基于随钻测量的岩体结构与力学参数表征研究进展

岩体结构识别和力学参数表征是岩石力学领域的基础问题,是金属矿山开采设计的重要依据。由于天然岩体结构的复杂性,岩体力学参数确定一直是岩石力学的难点。随钻测量技术作为一种便捷、快速的原位连续测量方法,能够利用钻孔过程中钻头的动力学响应,评价岩体结构特征和力学性质,配合钻爆法施工,具有不可比拟的优势。国内外学者进行了大量的研究工作,取得了许多研究成果。回顾了20世纪70年代至今的随钻测量研究成果和最新研究进展,从随钻测量技术研究的相关试验设备、随钻测量表征岩体结构、随钻测量表征岩石强度三方面进行了较系统地综述,分析了已有研究工作存在的不足,最后结合课题组的工作和认识,指出了随钻测量技术可能的发展方向,为该技术的后续应用与研究提供参考。

充填散体材料侧限压缩试验径径比的确定方法

为了使矿山散体材料压缩承载试验结果具有科学性和代表性,确定其侧限压缩试验中合理的径径比D/d(试验钢筒内径D与试验散体最大颗粒粒径d的比值)是保证试验数据可靠性的关键。首先,基于7组不同径径比条件下河卵石颗粒堆积体的侧限压缩试验,探讨河卵石颗粒堆积体的压缩应力-应变曲线非线性行为、堆积体内部结构自组织过程中声发射(AE)振铃计数和侧压系数与径径比的关系;然后,根据散体材料在外载荷作用下所具有的压缩曲线非线性、内部结构自组织行为和侧压系数变化特性,找出颗粒堆积体侧限压缩试验结果同时满足散体材料这三大特征时的合理径径比。研究结果表明:当D/d≥7时,河卵石颗粒堆积体同时满足散体材料上述三大物理力学特征,即该径径比为河卵石散体侧限压缩试验的合理径径比。

石油钻机人机交互系统技术现状及发展趋势

针对石油钻机中司钻控制房内人机交互系统和控制系统展开论述,分析了国外HMHW、NOV和斯伦贝谢(SLB)公司在司钻操作座椅、钻井参数优化、工况判别、风险分析、人机交互、安全监测等方面的技术现状及代表产品。建议国内应在司钻信息抬头显示(HUD)、司钻房内主动降噪(ANC)、操作人员疲劳监测与提醒、自动辅助钻井等几方面进行技术突破,以缩小与国外差距,应用新技术快速提升产品性能,构建环境友好型钻机人机交互系统,提升司钻作业人员体验感和现场作业的安全性。

基于地质雷达的矽卡岩型铜铁矿巷道松动圈研究

测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床,常由于变质作用的差异,导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀,给矽卡岩巷道松动圈的测量带来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷道松动圈测量存在的问题,以太平矿业矽卡岩型铜铁矿床为例,介绍了采用地质雷达探测巷道围岩松动圈的研究成果,分析了巷道围岩松动圈的分布特征,讨论了不同岩石类型对地质雷达探测巷道松动圈的影响。研究表明:太平矿业井下巷道围岩复杂多变,松动圈厚度差异很大,破碎大理岩巷道松动圈主要在1.75 m范围内,而蚀变闪长岩巷道和矽卡岩巷道松动圈分布宽泛,分别在1.25~3.25 m和1.75~3.50 m范围内变化;巷道断面尺寸越大,松动圈范围越大;地质雷达探测的精度取决于松动圈内围岩和外部塑性区围岩之间介电常数的差异,围岩性质越差,地质雷达图像显示的巷道松动圈边界越不明显;在锚网喷支护巷道中,金属网片对雷达的电磁波有屏蔽作用,当网片网度较小时,会影响地质雷达的探测结果。上述地质雷达测量巷道围岩松动圈的相关分析成果可为同类地质条件的矿山提供借鉴。

基于离散元的充填散体与岩柱相互作用规律数值模拟研究

金属矿山的充填采场在上覆岩层的挤压作用下,充填散体与围岩或矿柱产生强烈相互作用,认清这种相互作用规律及其影响因素对评价覆岩变形具有重要指导意义。本研究采用颗粒流数值软件PFC^(2D)构建了充填散体与岩柱相互作用模型,通过室内试验对模型细观参数进行标定并开展充填散体侧向约束下岩柱轴向压缩数值模拟试验,再现充填散体与岩柱相互作用演化过程,分析充填散体颗粒大小、级配和弹性模量等散体结构参数对其相互作用的影响。模拟结果表明:岩柱的侧向变形挤压充填散体,散体反作用于岩柱,并对其提供被动侧压力;随着岩柱侧向变形的增大,充填散体内部颗粒之间接触力链强度逐渐增强,充填散体岩柱之间相互作用逐渐增大,从而使岩柱峰值抗压强度得到提升;同时,由于充填散体的被动约束作用,岩柱发生变形破坏后仍具有残余抗压强度。此外,这种相互作用剧烈程度随充填散体颗粒粒径增大而减小,随充填散体密实度和弹性模量的增大而增大。

