Double-directional control bolt support technology and engineering application at large span Y-type intersections in deep coal mines

Under deep and complex geological conditions,severe deformation occurs at intersection points of Y-type roadways with large cross sections during engineering projects in coal mines,especially at junction arches.Based on in-situ investigations and theoretical studies,we have summarized typical forms of destruction and identified high stress and unrestricted support at both sides of junction arch as its main causes.In this study,we also presented double-directional control bolt support technology for a large Y-type span intersection,applied to deep intersection engineering in the Jiahe Coal Mine,which has proved effective.

往复式压缩机中间接筒与曲轴箱的连接螺栓断裂失效分析

针对某石化公司重整单元新氢往复压缩机2023年所发生的中间接筒与曲轴箱连接螺栓断裂问题,根据其外观形貌、螺栓材质、螺栓受力情况分析其可能的断裂原因,并从工艺操作、设备安装要求、螺栓紧固方式方面,提出解决方案,保障装置的安稳长满优运行。

锚杆支护吸能调控效应理论解析与数值模拟

为揭示锚杆的支护吸能调控效应及巷道围岩能量场分布规律,采用理论分析、数值模拟方法研究了锚杆支护巷道围岩能量分布特征。首先,采用经典的弹塑性理论及能量守恒定律,分析了支护巷道围岩弹性变形能、耗散能和外力功之间的关系,给出了锚杆吸能表达式;其次,基于有限差分FLAC3D软件及内嵌的Fish语言编程,开发了能量单元模块,模拟揭示了锚固体的预应力扩散和释能特性;再次,通过单元网格遍历循环的方式计算了巷道围岩中各岩体单元的能量,获得了巷道围岩总变形能、弹性变形能和耗散能的数值及分布特征;最后,揭示了开挖与锚杆支护条件下巷道围岩能量场分布规律,从能量调控角度确定了锚杆合理的长度、间排距等支护参数。研究结果表明:锚杆主要以提高围岩体力学参数及转化吸收能量的方式来调控巷道围岩能量场的分布和耗散特征;随着锚杆间排距缩小和锚杆长度增大,巷道围岩最大耗散能密度呈降低趋势。

角钢塔螺栓的紧固控制技术

针对角钢塔螺栓紧固作业需求,研究了一种轻量化、扭矩可准确控制的电动扳手.为了解决轻量化问题,提出了一种自抗扰控制器与滑模观测器融合算法,实现了无扭矩传感器的电动扳手扭矩参数估计与控制.首先,将自抗扰控制器引进扭矩环、速度环,在对其总扰动量进行估计的同时得到角加速度的估计值,然后将该角加速度值作为二阶滑模观测器的输入进行紧固扭矩值的估计,解决了二阶滑模观测器中变量的导数值难以获得的问题.仿真和实验结果表明,与传统PID控制器、滑模控制器相比,所提方法可实现扭矩的准确估计,具有扭矩调节时间短,超调小的特点.

锚杆钢-木组合托盘极限承载力学性能研究

为降低动压冲击对支护系统的破坏,适应大变形巷道的需要;基于球壳结构理论构建锚杆拱形钢托盘承载力学模型,给出钢托盘最大承载力计算式,分析钢托盘各参数尺寸对其承载力的影响关系,研究木托盘压缩实验特征;通过Abaqus软件对钢托盘与组合托盘开展有限元静态力学强度实验,对比分析钢托盘与组合托盘受压状态下的不同特征,分析让压距离对组合托盘承载性能的影响规律。结果表明:对钢托盘承载力的影响顺序为拱高>拱底圆半径>孔口半径,拱高与承载力服从对数增加关系,拱底圆半径、孔口半径与托盘承载力基本成线性增加关系;钢-木组合托盘中木托盘先受力,并经历了压密阶段、弹性变形阶段和塑性变形阶段,木托盘被压缩可降低钢托盘30.03%的承载受力,组合托盘的应力-位移曲线右移,组合托盘的极限承载力增加;钢托盘受压破坏从孔口处开始,基本成圆形向四周扩展,托盘底部四边中间区域与四角区域形成的高应力差是导致托盘四角破坏的主要原因。

