加轴压卸围压下含瓦斯煤岩损伤变形的能量演化机制

采动影响下含瓦斯煤岩的损伤变形是一个极其复杂的非线性过程,单纯依靠传统经典弹塑性力学无法准确分析其破坏机理。针对此情况,通过试验研究了不同初始围压条件下含瓦斯煤岩的损伤变形特征,并分析了损伤变形与能量演化规律之间的内在联系。研究表明:初始围压越高,煤样破坏时强度越大,脆性破坏特征越明显,瓦斯流量急剧增加幅度越大,煤样破坏时积累的总能量和弹性应变能越多,且初始围压与弹性能之间满足对数函数关系。采用累积耗散能定义了煤岩损伤变量,并分析了不同阶段损伤与渗透率之间的演化关系。     

生产部门提高能源效率的宏观能耗回弹分析

提高能源效率已成为我国节能减排政策的重点,但是由于经济系统内在的调整机制作用,在宏观层面所能实现的节能效果可能不及微观技术层面能源效率提高的程度,甚至还会诱发更多的能源消耗,该现象被称为“宏观能耗回弹”效应.本文通过构建一个中国环境资源CGE模型,测算生产部门提高能源效率的宏观能耗回弹效应.结果显示,能源效率提高5％后,短期回弹效应为52.38％,节能效果仅达到技术层面预期的一半左右;长期回弹效应达178.61％,在高耗能部门竞争力提高、耗能产品出口扩张和经济增长的推动下,节能效果不但被完全抵消,总能耗还进一步增加.因此,生产部门提高能源效率在短期内确实能够降低我国能源消耗,但是由于回弹效应的存在,长期来看,在技术层面“产量相同投入更少”的努力反映到宏观经济层面则转变成“生产更多投入更多”,并且加剧了我国经济高耗能的偏好,提高能源效率所引发的产出增长和结构调整对能耗增加的刺激作用可能最终会抵消或者超过提高能源效率的节能效果.     

原油油气职业卫生标准研究

我国目前尚未制订原油油气卫生标准,多数引用溶剂汽油卫生标准,研究表明原油油气毒性较溶剂汽油大,为保障油运装卸作业人员的健康,科学地监测与控制油气污染,确定合理的作业环境,制订原油油气卫生标准是十分必要的。该研究通过色-质联用分析,表明原油蒸气成份大多为C9以下烷烃、环烷烃及少量的芳香烃。采用大、小鼠为对象的急性毒性实验研究,获得大庆、胜利、渤海3种原油油气的LC50分别为49.54g/m3、77.54g/m3、417.50g/m3;亚慢性毒性实验研究表明,原油油气对动物神经系统的影响较为突出。现场劳动卫生学调查统计表明油轮、油码头作业人员,除了在装船、装罐作业状态下受到较大油气浓度危害外,大部分时间处于100mg/m3以下油气浓度环境,但长期从事油运装卸作业,表现出一定的健康异常,其主要症状是神衰症候群发生率明显增高,植物神经功能障碍,血象异常,其次为心率、心电图的改变等。根据上述研究结果,该研究认为原油装卸贮运作业场所原油油气时间加权平均容许浓度确定为100mg/m3(以总烃计)较为适宜。     

峰值前后多次加载下煤样声发射特征

掌握峰值前后多次加载下煤样声发射变化规律,对研究煤矿开采中不同变形部位煤岩裂缝演化至关重要。利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,采取焦作矿区煤样进行了峰值前后多次加载下的应力-应变-声发射测试实验。测试结果显示:首次加载时声发射参数呈现“渐变性”的变化特征,随后加载时声发射变化呈现“分段性”特征。并且随着加载次数的增加煤岩的Felicity效应逐渐增强,体现了煤岩记忆的超前性。同时,随着加载次数的增加,煤样时间-声发射曲线较时间-应力曲线的滞后性逐渐增强。这些特征的研究可以为煤矿井下地质灾害的监测、预测提供指导。     

