近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究

为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。

数字孪生技术在安全工程实践教学中的应用

为了弥补安全工程专业在传统实践教学中的缺陷和不足,进一步提高实践教学质量和学生创新能力,文章以安全工程专业实践教学为基础,论述了数字孪生技术在安全工程实践教学中的发展空间及其应用路径,总结了数字孪生技术在培养学生实践能力和创新能力方面的实践案例,并探讨了基于数字孪生技术的安全工程实践教学新模式的构建。研究结果表明:数字孪生技术能够有效弥补安全工程实践教学面临的学科交叉融合、设备资源短缺的薄弱环节。数字孪生技术为突破传统实践教学模式的时空限制,实现数字化、智能化、交互式的知识传递,达到巩固理论教学、培养学生创新能力的良好效果,为优化安全工程实践教学提供了新思路。

基于灰度共生矩阵和工业CT扫描的受载含瓦斯煤裂隙动态演化特征

为研究受载含瓦斯煤在三轴压缩作用下的裂隙演化规律,利用受载含瓦斯煤显微工业CT扫描系统,开展了三轴加载条件下受载含瓦斯煤的工业CT扫描测试,获取了受载含瓦斯煤的应力-应变曲线和各变形阶段的CT扫描图形.运用图像分析软件对CT扫描数据进行了三维数字重建,实现了煤样内部裂隙的三维可视化和定量表征,并基于灰度共生矩阵(GLCM)理论分析了受载含瓦斯煤的裂隙动态扩展特征及规律.研究结果表明:瓦斯压力的存在一定程度上弱化了受载含瓦斯煤的力学性质,同时也加速了裂隙的扩展;受载含瓦斯煤二维裂隙先闭合后扩展,峰后快速扩展并形成连通二维裂隙网络;三维裂隙体积和裂隙密度呈现出先减小后增大的变化趋势,总体上可划分为裂隙压密闭合、新裂隙萌生扩展和主裂隙加速扩展贯通3个变化阶段;灰度共生矩阵分析中,对比度先减小后增大,能量和同质性先增大后减小,相关性呈现出单调递减趋势,准确描述了受载含瓦斯煤内部裂隙随应力增加不断变化的总体发展规律.

管材内高压成形新加载方式的研究

介绍了管材内高压成形过程中,一种新的内压加载方式——脉冲型加载方式。并通过建立相应的有限元模型,进行了内压脉冲型加载方式下管材内高压成形过程的模拟。通过对不同加载方式模拟结果的比较,分析了脉冲型加载方式对内高压成形中金属流动、变形区变形分布及局部过度减薄等方面产生的影响。模拟结果表明:脉冲型加载在管材内高压成形过程中可以使变形区的变形更加均匀,有利于抑制局部过度减薄、对抑制最后贴膜成形的圆角部位的过度减薄作用明显;脉冲型加载方式使变形更均匀的原因是减小了金属流动阻力,使金属流动更容易。

管材液压胀形有限元模拟

通过建立内高压成形有限元模拟模型,用MSCMarc有限元分析软件进行模拟分析,研究变径管成形过程的基本变形特征、成形参数的影响规律,探讨轴向进给与内压力的合理匹配关系.模拟分析得知适当的提高变形速率,减少减薄区变形持续时间,有缓解该处过度减薄的作用;轴向进给应在减薄前进行补料,而不是变形同时补充所需金属.

管材内高压成形系统的建立及若干问题的探讨

以轻量化和一体化为特征开发出来的管材内高压成形技术,由于在空心变截面轻体构件制造方面无可替代的优势,在国外科研机构和大型企业里受到广泛关注和应用。但因其设备比较昂贵,这项技术在我国的发展遇到一些困难。本文在系统研究管材内高压成形工艺的基础上,结合实际情况,自主开发了一套管材内高压成形设备,并对实践过程中遇到的一些问题,如模具的设计与优化、管材端口的密封形式以及高压的实现与控制等进行了研究,得到较好的结果。在实际应用中,设备运行情况良好,可以满足管材内高压成形实验的要求。

极近距离煤层群重复采动围岩力学特征研究与应用

采用相似材料模拟、数值模拟和现场应用的综合方法对极近距离煤层群重复采动极易引发动力灾害问题进行了研究。结果表明:煤层群重复采动过程中下伏工作面推进至85m时顶板与上伏工作面采空区出现贯通,导致下工作面周期来压呈不规律现象;下伏工作面前垮落角随着工作面的推进整体呈下降的趋势,后垮落角呈上升的趋势,且都在工作面推进至85m左右时角度发生明显变化;与初次采动相比,重复采动过程中应力集中程度相对缓和,卸压区域影响范围较大,当工作面推进至初次采动工作面煤柱影响区附近时,容易引发应力急剧增长及强动压现象。提出了'时间-空间-强度'相统一的极近距离煤层群重复采动条件下工作面强动压现象防范措施,保障了工作面的安全生产。

