松软厚煤层区段煤柱剪切滑块运动机理及协同控制技术

松软厚煤层区段煤柱高、煤壁暴露面积大,加之煤质松软、裂隙发育,强采动作用下极易造成煤柱失稳,巷道维护难度极大。以山西伏岩煤业3号煤层开采为工程背景,基于剪切滑块理论,探究采掘扰动下煤柱变形破坏机理,求解煤柱剪切滑块运动范围及应力分布规律,揭示煤柱侧帮剪切滑块运动机理,提出煤柱稳定性协同控制对策并在现场进行工程实践验证。结果表明:①采用极限平衡理论与叠加理论,确定了煤柱剪切滑块运动范围及煤柱垂直应力分布规律,阐明煤柱剪切滑块安全系数分布规律:0~1.26 m深度,煤柱上部安全系数较小;在1.26~3.95 m处,煤柱中线部分大面积安全系数较小,易受顶板来压破坏。②提出了1种以“注浆加固—锚索强化—切顶卸压”为主体的区段煤柱协同控制技术,煤柱侧裂隙较无支护条件及原支护条件分别减少62.89%和46.26%,巷道围岩完整性大幅提高,形成了强承载结构,有效控制了煤柱变形及底臌。③根据松软厚煤层区段煤柱条件,合理确定了协同控制设计参数,并对煤柱防控效果进行试验监测评估。现场试验结果表明,煤柱裂隙得到充分填充,注浆后煤体强度提高63%以上;巷道位移、锚杆索受力、离层等均在可控范围,表明协同控制技术明显提高了煤柱承载力,回采巷道围岩变形得到有效控制,为工作面安全高效开采提供了空间保障。

基于RSM的超细水泥注浆材料配比及性能优化模型

注浆堵水技术已成为水害措施防范向工程治理不可缺少的技术之一,超细材料的研究也成为了目前注浆材料发展的新方向。为了解决矿井水害注浆治理工程中注浆材料优选和配比优化问题,采用单因素试验与响应曲面法(RSM)相结合的方法进行超细水泥注浆材料优化配比研究。首先通过单因素试验对不同水灰比、硅灰(SF)掺量及高效聚羧酸减水剂(PCS)掺量条件下浆液黏度、泌水率及7 d单轴抗压强度进行分析,以确定RSM最佳基准水平,其次构建以浆液黏度、泌水率及7 d单轴抗压强度为响应目标的二次多项式预测模型,结合方差、残差及响应曲面分析各响应变量对响应目标的影响规律,确定注浆材料最优配比。通过单因素试验结果对比分析,发现最优水灰比、SF掺量及PCS掺量分别为1∶1、35%及0.3%。通过RSM研究发现,浆液黏度、泌水率及7 d单轴抗压强度不仅受单一因素影响,且存在多因素交互作用。根据建立的二次多项式响应面回归预测模型可知,当水灰比、SF掺量及PCS掺量分别为0.7∶1、38%及0.2%时,注浆材料性能最优,其回归模拟预测浆液黏度、泌水率及7 d单轴抗压强度分别为210.82 mPa·s、1.0%及12.22 MPa。通过室内试验,其结果与预测模型结果吻合度较高,进一步验证了模型的可靠性,证明了该模型能够用于注浆材料优化配比设计研究。

高强度重复开采覆岩与地表移动机理

为了给神东等大型煤炭生产基地生态修复和“三下”开采提供理论和技术支持,以实测方式为基础,深入研究了高强度重复开采地表移动特征和机理。分别对老采空区下开采、工作面隔离煤柱下开采、跨老采空区和隔离煤柱下开采这3种工况布设地表移动观测线,开展快速密集监测,采集了丰富的地表移动数据。结合井下推进过程,通过数据分析,获得了不同时期下沉和水平移动值,绘制了地表移动曲线时序图。研究表明:隔离煤柱对地表下沉的发展过程具有阻碍性、带动性和活化性等特征,水平移动方向对井下推进方向具有追随性等现象。据此建立了高强度重复采动条件下形成的块体岩层结构模型,分析了块状岩体在井下推进过程中平衡—旋转平移—再平衡的运动过程,揭示了地表移动实测曲线形态背后的岩层移动机理。研究成果可为该矿区或类似矿区开采沉陷预计模型建立和生态环境修复治理提供参考。

