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1.
硬岩高效破裂是深部地下空间、深部资源勘探开发的重要前提,寻求和发展高效破岩技术成为大势所趋。微波具有加热效率高、无二次污染等优点,被认为是一种极具发展潜力的高效辅助破岩技术。微波场内岩石体破裂差异性行为解译是实践微波辅助破岩技术的重要基础。从宏-细-微观不同尺度对微波场内砂岩、花岗岩和辉长岩开展了跨尺度破裂行为机理研究。结果表明:在岩石宏观膨胀破裂层面,砂岩表现为低温崩裂破坏,实测最高温度为194℃,辉长岩和花岗岩则为高温熔融破坏,实测最高温度分别可达367℃和492℃;岩石脱离本身基质约束产生裂纹或宏观破裂面时体积变化明显,高温熔融破坏时岩石体积膨胀率最大,花岗岩和辉长岩破裂时体积膨胀率为2.1%和1.8%。在岩石细观破裂面特征层面,微波场内高温熔融作用所产生的破裂面比低温崩裂面分维高2.0%,其中花岗岩、辉长岩和砂岩的破裂面分维分别为2.109 2,2.070 4和2.066 0。在岩石微观损伤差异性机制层面,岩石破裂特征与主要成岩矿物的组分、含量和含水率密切相关。一方面,由于石英和其他矿物介电特性差异较大,当岩石内部石英含量较高时,热应力迅速增长;另一方面,水在微波作用下迅速汽化...  相似文献   
2.
煤矿开采逐渐向深部延伸,深部开采条件下煤尘灾害频发,防控难度高,除尘机理与技术仍然是深部开采科学高效除尘基础研究的难点与重点之一。以平顶山矿区丁、戊、己、庚4组煤层采集的原煤为研究对象,联合多种煤尘物理化学性质测试(工业分析,XRD,BET,SEM,FT-IR)、分子动力学模拟等手段,系统采用基础物性特征分析、润湿特性多因素影响探讨、分子层面润湿机理探索、抑尘剂改性讨论的研究思路,开展了基于煤尘微细观结构特征的除尘机理探索及新型抑尘剂研发初探。研究表明:平顶山矿区丁戊己庚4组煤层典型煤尘的润湿性大小顺序为戊>丁>庚>己,煤中有机质质量分数、水分质量分数、灰分质量分数、无机矿物成分质量分数、比表面积、含氧官能团等指标的显著差异将对煤尘润湿性能产生显著影响,比表面积、石英质量分数、羟基和醚键数量越多,润湿性越好,固定碳质量分数越高,润湿性越差。联合煤的红外光谱分析和分子动力学模拟,根据平顶山矿区煤尘亲水官能团特征,研究了水分子在不同数量羟基和醚键修饰的煤表面吸附过程,进一步揭示了煤尘润湿性能的强关联因素,表面羟基数量正相关于吸附水分子能力,而煤尘醚键数量对于吸附水分子能力存在极大值。基于煤尘微细观特征对其润湿性的影响机制,考察了3种非离子表面活性剂对4组煤尘的润湿除尘特性,基于表面活性剂分子结构对煤尘润湿的作用机理,针对平煤矿区煤尘提出了引入芳香环结构实现新型抑尘剂改性的解决思路。  相似文献   
3.
煤矿深部开采条件下煤尘灾害严重,采用非离子表面活性剂可有效改善煤尘润湿性,抑制煤尘的产生和扩散。为了探究非离子表面活性剂对煤尘表面的润湿过程和润湿机理,采用分子动力学模拟和实验研究相结合的方法,研究非离子表面活性剂月桂基葡糖苷(APG)与曲拉通X–100(Triton X–100)对煤尘表面润湿性能的影响;基于苯环碳骨架结构建立3组煤–水界面吸附体系模型,对比分析表面活性剂在煤表面的吸附平衡构型和分子空间分布,计算煤–表面活性剂–水间相互作用能及能量组成变化,考察APG和Triton X–100与水分子形成氢键的能力;以河南平顶山矿区丁、戊、己3组煤层煤样为测试对象,开展沉降和接触角实验并计算煤样表面自由能组成,验证模拟结果,利用傅立叶红外光谱(FT–IR)测试煤样芳香烃基团特征,验证Triton X–100与煤分子间的作用机制。结果表明:达到吸附平衡状态时,非离子表面活性剂分子通过烷基链相互连接,形成聚集状态,在煤–水界面与水–气界面均有分布;Triton X–100通过增强与水分子的相互作用,促进水分子在煤表面的吸附,对煤表面润湿性能影响较大。室内试验结果表明,Triton X–100对煤表面的润湿效果优于APG,质量分数为1.5%时效果最优,且煤尘中的芳香烃含量越高,越利于Triton X–100的吸附。研究成果可为深部开采的高效抑尘剂研发提供理论指导和借鉴。  相似文献   
4.
针对当前电力巡检领域多采用轮式移动机器人,难以适应地面不平整、环境复杂的情况,研发了一种具有自站立移动机器人,该机器人在配备经典的传感器基础上,装载高清摄像头实现机器人位置和周边环境的全域数据采集,实现更准确的机器人控制。在分析自站立机器人原理基础上,构建含图像数据的机器人信息模型。接着重点设计了以F28335控制器为核心的机器人主要硬件电路,并研究了相应的软件流程。所研发的具有图像功能的巡检自站立移动机器人已应用于电力机房的巡检,初步应用结果已显示能适应复杂的电力应用场景。  相似文献   
5.
煤矿深部开采条件下煤尘灾害严重,采用非离子表面活性剂可有效改善煤尘润湿性,抑制煤尘的产生和扩散。为了探究非离子表面活性剂对煤尘表面的润湿过程和润湿机理,采用分子动力学模拟和实验研究相结合的方法,研究了非离子表面活性剂月桂基葡糖苷(APG)与曲拉通X-100(Triton X-100)对煤尘表面润湿性能的影响。基于苯环碳骨架结构建立了三组煤-水界面吸附体系模型,对比分析了表面活性剂在煤表面的吸附平衡构型和分子空间分布,在此基础上计算了煤/表面活性剂/水间相互作用能及能量组成变化,考察了两种非离子表面活性剂与水分子形成氢键的能力。模拟结果表明:达到吸附平衡状态时,非离子表面活性剂分子通过烷基链相互连接,形成聚集状态,在煤-水界面与水-气界面均有分布。Triton X-100通过增强与水分子的相互作用,促进水分子在煤表面的吸附,对煤表面润湿性能影响较大。以河南平顶山矿区丁、戊、己三组煤层煤样为测试对象,开展沉降实验和接触角实验并计算了煤样表面自由能组成,验证了上述模拟结果,利用傅立叶红外光谱(FT-IR)测试测定煤样芳香烃基团特征,进一步验证了Triton X-100与煤分子间的作用机制。室内试验结果表明,Triton X-100对煤表面的润湿效果优于APG,临界胶束浓度时效果最优,且煤尘中的芳香烃含量越高,越利于Triton X-100的吸附。研究成果可为深部开采高效抑尘剂研发提供理论指导和思路借鉴。  相似文献   
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