非均质动压巷道的一种新型支架

本文介绍了一种适用于受采动影响的非均质岩石巷道维护的多铰可缩U型钢支架。文中阐述了多铰可缩支架的设计原理、结构特点和计算方法; 进行了实验室和井下工业性试验, 取得了良好的支护效果。分析和试验表明, 多铰可缩U型钢支架兼有铰接支架和可缩支架两者的优点; 承载力大, 能自动调节载荷, 适应不均匀的多变地压; 具有可缩性好, 复用率高, 架设与回收方便等特点, 是国内外首创的新型支架。     

巷道施工方法对马头门围岩稳定性影响

本文采用三维弹塑性数值分析的方法，研究了工程上常用的三种巷道开挖方法对马头门围岩稳定性的影响，所得结论为合理选择施工方案提供了理论依据。     

油页岩热解过程矿物质行为分析

采用XRD、SEM、灰成分测定等方法对桦甸两个矿区的油页岩样品以及制备的半焦样品矿物质组成进行了分析,确认其主要成分均为,石英、方解石和黏土矿物。而半焦中矿物组成反映了油页岩中矿物质在热解中的变化。研究表明,在热解过程中油页岩中矿物质变化细微,其中,石英、长石没有变化;方解石有微量分解,生成的固体产物CaO与黄铁矿分解的硫反应生成CaS矿物;黏土矿物质受热脱除羟基,放出大量水分,同时分解产生的无定形玻璃体氧化硅与其他金属形成低熔点的共融物,导致部分半焦样品颗粒表面出现熔融态囊状结构。     

氯化亚铬脱除黄铁矿对桦甸油页岩有机质结构的影响

采用元素分析、~(13)C NMR、XPS和TG-MS技术考察了氯化亚铬(CrCl_2)脱除黄铁矿对桦甸油页岩有机质结构的影响。结果表明,CrCl_2可有效脱除有机质中的黄铁矿,脱除率为96.19%。CrCl_2对有机质的碳骨架结构影响较小,脱除黄铁矿前后有机质中脂碳、芳碳和羧基/羰基碳的相对含量以及有机质的热解特征温度基本保持不变,但CrCl_2可破坏有机质中的C-O键,使C-O/C-OH和O=C-O的含量减少,造成0.98%的有机碳损失和12.54%的有机质损失。CrCl_2处理后,有机质的C含量显著增加,H含量稍有增加,O含量显著降低,使得H/C略微降低,O/C明显降低。另外,CrCl_2处理后,单位质量有机质中脂碳的含量增加了5.28%,使其热解过程中产生了更多的挥发分,残留的氧化铬对有机质的热分解可能也具有促进作用。     

油页岩飞灰对重金属离子的吸附动力学及热力学

采用批式振荡吸附法研究了燃油页岩电厂循环流化床锅炉飞灰对重金属离子Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附动力学及吸附热力学特性,并提出了吸附机理。结果表明,油页岩飞灰对Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但Freundlich方程能够更好地描述吸附等温线。在油页岩飞灰对重金属离子吸附的初始阶段,拉格朗日准一级动力学方程、准二级动力学方程、Elovich方程、粒子内扩散模型均能很好地反映吸附模式,而整个吸附过程则遵循二级反应动力学方程,其吸附过程是液膜扩散和粒子内扩散共同作用的结果。油页岩飞灰对Pb²+、Cu²+、Zn²+、Cd²+的吸附是吸热反应。     

油页岩燃烧释放二氧化硫的本征动力学和机理

将油页岩通过酸处理和低温灰化，获得高纯度的有机质和矿物质，利用程序升温装置与二氧化硫在线分析仪，在升温速率为５℃／ｍｉｎ的条件下，分别研究了在燃烧过程中茂名油页岩及其有机质与矿物质释放二氧化硫的本征动力学。结果表明，有机硫释放二氧化硫的温度范围为２１０～４７０℃，按两段处理得到的动力学参数为：反应级数皆为１，在２１０～３４０℃，活化能Ｅ＝７６．１８ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子Ａ＝９．９１×１０￣３ｓ￣（－１），在３４０～４７０℃，Ｅ＝１５４．７０ｋＪ／ｍｏｌ，Ａ＝７．８５×１０￣８ｓ￣（－１）ＭＰａ￣（－１）；黄铁矿硫释放二氧化硫的温度范围为２９０～５１０℃，动力学参数为Ｅ＝１９９．１０ｋＪ／ｍｏｌ，Ａ＝４．３０×１０￣（１１）ｓ￣（－１）ＭＰａ￣（－１），ｎ＝１．４。文中对油页岩中硫的燃烧转化机理进行了初步探讨。     

