浅埋超大跨四线高铁隧道开挖力学特性研究

以新建杭绍台高铁下北山隧道为工程依托,该隧道为浅埋超大跨四线高铁路隧道,基于现场取样进行室内岩石力学试验,合理确定了不同围岩等级的力学参数,在此基础上建立三维计算模型,分析浅埋超大跨隧道采用开挖工法时的力学特性。结果表明:双侧壁导坑法在围岩位移控制方面优于三台阶法,双侧壁导坑法中上导洞加临时钢支撑的措施能有效控制位移的变化速率,优于中上导洞一次开挖的做法,设计中应注意控制拱部导洞的开挖面积;在初支结构内力控制方面,双侧壁导坑中上导洞加钢支撑的方法初支结构的拉应力最小,结构受力最为安全。     

电弧炉中废钢料的元素监测

评估了激光诱导击穿光谱（LIBS）在废钢料分析中的使用,以用于电弧炉中废钢料的元素监测。开发了一个LIBS原型用于现场试验,并将其安装在位于废钢料填充区和电弧炉之间的钟摆式输送槽上。LIBS原型距离电弧炉大约25 m。废钢料填充的钟摆式输送槽的宽度和深度分别为大约2 m和1 m。调整废钢料的平均速率在0.3～5.5 m/min的范围内,使之满足电弧炉的装填要求,从而使废钢料的生产能力达到100 t/h。在安装地点,低合金废钢料中高含量硅的检测基本上对电弧炉控制的改进很有帮助。由于测量体积受限在600×600×180 mm³,研发的原型仅检测了一小部分的钢料表面。但是,在线LIBS测量还是显示了在工业环境下测定高硅废钢料样品的能力。为了拓展在加料、过程控制及管理上的应用,应增加测量体积从而进一步提高其性能。     

一起消弧装置引起的矿井电网事故分析

单相接地故障是煤矿电网中最常见的故障类型,为减小此类故障出现时过电压对电网设备的损坏概率,及时有效切除故障线路,降压站装设有消弧消谐选线及过电压保护装置。但在煤矿电网实际运行中,某些消弧消谐选线装置却会造成电网的事故扩大。根据某矿发生的一起由消弧消谐选线装置故障导致的矿井大面积停电事故,具体分析了该保护装置的原理、功能及存在的技术不足,指出了该消弧消谐选线装置是导致事故扩大的主要原因。为了确保煤矿一类用户安全可靠供电,避免同类事故的发生,建议在煤矿电网中限制使用采用接地相金属接地技术的消弧消谐装置。     

煤矿冲击地压灾害及其控制技术

随着浅部煤炭资源的枯竭,煤矿的开采深度逐步加深,地压大,水温高,深部岩石岩性改变等特点逐步突出显现,随之而来的各种动力灾害现象也显著增加。根据巷道及工作面冲击震动破坏的原因和机理,现对煤矿冲击地压发生的情况进行了统计并分析了其特点,提出了冲击地压防治的有效技术手段和监测预警系统。     

极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理技术研究

针对六家煤矿极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理问题,通过分析综采放顶煤工作面瓦斯涌出的主要影响因素,并在WⅡN₃6-8综放工作面瓦斯涌出来源分析及预测的基础上,针对性地采取了本煤层及邻近层低位钻孔抽采、上覆采空区瓦斯抽采、上隅角埋管抽采相结合的瓦斯分源治理技术。研究结果表明:极近距离煤层卸压瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出等是造成工作面上隅角瓦斯涌出量增大的主要影响因素;采取分源治理措施以后,工作面初采期间瓦斯抽采率最大达到78%,上隅角瓦斯浓度稳定在0.3%～0.6%,工作面、回风瓦斯浓度稳定在0.2%～0.4%,工作面未出现瓦斯超限,瓦斯治理达到了预期效果。     

