冻融循环作用下砂岩受拉损伤特性的声发射试验

在煤矿井巷冻结法施工工程中,地下工程结构的破坏常始于受拉区域,因此开展冻融岩石的抗拉强度劣化机理研究有一定意义.对不同冻融循环作用下的砂岩进行巴西劈裂实时声发射监测,从细观层次探讨了冻融作用对砂岩劈裂损伤过程的影响.结果表明:冻融作用引起砂岩物理性质改变,抗拉强度降低;冻融砂岩劈裂损伤在时间域具有连续演进的特征,损伤发育速度在关键时刻有突变,可通过振铃计数峰值进行定性评判;在冻融循环5次前后,损伤发育速度突变,表现为声发射事件频率与能量值突增;随着冻融循环次数的增加,声发射累计能量出现时间提前,持续时长缩短,岩样提前进入弹性变形阶段,呈现由脆性破坏向延性破坏转换的趋势;高能声发射事件多发于损伤快速扩展期,可作为损伤传导和加剧的重要参照;振铃计数和累计能量同步大幅度激增至更高数量级是冻融砂岩破坏失稳时间域的前兆信息;声发射b值先降后升,表明砂岩破坏模式由内部大裂隙破坏转变为持续小裂隙破坏.依据损伤力学理论,基于累计振铃计数所建立的损伤变量能较好反映冻融砂岩抗拉损伤演化过程各阶段及损伤特征.     

基于声发射的含瓦斯煤试件失稳破坏预测研究

基于岩石破裂损伤理论和气固耦合方法．利用RFPA2D数值模拟系统．对含瓦斯煤试件在破裂过程中声发射（AE）的分布特征进行了研究,并结合AE在时间和空间上的分布特征对失稳破坏区域进行预测。研究表明：含瓦斯煤试件在形成宏观破坏发生失稳前都有明显的声发射前兆,利用声发射在时间上的分布特征可对失稳破坏做出提前预警,利用由拉应力作用产生的声发射前兆信息在空间上的分布特征,可对裂纹的起裂区域做出较准确预测;能为含瓦斯煤体失稳破坏的防治及声发射监测技术在煤矿的应用提供理论基础,具有一定的理论和现实意义。     

砂岩单轴压缩破坏的临界慢化特征

为了从临界慢化的角度研究岩体破裂失稳产生的声发射信号特征,进行了砂岩单轴压缩实验。基于临界慢化原理,对砂岩单轴压缩破坏产生的声发射信号进行了处理分析,结果表明:在整个加载过程中,砂岩破坏产生的声发射信号呈现出明显的阶段性特征;不同的窗口长度、滞后步长对于表征砂岩破坏临界慢化临界点的自相关系数及方差的波动稳定性有影响;可以将砂岩加载破坏过程中产生的声发射计数自相关系数、方差的突然增大作为砂岩破坏的前兆特征,相对于自相关系数而言,方差更具明显性,且前兆点无论是在时间上还是应力上都达到了总时间及应力峰值的80%以上,具有较好的时效性。     

单轴压缩下砂岩破裂失稳时空演化特征研究

利用PCI-Ⅱ声发射监测系统和高速摄像仪对砂岩进行单轴压缩条件下声发射试验,通过声发射参数演化信息,分析砂岩变形各阶段声发射参数变化特征和失稳前兆情况,揭示砂岩微裂纹时空演化规律。试验结果表明:进入屈服阶段,大于80dB的高幅值声发射活动开始大量出现,各累积参数值在时序上出现突变拐点,呈指数上升趋势;声发射震级与能级之间存在近似线性关系,岩石内部高能级高震级事件的集中出现表征着岩石局部损伤劣化加剧,与高速摄像仪记录结果一致;屈服强度过后,其他破裂类型也开始逐渐增多,但能级大于4的声发射事件基本都是张拉破裂类型。上述特征现象均可以作为评价岩石破坏失稳的前兆信息。     

单轴压缩条件下充填体—砂岩组合体破坏过程及前兆特征声发射试验研究

分别对砂岩、充填体—砂岩组合体试件进行单轴压缩声发射（AE）试验,研究了试件破坏过程中AE振铃计数及主频特征,重点对比了组合体试件中砂岩侧、充填体侧所采集到的AE信号差异性,同时采用BP神经网络对峰值应力前组合体试件的AE信号类型进行识别,分析了试件破坏过程中不同类型AE信号的时间—应力变化关系及占比变化规律。研究表明：组合体试件的平均单轴抗压强度仅为砂岩试件的38.85%;组合体试件破坏过程中的声发射信号振铃计数量整体少于砂岩试件;峰值应力前,组合体试件中砂岩侧AE振铃计数“激增”现象明显;临近破坏前,组合体试件中砂岩类型的声发射信号占比逐渐下降,充填体类型信号的占比逐渐上升,这一现象可作为组合体试件破坏的前兆特征。     

