带式输送机滚筒防冻黏现象研究

煤炭是我国重要的基础能源,而由于带式输送机滚筒表面冻黏现象引起的输送带跑偏、撕裂等问题,严重制约了冬季露天煤矿的安全和高效生产。在温度-25℃和冷冻时间2.5 h的条件下,通过自行设计的冻黏强度测试装置分别测试了6种不同材料与干基含水率30%煤泥的冻黏特性,并对具有疏水性的2种材料进行了仿生改形设计。实验研究表明,疏水性材料冻黏强度较低,PTFE效果最佳。进行凸包仿生结构改形后,2种疏水性材料冻黏强度均有所下降。通过滚筒表面的改性和改形可以提高抗冻黏性,对高寒地区带式输送机滚动的设计有一定指导意义。     

煤中黏土矿物对煤炭运输设备冻黏强度的影响

为分析煤中黏土矿物对煤炭运输设备冻黏强度的影响,选取不同矿的3种煤,通过XRD检测3种煤所含的主要黏土矿物分别为蒙脱石、绿脱石和伊利石,配制3种煤的精煤和在其基础上添加各自不同含量黏土矿物的煤样,以及同一种煤的精煤和在其基础上添加3种不同种类黏土矿物的煤样,应用研制的冻黏强度测试装置测试各煤样在常见基体Q235材料上的冻黏强度,结果表明:相比3种煤的精煤煤样,添加10%黏土矿物的3种煤煤样冻黏强度分别增加25.0%、22.1%、11.0%,添加20%黏土矿物的3种煤煤样冻黏强度分别增加47.4%、36.2%、24.4%,当添加黏土含量大于20%~30%时,3种煤的冻黏强度基本都不再增加;对于同一种煤,在其冻黏强度随黏土含量增加阶段,添加等量蒙脱石、绿脱石,煤样的冻黏强度增幅程度高于添加伊利石的煤样。煤中黏土矿物可增强煤的亲水性,使煤冻黏强度在一定范围内随黏土含量增高而增加;蒙脱石、绿脱石的亲水性高于伊利石,对煤冻黏强度影响更大。     

非饱和堆积碎石土细小黏粒微观结构研究

堆积碎石土中细小黏粒因入渗过程中含水率差异,其微观结构发生改变而直接影响碎石土的渗透特性。考虑不同含水率对孔隙特征（尺度、排列、形态）的影响,借助扫描电镜和PCAS微观定量测试技术,对水竹湾隧道洞口斜坡堆积碎石土中细小黏粒的微观孔隙特征进行了试验研究。研究结果表明：细小黏粒的孔隙度首先随含水率增加逐渐增加,当含水率达到12.5%时,土壤内部结构发生转变,孔隙度随含水率增加缓慢减小;随着含水率的增加气相孔隙度逐渐减少,小孔隙的数量明显增加,中孔隙、大孔隙数量却缓慢减少;不同含水率下孔隙定向角在10°~30°,50°~70°,100°~120°,140°~160°四个方位上分布相对密集,且含水率越小,孔隙有序性相对较差;概率熵与形状参数先随含水率的增加在含水率为7.5%~10%间出现峰值,再随含水率的增加而减少。通过分析不同含水率下碎石土细小黏粒微观结构参数的变化规律对宏观渗流特性影响,有助于明晰坡体渗流场的形成、碎石土强度指标降低等滑坡灾害问题。     

