沿空留巷密集钻孔切顶机理及关键参数确定方法

为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制,推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式。在此基础上,分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用,提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法。研究表明:密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度,引起孔间裂隙扩张联通,形成切缝线破断关键岩层。回采前钻孔主要受水平挤压应力影响,回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主,钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段,再转变为孔间围岩破断阶段。密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比,与钻孔高度及间距成负相关,与角度及直径正相关。据此提出了密集钻孔关键参数确定方法,并根据龙滩矿3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案,确定钻孔长度为8.3 m,角度为15°,钻孔直径为48 mm,间距为500 mm。留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好,由此可证明密集钻孔布置参数较为合理,密集钻孔关键参数确定方法有效可行。

矿用锚索捻距与拉伸力学性能及锚固效果关系研究

矿用锚索主要由多根钢绞线缠绕而成,具有可弯曲、抗破断能力强及成本低廉等优点,在煤矿巷道围岩,特别是巷道顶板稳定性控制中广泛采用。捻距是制作锚索的重要参数之一,当选取煤矿锚索时,因了解尚浅而往往忽略这一参数。为探究捻距参数对锚索拉伸力学性能与锚固效果是否存在影响,论文采用理论分析与室内试验相结合的方法,初步厘清了捻距参数对锚索拉伸时的几何变形特征的影响,明晰了其对锚索锚固力的影响机制。基于试验获得的锚索拉伸及锚固拉拔数据构建数值模拟模型,与井下试验结果进行对比,得到了捻距与其极限拉伸载荷、最大锚固力的关系式,获取了能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距。研究结果表明:当锚索受到拉伸时,在一定范围内捻距与延伸率的关系为负相关,与拉伸极限载荷的关系为正相关;锚索-锚固剂界面存在一定的几何匹配关系,当捻距减小至其13倍公称直径时,最大锚固力随着捻距的减小而增大;综合分析锚索极限拉伸载荷与最大锚固力等因素发现,能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距为13~14倍公称直径。研究成果增加了锚索捻距对拉伸力学性能影响的认识,明晰了对其锚固机制的理解,为锚索制作及选取煤矿锚索提供了参考及理论支撑。

砂质泥岩巷道顶板定向爆破不耦合装药系数优化与应用

聚能爆破技术在沿空留巷工程项目中有着重要的作用,装药结构问题一直是目前讨论的热点及难点。对于目前沿空留巷顶板超前预裂装药长度尚没有明确的指标情况下,以孟津煤矿二_2-11031工作面轨道顺槽为研究背景,提出了等长装药顶板预裂技术,为明确最优装药结构,本文通过LS-DYNA数值模拟软件建立了三维定向聚能爆破模型,改变轴向药柱的长度,以裂纹扩展长度和应力衰减速率为分析指标,通过数值模拟可知,轴向不耦合系数在1.25~1.7之间径向切缝距离约为40 cm,轴向切缝距离约为80 cm,相比轴向不耦合系数在2~3之间,切缝距离分别提高了25%和12.5%;轴向不耦合系数在1.25~3之间,应力衰减速度均小于1,能量利用最为合理;将轴向不耦合系数α=1.25~2的装药结构在孟津煤矿二_2-11031工作面轨道顺槽进行顶板定向爆破实验,对预裂爆破后的两炮孔中线进行钻孔窥视,观察到4种爆破方案,两炮孔之间沿切缝方向裂纹均已经完全贯通,裂纹光滑平整,现场应用效果良好,结合经济性、安全性两方面考虑,不耦合系数α=1.7为最优;研究结果表明等长装药结构可以代替传统的三段式装药结构。研究结果可以为今后类似的项目提供参考。

矿用锚索腐蚀程度对其力学性能影响特征数值模拟研究

由高强度低松弛预紧力钢绞线制成的矿用锚索与树脂胶结合可提供强大预应力,加固巷道围岩和顶板破碎煤层,但在顶板淋水条件下,锚索自由段相比锚固段更易发生材料腐蚀致断裂失效显现。通过理论分析明晰了受腐蚀锚索自由段在拉伸作用下裂纹扩展致断裂机制,结合实验室试验与数值模拟探寻了矿用锚索在高矿化度矿井水淋水环境下腐蚀断裂特征,及蚀坑深度、表面腐蚀率与锚索自由段延伸率、极限载荷的相关性。研究结果表明:锚索自由段在拉伸作用下受环境因素影响表面产生蚀坑后,在蚀坑尖端出现应力集中,并衍生呈裂纹扩展致脆性断裂,其延伸率与蚀坑深度成负相关;锚索极限载荷降低的主要影响因素为腐蚀率,其与腐蚀率成负相关;锚索自由段腐蚀程度为30%,表面蚀坑深度小于0.5 mm时, 19股结构锚索承载力优于相同直径的7股锚索;蚀坑深度大于0.5 mm时, 7股结构锚索承载力实现反超。