弯载下砂岩声发射特征值时间效应

为探索开采速度对采空区顶板破断特征影响的力学机制,设定不同加载速率,开展砂岩3点弯曲和声发射试验,研究砂岩弯曲折断过程的力学行为及其受加载速度影响的时间效应和折断前兆特征。结果表明,加载速率越快,砂岩显著初始损伤声发射发生的应力条件越高,积累的应变能越高;岩石折断前,前兆声发射时间长度与加载速率呈指数负相关,加载速度越快,前兆声发射时间越短,可预测性越差;加载速率与砂岩折断声发射峰值能量及破坏载荷呈指数正相关,与砂岩折断声发射峰值计数呈指数负相关,加载速度越快,岩石折断所需的破坏荷载越大,峰值声发射计数越少,一次性释放的能量越高。上述岩石弯曲声发射特征值是加载速率的函数,存在时间效应。从机理上解释了煤矿开采速度越高,顶板岩体动力灾害危险性相对越高,可预测性越差的原因。     

不同冲击倾向性煤体声发射能量特征与时空演化规律研究

为了弄清声发射与冲击倾向性的关联性,对具有强、弱和无冲击倾向性的煤体开展单轴压缩下的声发射试验,分析了煤体的声发射能量特征与定位事件的时空演化规律。结果表明:强冲击倾向性煤体在受载前期和中期,声发射能率与总能量数均很低,临近峰值强度时开始急剧增长;弱、无冲击倾向性煤体声发射能量在整个阶段表现较活跃,尤其在受载的中后期,呈阶梯式逐步增长趋势;不同冲击倾向性煤体均在临近破坏时出现大量高能量声发射信号。声发射能率和总能量数趋于活跃可作为煤体破坏的前兆信息,随着冲击倾向性的增强,声发射能量趋于活跃越滞后。声发射空间定位演化结果直观反映了煤体内部声发射源位置与破裂发展状况,其空间分布与聚集位置可对应于煤体内部应力集中与宏观破坏区域;随着煤体冲击倾向性的增强、受载应力水平的增大,声发射定位事件数量逐步增加,临近峰值强度时,声发射定位事件急剧增长。声发射总能量数、定位事件数与冲击倾向性呈正相关关系,从一定程度上揭示了煤体积聚和释放弹性能的能力。     

岩石声发射振铃累计计数与损伤本构模型的耦合关系探究

为探讨岩石不同破坏模式下声发射特征及其参数与应力、应变、损伤变量之间的关系,通过RMT-150C型测试系统及SAEU2S声发射系统对砂岩、变粒岩、花岗岩和石灰岩4类岩石单轴压缩下声发射特征进行实验研究。研究表明:在峰值应力之前,脆性破坏、脆-延性破坏模式的岩石声发射振铃累计计数均有剧烈增加的现象,延性破坏模式的岩石声发射振铃累计计数则是先激增而后有一段"平静期",可作为岩石即将进入破坏阶段的前兆信息。以时间为中间变量,建立了脆性破坏、脆-延性破坏及延性破坏模式下岩石声发射振铃累计计数与应变的关系模型;基于威布尔分布岩石损伤本构模型,进一步推导出声发射振铃累计计数与损伤变量、应力的耦合关系。经实测数据与所建模型对比验证,延性破坏、脆性破坏模式本构模型精度较高,可为岩石损伤评估提供依据。     