不同含水率条件下软煤等温吸附特性及膨胀变形特性

为研究水分对煤等温吸附特性及膨胀变形特性的影响,以软煤为研究对象,采用煤层瓦斯吸附解吸变形动态测试装置开展了不同含水率条件下煤吸附瓦斯过程中的吸附量与膨胀变形量同步测试实验,分析了水分对煤等温吸附特征和膨胀变形特征的影响,探讨了吸附膨胀变形量与吸附量的关系。结果表明,水分的存在抑制煤的吸附膨胀变形,煤样含水率由0增大到3.13%,极限吸附膨胀变形量由10.185×10^-3线性减小到4.262×10^-3,减小幅度为58.15%;而随着含水率的增加,饱和吸附量先减小后增加,含水率为1%左右时饱和吸附量达最小值。不同含水率煤样的吸附膨胀变形量与吸附量关系并不呈现单一规律:0～0.75%含水率的煤样含水率低,游离态瓦斯对煤膨胀变形整体表现为促进作用,煤样在吸附量达到饱和后仍能随瓦斯压力的增大继续产生膨胀变形,吸附膨胀变形量与吸附量呈抛物线拟合关系;煤样含水率增大到1.42%～1.66%时,水的软化作用和堵塞作用导致游离态瓦斯对煤基质的压缩作用产生的压缩变形量与对微裂隙的扩容作用产生的膨胀变形量抵消,吸附膨胀变形量达到极限值所需瓦斯压力与吸附量达到饱和...     

水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响

为探索水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响,选用粒径小于0.18 mm和0.18~0.25 mm、二者质量比为1∶1的煤粉作为骨料,水泥为黏结剂,水为溶解剂,在不同条件(成型压力、含水率)下压制突出煤相似材料。利用岩石三轴试验机、瓦斯放散初速度测定仪测定突出煤相似材料的单轴抗压强度及瓦斯放散初速度,获得了不同条件下突出煤相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的变化规律。实验结果表明:当含水率为12%~20%时,配制出的突出煤相似材料单轴抗压强度随含水率的增大呈现先增大后减小的趋势;当含水率达到16%时,其单轴抗压强度达到最大值8.99 MPa;当含水率为20%时,成型压力越大,突出煤相似材料成型后密实度越大、脱模后的试件含水率越低,单轴抗压强度越大;突出煤相似材料的瓦斯放散初速度随含水率的增大而减小。     

饱和花岗岩残积土强度演化的温度效应研究

我国东南地区夏季炎热多雨,地表温度变化频繁且幅度大,其对饱和花岗岩残积土强度及其演化特性具有重要影响。将含水率由25%~10%~25%作为一次循环,分别在30℃、40℃、50℃、60℃与70℃条件下进行多次含水率循环的饱和花岗岩残积土室内直剪试验和声波测试,研究饱和花岗岩残积土强度演化的温度效应及其规律。结果表明,各种温度下,随着循环次数的增加,花岗岩残积土黏聚力和纵波波速均呈下降趋势,下降速率先快后慢,然后逐渐趋于稳定;温度为50℃、60℃与70℃时,黏聚力在第2次循环中降幅最为显著;循环次数相同,温度越高,黏聚力和纵波波速衰减较大;损伤变量随循环次数增加而增加,增长幅度先快后慢,然后趋于平稳;循环次数相同,温度越高,损伤变量越大;平均纵波波速和黏聚力具有较好的对数关系。本研究结论对东南地区花岗岩残积土边坡工程和地下工程的科学处理具有重要意义。     

煤导热系数影响因素的实验研究

导热系数是影响煤体热传导的重要参数。为了研究煤在不同温度及含水率条件下的传热特性,采用LFA457型激光导热仪,测试了不同温度、不同含水率条件下不粘煤、气煤两种煤样的导热系数,并采用邓氏灰色理论将煤导热系数与其内在影响因素进行灰色关联分析。研究结果表明:温度为-50~-30℃时,煤的导热系数快速减小;温度为-30~+10℃时,煤的导热系数快速增大;温度为+10~+50℃时,煤的导热系数呈缓慢增大趋势;随着煤含水率的增加导热系数开始快速增大,然后趋于平稳。灰色关联分析表明,煤内在因素中的固定碳、灰分、挥发分是影响煤导热系数的主要因素。     

白腐菌煤炭脱硫实验研究

将白腐菌用于煤炭脱硫的实验研究,通过实验研究了白腐茵在煤炭脱硫过程中煤粒度、煤浆浓度、接种量和培养时间等各因素对其脱硫的影响.实验表明,白腐菌脱除广西合山煤中全硫的最佳条件是:煤粒度＜200目.煤浆浓度10%,白腐菌菌种量0.9 g,白腐菌培养时间为5d.在最佳条件下,全硫的脱除率为35.77%.     