瓦斯压力对卸荷原煤力学特性及能量特征的影响

运用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,以原煤煤样作为研究对象,进行了含瓦斯煤固定轴向压力、卸围压的渗流试验,研究了卸围压过程中瓦斯压力对煤样力学特性和能量特征的影响。结果表明:在轴压加载阶段,煤样的变形模量基本不变,泊松比逐渐减小;在定轴压卸围压阶段,煤样的变形模量先小幅度增加,然后逐渐减小,泊松比则逐渐增大。瓦斯压力越高,煤样的承载能力越低,煤样发生破坏时相应的轴向应变和围压卸荷量百分比越小,而煤样破坏时的径向变形和扩容量越大。各应变围压柔量Δεi与瓦斯压力呈线性关系且线性相关性良好。随瓦斯压力升高,轴向应变的围压敏感性降低,径向应变和体积应变的围压敏感性显著升高。随瓦斯压力升高,煤样发生破坏时存储的弹性应变能Ue减小,而总能量U、耗散能Ud和耗散能比例Ud/U都增大。     

能源回弹效应的研究进展及其政策涵义

“十二五”期间节能减排的目标是单位GDP能耗下降16％,为实现这一目标,政府采取了以提高能源效率为核心的节能减排政策,但是能源效率的提高可能产生潜在的“回弹效应”,即可能增加能源的使用从而使得节能减排目标难以实现.本文在文献研究的基础上,分析了回弹效应的类型和产生机理,梳理了国内外文献中关于回弹效应测度的实证结果,指出了当前实证研究中存在的主要问题,并从公共政策制定的角度设计了经济模型和其他社会科学相结合的定性比较分析研究方案,主张从经济主体行为反应、替代品价格、能源补贴以及发展新能源政策等多重视角研究回弹效应发生的内在机理,从而对能源政策产生明确的导向.最后,提出了加强能源回弹效应研究的具体政策建议.     

深部软岩巷道变形机理及卸荷本构关系研究

安全发展是构建和谐社会的前提,煤炭行业的安全生产又是重中之重,随着煤炭开采深度的增加,巷道支护和管理方面存在的困难将无疑超过浅部其他水平,深部高应力软岩巷道围岩控制成为制约矿井安全、高效生产的主要因素之一.当前我国在安全生产理论方面的研究成果已经对煤矿的安全生产产生了重大影响,并取得卓越成就,而安全生产科学理论的贯彻执行必须借助技术、设备和工艺的创新性研究,并在现场实践中得以全面应用.本文通过对深部巷道开挖过程的应力调整机理、破坏特性及本构关系的研究,提出以锚杆、锚索为主的深部软岩巷道联合支护控制对策,并强调支护材料性能的互补性和施工的适时性.经现场实践,取得良好支护效果.     

用于粉煤灰排放的加湿卸灰设备

针对粉煤灰排放产生二次污染问题，经过分析比较，选用了科学的加湿排放工作原理，设计了用于粉煤灰排放的新型灰料加湿卸灰机。     

卸载破碎区域气动喷雾联合抑尘网除尘的数值模拟研究

为了有效治理安家岭煤矿输煤系统中卸载破碎区域的粉尘污染,提出卸载坑外围设置柔性抑尘网及坑口处设置气动喷雾的防尘方案。采用现场测试与三维数值模拟相结合的方法,得出卸载坑粉尘逸散规律。通过对卸载坑气动喷雾的雾化效果和设置抑尘网后的风速分布的数值模拟,分析该方案的除尘机理,并通过在安家岭煤矿的现场试验,验证该方案的可行性。结果表明:坑口处的气动喷雾能有效抑制坑内粉尘飞扬,外围设置的柔性抑尘网能有效控制坑口处的风速,防止粉尘受外界气流影响,有效降低粉尘污染浓度,其降尘效率达到90%以上,该综合除尘方案为输煤系统卸载破碎区域的粉尘治理提供理论依据。     

岩体开挖卸荷过程力学特性分析

基于岩体开挖卸荷过程中力学参数变化理论的分析研究,建立卸荷岩体有限元分析模型,运用ADINA有限元分析软件对岩体进行一维卸荷数值仿真研究。根据有限元数值分析计算成果得到岩体力学参数与主卸荷方向累计开挖卸荷量间的变化关系曲线。结果表明:岩体开挖卸荷过程中,岩体力学参数变形模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角等呈现出随开挖卸荷量的变化而发生变化的特征,随卸荷量的增大有减小的趋势,但它们不是从初始值一直减小到零,而是随卸荷量的增大减小到一定的量值后,岩体的裂隙张开、结构面的扩展到一定的程度,岩体的力学参数保持一定的量级不再减小。