煤岩组合体界面效应与渐进失稳特征试验

煤岩体组合特征决定着煤和岩石组合形成整体结构的变形失稳,为分析煤岩高比对煤岩组合体受载时力学特性、能量转化规律与失稳破坏特征的影响,制作了3种高比的"岩-煤-岩"(RCR)组合试件,开展了煤岩组合试件的单轴压缩试验和PFC~(2D)数值模拟试验,并基于RCR组合体声发射信号和宏观破坏特征分析,获得了组合体界面效应影响下的渐近失稳特征和声发射能量演化规律。研究结果表明:煤岩组合体的损伤破坏表现出渐近非连续特征,损伤破坏首先在煤岩组合体的煤体中发生、发展,煤体裂纹发育至煤岩交界面时被阻隔,受煤岩组合体界面效应的影响和裂纹尖端强应力链的持续集聚,裂纹最终从煤体扩展至岩石中煤岩组合体发生整体性瞬时破坏;随煤岩高比增大,组合体单轴抗压强度、弹性模量、宏观起裂破坏时间和瞬时失稳破坏时间均呈降低趋势且瞬时破坏时动力显现也逐渐被弱化。由于RCR组合体结构和弹性储能的差异性,导致裂纹在煤岩组合体中的扩展能力、速度和角度不同,进而组合体呈现出不同的破坏形态,但组合体破坏形式具有相似性,其中煤体以剪切破坏为主,顶底板砂岩以劈裂破坏为主。在煤岩组合体渐进破坏过程中煤体的破坏诱导了顶底板砂岩的破坏,而砂岩的破坏加剧了煤体的损伤破坏程度和瞬时破坏时动力显现强度,形成了煤体砂岩破坏互馈机制。RCR组合体受载时声发射信号有明显的时段性特征,当RCR组合体发生整体失稳时,声发射信号频率较低,声发射能量值达到历史最大,根据煤岩组合体声发射前兆信息的时频、时空规律性特征可对煤岩动力灾害孕育与发生进行实时监测,实现煤岩动力灾害的精准感知与超前预警。     

不同岩性煤岩体声发射特征参数及破坏前兆信息研究

针对煤矿工程现场中动力灾害频发,灾害前兆信息难以预测的难题,通过室内试验,开展了不同岩性煤岩体材料声发射特征参数及破坏前兆信息的研究,揭示了不同岩性煤岩体破坏特征及声发射特征,并获得了其破坏前兆信息。结果表明:不同岩性煤岩体材料宏观破坏特征基本相似,但其破坏阶段、破坏过程和破坏特征呈现一定的差异;不同岩性煤岩体的声发射特征值大小不同,但演化规律整体上呈现一致性,具体表现为:压密阶段声发射呈"稳定增高"状态,弹性阶段声发射呈"稳定沉默"状态,弹塑性阶段声发射呈"急剧变化"状态;在弹塑性阶段,当达到应力峰值的过程中出现短暂的"声发射平静期",这显然与临界慢化理论相吻合,故将其定义为致灾"前兆信息点"。     

如何做好工程监理的造价控制工作

1以设计阶段为重点 工程设计是具体实现技术与经济对立统一的过程.国外一些专家研究指出:设计费虽然只占工程全寿命费用不到1%,但在决策正确的条件下,它对工程造价的影响程度达75%以上.拟建项目一经决策确定后,设计就成了工程建设和控制工程造价的关键.初步设计基本上决定了工程建设的规模、产品方案、结构形式和建筑标准及使用功能,形成了设计概算,确定投资的最后限额.施工图设计完成后,编制出了施工图预算,准确地计算出工程造价.可见,工程设计是影响和控制工程造价的关键环节.重施工、轻设计的传统观念必须克服.     

钻孔倾角对煤体应力及变形破坏的影响数值模拟研究

基于谢一矿C_(13)煤层的实际地质条件,建立了考虑D-P准则的钻孔数值模型,利用Comsol Multiphysics软件分别对不同钻孔倾角下孔洞周围应力场、位移场、塑性区分布规律进行数值模拟与分析。     

采煤机销轨轮修形设计与应用

从采煤机整体受力分析入手,确定采煤机行走部是否受到扭矩的影响,结合采煤机实际工况确定出采煤机销轨轮受偏载的原因。在此基础上,提出采用齿面修形的方法来改善销轨轮所受偏载的程度,并且研究销轨轮的修形方式和计算出销轨轮的齿面修形量。最后按照技术生产指标生产改进后的销轨轮。     