提高车辆小偏置碰撞安全性的A柱结构研究

基于中国保险汽车安全指数25%偏置碰撞工况,对某新能源汽车A柱的结构设计方案进行了研究。对比分析了基础结构、复合车身解决方案(Composite Body Solutions,CBS)胶块增强结构、热气胀形管梁增强结构对碰撞安全性的影响,介绍了CBS胶块和热气胀形的制造工艺,并对热气胀形工艺进行了仿真分析,对比分析2种增强结构的工装投入和单件成本。研究发现,在均能实现小偏置碰撞安全性优秀等级的前提下,1500 MPa热气胀管梁方案在单件成本及轻量化方面比CBS胶块方案更具优势。

黑山铁矿井下采场切割与回采过渡期损失贫化控制方法

针对黑山铁矿无底柱分段崩落法开采切割与回采过度期矿石损失贫化大的问题,分析了该时期盲区块产生及矿石损失贫化大的原因,认为下水平切割边壁对上水平布孔阻隔作用,生产中单方面考虑切割槽空间补偿作用而增大自由空间,忽略了切割边壁对上水平的后续影响,是造成扇形自由面失效形成盲区块的主要原因。由于大块主要聚集在放出体顶部,随着放矿的进行,大块提前到达眉线,不得不组织下一次爆破,导致二次矿量损失;同时,大块的存在导致其上部覆盖层小块废石沿着块体间空隙先到达出矿口,造成矿石贫化率较大。从消除盲区块与控制矿石损失贫化角度入手,根据上下水平切巷投影情况,明确了每种情况下的过渡关系,并根据上下两水平切割巷位置关系,提出了合理优化切割巷布孔参数及有效消除盲区块的矿石损失与贫化控制方法。通过现场实践,黑山铁矿井下采矿切割与回采过渡期矿石贫化率与损失率分别降低26.2%与29.3%,同时为类似条件矿山生产提供了借鉴。

微创经椎弓根前柱植骨支柱块置入治疗胸腰椎压缩骨折

目的:探讨微创经椎弓根前柱植骨支柱块置入治疗胸腰椎压缩骨折的临床效果。方法:2009年5月至2010年4月,采用微创经椎弓根前柱植入骨粉、支柱块置入治疗胸腰椎压缩骨折患者21例,男12例,女9例,年龄48～76岁,平均59.7岁。均为单椎体压缩骨折,T11 2例,T12 5例,L1 9例,L2 4例,L3 1例。术前伤椎楔变角16.67°±1.70°,后凸Cobb角23.43°±1.73°,伤椎前缘高度(61.85±4.34)%,矢状面指数(伤椎前缘高度/伤椎后缘高度×100%,SI)(59.48±4.15)%。VAS评分8.3±1.0分。记录手术时间和失血量;术后1周、3个月、6个月及12个月摄X线片,观察伤椎楔变角、后凸Cobb角的矫正程度,伤椎前缘高度、SI恢复情况和支柱块位置,并行VAS评分评价疼痛改善情况。结果:21个椎体共用42枚椎体支柱块,手术均顺利完成手术,平均手术时间为51.2min,平均术中失血量26.4ml。术后CT检查11例患者椎弓根皮质有破裂,其中外侧皮质破裂10例,内侧皮质破裂1例,均无明显神经并发症。术后均获得随访,随访时间为15～26个月,平均21.3个月,术后各随访时间点伤椎楔变角、后凸Cobb角、伤椎前缘高度和SI、VAS评分均较术前明显改善(P<0.05)。术后3个月椎弓根破裂皮质均自行愈合,末次随访时,伤椎前缘高度无明显丢失,椎体支柱块未发生移位或塌陷。结论:在严格掌握手术适应证的前提下,微创经椎弓根前柱植骨支柱块置入治疗胸腰椎压缩骨折具有手术时间短、出血少、椎体复位满意等优点,近期疗效满意。

