摘要：以某1 000 MW超超临界燃煤机组为例,提出了一种新型燃煤-捕碳机组热力系统设计方案,建立了该方案下机组的热经济性计算框架及回热系统参数优化模型,并引入自适应粒子群算法进行优化计算.结果表明:新设计燃煤-捕碳机组的热经济性显著改善,循环热效率比捕碳改造机组相对提高10.7%;自适应粒子群算法收敛快、稳定性好,其优化结果明显优于其他方法,能够适用于燃煤-捕碳机组的热力系统优化设计.

摘要：为了完善矿用车辆行驶转向系的设计体系,对某型运煤车的全液压动力转向随动系统进行了研究.该系统反馈采用独特的软轴结构,把转向控制机构与空间连杆机构连接,实现了运煤车转向控制机构的机液随动控制.通过对该转向系统的稳定性与响应特性的分析,得到了控制系统开环和闭环传递函数,可知:提高速度放大系数Kv,对于减小速度误差和负载误差都是有利的,但同时会降低系统稳定性;减小流量-压力系数Kce,可以减小负载误差,但会使阻尼比减小.研究结果表明,该转向系统幅值裕量为12.5dB,相位裕量为86.2°,系统响应上升时间为0.03s,最大超调量为52%,系统相位裕量较大,阻尼比较小,但响应快速性较好,系统处于稳定状态.该转向系统的独特结构也为工程机械车辆转向系的设计提供了一定的借鉴.

摘要：为解决传统双巷掘进资源采出率低和沿空掘巷采掘接替紧张难题,以翟镇煤矿下组煤一采区11502工作面为工程试验对象,创新性提出留窄小煤柱双巷同时掘进巷道的布置方法,同时构建小煤柱高强复合加固支护技术。采用理论分析、试验测试结合数值模拟等综合研究方法,对留窄小煤柱双巷掘进布置原理及煤柱加固支护技术进行深入研究探索。结果表明,双巷掘进留窄小煤柱技术能够实现采区工作面顺序接替,有效提高采区采出率;提出的小煤柱综合加固支护技术以超前断顶卸压、对穿锚索提高煤柱自身承载力以及钢管混凝土墩柱高强辅助加强支护为主体,避免了小煤柱过早进入塑性状态而发生整体失稳破坏,能够有效保持长期稳定。基于覆岩组合结构理论建立煤柱–顶板结构力学模型,研究煤柱上方支承压力分布规律与大小,建立双巷掘进小煤柱加固支护设计方法。通过数值模拟验证,该技术与传统沿空掘巷相比,能够更好地控制巷道围岩变形,煤柱体的帮鼓变形量和巷道变形量均得到了有效降低。

摘要：针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题,以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景,根据井下实测数据与支护状况,分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不同类型集中载荷作用下的垂直反力、水平推力及弯矩,揭示了充填体对提高U型钢支架发挥其承载能力的作用机制;采用数值模拟分析对比了锚网喷、锚网喷+钢管混凝土及锚架充3种支护方式控制围岩变形与破坏的效果,阐明了千米深井软岩大巷锚架充协同控制原理。在引进与自主研发的基础上,形成了包括支护材料与构件、充填材料与系统、自动架棚机、单轨吊巷道锚杆支护平台的锚架充协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿软岩大巷锚架充协同控制方案与参数,并进行了井下试验与推广应用。结果表明,锚架充协同控制技术能够有效控制千米深井软岩大巷围岩大变形,特别是强流变,保持巷道长期稳定。与原支护相比,巷道变形量降低90%以上,同时节约了巷道维护成本,为千米深井软岩大巷围岩控制提供了一条有效的途径。最后,对锚架充协同控制技术下一步研究工作进行了展望。

摘要：针对晋煤集团寺河煤矿东五盘区东翼集中巷受多次强烈采动影响、巷间煤柱尺寸小、服务周期长、向斜轴部应力集中程度高等特点,应用水力压裂切顶卸压技术,改善围岩应力状态,为大采高留巷围岩变形控制提供了一个新途径。研究了水力压裂切顶卸压技术在大采高留巷中的作用本质,工作面回采前利用高压水在护巷煤柱上覆岩层中形成一个“准破裂面”,工作面回采时,在采场周期来压的作用下,采空区顶板沿“准破裂面”断裂,减少悬臂梁的跨距,卸载或转移工作面侧向悬臂梁传递到护巷煤柱的高应力。综合考虑井下现场作业空间狭小、工作面高位钻孔、地面L型抽放井等多个影响因素,设计水力压裂切顶卸压方案,压裂钻孔双侧布置,深孔长度40 m,浅孔长度32 m。为保证压裂效果,超前工作面50~100 m进行压裂施工,倒退式压裂,间隔为2~3 m。通过监测与分析水力压裂切顶卸压效果得出,顶板岩层裂缝起裂压力约24 MPa,扩展压力在21~23 MPa。切顶卸压后两帮移近量降低53%,顶板下沉量降低33%,底鼓量降低18%,同时显著减小帮锚索受力变化幅度。压裂后煤柱垂直应力在超前工作面50 m至滞后工作面50 m范围内出现峰值点,未压裂的煤柱垂直应力的峰值点出现在滞后工作面150 m至350 m范围。