采空区低氧环境中煤自燃特性及极限参数研究

采空区氧化升温带内的氧气浓度主要在10%～18%之间，煤主要发生低氧环境氧化。因此，研究低氧环境中煤自燃特性及极限参数有重要意义。文章采用煤自燃程序升温实验测试了低氧环境煤自燃氧化特性，得到了CO和C₂H₄等氧化气体与温度的对应关系。煤自燃最小浮煤厚度随煤温升高，表现为先上升后下降的趋势，上限漏风强度则表现为先下降后上升的趋势；在煤的氧化温度为60～70℃时，煤自燃极限参数达到极值。采空区内氧气浓度降低，煤自燃氧化放热性特性逐渐减弱，造成煤的最小浮煤厚度随氧气浓度降低而升高，下限漏风强度随氧气浓度降低而减小。     

离子型稀土矿山堆浸场地土体物理力学性质研究

采用堆浸工艺开采离子型稀土会破坏矿山地表的植物和污染土壤。露天开采使得土体完全裸露在外,容易发生水土流失、滑坡等地质灾害,土质类型也逐渐向砂类土转变。以定南县离子型稀土矿山大塘尾堆浸场地为研究区域,研究了该堆浸场地废弃矿渣土体的物理力学性质,分别进行了土体的含水率,密度、液塑限和抗剪强度等物理力学性质试验。为进一步阐明不同含水率条件下土体抗剪强度及其指标的变化规律,设置土体含水率分别为9%、12%、15%、18%、21%五种不同梯度条件,制备重塑扰动土样并进行直剪试验。试验结果表明：随着含水率的增高,土样的黏聚力整体呈下降趋势,内摩擦角变化不大,而土样的抗剪强度逐渐降低。研究结果可为类似场地的生态修复和治理提供理论依据。     

不同含水率条带煤柱稳定性研究

煤层的富水性明显影响高应力作用下条带煤柱的稳定性,为研究含水率对条带煤柱蠕变特性的影响,首先对不同含水率的煤样进行蠕变试验,结果表明,含水率对煤样蠕变特性具有明显的影响,含水率越大,煤样的蠕变变形量越大,其蠕变门槛值、蠕变强度及蠕变系数越低。蠕变试验拟合结果表明,采用改进的Burgers模型能够较好地描述煤的蠕变力学特性。以蠕变试验结果为基础,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对不同含水率条带煤柱的蠕变特性及稳定性进行了模拟分析。随含水率增大,应力峰值距煤壁距离增加,煤柱塑性区增大;同时,煤柱垂直应力变小,蠕变变形量增大,其承载能力降低,煤柱进入长期稳定状态的时间加长。数值模拟结果表明,在其他条件相同的情况下,煤柱含水率为0.78%,1.07%及1.36%时,煤柱塑性区宽度分别为10,12,16 m,其进入长期稳定状态的时间分别为18,24及36个月。     

煤炭储运设备的粘煤机理及影响因素分析

 分析了煤的湿粘与冻粘机理,利用理论分析及试验验证的方法,分析了温度、含水量、储运设备的表面材料性能、煤料中煤颗粒的大小组成、存储时间、正压力等对煤粘附的影响规律,对解决煤矿储运设备的粘煤问题提供了依据。     

煤矸石基免烧砖制备工艺及力学性能研究

为了有效地提高煤矸石资源化利用水平,针对抚顺矿区的煤矸石资源,在分析其化学成分和矿物组成基础上,采用煤矸石作为主要原料,辅以水泥、天然砂、粉煤灰及添加剂研究制备免烧砖。通过调整原料配比和成型压力,研究不同制备条件下免烧砖的微观结构特征和物理性能差异,如密度、含水率、抗压强度和抗折强度。通过正交试验获得优化原料质量配比和工艺参数分别为:东舍场煤矸石40%,天然砂42%;西舍场煤矸石70%,天然砂12%;汪良舍场煤矸石50%,天然砂32%;其它相同参数分别为粉煤灰5.14%、水泥12.86%、减水剂0.05%、水10%,成型压力20 MPa,常温养护28 d。获得的煤矸石基免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾砖》MU25标准要求,其中最高抗压强度和抗折强度分别为52.70 MPa和4.93 MPa。      