动压影响下纵跨巷道力学分析与围岩裂隙控制技术

采用力学分析、数值模拟、现场监测等手段研究了动压条件下煤矿工作面纵跨巷道围岩的稳定性。基于岩石材料的流变特性,采用弹塑性理论分析纵跨巷道的围岩受力特征,求出了巷道围岩的应力各分量的解析解;数值计算表明,巷道受工作面前方支承压力和侧向应力的叠加应力影响,随着工作面的推进,超前支承压力对其影响逐渐减弱,侧向应力将长期影响巷道围岩的稳定性。确定了煤层工作面端头侧向应力作用下的流变效应是影响跨采巷道稳定性的重要因素之一。采用注浆封堵技术,确保了巷道围岩不被软化,保持了巷道围岩的强度和承载能力,达到了控制巷道围岩稳定性的效果。

变径管内高压成形有限元模拟

变径管是航空、汽车工业领域常用零件,用来输送压力油、冷却等。通过建立相应的内高压成形有限元模拟模型,用M SC.M arc有限元分析软件进行模拟分析,研究了变径管成形过程的基本变形特征、成形参数的影响规律。模拟分析得知适当地提高变形速率、减少减薄区变形持续时间有缓解该处过度减薄的作用,轴向进给应在减薄前进行补料,而不应在变形的同时补充所需金属。

深部高瓦斯煤层大巷揭煤区域防突技术

针对顾北矿南翼轨道大巷揭煤问题进行了区域性防突技术与应用研究。首先由巷道掘进工作面向前方钻孔,探测工作面前方煤岩体赋存情况;其次通过监测瓦斯压力和瓦斯含量及煤体强度的方法对煤体的突出危险性进行了预测,确定了巷道工作面前方煤体为突出煤体;提出了地面与井下联合洗煤的区域防突技术,对顾北矿南翼轨道大巷进行了消突,并对区域消突效果进行了检验,最终顺利实施了大巷揭煤。研究结果表明,地面和井下联合洗煤区域防突技术,有效地防止了煤与瓦斯突出现象的发生,具有较高的社会效益和推广应用价值。

厚煤层综放开采采高效应模拟研究

通过理论分析并运用FLAC3D模拟软件模拟分析了围岩稳定性的采高效应;运用PFC2D离散元模拟软件,模拟分析了顶煤回收率的采高效应。研究表明:随着截煤高度增大,高应力集中区的高度和深度都相应的增加,工作面煤壁靠上位置的煤体位移也随着逐渐增大;明确了顶煤与覆岩在综放开采中的运移形态和规律;随着机采高度的增加,顶煤回收率逐渐升高,但增幅逐渐减小。综合考虑确定机采高度为3 m。

煤层群倾斜煤柱支承压力分布及传播规律研究

以北京大安山煤矿为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法,在倾斜煤柱存在的情况下,对煤层群倾斜煤柱的支承压力分布及传播规律进行了研究与分析,得到了煤层群倾斜煤柱支承压力的传播深度较大,应力沿垂直煤体(煤柱)方向呈现椭圆形向下阶梯分布,但影响范围仅仅在相邻煤层较大的结论。上煤层留20 m的煤柱,就可在下煤层中产生应力集中,而在采空区的一侧布置煤柱基本影响不到下煤层原岩应力的分布。这一研究结论对于煤层群倾斜煤柱条件下工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。

基于有限元模拟的管材内高压成形模具设计与优化

设计模具需要丰富的生产实践经验,新产品、新工艺的模具设计不可能一次成功,或多或少都会存在一些结构上的不合理或其他缺陷,产品因而不能顺利成形。为了解决这些问题,本文对管材内高压成形的过程用MSC.Marc有限元模拟软件进行模拟,验证模具结构上的合理性,发现存在的缺陷并进行模具的重新优化。这样可以弥补经验设计的不足,缩短了模具设计制造周期,提高了工作效率,避免了因不合理的设计而导致的资源浪费,对类似的模具设计有一定借鉴作用。

探讨采矿工程专业对科研仪器的使用

科研仪器是用来探索和创新的主要工具,采矿工程专业科研仪器和设备的高效使用可以为我国的煤炭事业的良好发展提供强大助力。本文从科研仪器设备的定位、科研仪器的种类、科研仪器的使用和管理、科研仪器的升级和自主研制等方面对采矿工程专业科研仪器的使用和管理进行了探讨,首先对科研仪器的使用方向进行了定位,其次详细的阐述了采矿工程专业科研仪器的分类,并为科研仪器的使用和管理提出了建议,最后提出了大型精密科研仪器设备功能扩展升级和自主研制对我国科学研究发展的重要性。