复合扩管式锚索恒阻器的研发与试验研究

深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形,此类围岩大变形支护可控性普遍较差,常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效,导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题,研发了一种与常规锚索配合使用的复合扩管式恒阻器,其结构主要由止进端盖、扩径管、一体式托盘和锥式锁具组成,通过锥式锁具克服扩径管“扩胀—摩削”所产生的近似恒定的复合阻力,实现围岩大变形过程中的锚索支护阻力恒定,通过理论分析、数值模拟和静力拉伸试验等综合研究方法,系统分析和试验了复合扩管式恒阻器的力学特性和工作稳定性,掌握了该恒阻器扩径增量、锁具锥角对扩径管变形及恒阻器复合阻力的影响规律。试验结果表明:恒阻器复合阻力主要分为阻力快升段和近恒定阻力段2个过程,且近恒定阻力段作为主要阶段达到试验全程的85%~90%;锁具锥角、扩径增量直接影响了扩径管变形及恒阻器力学特性,锁具锥角小于20°时,扩径管变形均匀且恒阻器复合阻力发挥稳定,而扩径增量则决定了恒阻器复合阻力的大小,可通过调整扩径增量获取需要的锚索恒阻力;Ф17.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°、扩径增量为5 mm时,恒阻器恒定阻力约为265.92 kN,Ф21.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°,扩径增量为8 mm时,恒阻器恒定阻力约为424.15 kN,且工作状态稳定可靠,可较好的符合大变形巷道的恒阻支护要求。此外,该恒阻器还具有工作稳定性强、恒阻行程及阻力可调、结构简单、安装便捷等特点,是大变形巷道围岩控制技术的有效补充。

煤矿软弱围岩锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法与实验

锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工时扩孔区锚固剂固化及充填效果不理想等问题,显然这不利于锚固孔扩孔锚固性能的充分发挥。为明晰锚固孔扩孔锚固时扩孔区锚固问题及其影响,并寻找有效的解决途径,以确保锚固孔扩孔条件下锚杆(索)的锚固性能,采用数值模拟及实验室实验相结合的方法开展了系统研究。研究结果表明:施工过程中树脂锚固剂弯折(曲)进入扩孔区使锚索无法对它进行有效搅拌及破碎,以及扩孔位置锚固孔体积的增大使得锚固剂不能有效充满,是导致扩孔区锚固问题的主要原因;锚索拉拔模拟结果显示扩孔区锚固缺陷对锚索的锚固性能及锚固系统的失效形式有较大影响;为改善扩孔区的锚固效果,提出了锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法,并实验验证了该方法的有效性,实验结果表明该方法有效确保了软弱围岩锚固孔底部扩孔区的锚固效果,增强了锚索的锚固性能。本研究有效解决了锚固孔扩孔区的锚固问题,有助于煤矿软弱围岩条件下锚索高强支护能力的充分发挥,为确保锚索对软弱围岩巷道支护效果提供了技术途径。

云环境下优化科学工作流执行性能的两阶段数据放置与任务调度策略

云环境中跨数据中心科学工作流的高效执行通常面临数据交互量大的问题.文中给出基于相关度的两阶段高效数据放置策略和任务调度策略:即在工作流建立阶段根据数据依赖关系图把关系紧密型数据集尽可能放置到同一数据中心;而后任务调度策略在运行阶段将任务调度到数据依赖最大的数据中心执行,并将新产生数据集放置到相关度最高的数据中心.实验表明,该策略能有效减少跨数据中心科学工作流执行时的数据传输量,从而能有效提升科学工作流的执行效率,并能减少资源的租赁费用.