工程机械大型结构件焊接变形的原因及控制方法探讨

工程机械大型结构件是通过钢结构焊接形成的具有庞大体积和质量较大的零部件,大型结构件中不仅包含板材焊接件,也包括锻造件、铸造件以及板材等。工程机械大型结构件通常都具有非常复杂的结构形式,焊接量和焊缝较多,因此,在加工和使用中非常容易出现扭曲变形等现象。如果不能对大型结构件的焊接变形量进行有效控制,必然会对机械设备后期的使用产生严重影响,甚至导致结构件中的销轴孔缺乏充足的加工余量。本文主要对工程机械大型结构件出现焊接变形的主要形式以及具体原因进行深入分析,并结合实际情况提出了一些可行的控制措施。

太平矿业公司矽卡岩型软岩巷道支护优化及应用

锚杆支护参数的合理选择是实现锚杆支护作用效果的重要依据,合理地设计及优化锚杆的支护参数可以提高支护的有效性和针对性。针对太平矿业公司矽卡岩型铜铁矿床的支护问题,采用理论分析与数值模拟,以原有支护方案为参照,设计不同参数的锚杆支护方案,进行优化研究。基于松动圈现场测量结果,通过理论计算确定了合理的锚杆长度为2.0 m;利用Flac3D软件,建立井下巷道锚杆支护的三维数值模型,采用应变软化本构模型描述矽卡岩型软岩特性,对不同锚杆间排距的支护方案进行计算与分析。通过对巷道顶底板及两帮位移量的分析,结合巷道断面塑性区面积结果对比,确定了锚杆的间排距为800 mm×800 mm,合理支护参数的选择为矿山安全高效生产提供技术支撑。

工程机械的装配工艺现状和发展趋势探讨

我国市场经济以及工业现代化的建设中工程机械发挥着不可替代的作用,尤其是在新的发展时期下,工程机械行业在发展过程中也应该将机械装配工艺水平的提升做一个重点研究话题,这样才能满足工业现代化建设的具体需求。本文主要对当前工程机械工艺进行简单概述,并对其未来发展趋势进行探讨,希望能够对工程机械装配工艺水平的提升起到一定的借鉴作用。

试论机械零件数控加工精度的保障策略

数控技术在当前的机械制造行业中应用非常广泛,其具有自动化程度高、加工精度高等众多优势,能够满足各类机械零件的加工需求,已经广泛地应用在机械零件的自动化和高效加工过程中,传统机械加工工艺的局限性在应用数控技术后得到进一步突破。但是,数控加工技术在应用过程中也会受到多种因素影响,导致其容易出现加工误差,在零件的加工良品率方面仍然有待提升。本文主要针对机械零件加工中的数控加工精度影响因素进行探讨,同时,对于如何有效保障数控加工精度提出了有针对性的建议。

极不稳固矿岩无底柱分段崩落采矿法崩矿步距优化数值模拟及应用

崩矿步距是无底柱分段崩落采矿法的核心参数,崩矿步距的确定对于降低采矿损失贫化具有重要意义。以太平矿业公司37-2^(#)矿体为研究对象,结合37-2^(#)矿体围岩赋存条件及矿脉形态,采用PFC^(2D)颗粒流数值模拟软件,建立了符合现场实际情况的采场数值模型,确定了放矿过程循环模拟的数值模拟方法。以矿石回收率为指标,通过比较不同工况下数值模拟结果,确定37-2^(#)矿体的崩矿步距为1.25~2.25 m,并进行了现场工业试验,确定了分段高度7 m时的最优崩矿步距为1.50 m,研究成果为现场生产施工提供了理论支持。

机械加工工艺技术的误差分析及策略探析

在我国国民经济发展过程中机械加工行业属于一个基础性行业,机械产品的制造质量会受到加工精度的直接影响。在进行机械加工工艺的过程中有很多影响因素,从而使得机械加工精度与产品图纸设计参数存在较大差距,这样不仅会对机械零件正常使用造成影响,而是也会对机械加工企业产品质量提升产生负面影响。鉴于此,针对机械加工工艺存在的误差问题进行深入探讨,并找出相应的解决对策,这样才能让我国机械加工行业实现健康发展。