不同水分、压力对原煤颗粒体系流动特性的影响

利用自动控制料斗旋转角度的方法,得到原煤下落质量比与料斗倾斜角度之间的关系曲线,称其为流动曲线。通过对流动曲线分析可得,外水分对原煤流动性的影响很大,随着外水分的增大,原煤的流动性变差,当外水分超过8％时,原煤的流动曲线呈现“阶梯状”,此时电厂原煤仓或落煤管易发生“堵塞”现象;压力对原煤的流动性影响很小,只有当外水分达到13％左右时,才会使原煤初始阶段的流动性变差,该种现象主要归结于料仓内出现的“粮仓效应”。     

不同外水含量下煤粉高压密相输送试验研究

在输送压力可达4.0 MPa的气力输送试验台上进行两种煤粉不同外水含量下的密相输送试验,研究煤粉表面性质和外水含量对流动特性的影响。结果表明：相同外水含量下,年轻煤流动性较好;中等变质煤在初始外水含量（外水M=0.40%）下存在显著的静电效应,外水含量增加,静电效应明显抑制;随着外水含量增大,中等变质煤的质量流量和固气比先略增大后逐渐减小,年轻煤则呈逐渐减小趋势;弯管当量长度系数K与输送气速近似成比例关系,相同气速下年轻煤K值逐渐增加而中等变质煤则先略有减小后急剧增大。通过试验,获得了两种煤粉高压密相输送外水含量的极限值。     

低温对不同水分条件下煤的坚固性系数影响研究

煤体力学性质是煤与瓦斯突出的一个必要条件,提高煤体的力学性质对抑制煤与瓦斯突出的发生具有重要的意义。为探析低温环境及水分对煤体坚固性系数的影响,通过煤样加湿处理装置及低温环境坚固性系数测试装置,对不同温度及不同水分条件下煤体的坚固性系数进行测试。研究结果表明:随着温度的升高以及煤样水分的降低,煤的坚固性系数呈减小趋势;随着温度的降低以及煤样水分的升高,煤的坚固性系数呈增大趋势。研究为通过煤层注水加冷冻的措施治理煤与瓦斯突出奠定了理论基础。     

不同含水状态下含瓦斯原煤加卸载试验研究

以南川宏能煤业(原半溪矿)矿井西翼K1煤层为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,进行了不同含水状态下的含瓦斯煤加卸载试验研究。研究结果表明:(1)随含水率增加,加卸载煤样的承载强度、残余强度、变形模量都呈现降低趋势,而轴向应变、径向应变、体积应变及侧向膨胀率均呈增加趋势。(2)加卸载过程中煤样甲烷有效渗透率变化与煤样损伤变形演化相对应,但存在明显的滞后现象;煤样破坏前,含水率越高,甲烷有效渗透率越小;煤样破坏后,含水率越高,甲烷有效渗透率反而越大。(3)随含水率增加,加卸载煤样破坏程度增大,裂隙发育增多,形变量增大,煤样加卸载过程中的总能量和耗散能也增加,而弹性能却减小。     

含水粉煤灰泡沫混凝土力学性能退化试验研究

采用普通硅酸盐水泥、发泡剂、粉煤灰及外加剂制备采空区充填材料,通过室内试验研究不同含水率影响下充填体强度特性、蠕变特性、应力应变特性和变形特性退化规律。结果表明：自由水对充填体性能退化影响明显。具体表现为：随着含水率的增加,充填体抗压强度和抗剪强度递减,初期递减幅度较大,后期较小;充填体强度峰值、峰后残余强度及延性随着含水率增加而递减;随着含水率的增加,充填体弹性模量降低幅度较大,泊松比变化幅度较小,其他变形参数如剪切模量,体弹性模量均减小,充填体在水弱化情况下会进一步产生压缩,抗变形能力退化显著。