矿物成分对抛光岩石表面摩擦特性影响的试验研究

在对 8 种岩石矿物成分 XRD 分析和使用三维白光干涉仪对其抛光表面进行表面形貌表征的基础上,在自行设计的试验装置上,对自然、饱水和干燥状态下 8 种岩石试块的摩擦系数进行了试验研究。试验结果表明：抛光岩石表面的摩擦系数和其矿物成分相关。在多矿物组成成分的硅酸盐岩中,饱水与自然状态时的摩擦系数增加幅度大于干燥和自然状态时摩擦系数减小的幅度。在多矿物组成成分的碳酸盐岩中,饱水与自然状态时的摩擦系数增加幅度小于干燥和自然状态时摩擦系数减小的幅度。在 3 种不同状态下单矿物岩石的摩擦系数比多矿物岩石的摩擦系数变化幅度大。     

郑庄-胡底煤层气地球化学特征及成因探讨

结合沁水盆地南部地质构造史和热演化过程,从甲烷碳同位素与煤岩镜质组反射率、甲烷碳与氢同位素、甲烷与水的氢同位素值定量关系3方面探讨了郑庄和胡底区块煤层气成因,结果表明:煤层气组分中,甲烷体积分数占绝对优势,为96.83%~98.55%,为极干燥气体;甲烷δ13C1和δD分别为-33.1‰~-30.8‰和-179.32‰~-160.53‰;煤层气主要为经次生改造的热解成因煤层气。煤层气δ13C1实测值与推测值-27.89‰相比明显偏轻,其原因是燕山期异常古地温阶段,横向地下水循环和竖向热液循环过程中流体优先溶解13CH4产生的甲烷碳同位素分馏作用的结果。15号煤抽采煤层气甲烷氢同位素值与伴生水氢同位素值定量关系表明,由于CO2还原次生生物作用造成3号煤和15号煤抽采煤层气甲烷δD的差异。     

矿井巷道支护应力状态分析

针对煤销集团兼并重组矿井的现状,结合集团矿井自身特点,采用理论分析和数值模拟的方法对矿井巷道支护应力状态问题进行了分析研究。结果表明:巷道围岩应力以压应力为主,在巷道两帮和拱脚处应力值较大,容易出现应力集中;巷道围岩应力变化主要集中在2倍直径范围内;支护后巷道围岩应力向巷道内转移。     

基于ANSYS航空层合玻璃的热应力分析

基于ANSYS对航空层合玻璃的热应力进行仿真分析,讨论不同组分材料(聚碳酸酯PC、聚氨酯胶片PU和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)和不同厚度层合玻璃的热应力变化。结果表明,在不同温度下VON MISES应力的最小值出现在PC外侧,最大值出现在PC和PU的胶结处。X方向应力最小值为负值,且位于两层合材料的胶结中心处,最大值位于两层合材料的胶结边缘处。Y方向应力最小值和最大值均位于PU的边缘胶结处,其它位置应力几乎没有变化。     

表面形貌对岩石摩擦滑动本构参数影响研究

 对典型岩石摩擦滑动试验装置进行改进,以千枚岩、石英岩、石英砂岩、岩屑砂岩、大理岩、石灰岩、鲕状石灰岩和白云质灰岩等岩样作为研究对象,以其抛光面作为摩擦滑动面,从本构参数的角度出发,研究自然、饱水和干燥状态下岩石摩擦滑动过程中的稳定性。采用R-D本构模型分析不同状态下岩石的摩擦滑动本构参数,基于岩石抛光表面形貌分析微凸体和分形维数对岩石摩擦滑动本构参数的影响。试验结果表明：在相同抛光条件下,不同岩石滑动表面微凸体的直径均值、高度均值和表面轮廓平均高度不同,随着这3个参数的增加,本构参数均呈线性规律降低;滑动表面形貌越精细分形维数越大,随着分形维数的增加,本构参数呈线性规律增加。     

坚硬顶板控制放顶方式及合理悬顶长度的研究

 基于坚硬顶板长壁工作面初次跨落步距大、周期断裂悬顶长,对采场安全危害严重的特点,系统研究工作面顶板初次断裂的3种控制放顶方式和周期断裂的合理悬顶长度。通过建立两端固支岩梁力学模型,分析并比较采用循环浅孔拉槽、中部拉槽和端部拉槽等3种爆破控制放顶方式缩短坚硬顶板工作面初次断裂步距的拉槽深度与爆破工程量。结果表明,就爆破工程量而言,端部拉槽最小,中部拉槽次之,循环浅孔拉槽最大。通过顶板周期断裂悬臂岩梁力学模型的建立及其分析,基于工作面支架的设计工作阻力,推导顶板周期断裂的合理悬顶长度与工作面支架设计支护阻力,以及上覆岩层荷载和工作面控顶距之间的关系式。研究结果在晋城七岭煤矿15102工作面成功应用,可以为相应条件下坚硬顶板控制放顶提供理论依据与应用指导。     

电化学作用对蒙脱石软岩颗粒物沉降与体积膨胀性影响的试验研究

 研制一种电化学作用改变蒙脱石软岩颗粒物膨胀性的试验装置,在该装置上对蒸馏水、NaCl溶液和NaCl电解液浓度及电位梯度等对蒙脱石软岩颗粒物在其中的沉降与沉降稳定后的体积膨胀性的影响进行试验研究。试验结果表明：直流电场的作用可以改变蒙脱石软岩颗粒物在蒸馏水电解液中的沉降速度,但不能改变其沉降稳定后的体积膨胀性。随NaCl溶液浓度的增大,软岩颗粒物在其中的沉降速度加快,并且沉降稳定后的岩样体积膨胀率随溶液浓度的增大呈负指数规律衰减。当岩样颗粒物在NaCl溶液中沉降稳定后,加电位梯度为0.5 V/cm的电场,会使稳定后的岩样体积再次减小。在电场的持续作用下再次稳定后的岩样体积膨胀率仍随电解液浓度的增大呈负指数规律减小。电位梯度为0.5 V/cm的电场能为加速黏土矿物颗粒物的沉降和抑制其沉降稳定后的体积膨胀性的电动现象提供足够的电势差。在电位梯度为0.5 V/cm的电场作用后,再提高电位梯度,对改变岩样沉降稳定后的体积膨胀性没有明显影响。随着电解液浓度的增大,作用于岩样的电流强度增强,试验系统的温度升高。随着作用时间的延长,电解液浓度降低,电流强度呈负指数规律衰减,温度也随之降低。在直流电场作用过程中,电化学系统发生了电极和电解反应,蒙脱石软岩颗粒物的酸碱度发生了变化,在阳极区域的pH值降低,呈酸性;在阴极区域的pH值升高,呈碱性。