脉动液压成形技术与设备

介绍脉动液压成形技术的成形原理、工艺特点及应用领域。从工艺和材料两方面对脉动液压成形提高材料成形能力的机理进行研究,试验证明脉动载荷一方面能够促进管材液压成形时的补料、降低摩擦力的阻碍作用并利用成形过程中小褶皱的出现与消失提高变形的均匀性;另一方面,对于奥氏体不锈钢,脉动载荷可以增强形变过程中的相变增塑效应,从而提高其成形性。自主设计并研制出能实现工业化生产需求的自动化程度高的脉动液压成形设备,为该项技术在汽车、航空及航天制造领域中的推广和应用提供重要的理论指导和实践探索。

三通管内高压成形工艺研究

管件内高压成形工艺是近几年发展起来的一种新的塑性成形技术。本文分析了三通管内高压成形时的主要变形特点和技术关键,采用数值模拟方法给出了不同轴向进给速度下零件的壁厚及等效应变分布,并分析了轴向进给速度对成形性能的影响。分析结果表明,当轴向进给速度过快时,主管中部壁厚增厚严重,形成死皱。当轴向进给速度过慢时,主管中部容易导致变形区补料不足而破裂。因此轴向进给速度的选取对内高压成形三通管具有重要影响,对于成形TP2紫铜三通管,合理的轴向进给速度是0.5 mm.s-1。

不同推进速度下煤岩体采动力学行为响应特征与控制

为获得不同推进速度下煤岩体的采动力学行为特征,通过轴压和围压分别模拟不同推进速度下垂直应力、水平应力,采用增轴压降围压的方式模拟煤岩体的采动力学行为,同时采用数值模拟和工程实践相结合的方法对不同推进速度下煤岩体的采动力学行为进行研究。结果表明:在围压卸载速率相同的条件下,随着轴压加载速率(推进速度)的增加,煤体的峰值强度、轴向应变和横向应变呈增大趋势,在峰值阶段产生了较大的轴向应变和横向应变,呈现出一定的延性,破坏形式具有塑性特征;在轴向加载和围压卸载的综合作用下,煤体体积一直处于膨胀变形状态,围压的卸载加速了煤体损伤破坏的进程,煤体破坏时的峰值应力和体积扩容受控于围压卸载的程度,控制轴压加载速率和围压卸载程度可控制煤体破坏时的峰值应力和体积变形。生产实践中,应结合煤岩体的采动力学行为特征,确定合理的推进速度并加以控制,以保证回采巷道与采场围岩的稳定性。

浅谈如何提高学生对深部采场动力灾害的认识*

煤矿进入深部开采后,深部采场动力灾害是必然要面临的关键问题,也是动力灾害防治方向学生要深刻理解和把握基本知识之 一,更是老师应该努力教好的主要课程之一。因此,如何提高在本方向上的教学效果,是急需探讨的问题之一。本文主要从深入理解动力灾 害的发生机制、掌握研究动力灾害的方法及探究动力灾害防控的措施等方面浅谈自己的理解。本文提出的教学内容不仅能够使学生对本方向 有更深入的理解,也能够提高学生理解问题、认识问题的效率,更有利于学生解决今后遇到的相似科研问题,最终达到老师课堂教学中“授 之以鱼和授之以渔”的目的和效果。

叠加开采裂隙场演化与优势瓦斯通道形成机制

为获得近距离煤层群开采时上覆岩层瓦斯(甲烷)通道的形成与演化规律,采用相似模拟方法研究裂隙场的演化规律与瓦斯通道的形成机制。结果表明:采动裂隙场随工作面的推进,非匀速扩展,来压期间的扩展比正常推进期间快;采动裂隙场与工作面的推进具有同步协调的关系,且裂隙场可划分为裂隙发育区、裂隙贯通区、压实区;近距离煤层群的叠加开采加剧了采动裂隙场的演化,形成了纵横交错的瓦斯流动通道,且瓦斯的流动能力在优势瓦斯通道区、优势瓦斯通道过渡区、一般瓦斯通道区中依次减弱。

地方院校国家重点实验室对本科教学作用

高校实验室是本科教育教学中的重要组成部分,同时也是构成高校基础实验与科研辅助体系的不可或缺一环,直接承担着专业教学、学科实验与研究的重任。近年来随着地方本科院校基础教育教学与科学研究的持续推进,实验室的建设及其现实作用也愈发突出。对于提高专业学生教学质量、学科创造思维的养成与科研严谨精神等意义重大。其中,国家级重点实验室在硬件设施建设和软件环境优化层面具备独有的资源优势,有利于专业学生更好地把握学科前沿动态,培养创新思维和团队协作精神。鉴于此,文章结合本校近两年领域内建设实际,进一步探究归纳国家重点实验室对于本科教学与专业学科管理的优越性,并立足现实不足提出些许改进建议。