摘要：石煤中伴生有多种稀有金属元素,开发利用潜力巨大。稀有金属元素的赋存状态限制和影响了其从石煤中被提取出来的可能和效率,同时也决定了有害元素向周边环境的迁移、转化能力。立足石煤属性特点,设计了一套石煤稀有金属元素赋存状态分析的实验方案,根据物料平衡原则及相关参数对实验结果进行了系统的评价和验证,认为该实验方案设计合理、逻辑严谨、可操作性强,结果可信,适用于石煤中稀有金属元素赋存状态研究。通过对不同赋存状态中稀有金属元素质量分数分配情况进行分析得出,石煤中稀有金属元素赋存状态种类多样,总体以无机态为主,其中以杂矿态居多。其中Zr,Nb,Hf,Ta与杂矿态(石英、伊利石及难溶硅酸盐矿物)结合紧密,Li,V,Cr,Ga,Y,Ba,Bi,Th以杂矿态形式存在为主,Cu,Rb,Mo,Cd,Sb,W与有机质关系密切,Co,Ni,Zn,Y,Cd,Bi,Th与碳酸盐矿物存在联系,Y,Mo,Tl,Th存在少量的氧化物态,其他元素氧化物态含量较低;Co,Ni,Cu,Zn,Mo,Cd存在一定量的水溶态形式;大部分元素不存在或存在微量吸附态形式。研究结果有助于指导稀有金属元素的联合开发,有助于减缓有害元素向周边环境的迁移。根据石煤中稀有金属元素赋存特征,建议在石煤稀有金属元素提取工艺设计中选取温和、可控的破坏有机质方案,有机质破坏后再进行无机矿物态元素提取;重点关注“杂矿态”中赋存的稀有金属元素的联合提取,并且要注意残渣、废液的回收,以减少和监控有害元素向环境的迁移转化。

摘要：高压劈裂注浆改性技术通过注浆改性方法可提高围岩自承能力,是巷道围岩“支护-改性-卸压”协同控制技术的重要一环。针对口孜东矿121302运输巷锚杆支护效果差,常规注浆方法无法注入巷道围岩等难题,开展了千米深井巷道高压劈裂注浆改性技术研究与实践。开发高压劈裂注浆工艺,研制高压劈裂注浆装备,试制的矿用气动注浆泵最大工作压力超过30 MPa,采用微纳米无机有机复合改性材料,经过超细加工,95%的粒径≤9μm,在121302运输巷掘进工作面进行高压注浆改性试验,对注浆压力-流量变化规律、注浆量、浆液扩散半径等参数统计分析,对注浆改性后的效果进行了测试评价。试验结果表明:注浆压力与注浆流量是劈裂注浆的主控因素;掘进工作面超前注浆平均启劈压力在22 MPa左右;滞后掘进工作面6~8 m注浆,适当降低排量,注浆过程进入高压微劈裂-渗透注浆阶段,增强注浆效果。高压劈裂注浆改性工艺解决了高应力低渗透软岩“注不进”的难题,保证锚杆索锚固质量,改善新掘巷道成型。巷道围岩改性效果理想:现场取样SEM扫描电镜细观形貌分析可发现,高压劈裂注浆工艺下,新型微纳米有机无机复合改性材料可注入最小约2μm宽度的裂隙;浆液水化固结体密实并与煤界面结合致密;纳米压痕试验证明煤浆界面区弹性模量高于煤,致裂重新黏合后的煤体力学性能强于之前。

摘要：为了探讨水射流增渗诱发孔内煤与瓦斯失稳喷出机制,以高瓦斯煤层内水力切槽工艺为研究对象,采用失稳条件理论分析与井下现场单因素试验的方法,结合煤岩电磁辐射与钻孔瓦斯涌出量的综合监测,论证水力切槽煤体失稳的地应力、瓦斯压力综合作用及其影响特征。结果表明:水力切槽扩展会增强煤体的地应力与瓦斯梯度力作用,孔内煤体失稳发生需达到切槽最小临界出流水压在冲击时间上的积累,切槽出流水压与钻孔排出煤屑质量呈线性正相关,与钻孔初次发生失稳喷出时间呈线性负相关,而钻孔周围瓦斯压力降低会弱化切槽煤体失稳喷出效应;失稳喷出过程中煤岩电磁辐射(EMR)信号剧烈波动且切槽失稳完成后EMR能量水平降低的现象,反映了切槽失稳的地应力响应;瓦斯预排放钻孔切槽完成后瞬时瓦斯涌出量明显降低的现象,反映了切槽失稳的瓦斯压力响应,现场试验结果与理论分析结果相互验证。研究结论为水射流增渗技术工程实践中的喷孔防治提供依据支撑。

摘要：为了研究荷电细水雾对瓦斯爆炸的抑制效果以及抑爆机理,根据静电感应原理,自行设计了小尺寸的荷电细水雾发生装置,并开展了荷电细水雾抑制瓦斯爆炸的实验研究。实验分析了在不同荷电极性、荷电电压以及雾通量下,荷电细水雾对瓦斯爆炸压力和火焰传播速度的影响。结果表明:荷电细水雾较普通细水雾能更有效地降低瓦斯爆炸压力峰值以及火焰传播速度,且随着荷电电压的增大,荷电细水雾的抑爆效果显著增强。同时荷负电荷的细水雾较荷正电荷的细水雾抑爆效果更好。当荷电电压为8 k V时,荷电细水雾使瓦斯爆炸压力峰值下降64.7%,升压速率下降33.03%,火焰传播速度下降34.9%。

摘要：基于个体的生理参数指标和其应急处置能力具有密切关联的特性,通过设计并搭建实验系统、施测样本员工和数据挖掘等方法,研究矿工应急处置能力的评估问题。结果表明:开发的实验系统可用以实验研究矿工在主要突发事件时的应急处置能力;甄选出的7项生理指标在一定程度上反映了矿工应急处置能力的状况;提出的矿工应急处置能力评估指数和测算方法,探索性解决了矿工应急处置能力的定量评估问题。研究成果可用于区别不同应急能力的员工,为煤矿关键岗位甄选提供了支持,而导致差异性的原因和针对性的改善方法等问题仍值得探索。