煤炭开采及利用过程对环境的影响分析

从开采和加工利用两个角度,系统分析和简述了煤炭对环境的影响。     

褐煤对汞和砷的吸附行为研究

为了研制用于含汞和含砷废水处理的新型高效材料,以褐煤作为吸附剂,研究了褐煤对汞和砷的吸附行为.首先进行了批量实验来论证接触时间对吸附性能的影响.数据采用准一级和准二级动力学方程进行拟合.并采用langmuir吸附等温线和Freundlich吸附等温线拟合了不同浓度Hg2+和As3+的吸附数据,并对吸附机理进行了探讨.同时也探讨了褐煤投加量和pH值对吸附效果的影响.结果 表明,褐煤对汞和砷的吸附动力学方程拟合结果符合准二级动力学模型(R2=0.9992,0.9991),数据与准二级模型很好的匹配说明Hg2+和As3+在褐煤上的吸附过程为化学吸附,Freundlich吸附模型(R2=0.9648,0.9814)可以更好地描述褐煤对汞和砷的吸附过程.褐煤对汞和砷的去除效果均随褐煤投加量的增大而明显增加,然后逐渐趋于平稳.在相同投加量时,褐煤对砷的去除效果好于对汞的去除效果,随pH值增大,吸附量增加,可能是因为酸性溶液中,H+与Hg2+和As3+互相排斥,阻碍Hg2+和As3+在溶液中的快速扩散.褐煤吸附汞和砷前后的SEM分析结果表明,吸附前褐煤表面凹凸不平,很粗糙,表面布满孔隙,这一结构特别有利于对重金属离子的吸附,褐煤饱和吸附后,其表面小孔已被填满.     

菱铁矿对赤铁矿浮选影响及机理研究

讨论了在油酸钠浮选体系中不同粒级菱铁矿对赤铁矿浮选的影响,不同粒级菱铁矿对赤铁矿和石英混合矿浮选的影响及其机理。结果表明,正浮选体系中,不同粒级菱铁矿均能够在一定程度上降低赤铁矿的浮选回收率,通过计算矿物溶解组分图和紫外分光光度计测试结果可知,各个粒极菱铁矿能够消耗大量捕收剂,其原因除了与矿物对油酸钠吸附量的差异有关外,主要是由于菱铁矿溶解的大量HCO~-_3、CO~(2-)_3与油酸根离子发生了竞争吸附。反浮选回收赤铁矿时,不同粒级菱铁矿的加入,均可降低浮选精矿TFe品位,并提高精矿中石英的回收率,主要原因是由于菱铁矿对石英的浮选产生了强烈的抑制作用,使石英进入精矿。     

填料对涂料反光隔热性能的影响研究

在单种填料中．珠光云母、重钙对红外灯光的隔热效果最好：珠光云母、重钙、金红石型钛白粉、滑石粉、轻钙、锐钛型钛白粉。对白炽灯光的隔热效果较好县依次增强：在组合填科中．钛白粉含量的增加．轻钙含量的减少．使对红外灯光的隔热效果逐渐降低，而对白炽灯光的隔热效果基本无影响：铝银浆型氟碳涂料对红外灯光的隔热效果最好，而珠光云母型和金红石型的对白炽灯光的隔热效果较好。     

新型抑制剂对黄铜矿与方铅矿浮选分离的影响及其机理研究

针对硫化铜铅混合精矿难分离,剧毒抑制剂应用广泛的现状,研发了新型无毒抑制剂YZJ(亚硫酸钠+硅酸钠+CMC)。通过单矿物浮选试验对混浮-脱药-抑制分离的工艺,采用丁基黄药为混合浮选的捕收剂,Na2S为脱药剂,YZJ为抑制剂,Z200为分离的捕收剂对铜铅分离作业的浮选进行了试验研究。并通过红外光谱分析、吸附量测定以及电化学测试,考察了黄铜矿和方铅矿与不同药剂的作用机理。结果表明,Z200对黄铜矿具有良好的选择性,可以作为黄铜矿和方铅矿分离流程的捕收剂使用,新型抑制剂能够在铜铅分离中有效地抑制方铅矿,能够高效实现铜铅分离。      

热处理和添加煤焦油对褐煤可磨性与可浮性影响的研究

褐煤表面具有很强的亲水性,导致其在常规浮选条件下很难得到有效浮选。试验在对难浮褐煤进行热处理的基础上,采用在干法球磨褐煤过程中添加煤焦油的方法对其进行预处理,并分别研究了热处理和添加煤焦油对褐煤可磨性和可浮性的影响。HGI可磨性指数测试试验表明,在热处理条件下,褐煤的水分越少,HGI指数越低;添加的煤焦油越多,HGI指数下降幅度越大。褐煤预处理后的浮选试验表明,煤焦油用量越多,精煤灰分越低,可燃体回收率越高。FTIR光谱分析得出,热处理和添加煤焦油后褐煤的疏水性都得到增强。     

渗碳淬火工艺对齿轨轮残余应力和变形影响的仿真研究

根据热动力学原理及应力应变理论,采用有限元方法建立齿轨轮热处理模型,通过DEFORM软件模拟了渗碳淬火工艺对齿轨轮组织和应力的影响,得出齿轨轮渗碳淬火中马氏体的体积分数和应力场的变化,并研究了不同的淬火温度对齿轨轮硬度、残余应力及变形的影响规律。