“支柱块”置入与球囊扩张椎体后凸成形治疗老年胸腰椎压缩骨折

背景:"支柱块"置入与球囊扩张椎体成形均可以克服传统后路钉棒系统复位后"空壳样"椎体这一缺点,弥补传统椎弓根钉棒系统固定治疗的不足,并对伤椎本身畸形有不同程度的矫正作用,恢复其承载能力及维持其稳定性。但二者疗效那个更好呢?目的:比较"支柱块"置入与球囊扩张椎体成形术治疗老年胸腰椎骨质压缩骨折的疗效。方法:老年胸腰椎骨质压缩骨折分别采用"支柱块"植入治疗18例,球囊扩张椎体成形治疗76例,对手术时间、失血量、24h目测类比评分、7d目测类比评分、伤椎前缘高度、Cobb角等指标进行对比分析。结果与结论:"支柱块"置入治疗18例,球囊扩张椎体成形治疗76例患者经皮穿刺均获成功。"支柱块"置入后患者疼痛目测类比评分、Cobb角显著减少,椎体前缘高度明显增加,与置换前比较差异有显著性意义(P<0.05)。"支柱块"置入与球囊扩张组比较手术时间稍长、失血量稍多、24h目测类比评分高,差异有显著性意义(P<0.05),而伤椎前缘高度、7d目测类比评分比较,差异无显著性意义(P>0.05)。"支柱块"置入未出现不良反应,椎体成形组有骨水泥渗漏现象但均无神经症状。说明"支柱块"置入和经皮椎体后凸成形治疗胸腰椎压缩骨折均具有手术方法简单、手术时间短、术中出血少、能改善椎体高度,缓解疼痛等优点,是治疗胸腰椎压缩骨折安全有效的方法。

铜矿峪矿530m中段4~#EE矿体开采技术方案研究

受矿体形态、赋存条件和矿岩可崩性等因素影响,金属矿床地下开采须经过科学严谨的论证,选择安全性高、可行性强、经济效益好的开采方案。铜矿峪矿主要采用自然崩落法开采,为充分回收矿产资源,主矿体开采范围以外的530中段4~#EE矿体,根据矿体赋存条件,充分论证比较后选择了“上部‘预摘’+下部自然崩落法+侧翼有底柱分段崩落法”的联合开采技术方案。本方案兼顾了不同崩落法采矿工艺的优点,降低了矿体形态复杂、规模相对较小,以及可崩性差等不利因素影响,技术可靠性大幅提升,回采率显著提高,经济效益大幅提升,实现了安全、经济、高效开采。本次联合开采技术方案的成功运用,对于类似特点的金属矿体地下开采具有很强的借鉴意义,并且文中提到的“预摘、预裂爆破、废石分出”等扩大自然崩落法适用范围的技术措施值得推广和借鉴。

经椎弓根支柱块置入治疗胸腰椎骨折的疗效观察

目的：探讨经椎弓根支柱块植入椎体成形术治疗胸腰椎骨折的临床疗效。方法选择椎体压缩骨折且无脊髓神经损伤的胸腰椎骨折患者21例，采用经椎弓根椎体支柱块置入治疗（共用42枚椎体支柱块），观察术前及术后椎体高度比、Cobb 角、VAS 评分及术后恢复情况。结果21例患者均获10~24个月随访，平均13.7个月。治疗后伤椎高度比、Cobb 角及 VAS 评分较术前明显改善（P ﹤0.01）。结论经椎弓根支柱块置入治疗胸腰椎骨折能够增强椎体前中柱的支撑，有效地恢复并维持伤椎的高度，是一种安全有效的治疗方法。

