礦山支護磁性無損監測及預警的相關基礎研究

《礦山支護磁性無損監測及預警的相關基礎研究》是依託中國礦業大學，由劉海順擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：礦山支護磁性無損監測及預警的相關基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉海順
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

準確監控支護設備的工作狀態並進行及時預警，對於預防和減少威脅煤礦安全生產的頂板事故非常重要。本項目系統研究礦山支護磁性無損監測及預警的相關基礎理論與技術。通過理論探索、實驗研究、現場測試及軟體模擬探討塊體非晶軟磁合金形成的動力學，研究各種成分在非晶形成中的作用及動力學特徵，尋找元素替代對塊體非晶軟磁合金動力學的影響規律，釐清合金軟磁和力學性能變化的內在機制；研製磁學或力學性能優異的塊體非晶軟磁合金；探索研製新型感測器磁芯改進礦山支護的應力監測裝置；系統研究測試條件對設備輸出信號的影響，建立適合不同測試環境的資料庫；建立礦山支護的預警系統。通過本項目，系統研究礦山支護磁性無損監測相關的理論，開發礦山支護的磁性無損監測技術和設備，實現及時準確獲知礦山支護的信息、提供可靠預警的功能，為減少與預防煤礦安全事故的發生提供有效的防控手段。

結題摘要

煤礦頂板事故時常發生，導致的死亡人數居各類事故之首。研究礦山支護設備的無損監測及預警的相關理論對於預防和減少頂板事故非常重要與緊迫。本項目通過理論探索、實驗研究、現場測試系統研究了礦山支護磁性無損監測及預警的相關基礎理論與技術。運用磁疇、隨機各向異性等理論，探討了不同元素對鐵基軟磁非晶合金物理性能及非晶形成能力的影響；系統研究了化學成分、退火工藝等因素對材料微結構、軟磁、力學等性能的影響；結合鐵基非晶合金組元複雜的特點，通過測量非晶合金的低溫比熱、分析計算獲得了多組元複雜非晶合金的電子態密度等微觀結構信息及其與非晶形成能力的關係，克服了目前軟體模擬只能研究低組元非晶合金體系電子結構信息的不足，釐清了合金軟磁和力學性能變化的內在機制；研究製備了兼具優異軟磁性能和非晶形成能力的(Fe1-xNix)72B20Si4Nb4(x = 0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4和0.5) 、 Fe72-xCuxB20Si4Nb4 (x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8和1.0)、(Fe1-xCox)71.4Cu0.6B20Si4Nb4 (x=0, 0.1, 0.3, 0.5和0.7)鐵基非晶合金；一次成型成功形狀相對複雜、軟磁性能優異(Fe0.72B0.24Nb0.04)95.5Y4.5U形非晶合金磁芯；設計了應力磁性測試方案及其系統，運用磁路及磁化理論研究了鐵磁材料中應力對輸出信號的影響，發現檢測線圈輸出電壓的有效值與試件中主應力差的關係，研究了試件剩磁、勵磁電流等環境因素及表面處理等對測試結果的影響；系統研究了Q195, Q215, Q235, Q255, Q275及Q345六種常見工程鐵磁材料在不同勵磁信號（波形、頻率、電壓）在不同溫度、不同應力時的輸出信號，得到了不同材質應力分布規律；研究了支護設備不同工況下的信息特徵、變化規律和演變機理；建立和豐富了適合不同測試條件下的資料庫；通過現場測試，證明了應力磁性監測的可行性，為建立礦山支護的預警提供了有價值的參考。