位移的敏感性有较大的差异性;分析16种参数值不同组合条件下的变形量,得出应力峰值20 MPa,频率1 Hz,侧压力系数1.4,扰动时间0.8 s时,顶板及两帮变形程度最大;应力峰值5 MPa,频率15 Hz,侧压力系数0.8,扰动时间0.2 s时,顶板及两帮变形程度最小;顶板和帮部位移影响因素的敏感性由大到小依次为:侧压力系数、扰动时间、应力峰值和频率。最后,利用多元线性回归分析法建立了多因素作用下顶板和帮部变形的数学公式,回归效果显著,为巷道的有效支护提供了工程参考。     

基于Visual MODFLOW的煤层底板突水量预测研究

随着我国东部矿区煤层开采水平不断向深部拓展,底板奥灰水突水事故时有发生,往往造成严重的人员伤亡和财产损失。为准确预测煤层底板突水量,以新安煤矿为例,在概化该矿水文地质条件的基础上,建立了底板奥灰水渗流运动基本微分方程并采用有限差分法进行求解,利用Visual MODFLOW软件实现了该渗流运动的三维可视化数值模拟,结合2011年3月至2012年2月一个水文年的实际水位观测值对该模型的模拟水位进行验证和校核,依据该模型模拟水位值采用水均衡法计算得出底板突水危险区域的奥灰水量,即为突水量预测值。研究结果表明:该模型的模拟水位最大误差小于11%,一般4%左右;应用该模型模拟水位值计算危险区域突水量为1 150 m~3/h,与1995年该区域发生的特大奥灰突水事故平均突水量1 244.3 m~3/h接近,预测结果真实可靠。     

CNG-电混动公交车道路行驶工况与排放特性研究

CNG-电公交车以天然气作为发动机燃料,辅以电机共同驱动的混合动力车辆,车辆行驶速度低、启动频繁等特性,发动机实际运行工况与型式检验工况具有较大差异。为研究其实际行驶工况与排放特性,选取4辆国V排放标准的CNG-电混合动力公交车,往返于市区与城郊,使用PEMS(portable emission measurement system)实时收集车辆行驶及NO_X排放数据。结果表明,发动机运行工况集中于中低功率段,与型式检验工况差异较大,污染物排放集中于发动机切入车辆传动系统的临界车速附近。     

厚煤层综放开采覆岩动力灾害原理及防治技术

随着我国煤炭开采深度的不断增加,冲击地压等煤岩动力灾害日益加剧,严重影响到煤矿安全生产。综合采用理论分析、装备研发,技术开发、工程实践等方法,研究了厚煤层综放开采的覆岩运动特征、动静叠加载荷作用下冲击动力灾害发生原理,提出了坚硬顶板多点拖动式分段水力压裂冲击防治方法,并在神东布尔台煤矿开展了工程应用。结果表明:综放开采中-低位关键层破断方式逐渐由悬臂梁式过渡为砌体梁式,控制采掘扰动形成的动载荷,改造覆岩破断形式是解决冲击动力灾害的关键。通过顶板分段水力压裂弱化技术实施,压裂最高压力30.7 MPa,破裂压降最大达10.0 MPa,出现3.0 MPa以上压力降200余次。单个压裂钻场弱化影响范围达走向300m,倾向230m;压裂后顶板来压步距、动载系数、最高压力较未压裂段分别降低了20.00%～69.70%、5.79%～7.90%、13.44%～18.37%,验证了顶板弱化的有效性。     

基于低影响开发理念的雨水控制设计计算

文中介绍了某电影文化综合体项目采用的集中雨水控制利用技术:透水性地面铺装、屋顶绿化、下凹式绿地、微生态雨水处理回用一体机。通过合理划分汇水面积,结合项目实际情况,计算给出了在限定年径流总量控制率的条件下,合理采用多种手段联合,使项目符合《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)中的场地生态设计要求,实现了海绵城市的控制目标,也为类似工程提供了参考思路。