不同组合比例煤岩的电荷感应与微震规律试验研究

针对煤岩在屈服破坏过程中有微震和电荷信号产生这一特征,利用自行设计的微震和电荷感应信号监测试验系统,分析不同组合比例煤岩在变形破裂过程中微震和电荷信号的变化规律。研究结果表明:微震和电荷信号是低频信号,信号频谱集中分布在0~80 Hz,应力突变与微震信号和电荷信号的产生及变化有较好的一致性;随着“煤-岩”高度比的增加,试样的单轴抗压强度减小,试样屈服破裂时微震和电荷信号幅值增大,同步性增强,试件破坏的突发性增强;试件破坏过程中电荷比微震信号数更多,初次明显的电荷信号也早于初次明显的微震信号。     

非对称开采条件下工作面“多向应力”变化特征研究

在非对称开采条件下,工作面受上覆岩层自重应力、超前支承应力、采空区侧向支承应力和回风巷煤柱应力等“多向应力”叠加影响,使得工作面应力呈“非对称”性。为研究非对称开采条件下工作面“多向应力”变化特征,基于微震监测、应力在线监测和理论计算,对母杜柴登煤矿30202工作面回采过程中所形成的非对称开采条件下的应力变化进行分析;并基于工作面所受应力条件和围岩体结构条件,分析了“多向应力”叠加显现机理。结果表明:30202工作面回采期间,煤柱支承应力沿走向分为应力升高区、应力明显降低区、应力缓慢降低区和应力稳定区,其应力峰值主要集中在工作面前方40 m左右,应力集中系数平均为1.61;在非对称开采阶段,在走向方向工作面超前支承应力影响范围较回采初期增加了100 m左右;在不考虑垂直应力影响的情况下,相邻工作面采空区的侧向应力对30202工作面倾向方向的影响范围为44 m,应力最大值为56.1 MPa。在“多向应力”耦合作用下工作面在回采过程中产生能量集聚,并在采动扰动下发生能量释放,满足了大能量事件发生的基本应力条件;同时在扰动条件下采空区发生高位顶板错动,以及围岩支护薄弱为大能量事件的发生提供了围岩结构条件。研究结果可为工作面非对称开采条件下采场矿压显现规律研究、顶板控制和巷道支护设计提供指导。     

Effective diffusivity of the uranyl ion in a granite from Inada, Ibaraki, Japan

The effective diffusivity of uranium(VI) in Inada granite has been determined by through-diffusion. Experiments were performed at room temperature (20–25°C) in a 0.1 mol 1⁻¹ KCl solution where uranium is present predominantly as the poorly sorbing UO₂²⁺. An effective diffusivity (D_e) of (3.6 ± 1.6) × 10⁻¹⁴ m² s⁻¹ was obtained, close to that for uranine (nonsorbing organic tracer), but one order of magnitude lower than those obtained for Sr²⁺ and NpO₂⁺, and two orders of magnitude lower than that obtained for I⁻. According to well established theory, a proportional relationship exists between D_e and the diffusivity in the bulk of the solution (D_v). The effective diffusivity obtained in granite was not proportional to D_v. This agrees with results obtained for effective diffusivity in a Swedish granite. The ratio D_e/D_v was found to be not constant but increased with D_e or D_v. This result suggests a limit to the application of the theory.     

搅拌槽液相吸附过程的数学模拟研究——粒内表面扩散控制

分别利用Langmuir、Freundlich和Fritz－Schlunder三种等温吸附平衡关系,对粒内表面扩散控制时的搅拌槽液相吸附动力学过程进行数学模拟研究,同时指出日本《化学工学便览》第四版和第五版中关于求取粒内表面扩散系数部分内容所存在的问题。若按上述《便览》中的公式或图去求粒内有效表面扩散系数Ds,则其平均误差将可能达到340％左右,这是因为铃木基之和河添帮太朗等人在利用“单点拟合法”确定有效表面扩散系数Ds时,错误地将无因次吸附时间等于1.0视为吸附平衡时间所致。文中还对《便览》中存在的上述问题提出了相应的修正意见     

多手段综合分析特厚煤层分层开采覆岩破坏高度

为研究特厚煤层分层开采过程中已采工作面上覆围岩破坏高度,以老虎台矿83002已采工作面为例,分别采用EH-4物理探测、数值模拟和微震监测等多种手段进行分析论证。EH-4探测确定了垮落带和裂隙带位于油页岩层内,高阻区位于绿色页岩和砂砾岩的交界面,F1断层处出现离层空间,数值模拟和微震监测对该结果进行了验证;数值模拟和微震监测综合确定了覆岩破坏高度为400～485 m,为累计采高的6.3～7.5倍。研究成果可对下一分层83003工作面的安全开采进行指导,为类似条件矿井提供借鉴。     