太平矿业矽卡岩巷道地压监测及地压规律研究

地压监测是了解地下围岩力学响应,优化围岩支护参数的一种重要手段。为探究安徽太平矿业有限公司矽卡岩巷道地压情况,以该矿-480 m水平主运输巷为研究对象,采用多点位移计和锚杆测力计对巷道围岩变形和锚杆受力进行监测,结合数学统计分析的方法,研究-480 m主运输巷围岩变形和荷载在时间上和空间上的演化规律。监测结果表明,矽卡岩巷道围岩变形值最大可达48 mm,矽卡岩巷道围岩松动圈范围为2~3 m;各位置的锚杆轴力随时间都有所增长,受右侧新开挖巷道的影响,右帮4.5 m处锚杆轴力最大;其余测点锚杆轴力较小,但矽卡岩围岩变形较大,这表明锚杆与矽卡岩围岩之间锚固条件差,锚杆支护没有充分发挥作用;相应研究结果对巷道稳定性分析和支护设计优化具有指导意义。

深部沿空巷道塑性小煤柱锚固机理及协调锚固技术

为了解决某矿3304轨顺塑性小煤柱帮变形大、围岩支护效果差等问题,基于锚杆加固塑性小煤柱力学机理,确定塑性小煤柱锚固支护原则。依靠强预紧力锚杆强化浅部破碎区承载性能、增大塑性区宽度,短锚索限制深部塑性区向破碎区演化、抑制破碎区碎胀变形,形成锚网索协调锚固技术。为验证围岩控制效果,对巷道掘进两帮变形量进行现场监测。结果表明:巷道两帮变形量得到有效控制,锚杆、锚索及塑性小煤柱形成稳定承载结构,提高了围岩整体稳定性。

某矿回风大巷断面尺寸优化研究

根据某矿的要求,东部集中回风大巷净断面缩小3个多平方米,仍然能满足生产及安全要求,因此提出三种巷道断面尺寸优化方案,通过理论分析和FLAC3D数值模拟相结合的方法,对各方案塑性区范围、冒落拱高度、应力集中情况以及顶底板位移情况进行对比分析,最终确定最优巷道断面尺寸。

中关铁矿有轨运输巷底鼓变形监测分析及控制技术研究

巷道围岩变形是影响其稳定性的重要因素之一。针对中关铁矿有轨运输巷道底鼓变形难题,采用激光扫描仪获取巷道变形后的目标点云数据并进行降噪处理,为克服巷道变形前源点云数据缺失问题,利用NURBS曲面建模技术构建变形前的源点云数据,并利用griddle网格工具进行加密;在此基础上,采用基于点到面(P2P)距离和K近邻算法,对巷道变形量进行计算和分析。结果表明,85.8%的区域底鼓变形值在30 cm以上,且呈现出明显的非均匀现象;根据巷道底鼓变形规律并结合现场实际,提出了“反底拱+锚网喷+短锚索”的组合支护修护方案,并对修复后的围岩稳定性进行分析,工程实践表明,巷道的变形趋势得到了有效控制,顶底板总移近量为52 mm,巷道两帮最大变形量约为39 mm,未再出现明显的底鼓现象。

考虑锚杆拉剪破断特性的锚固系统数值模拟与应用

基于FLAC3D数值模拟软件,考虑锚杆拉剪破断特性,通过FISH语言将pile单元进行修正,反映了锚杆的拉剪破断特性;并且引入了锚固界面的黏结滑移模型,模拟了锚固界面的应变软化行为。将修正的锚杆模型进行验证分析,与室内试验结果吻合良好,且能够较好地反映锚固界面的黏结滑移力学行为和锚杆杆体的破断行为。以中关铁矿为研究对象,开展了修正锚杆模型的应用研究,研究结果可为地下锚固工程稳定性分析提供借鉴。

20Cr2Ni4钢渗碳淬火弧齿锥齿轮磨削烧伤的检测与分析

针对20Cr2Ni4钢弧齿锥齿轮渗碳淬火磨齿后出现的齿面裂纹,采用光学显微镜和显微硬度计分别对切割齿块的未开裂齿面(凹面)和开裂齿面(凸面)进行了检测分析。结果表明,在齿块未开裂齿面和开裂齿面远离裂纹的节圆处,有效硬化层深度和显微组织正常,无磨削烧伤特征;在齿根处均出现了不同程度的磨削烧伤特征,尤其在开裂齿面裂纹处呈现典型的月牙形白加黑磨削烧伤形貌,烧伤最深处约0.9 mm,并据此提出了改进磨齿工艺参数,避免发生磨削烧伤的措施。