基于MCGS的刮板链螺栓自动紧固速度控制系统研究

针对刮板链螺栓紧固的局限性,设计了一种刮板链螺栓自动紧固设备,根据刮板链螺栓紧固的工艺流程,采用SolidWorks对刮板链螺栓自动紧固设备进行几何建模。在紧固过程中,由于步进电机转速太快时力矩不足,转速太慢时,紧固时间较长,效率太差。因此设计了一种基于MCGS的刮板链螺栓自动紧固速度控制系统,通过对步进电机矩频特性和螺栓拧紧曲线进行分析,得到了步进电机转速与旋转角度的关系,从而推出步进电机速度当量与紧固时间的关系。通过对螺栓紧固时间内速度当量值进行离散,采用MCGS设计硬件和编写软件脚本,同时对人机交互界面进行组态,将设计的控制系统进行联机调试。结果表明:该速度控制系统在15 s的紧固时间内,将速度当量值从3000离散至1000,达到了螺栓紧固的力矩要求,在简化紧固过程的同时,缩短了紧固时间,实现了刮板链螺栓的自动紧固,保证了设备运行的可靠性与稳定性,提高了工作效率。

电动冲击扳手定扭矩控制方法研究

研究了电动冲击扳手定扭矩控制的问题。首先建立了电动冲击扳手碰撞模型和扭矩累积模型,分析了影响扳手扭矩输出的因素,提出了一种基于冲击次数和冲击块转速的定扭矩控制方案,同时设计了冲击次数采集方案和基于模糊PID的双闭环直流无刷电机的转速控制方案。在搭建的电动冲击扳手扭矩测试平台上进行验证,结果表明,在冲击次数为200时,扳手的定扭矩控制精度可达到±4%以内。该定扭矩控制方法具有控制精度高、成本低及操作方便等特点。通过实际应用验证了该方法的可行性。

高强度螺栓施拧工具控制系统设计

为了使高强度螺栓施拧工具能够满足施工现场对扭矩控制精度以及对工具多样化的需求,设计了基于STM32的高强度螺栓施拧工具控制系统。控制系统采用一体化设计。硬件具有应变片接口和霍尔传感器接口。软件对应开发扭矩控制和转角控制双重可配置模式,以控制螺栓精准施拧。控制器配备数据上传功能,方便数据化管理、追溯工具和螺栓信息。此外,开发标定功能、故障检测功能、人机交互等功能,以进一步满足施工需求、降低施工难度。该控制系统体积紧凑、控制精度高、响应速度快、功能丰富。在标准扭矩仪测试过程中,施拧工具能够保证±4%以内的控制精度。该设计为市场同类铁路桥梁建设工具的设计提供了参考。

高强预应力锚杆力学性能实验与支护研究

高强预应力锚杆支护是传统锚杆支护技术的进一步优化发展。由于深部巷道具有围岩破碎、高应力等复杂地质特征,更多的高强预应力锚杆替代传统锚杆应用于其中。本文通过理论分析,预应力转化试验,左右旋锚杆拉拔试验以及锚固力试验,对比分析高强预应力锚杆的力学性能,揭示了新型左旋高强预应力锚杆加固围岩的支护机理。研究结果表明:(1)理论分析锚杆在围岩中的作用机理,阐明了预应力锚杆对围岩的加固作用;(2)滚丝锚杆扭矩转化成预紧力的效率约为等强全螺纹锚杆1.7~1.9倍;不同直径的左旋滚丝锚杆力学性能均优于右旋全螺纹锚杆,左旋螺纹钢锚杆锚固力大于右旋螺纹钢锚杆;(3)分析新型左旋高强预应力锚杆的结构,其具有预应力高、锚固力高、有效断面大等优势。本研究为深部巷道围岩支护技术的优化与创新提供了有益的参考和借鉴。