黔中软岩与硬岩互层地基持力层特征值和基坑边坡设计参数C、Φ的确定

采用钻探、超声波测井、抽水试验、水质分析、地微震测量、室内岩土力学室验等综合勘探测试方法,确定薄至中厚层状泥质白云岩、泥质灰岩夹泥岩、页岩组成的软质岩与硬质岩互层状岩体地基承载力特征值,结合地区的建筑经验合理的评价和充分挖掘软质岩与硬质岩互层状岩体地基承载力特征值(fa)和基坑边坡设计参数C、Ф。     

Diapycnal Mixing in the Thermocline of Lakes: Estimations by Different Methods

In order to evaluate the performance of different methods for estimation of the vertical eddy diffusivity in thermally stratified lakes, two field studies were conducted in Lake Biwa, Japan and Lake Kinneret, Israel. Lake Biwa experienced three typhoons during the campaign while Lake Kinneret experienced high winds in the afternoons. Microstructure profiles were collected by a portable flux profiler (PFP) during calm and disturbed periods. Then, the vertical eddy diffusivity was estimated by three indirect methods. The estimated vertical eddy diffusivities varied more than one order of magnitude, from 4.7× 10⁻⁷ to 7.7× 10⁻⁶ m² s⁻¹. The comparison of results with previous buoyancy flux measurements and scaling arguments showed that the Dillon–Park’s method is not appropriate and Osborn–Cox method performs better than Osborn method in the studied case. Furthermore, the low value of vertical eddy diffusivity within the thermocline suggests that within the thermocline of these lakes, diffusive vertical transport can be neglected.     

特厚煤层综放工作面多参量监测预警分析

根据某矿12220工作面特厚煤层综放开采,穿越F16逆冲断层的特殊情况,为保证安全生产及时提供预警信息,采用微震、钻屑量、支架阻力、地表变形多种监测手段综合分析回采过程中的参量变化规律。结果表明:微震活动的峰值能量周期约为3 d,回采间距约为4.5 m,且断层下盘较上盘的微震事件能量更集中;钻屑量的统计分析发现最大值出现在上巷下帮7～11 m和下巷上帮9～11 m范围内,划定该区域为巷帮高应力集中区,并将平均钻屑量3 kg/m作为黄色预警临界值,3.5 kg/m作为红色预警临界值;另外,根据支架前、后柱阻力变化情况,划定了2个连续变化的高压力区,发现在初撑力偏低,甚至不接顶、虚顶情况下,支架梁顶部煤体受自重和构造应力作用易发生准脆性受拉断裂破坏,且在穿越逆冲断层的回采过程中,支架阻力峰值呈现由中下部向上部转移的变化规律;最后,通过对地表走向、倾向测点的变形量数据进行统计分析发现,走向面后84.9～284.8 m范围内下沉量较大,下沉速率增幅明显;而工作面倾向中部下沉量最大,整体下沉变形呈二次抛物型,其中下部下沉速率增幅明显。     

低温低湿条件下污泥干燥动力学特性研究

为了研究污泥在低温低湿条件下的干燥规律,获得表征水分迁移过程的有效水分扩散系数(D_(eff))和活化能(E_a),以脱水污泥为研究对象进行了污泥低温低湿干燥试验,探讨了温度(30℃、35℃、40℃、45℃、50℃)和相对湿度(20%、40%、60%)对污泥水分比(MR)和干燥速率(DR)的影响。结果表明,污泥的低温低湿干燥过程属于内部迁移控制,即水分扩散速率决定干燥速率。根据试验数据建立了污泥水分迁移动力学模型,并与6种常用薄层干燥模型进行拟合,通过对决定系数(R~2)、方差(χ~2)和残差平方和(RSS)的比较,得出污泥低温低湿干燥过程可以用Page模型来描述。结合Fick第二定律,得到不同温度(30~50℃)、湿度(20%~60%)条件下污泥有效水分扩散系数的范围为(0.699~1.991)×10~(-9)m~2/s;对传统的Arrhenius公式进行湿度修正,获得了干燥介质温度和湿度对污泥干燥特性影响的数学模型及活化能E_a=23.83 k J/mol。     

基于梅尔倒谱系数的矿山复杂微震信号自动识别分类方法

为了实现矿山复杂微震信号的自动高效识别与分类,保证后续微震分析的时效性和准确性,运用梅尔倒谱系数法,将原始的4种微震信号(岩体破裂、爆破振动、电磁干扰和钻机凿岩)转化为梅尔标度上的非线性频谱,再转换到倒谱域上,结合其在时域上的差分得到1组24维的特征参数向量,利用这些特征参数向量训练构建各类事件对应的混合高斯隐马尔可夫识别模型,进而实现对微震信号的自动识别分类。研究结果表明:运用基于梅尔倒谱系数的微震信号识别分类方法对矿山实际微震数据进行测试,微震事件的识别分类准确率达到92.46%,具有较高的准确性,为实现微震监测系统的实时性分析提供了技术支持。