摘要：煤矸石山斜坡面矸石散体的颗粒偏析现象对其渗透特性有重要影响。为了研究斜坡面的空气渗流特性,基于自主设计的室内渗透率测定装置,结合散体岩土力学理论、通风理论及FLUENT数值模拟,研究了煤矸石山斜坡面不同高度不同深度处矸石散体孔隙率与渗透率的整体分布规律及空气渗流和温度分布特征,并通过现场实测进行验证。结果表明:在研究预设条件下,矸石山斜坡面浅部的孔隙率和渗透率分布特征受到颗粒偏析现象的显著影响,随着高度与深度增大,呈现出非线性负指数衰减规律;随着斜坡面矸石散体的粒径增大,其孔隙率也呈增大趋势,并且其增速逐渐放缓;矸石山顶部覆盖黄土层,导致渗流速度缓慢,氧气质量浓度较低,不利于氧化放热反应的进行,底部孔隙率较大风速过快,积热条件不佳,因此高温区域位于矸石山中上部距坡面2~3 m处,最高可达780 K;风速场在热风压与外界风压的共同影响下,最高风速位于中上部近坡面处,可达0.06 m/s。此外,沿矸石山X方向和Z方向深入,渗流速度与氧气浓度下降速率逐渐减小;整体而言,矸石山斜坡面孔隙率的分布是影响矸石山内部空气渗流特性的一个极为重要的因素。通过对矸石山风速氧气以及温度场的研究,将矸石山大致划分为表层冷却区、聚热易燃区以及内部低温区。研究成果可为我国干燥多风的中西部矿区煤矸石山自燃火区的准确预测和判定提供基础参考。

摘要：煤矿地下水库的建立解决了我国西部干旱-半干旱生态脆弱区的缺水问题。地下水库不断进行着蓄水-抽水,地下水库水位的反复升降对水库坝体产生反复损伤作用,而半煤岩坝体、煤岩夹矸坝体为地下水库常见的坝体。基于此,设计进行了不同“干燥-饱和”循环次数的砂岩-煤组合体不同围压下的轴向压缩试验,分析循环浸水作用下煤岩组合体力学特性劣化规律和劣化机制。结果表明:(1)随着循环次数的增加,组合体的饱和含水率逐渐增大。饱和含水率与循环次数呈对数关系。(2)随着循环次数的增加,应力-应变曲线压密阶段增长,弹性阶段斜率减小,峰值应力降低,峰值应变增大,屈服阶段愈加明显,应力跌落变缓。(3)随着循环次数的增加,组合体抗压强度逐渐降低,循环1~3次,抗压强度劣化幅度较为明显。抗压强度阶段劣化度具有非均匀性。(4)循环1~5次,黏聚力下降了70.87%,内摩擦角下降了60.65%。(5)循环1~3次,组合体弹性模量下降了53.06%,变形模量下降了61.10%。(6)循环浸水作用下,试样微观裂纹逐渐发育,矿物颗粒由原来的棱角分明的多边形向浑圆形逐渐发展,大的矿物颗粒逐渐崩解为小颗粒,颗粒间胶结作用逐渐弱化,由紧凑致密结构向松散软弱结构转变。(7)循环浸水作用下,水岩发生反复的物理、化学、力学作用,对煤岩产生反复损伤,最终导致宏观力学特性的劣化。

摘要：超导磁分离技术中,稀土矿物颗粒在磁介质上的聚集半径与磁介质填充率应相互匹配,以确保高效的矿物分离效果和提高稀土尾矿资源利用率。基于颗粒轨迹模型,探究了矿浆流速对颗粒捕获的影响并建立了颗粒饱和聚集模型,以计算稀土矿物颗粒单体及其连生体在磁介质上的饱和聚集半径、聚集半径和磁介质间距关系,从而优化磁介质填充率。并通过颗粒沉积试验,验证了聚集模型的正确性。研究结果表明,矿浆流动速度最优为0.1m/s时有效去除了杂质萤石矿物。磁介质有一个临界填充率,高于临界填充率不会发生堵塞。随着磁介质直径的增加,颗粒饱和聚集半径rBa和磁介质临界填充率逐渐增大,当连生体度为1/20的稀土连生体与磁介质直径为0.06mm时,临界填充率为5.6%。当磁介质直径为0.4mm时临界填充率为20.6%。本研究结果为稀土矿物的高效分离提供了重要的理论基础,也为工业生产中磁分离技术的优化与设计提供了可靠的参考依据。

摘要：混合动力汽车的燃油经济性很大程度上取决于系统的传动系参数和能量管理策略。然而,针对传动系参数和能量管理策略对燃油经济性优化存在交互影响的问题,以及能量管理策略实时性和全局最优性难以兼顾的问题,尚缺乏一套行之有效的实现方法。为此,以混合动力矿用卡车为研究对象,建立整车数学模型,以减少燃油消耗为目标,建立了综合考虑传动系参数与能量管理策略交互作用的协同优化模型;联合粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法和动态规划(Dynamic Programming,DP)算法构建双层交互式优化算法进行求解,以消除传动系参数和能量管理策略之间的交互效应,实现在对传动系参数最优化的同时完成最优能量分配。在此基础上,针对DP算法难以实现在线控制的问题,对最优传动系参数对应的DP能量管理最优解进行整合,设计了一种有效提取DP最优控制规则的方法,建立了基于最优控制规则的能量管理策略,以此来实现混合动力矿用卡车的在线控制。依据建立的传动系参数和能量管理策略协同优化及最优能量管理实时控制策略的一体化实现方法,将获得的最优传动系参数和对应的最优能量管理实时控制策略一同在Stateflow-AMESim联合仿真平台上进行仿真验证。结果表明,该方法所得到的燃油消耗结果优于单独的DP优化结果,并且与PSO-DP优化得到的结果接近程度较高,表明了该优化方法是有效、可行的。

