局部荷载下含中心孔洞煤体裂纹扩展特征量化分析

采用高清数码摄像机和红外热成像仪,对含中心孔洞煤体试件在局部荷载作用下的裂纹扩展规律进行系统的试验研究,研究分析煤体试件在不同加载面积作用下试件表面裂纹的萌生、扩展、贯通,直至形成宏观破坏的整个过程中表现出的特征与规律。试验结果表明:局部荷载作用下含中心孔洞煤体试件裂纹扩展是加载条件和宏观中心孔洞耦合作用结果,裂纹扩展路径受其主导作用,而由孔、裂隙系统引起的非均质性则占据从属地位;均布荷载条件下,孔洞周边形成拉、剪应力区,且裂纹由此起裂,孔洞是引起应力集中的主导因素,但随着加载面积的改变,孔洞的主导地位被颠覆,应力集中强弱顺序发生突转,起裂位置由孔洞周边转向荷载临界处;受载面积对含中心孔洞试件裂纹扩展的影响具有区域性特点,且明显集中出现于有载荷作用的区域;随局部荷载的增加,初始裂纹的尺度(裂纹宽度和长度)不断增加,且裂纹的发展方向出现明显的非平直化趋势。

透气夹矸层对煤层瓦斯放散特性影响研究

利用自行研制开发的煤层瓦斯放散试验装置,以含透气夹矸层型煤试样为研究对象,以试样内瓦斯放散速度和累积放散量为研究参数,系统研究了透气夹矸层对煤层瓦斯放散特性的影响,并对瓦斯在含透气夹矸层煤层中的放散机理进行了分析探讨。结果表明:含透气夹矸试样与全煤试样瓦斯放散速度均随时间呈幂函数单调衰减,瓦斯累积放散量均随时间呈有上限的单调递增;瓦斯吸附平衡压力越大,瓦斯放散初速度越大,且相同时间段内瓦斯累积放散量越大;在相同吸附平衡压力下,含透气夹矸试样的瓦斯放散速度在初始10 min内明显大于全煤试样,在30~90 min之间两放散速度曲线出现交叉,而含透气夹矸试样的瓦斯累积放散量在前120 min均大于全煤试样。透气夹矸层的存在增大了煤层的渗透率,为煤层中瓦斯放散提供了运移通道,创造了瓦斯放散的有利条件,使煤层的瓦斯放散效率得到提高。

现场混装乳化炸药车出口压力控制技术

为解决现场混装乳化炸药车在使用过程中频繁出现出口压力增高的问题,从设备、原料、作业环境三方面分析了混装车出口压力影响因素,并针对不同影响因素条件下混装车出口压力控制技术进行探讨。结果表明,输药软管的长度、装药速度、敏化液浓度、乳胶基质温度、乳胶基质黏度和装药出口压力呈一定正相关的关系,总结了压力经验公式,具有一定的参考意义。

BGRIMM现场混装乳化车及工业应用

对比介绍了BGRIMM现场混装高温乳化车和常温乳化车,相较于常温乳化车,高温乳化车提高了乳化车装药速度,拓宽了乳化车对乳胶基质温度适用范围,可实现乳胶基质温度高达80℃的现场混装,同时通过现场混装技术进一步减少了现场混装作业人员,并通过在包钢集团巴润铁矿的工业应用,验证了BGRIMM现场混装乳化车的优势与可靠性。

现场混装乳化炸药高温敏化工艺技术研究

为研究现场混装乳化炸药高温敏化工艺技术,通过实验分别研究了敏化液浓度、添加量、敏化温度及敏化助剂含量对高温敏化过程的影响,得到了最优的高温敏化工艺参数。针对高温敏化工艺对现场混装技术装备的敏化装置进行了改进,并实验研究了水环润滑剂比例与装药输送压力的关系。根据炸药性能测试及工业化应用试验,相比现场混装中低温敏化技术,高温敏化工艺技术具备显著的优势,极大提高了乳化炸药现场混装技术的安全效益和经济效益。

局部荷载下含孔洞多孔介质裂纹扩展量化分析

采用高清数码摄像机和红外热成像仪对局部荷载作用下含中心孔洞多孔介质试件的裂纹扩展规律进行了较系统的试验研究和理论分析.试验结果表明:局部荷载作用下含中心孔洞多孔介质试件裂纹扩展是加载条件和宏观中心孔洞耦合作用的结果,裂纹扩展路径受其主导作用,而由天然细观孔洞引起的非均质性的影响作用则占据从属地位;均布荷载条件下,孔洞周边形成拉、剪应力区,且裂纹由此起裂,孔洞是引起应力集中的主导因素,但随着加载面积的改变,孔洞的主导地位被颠覆,应力集中强弱顺序发生突转,起裂位置由孔洞周边转向荷载临界处,形成的裂纹也均出现在载荷作用范围内的区域;随局部荷载的增加,初始裂纹的尺度(裂纹宽度和长度)不断增加,且裂纹的发展方向出现明显的非平直化趋势,试件受到的局部加载效应越显著,裂纹尺度变化的越快、发展方向变化的越剧烈.

冲击载荷对煤样表面裂纹扩展特征影响研究

以型煤和原煤试样为研究对象,以自行研发的落锤式冲击加载试验装置、基于细观分析的微结构演化三维自动测控试验装置和煤岩表面微结构动态演化三维细观监测软件为主要研究设备,对冲击载荷作用下煤样表面裂纹扩展规律进行了试验研究.结果表明:冲击荷载使两类试样表面产生自上而下与冲击方向呈锐角分布的裂纹;表面裂纹形态呈锯齿状,且裂纹扩展遇坚硬颗粒时表现为穿晶与绕晶扩展模式相结合,并可能产生分岔,总体呈S型扩展;与型煤相比,原煤表面裂纹的变化频率、形态的粗糙度、分岔频率和穿晶扩展的比例均较低;随着冲击次数的增加,煤样表面裂纹宽度扩展表现为渐进式与突变式2种,表面裂纹扩展方向表现为随着冲击次数增加呈"高速变化-平缓发展-急速变化"3段式;坚硬颗粒阻碍煤岩表面裂纹扩展,原生裂隙对其具有双重作用,非均质性使其起裂位置和扩展路径具有很强的随机性;提出了1种表征煤岩表面裂纹扩展路径的函数;受相同作用后,原煤表面裂纹的分形维数大于型煤;随着冲击载荷增加,煤样表面裂纹分形维数呈减小趋势,各裂纹间分形维数的差异也逐渐减小.

单向约束条件下摆锤冲击对煤岩损伤的影响

利用约束式摆锤冲击动力加载试验装置,配合超声波检测装置,分别研究单向静载轴压及循环冲量对煤岩损伤量的影响。建立煤岩微裂隙损伤模型,并给出煤岩损伤的判据,分析得出煤岩损伤量随冲击荷载增大而增大,随静载轴压增大而减小,并通过试验深入探讨并验证。试验研究结果表明:煤岩损伤量具有累计效应,损伤量随着冲击次数增大而增大;相同总冲量作用于煤岩时,恒定冲量形成的累计损伤量明显大于递增冲量的累积损伤量;递增冲量冲击时,煤岩内部微裂隙加速扩展,煤岩有加速破坏的趋势,恒定冲量冲击时,煤岩内部微裂隙减速扩展,煤岩有减速破坏的趋势;随着静载轴压的增大,煤岩损伤量变化趋向缓和,累计损伤量减小,抗冲击能力增大,煤岩完全破坏时需施加的冲击次数增大。