全长预应力锚注支护下深部巷道控制效果对比研究

本文基于后注浆的全长预应力锚注支护工艺,并通过对FLAC3D软件中内嵌PILE结构单元修正,提出了全长预应力锚注支护数值模拟方法。在此基础上,开展了地应力、原岩强度等级、支护构件长度、布设间距、注浆强化指数与预应力6种因素下巷道围岩控制效果数值模拟对比研究,揭示了各类因素对围岩变形量、塑性区演化的影响规律,构建了全长预应力锚注支护下控制效果敏感性评价指标,将影响因素依次划分为围岩强度、地应力、锚注支护构件设计3个层级,并根据各因素敏感性层级给出了工程措施建议。最后,以现场典型软弱破碎地层巷道为工程依托,研发了具有强度高、可施加预应力等优势的组合式高强注浆锚杆与高强中空注浆锚索。通过现场应用,验证了全长预应力锚注支护可有效增强软弱破碎围岩自承载能力,充分发挥锚固构件的支护潜力,限制巷道围岩变形破坏。

顶强帮弱半煤岩巷道围岩变形特性及控制对策

针对“顶强帮弱”半煤岩巷道巷帮围岩塑性破坏范围大、锚杆支护强度不足等围岩控制难题,以某矿8#煤层回采巷道为工程背景,在围岩力学性能测试、钻孔可视化观测及声波法实测巷帮不同高度松动圈的基础上,对该类巷道围岩的力学及宏观变形特征进行了研究,得出巷帮煤层既是影响巷道整体稳定的“短板”,又是支护的“关键”。建立数值模型分析了“顶强帮弱”半煤岩巷道围岩受采动影响的变形特征、应力分布规律及承载特性,提出了强化帮部薄弱部位的围岩控制对策,并进行了工业性试验。结果表明:对“顶强帮弱”半煤岩巷道帮部煤层采用“锚杆+斜拉穿层锚索+强护表构件”的支护对策可使其处于三向压缩受力状态,约束其向巷道内挤出变形,发挥封闭及主动促稳作用。

钢桥高强度螺栓抗延迟断裂研究

为有效管控钢桥高强度螺栓(高栓)延迟断裂的发生,采用现状调研、有限元法和试验研究等方法分析高栓断裂原因,研究高栓用钢抗延迟断裂性能提升措施,并研发了高栓轴力精准监控技术。结果表明:高栓延迟断裂比例极低,但属于关键问题,应尽量避免;高栓断裂位置多在螺栓头与直杆、直杆与丝杆、丝杆与螺母交界处应力集中部位,超拧会显著增加延迟断裂概率,高栓材料强度高使其氢脆敏感性大、应力集中,这是导致高栓氢致延迟断裂的主要原因;建议既有10.9级高栓用钢抗拉强度上限采用1190 MPa,研制的新型高栓用钢SRQS1可有效提升原材料的抗延迟断裂性能;研发的钢桥高栓连接施工智能管控系统及提出的基于超声波测量的在役高栓轴力测试方法,为高栓施工期和运营期轴力的精准监控提供了重要支撑。

钢桁梁桥高强螺栓防坠落装置研发及试验研究

影响高强螺栓坠落的因素很多,尽管在结构受力及材料、加工、施工等各个环节均采取了措施予以控制,还是很难完全杜绝螺栓坠落现象。文章针对高强螺栓坠落问题,从被动控制角度,研究防止螺栓断裂后坠落的控制措施,开发螺栓防坠落装置,并进行静力拉伸性能试验。试验结果表明,研发的钢桁梁桥高强螺栓防坠落装置可满足实际工程需求,避免因螺栓坠落造成车毁人亡的重大交通事故。