灰岩矿溜井开挖支护与降段爆破参数优化

“贮矿降段法”是溜井口在露天矿中随露天开采向下进行而延伸的一种溜井降段方法,常用多孔爆破方式进行溜井降段。目的降段过程中,维持溜井井壁的稳定性是生产过程中的重要环节,但溜井内部状态具有不可视性,因此,研究溜井爆破降段前井口的合理支护方式和爆破降段时更优的爆破参数对溜井井壁稳定性尤为重要。方法基于某灰岩矿溜井,对溜井井壁稳定性影响进行理论分析,研究溜井降段前与爆破降段时井壁稳定性,通过数值模拟手段研究溜井掘进后不同支护条件下及多次爆破降段时井壁稳定性。结果研究结果揭示了爆破产生的扰动对井口和井壁影响程度与井筒距爆破中心距离呈负相关关系,明确了掘进后和爆破降段时溜井的应力分布和井壁破坏规律,确定了更为合理的井口支护方式。结论在此灰岩矿溜井井口进行C40级混凝土支护,可有效削弱日常爆破开采产生的震动对井口围岩的破坏,确定爆破辅助孔底盘抵抗距3.5 m,孔距3.5 m,排距3.5 m时更加合理,为爆破降段过程的安全性提供理论依据和参考价值。

应力状态对煤巷顶板锚固孔钻进速度的影响

采用有限元数值软件对煤巷顶板常见岩石在不同应力状态下模拟钻进,发现应力状态对煤巷顶板岩石锚固孔的钻进速度影响不明显。从钻进位移和实时钻进速度两方面对煤巷顶板不同类型岩石钻进结果进行分析讨论,认为平均钻进速度可作为衡量岩石类型的一个较好指标。通过各类岩石瞬时钻进速度的分析,钻头的回弹是不同岩石力学特性的反应,可通过对回弹次数、正面积和负面积等参数对不同岩层进行识别。

沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳区域预测

针对目前煤矿沿顶掘进回采巷道在掘进过程中上帮煤体突然出现片帮,支护后上帮煤体大面积整体失稳滑移现象,利用毕肖普条分法建立了上帮煤体失稳滑移力学模型,推导出上帮煤体稳定安全系数计算公式。结合某矿现场工程地质条件,针对煤层倾角变化的特点,对不同倾角情况下回采巷道上帮煤体失稳滑移区域进行预测,提出了采用超前锚注方法解决大倾角巷道煤帮滑移问题的方法。

煤层顶板稳定性智能分区实现及工程应用

针对目前煤层顶板分类方法存在计算量大、人工参与多、智能化程度低,为煤矿生产不能提供快速指导的问题,结合煤矿现场实际情况,确定了煤层顶板稳定性的影响因素。以层次分析和模糊聚类为理论核心,建立了煤层顶板稳定性层次分析模型,得出了影响因素的隶属度和合成运算方法。以Visual Basic 6.0为编译环境,将Matlab与Surfer进行二次混合编程,对钻孔数据以及地质资料进行分析整理,自动绘制煤层顶板稳定性类型分区图,形成煤层顶板稳定性智能预测分区系统。将研究成果应用于贺西煤矿3号煤层顶板稳定的预测,通过钻孔窥视对预测结果进行了验证。

煤矿软弱围岩巷道锚杆孔钻扩机理与试验

锚固系统失效是煤矿锚杆支护的瓶颈问题,特别是软弱破碎围岩条件下,锚固系统锚固力低下普遍存在。针对煤矿巷道锚固系统失效问题,确定了影响软弱岩层锚固系统失效的主要因素为锚固剂黏结失效,根据理论分析成果,提出了采用改变锚杆孔底形状提高锚固力的方法。通过对普通钻孔、圆柱扩孔、正楔形扩孔和倒楔形扩孔四类锚固系统分析,以锚固体极限拉拔强度、锚固剂与锚杆黏结面应力及位移为指标,确定正楔形为最佳扩孔形状。以锚固剂与锚杆黏结面应力分布特征为依据,确定了正楔形扩孔的最优楔角为40°。设计研发了相应的扩孔机具,进行实验室锚杆孔钻扩与锚固系统拉拔试验,验证了正楔形扩孔的作用机理与提高锚固系统锚固力的有效性。

防空C^3I目标分配问题的ACO-SA混合优化策略研究

防空C3I系统的目标分配已成为现代防空作战指挥不可缺少的决策支持,针对这一问题,提出了蚁群-模拟退火(ACO-SA)混合优化策略。在该策略中,蚁群系统的一次周游过程中的最优路线作为模拟退火算法的初始解,在每个退火温度上进行抽样准则检验并产生新解,然后更新新解对应路径上的信息素,蚁群算法(ACO)再根据新的信息素分布进行并行搜索。实验表明,与单一ACO和SA算法相比,这种ACO-SA混合优化策略在解决同一防空C3I系统的目标分配问题上有较强的寻优能力和较快的收敛速度。