摘要：智能矿山建设大背景之下,采矿专业课程改革迫在眉睫。以采矿专业“采矿学”课程为例,开展了基于BIM技术的采矿课程内容及教学方法改革实践。首先,介绍了BIM技术的特点及其在矿业领域的应用;其次,分析了采矿专业及采矿学课程的特点,提出了基于BIM技术的教学改革思路及目标;优化设计了采矿学课程内容,介绍了BIM构建三维矿井模型的实现过程;最后,展示了BIM技术在矿山场景三维漫游、采矿流程动态演示、灾害动态仿真等方面的应用。实践表明,BIM技术的引入使学生能够更直观、深入地了解矿山井巷布置、采煤方法、工艺流程等知识,激发了学生的学习兴趣和专业热情,有效提升了课程教学的效果。

摘要：利用稀土元素与合金元素的优势互补作用,设计一种低成本高强韧钢轨专用的Mn-Cr-Mo-La系贝氏体钢,通过测定其动态连续冷却转变(CCT)曲线,研究相变行为及组织特征;基于现场钢轨连轧工艺BD1-BD2-CCS进行热连轧模拟试验,采用透射电镜(TEM)观察精细亚结构,分析试验钢的组织细化和强韧化机理。结果表明:由于添加稀土元素可加强Mn、Cr、Mo的淬透性作用,试验钢在冷速范围0.8~2℃/s内可获得大量细小板条贝氏体;其热连轧模拟后的精细组织为板条间带有稳定残余奥氏体膜的无碳化物贝氏体,亚单元宽度细化至39~80nm,块状超细亚单元尺寸为20nm×32nm,板条内发现2~20nm的微细孪晶和高密度位错,使试验钢抗拉强度达1 260 MPa,室温下冲击功达95J,该纳米级贝氏体组织有利于阻碍裂纹扩展,防止贝氏体钢轨轨裂。

摘要：采用Abaqus/Explicit软件建立了弹体正冲击芳纶纤维层合板的有限元模型,并与已有文献结果进行对比以验证模型的可靠性,进而对三种不同形状弹体正冲击芳纶纤维层合板的临界速度、层合板的抗弹性能和破坏特征进行了分析。结果表明:锥形弹的临界速度最小,柱形弹的临界速度最大,而球形弹的临界速度介于二者之间;在相同的初速下,锥形弹体的杀伤力最大,球形弹体次之,而柱形弹体的杀伤力最小;层合板的破坏机制与弹头形状和冲击速度都有关系。该研究可为芳纶纤维层合板以及子弹弹头的设计和优化提供参考。

摘要：采用Abaqus软件建立了圆锥形子弹正冲击芳纶/玻璃纤维复合材料层合板的有限元模型,将模拟结果与文献中的实验结果相比较验证了模型的可靠性,进而研究子弹以不同的速度对不同铺陈角度下的复合材料层合板冲击后初始速度与剩余速度的关系以及层合板的破坏特征。结果表明:当层合板铺陈角度不变且子弹击穿层合板时,子弹初始速度与剩余速度接近于线性关系;在子弹未穿透层合板时,[0/90°]铺陈角度的层合板抗弹性能最好,在子弹以600~900 m/s的较高速度穿透层合板时,[45/-45°]铺陈角度的层合板吸能效果最好;由破坏特征图表明铺陈角度对层合板的损伤面积和破坏机制影响不大。该研究可为防护装备的设计和优化提供参考。

摘要：采用ABAQUS软件建立了圆锥头弹体正冲击复合材料层合板的有限元模型,并与已有文献结果进行对比验证了模型的可靠性,进而研究圆锥头弹体以不同的入射角度冲击复合材料层合板时初始速度与剩余速度的关系、复合材料层合板的破坏形态及弹体发生跳弹的规律。结果表明:弹体以90°入射角冲击复合材料层合板,在距离临界速度较大时,弹体的剩余速度与初始速度呈线性关系;不同的初始速度对复合材料层合板的损伤面积和破坏机制也不相同;弹体的入射角度越小、复合材料层合板越厚,越容易产生跳弹现象,并给出了入射角度和铺陈层数对跳弹现象的影响规律。该研究可为各种防护装备的设计和优化提供参考。

摘要：在分析煤田露头火区相关资料基础上,自主设计了MTLT-100型煤田露头火区相似模拟实验装置,并进行了煤田露头火区燃烧过程的相似模拟实验。通过对实验过程中的O_2、CO、C_2H_6、C_3H_8、C_2H_4、C_2H_2的测定分析,得出煤田露头火区的格氏火灾系数R_2增至0.5时,煤田露头火区就由低温缓慢氧化预热过程发展到高温加速氧化预热过程;当R_2递增至0.8时,煤田露头火区就由高温加速氧化预热过程发展到稳定阴燃过程;当R_2处于递减状态时,煤田露头火区就处于阴燃窒息过程了。煤田露头火区处于稳定阴燃过程时火区的温度一般为300℃左右,而其余过程中的火区温度均小于300℃。