混凝土断裂表面带电异常研究

实验研究了混凝土试件断裂破坏过程的电位信号。结果表明,混凝土在破裂过程中有电位异常产生,电位信号与试件受载的应变及其声发射率（破裂行为）具有良好的对应性。在混凝土破裂过程中,电位信号呈连续增大趋势,在主破坏时声发射率和电位信号均有大幅度增加。电位信号与试件破裂过程密切相关,可以为破裂提供前兆信息。混凝土破坏是裂纹的扩展、联合、贯通的结果,电位的主导产生机制是裂纹扩展尖端电荷分离及压电效应。     

瓦斯爆炸过程中电导性与火焰之间关系的实验研究

文章利用电极探针和高速摄影对水平管道内瓦斯爆炸过程中的电导性与火焰之间的关系进行了实验研究,结果表明,瓦斯爆炸火焰是沿管道的底部向前传播的,在管道的同一横断面内,爆炸中间产物的成分在上下不同部位的分布是不均匀的,其电导性的大小也是不一样的。最佳当量比爆炸气体中,管道中,上部的电导性是基本相同的,并高于底部的电导性,贫燃料与富燃料爆炸气体中,由管道底部向上,其电导性是逐渐增大的。     

瓦斯爆炸传播火焰高内聚力特性的试验研究

采用高速摄影法及通过对爆炸反应区内不同部位温度的测量,对瓦斯爆炸传播火焰的特性进行了试验研究。研究发现,瓦斯爆炸产生的向前传播的火焰沿管道横断面分布不均匀,反应区内主要发光体沿管道底部向前传播。该发光体在低温下具有较高的内聚力,高温时容易瓦解。在瓦斯爆炸反应区内,中间产物的成分沿管道横断面分布也不均匀－－管道中、上部是发光较弱的气体产物,放热量较大;而下部是亮度较高的等离子体,放热量较小。当瓦斯爆炸温度达到最大值以后,等离子体的内聚力急剧下降,等离子体爆发,爆炸中间产物在管道横截面内均匀分布。     

典型近直立煤层群冲击地压机理及监测预警研究

近直立煤层群由于特殊的煤岩赋存和开采方式,覆岩破断运动及其导致的围岩静载应力分布和动载扰动特征与缓倾斜煤层有较大差异,已有冲击地压灾害在近直立煤层群开采矿井(SICS)发生。为指导类似赋存矿井冲击地压防治,以乌东矿南采区典型近直立煤层群为工程背景,从诱冲机理、监测预警及防治技术方面展开了系统研究,揭示了近直立煤层群压撬型冲击地压机理,建立了适用于近直立煤层的预警指标体系,提出了近直立煤层降载减撬冲击地压防治技术。结果表明:近直立煤层群综放开采下冲击地压显现具有巷道顶底板侧不对称和岩体压撬显现特征;煤体所受顶板和岩柱的压撬作用是诱发冲击的基础静载力源,悬顶和层间岩柱破裂产生的动载扰动对冲击显现有重要诱发作用,近直立煤层群综放开采冲击地压是顶板和岩柱压撬效应耦合作用结果;各预警指标对冲击地压和大能量矿震均具有一定的响应,各维度和各系统预警指标综合预警可综合各自优势实现互补,提高预警准确性;深浅孔交替爆破可削弱对煤体的压载荷和撬动效应,现场实施后,微震日总能量和频次明显减少,顶板和岩柱每米能量104J以上微震事件较实施前平均减少了96%,卸压效果明显,冲击危险性降低。     

冲击载荷下三轴煤体动力学分析及损伤本构方程

为研究冲击载荷下三轴煤体的动力学特征,建立了三轴分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,开展了轴向静载、围压和冲击载荷随机组合的动态冲击试验,研究了三轴煤体在冲击载荷下的动力学特性。实验结果表明:冲击载荷下三轴煤体动态应力应变曲线无压密阶段,轴向预静载有助于使煤体原生裂隙闭合,初始加载就表现出完整弹性体的特征;当应力达到峰值强度的60%～85%阶段时,应力应变曲线呈现"跃进"现象,可能与碳在晶体微破裂中的作用有关;当应力超过煤体动态强度,试样破坏,应力降低。冲击载荷下三轴煤体动态强度和破坏应变与平均应变率高度线性相关,应变率效应明显,应变率效应使得不同轴向静载、围压和冲击载荷因素对煤体动态强度和破坏应变的影响具有可比性。基于岩石力学强度理论和统计损伤理论,建立了冲击载荷下三轴煤体动态损伤本构模型,该模型综合考虑了轴向静载、围压和冲击载荷等因素,明确地反映了3种因素对煤体动力学特征的影响,轴向静载会劣化煤体,造成动态强度降低,围压和冲击载荷有助于提高煤体的动态强度,理论模型反映的特征与试验结果相吻合,并通过建立的本构模型和试验应力应变数据拟合了理论应力应变曲线,其与试验应力应变曲线基本重合,且应变率越高,一致性越好。     

孔隙气体对煤体变形及蚀损作用机理

在前人实验及理论分析的基础上，对瓦斯在煤体中的赋存形态、含瓦斯煤的特殊力学现象及瓦斯对煤体的蚀损过程进行了解释和半定量分析，得出的结论与实验规律相吻合。     

评估及提高矿井通风能力相关问题的探讨

结合矿井通风技术改造实例，论述了评估矿井通风能力的方法和提高矿井通风能力的有效途径，并对矿井主要通风机的选型、矿井通风能力和节能技术之间的关系进行了分析。     

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利用物理学、分子热力学、表面物理化学理论分析了电磁场影响煤层甲烷吸附的机理，为电磁场提高煤层甲烷抽放率提供了理论支持。研究结果表明，影响机理主要包括：热效应及微观上对甲烷分子和煤表面相互作用能的影响，并对电磁场（对煤体产生）的热效应进行了估算，结果表明热效应对于甲烷吸附解吸具有重要的影响，而且由热效应产生热应力引起的应变差异形成孔隙对于甲烷的吸附解吸和运移也有积极的作用。通过对电磁场作用下煤层甲烷的吸附势垒降低量ΔE进行的计算，结果表明，ΔE与电磁场频率和强度基本呈正相关，即电磁场频率和强度越大，吸附势垒减小得越多，越有利于煤层甲烷的解吸。电磁场对煤层甲烷吸附解吸的影响对于煤层甲烷抽放提供了一种新的技术手段，研究其作用机理具有重要的理论和现实意义。     

The principle analysis of methane explosion suppressed by water column curtain in coal mining

The principles of fine water mist explosion-extinguishing system was introduced The defects of current systems were analyzed. The concept of a new water column curtain and the explosion-extinguishing mechanism were given. Using water column curtain to suppress methane explosion in experiment pipes was conducted. The photos were written with schlieren photograph system. The results of experiment show that the effect is perfect.     

复杂性理论在煤矿安全管理中的应用

应用复杂性科学理论,对煤矿安全生产系统的构成及实际运行过程进行了深入研究,揭示了该系统的规模、结构、环境、动力学、过程、非线性作用、不确定等复杂性特性,得出事故预防管理方案应遵循的整体性、相关性、非线性、不可逆性、不平衡、自组织进化、内随机、吸引子、分形等原则。对煤矿安全生产系统有效预防、控制事故有一定的理论和现实意义。