超厚大体积混凝土底板钢结构柱脚锚栓施工技术

以深圳市深圳湾超级总部基地地标建筑OPPO国际总部项目为例,阐述了主塔楼钢结构柱脚锚栓的施工实践经验,分析了超厚大体积混凝土底板钢结构柱脚锚栓快速有效安装的一种创新思路及实施效果。

风力发电机预应力锚栓笼组装控制与案例分析

文章针对风力发电机组预应力锚栓笼安装过程中的典型问题进行深入分析,从多个角度揭示问题成因及采取合理处置方案,旨在提高风力发电建设施工质量,为类似施工项目提供参考。

锚杆支护对砂泥岩地层铁路隧道仰拱变形及受力的影响

以成渝中线(成都—重庆)某砂泥岩地层隧道为例,采用数值模拟研究锚杆支护参数对仰拱竖向变形、受力的影响。结果表明:在仰拱处施加锚杆能有效提高支护结构与底部岩层的完整性,减小仰拱竖向变形及受力;单个锚杆有效控制面积对仰拱竖向变形、受力有影响,综合考虑推荐锚杆间距×排距为1.2 m×1.4 m,即单个锚杆有效控制面积为1.68 m2方案;随着锚杆长度增加仰拱竖向变形、受力均减小,但锚杆长度大于4.5 m后锚杆长度增加对仰拱变形、受力影响不明显。在依托工程仰拱处施加长4.5 m、间距×排距为1.2 m×1.4 m的锚杆,对仰拱竖向变形、受力的控制效果良好。施加锚杆支护后仰拱竖向变形、受力的数值模拟结果与工程实际监测情况相符。

天台抽水蓄能电站岩壁梁爆破开挖精细化控制技术

岩壁梁具有经济可靠、方便施工、加快进度等优点,在地下厂房的建设中得到广泛使用。以浙江天台抽水蓄能电站中岩壁梁的开挖爆破施工为工程背景,基于现场爆破试验,提出了精细化爆破参数与网路设计方案,总结了现场采用的岩壁梁爆破施工精细控制方法,对比分析了各种施工措施实际应用后的现场效果与监测结果,可供类似工程参考。

1030MW机组高压旁路调节阀失效分析及技术对策

某电厂超超临界1030MW汽轮机在运行时高压旁路调节阀阀盖螺栓发生断裂,螺栓质量和阀门结构因素是高压旁路调节阀失效的主要原因。为了避免因阀门泄漏蒸汽、螺栓断裂造成人身伤害、设备损坏、机组非计划性停机,提高机组效率,利用原管口、执行机构、控制组件和液压油站,提出一个采用自密封结构高压旁路调节阀的技术改进方案。

白车身生产线螺栓连接及检测方法研究现状

螺栓连接是白车身门盖装配过程中最常见的连接工艺,螺栓强度的可靠性是汽车安全的重要保障之一。文章介绍了适用于汽车及其组件的米制ISO螺栓的连接装配方法以及大众集团内采用的安装-拧紧方法,重点介绍了某先进整车制造厂螺栓拧紧的技术要求、常用的拧紧工具,以及各类型螺栓的差异化拧紧方法。阐述了螺栓螺母的拧紧检测技术规范,拧紧数据的存储系统保存方法和数据存储的具体要求,确保拧紧结果的准确性和数据的可靠性,及其后续可能的质量可追溯性。对系统熟悉掌握车身螺栓拧紧控制方案,以及现场质量人员优化拧紧工艺质量具有重要的指导作用。

关于某项目压力型预应力抗浮锚杆极限抗拔承载力检测试验结果的分析

针对某项目试验锚杆工程检测,就试验锚杆抗拔承载力偏小的情况查找原因,通过对锚杆周围土层的侧阻力、各构件强度及锚杆端部应力计算分析,结合实际施工工艺,得出锚杆抗拔承载力偏小是由于锚杆端部承载体尺寸偏小导致端部浆体在较高应力下被破坏,其原因涉及到设计要求不够详细、施工工艺有难度等方面,从而提出压力型锚杆施工质量控制的几条建议。