纳米四氧化三铁（FMNPs）活化过硫酸盐氧化降解橙黄G的研究

采用共沉淀法制备了纳米四氧化三铁催化剂（FMNPs）,对其进行了FTIR及XRD表征。以偶氮染料橙黄G（OG）为目标污染物,FMNPs为催化剂,研究了FMNPs用量、过硫酸盐（PS）与OG摩尔浓度比、初始pH值、反应温度等因素对FMNPs活化PS氧化降解OG的影响机理。研究结果表明:最适的反应体系催化剂浓度为0.30 g/L;最适的反应体系PS/OG摩尔比为10∶1;FMNPs活化PS体系适合的初始pH值范围非常宽泛,pH值3~9时,都可以有效氧化去除OG。     

井下大直径钻孔瓦斯抽采技术研究

为研究面间煤柱内的大直径钻孔抽采采空区瓦斯效果,基于某矿实际生产条件及COMSOL数值模拟软件,依据上覆岩层运移理论、采空区顶板岩性、顶板垮落破坏特征对采空区孔隙率进行了分块赋值,COMSOL数值模拟研究结果表明:钻孔布置的最佳距离为8～10 m。考虑经济因素及顶板垮落步距的影响,钻孔布置的最佳距离应为10 m;靠近工作面上隅角处,采空区内瓦斯浓度呈中心高、四周低的圆环状分布,该低瓦斯浓度圆环的出现与大直径钻孔对采空区内瓦斯的抽采作用密切相关。ORIGIN数据拟合及计算表明:10 m钻孔间距条件下,控制上隅角瓦斯浓度不超限的钻孔最小瓦斯抽放量为5.4 m³/min。该理论成果的成功运用,指导了该矿的生产安全。     

不同钻孔抽采参数下瓦斯运移规律研究

为了研究不同钻孔影响参数下瓦斯运移规律,分析了调研区瓦斯治理方式以及瓦斯—空气混合气体渗流控制方程,采用Comsol Multiphysics数值模拟,建立了瓦斯抽采数值模型,分析了不同瓦斯抽采负压、封孔长度以及钻孔孔隙率条件下瓦斯抽采浓度变化规律。研究为后期瓦斯抽采参数的设计提供了理论支持。     

矿井瓦斯赋存影响因素及瓦斯地质规律研究

分析了断层、褶曲、顶底板岩性、煤层埋深对矿井瓦斯赋存的影响,煤层埋深是控制瓦斯含量的主导因素,分析了矿井瓦斯地质规律,煤层瓦斯含量与瓦斯压力与煤层埋深一般呈线性相关。研究得出,位于矿井二₁煤层埋深450 m处,瓦斯含量为3.89 m³/t 。计算箕山井田瓦斯风化带深度为640 m,研究区全部处于瓦斯风化带内以及埋深与瓦斯压力和瓦斯含量的关系。研究为矿井瓦斯抽放的设计提供理论依据。     

多向均布荷载条件下直墙与拱形密闭墙受力分析与比较

密闭墙是煤矿井下起隔离和封闭作用的主要通风、安全设施之一,在井下使用非常广泛,目前已形成了喷浆混凝土、砖石等多种密闭墙形式。但目前无论何种材质的密闭墙体施工,多采用四周掏槽的一字梁形式直墙,然而直墙存在工艺复杂、掏槽施工难度大、施工质量监管难度大、侧向承受灾变矿压能力小、垂向受动压影响容易开裂失效或被推倒等缺点,继而可能会形成施工方偷工减料、质量差不达标、受力强度小的密闭墙,为井工煤矿生产埋下安全隐患。提出一种拱形密闭墙体构筑工艺,调研了拱形结构在工程实践中的应用现状,从多向均布荷载受力角度与直墙进行了比较与分析,研究得出,拱形密闭墙体具有施工工艺简单、高效、承载力高、抗冲击性好等优点,在井工煤矿密闭墙中具有较好的推广意义。