基于AHP的深部巷道围岩稳定性影响因素评价分析

根据岩体力学和工程地质学理论,采用层次分析(AHP)法对影响深部巷道围岩稳定性的因素进行分析,从围岩岩体力学性质因素、工程地质因素、工程技术因素方面考虑,建立稳定性影响因素各项指标的递阶层次结构模型,构造判断矩阵,给出各层元素的单排序权重和总排序权重,找出影响深部巷道围岩稳定性的关键性因素,并进行定性和定量分析,为深部巷道围岩控制提供了可靠的理论依据.     

基于Hoek-Brown准则的破裂围岩应力分析

深部煤矿巷道在高围压的作用下,围岩普遍出现破裂,而且围岩破裂范围在扩大的同时,往往出现继续破坏的现象,并形成不同的分区.论文针对长的圆形巷道,将围岩分成破裂、塑性和弹性三个区域,采用Hoek-Brown准则,进行非关联弹塑性分析,获得了其应力和变形的封闭解析解,并说明该解析解是不唯一的.通过利用在弹塑交界处应力连续的条件、以及在破裂和塑性交界处径向应变连续的条件,获得了确定围岩破裂区和塑性区半径的解析算式.最后,通过算例并分析了破裂区和塑性区应力和应变的分布特点、以及破裂区范围的影响.利用所获得的结果,可以为巷道的稳定性分析以及支护设计提供理论依据.     

密闭空间油页岩粉尘爆炸特性研究

为探究油页岩粉尘的爆炸特性,以龙口（Longkou, LK）、茂名（Maoming, MM）、桦甸（Huadian, HD）和抚顺（Fushun, FS）4种油页岩粉尘为研究对象,采用20 L球形爆炸装置,对这4种油页岩粉尘样品开展系统的爆炸实验,探讨油页岩粉尘的粉尘云质量浓度、粒径、挥发分、灰分、氧含量等对其爆炸特性的影响。结果表明:挥发分含量越高,油页岩粉尘的最大爆炸压力p_max、最大压力上升速率(dp/dt)_max越高,爆炸下限越低;挥发分和灰分对油页岩粉尘云爆炸分别有显著的促进和抑制作用。在37.52～106.43 μm粒径范围内,这4种油页岩粉尘样品的p_max和(dp/dt)_max均随其粉尘粒径的增大而降低,且到达最大爆炸压力的时间逐步缩短,说明小粒径油页岩粉尘较高的脱挥发速率能提高爆炸的反应程度。当粉尘质量浓度在400～2 500 g/m3范围内时,p_max和(dp/dt)_max均随粉尘云质量浓度的升高呈现先升高后降低的变化趋势,高于最佳粉尘云质量浓度（1 000 g/m3）时略有下降,但维持在较高水平,表明超过最佳质量浓度的粉尘云引燃后仍有较强的破坏力;LK样品的p_max和(dp/dt)_max均最高,分别为0.61 MPa和29.32 MPa/s,与挥发分含量相当的褐煤在同一水平,其爆炸下限为200 g/m3,在4种样品中最低,高于挥发分含量相当的褐煤;在N₂惰化条件下,LK样品的p_max和(dp/dt)_max均随环境氧含量的降低而降低,当氧含量降至15%时,系统不再发生爆炸,极限氧含量为16%。     

致密砂岩巷道模型试件动态起裂及止裂全过程分析

为了开展在不同冲击载荷作用下巷道围岩内裂纹的起裂、扩展及止裂等问题,以可调速冲击试验机进行动态加载试验,采用致密青砂岩制作裂纹巷道模型试件,并利用裂纹扩展计分别记录了动态起裂、扩展、止裂等时刻,对裂纹扩展速度的变化规律进行分析;随后采用AUTODYN有限差分法软件进行相应的数值模拟,数值模拟得到的裂纹扩展路径与试验结果基本一致。经过两者对比分析可知:随着冲击载荷作用的增加,裂纹平均扩展速度逐渐增大,随后趋于稳定值;预制裂纹的起裂时间随着冲击速度载荷的增加而逐渐降低,并在稳定值上下波动;随着冲击速度载荷的增加,裂纹扩展路径过程中的止裂时段逐渐变短。