采高对下层煤回采巷道稳定性影响分析

针对近距离煤层下层煤回采巷道布置在应力降低区时,掘进过程中仍出现围岩破碎、局部地段有底鼓的现象,采用理论分析的方法,对不同采高情况下上层煤遗留煤柱上支承压力分布规律进行分析,结合煤矿实际利用计算机对不同采高时下部煤层巷道围岩力学特征进行数值模拟,得出随着采高增大下层煤回采巷道受上层煤采动影响越大,下层煤巷道靠近煤柱一帮破坏越严重,巷道底鼓量越大的规律.为采高变化时下层煤回采巷道支护参数设计提供了依据.

具有横向供应策略的可维修备件两级库存模型

在装备可维修备件的多级库存系统中增加横向供应策略,将传统的树状备件供应模式扁平化,可以大大缩短备件平均延误时间。在此背景下进行多级可维修备件的库存研究,建立具有横向供应策略的可维修备件两级库存模型,利用M/M/∞排队系统评估备件满足率、横向供应概率和缺货概率等重要参数,设计启发式算法进行备件优化配置。算例结果表明,引入横向供应策略后可维修备件两级库存系统的保障总费用能够降低39.4%.

基于ANSYS的巷道顶板锚固系统托盘尺寸参数优化

针对顶板锚固系统中由于托盘尺寸设计不合理导致其受损破坏以致锚固系统失效的现象,利用有限元软件ANSYS的静力分析模块对不同球壳高度和厚度的托盘进行仿真模拟分析,得出固定轴向载荷作用下托盘的合理尺寸参数。结合实际情况及现有的经济技术条件,对相同球壳厚度不同球壳高度、相同球壳高度不同球壳厚度的托盘进行对比分析,从而提出两种情况下影响托盘力学特征的主导因素,为托盘尺寸参数的优化提供依据。

WiFi指纹定位中AP个数对定位精度的影响

基于RSSI的WiFi指纹定位算法离线建立指纹数据库阶段受AP个数影响,因此AP个数也将影响到指纹定位算法精度。为了探究AP个数对定位精度的影响,文中在室内环境下进行实验,选取不同的AP进行基于RSSI的WiFi指纹定位实验和分析,定位精度和可靠性作为定位结果的衡量指标。实验结果表明:在单个办公室内,5~6个AP时定位精度较高且定位结果可靠性达到最高。

深井回采巷道底板岩体破坏运移特征与控制

随着开采深度的增加,矿井巷道底臌问题愈趋严重.针对深井巷道底臌问题,利用弹塑性力学理论计算了巷道底板岩层的抗弯刚度和压曲临界载荷,得出了不同深度、不同底板厚度情况下的压曲临界载荷曲线;以滑移线场理论为基础,对深井巷道底板岩体滑动区域和滑动路径进行分析,将成果应用于实践,提出了底臌控制具体参数及施工建议.

含软弱夹层煤巷层状顶板失稳机理与分类

运用复合梁原理对含软弱夹层的煤巷层状顶板失稳模式进行理论分析,随着软弱夹层厚度的增加,顶板所受的最大拉应力逐渐变小,而且呈双曲线规律变化.软弱夹层厚度变化与围岩水平应力、位移和塑性区之间的关系进行数值模拟,研究了软弱夹层对锚杆支护煤巷层状顶板稳定性的影响.根据研究结果,以软弱夹层的厚度与其在顶板内的位置为指标对顶板进行分类,为煤巷锚杆支护参数设计提供了理论依据.

云平台上基于关键路径截取的有向无环图应用调度算法

针对云平台上有向无环图科学应用执行容易产生虚拟机资源过剩、资源使用率低及费用虚高的问题,给出一种基于关键路径截取的有向无环图应用调度算法。该算法采取关键路径截取技术,循环找出最晚完成的未分配任务,从该任务出发,在所有未分配任务构成的图中找出最大连通子图,并计算该子图的关键路径,然后将关键路径上的任务集调度到性能匹配的虚拟机上执行;同时通过任务回填技术充分利用虚拟机的空闲时间槽,提高资源使用率。实验结果表明,在云计算平台上,该算法不仅能够在截止时间内完成有向无环图科学应用,而且可以提高资源使用率,有效减少完成该应用所需整体费用。