丙烯酸根离子柱撑Mg-Al-LDHs水滑石的合成及紫外屏蔽性能研究

以Mg-Al水滑石为前体,采用返混沉淀法进行插层组装合成丙烯酸根离子柱撑水滑石。利用红外光谱、X射线衍射、紫外分光光度法对其结构和性能进行了表征。结果表明,丙烯酸根阴离子可以插入纳米Mg-Al水滑石层间,其层间距由0.76nm增大到1.17nm,形成具有超分子结构的丙烯酸根离子柱撑水滑石,并模拟出其分子结构模型。这种新的插层结构材料可以增强其紫外吸收性能,进而使得其紫外屏蔽作用增强,从而成为一种集屏蔽和吸收双重功能的新型无机-有机复合紫外阻隔材料。

仪表盒面板注塑模设计

通过对仪表盒面板的工艺分析,介绍了该塑料制品的注塑模具结构和设计、制造要点。该注塑模采用斜导柱滑块抽芯,动、定模采用组合镶拼式结构。结果表明,采用这种模具结构明显地改善了模具的加工性能,节约了生产成本,保证了产品质量。

近距离煤层工作面出倾向煤柱动载矿压机理研究

针对中国神华能源股份有限责任公司神东煤炭分公司大柳塔活鸡兔井21305工作面过上部倾向煤柱时的动载矿压问题,通过煤柱上方关键块体结构的稳定性分析以及模拟实验,对工作面出煤柱阶段动载矿压发生的机理和规律进行了研究。结果表明:出煤柱阶段煤柱上方两关键块体形成的三铰式结构是不稳定的,两关键块体会随下部岩层的下移而发生相对旋转运动,最终导致下煤层关键层断裂块体上覆载荷过大而失稳,这是造成此阶段工作面动载矿压发生的根本原因;两关键块体的回转角通常情况下无法达到维持其结构稳定的极限条件,这决定了出煤柱阶段工作面动载矿压的普遍存在;当煤柱边界上方关键块体结构断裂线外错于煤柱边界时,下部岩层对其支撑力的力矩最小,因而下煤关键层承受的载荷也就最大,故而最易导致下煤层工作面动载矿压的发生。

平行束孔爆破模型试验及其机理探讨

本文介绍了垂直密集束状平行炮孔(简称平行束孔)落矿有底柱崩落采矿法的实质和结构,并分析了它的特点和优点。由于平行束孔落矿是核心的关键技术,本文为此做了爆破模型试验,对其爆破机理进行了研究和探讨。该项研究在国内尚属首次。

露天转地下平稳过渡采矿技术研究

保障生产能力的平稳过渡是矿山露天转地下过程中的关键问题。阶段强制崩落采矿法与无底柱分段崩落法均为适宜于开采低品位大型矿体的高效率采矿方法。根据杏山铁矿挂帮矿、地下矿开采技术条件,提出了大参数无底柱分段崩落法、基于大直径深孔采矿的阶段空场连续崩落法的露天转地下联合开采方案。经过开采技术经济比较,阶段空场连续崩落法采用大矿块参数阶段开采方式,在强化开采、提高生产规模、降低开采成本等方面都具有优越性。

连接器保持架多向抽芯热流道注射模具设计

对某产品的连接器保持架进行了特征分析,为了使保持架在圆周方向获得较高的拉伸强度,避免多浇口熔接改变分子链取向,设置了单浇口充填,经Moldflow软件验证,该种进胶方式较合适。针对保持架全周都有倒扣特征,将保持架全周划分为A区域、B区域、C区域,分别对各区域设置了相适应的“斜导柱-滑块”结构;为了减少流道凝料,优化生产节拍,设置了热流道结构,热流道进胶点与模流软件内设置一致;设置水路,使进水方向与料流方向一致,实现“水料并行”;设置先复位机构,保证顶针端面与动模模仁完全贴合。

具有复杂抽芯结构的注塑模设计

通过分析塑件的使用要求和结构特点,设计了具有复杂抽芯结构的塑料注塑模具。论述了模具的结构特点和工作原理,研究了模具结构采用斜导柱侧抽芯和斜顶驱动的合理性。模具结构紧凑,工作可靠,操作维修方便,成型塑件质量好,生产效率高。

束状大孔区域整体崩落法在铜坑矿的应用研究

细脉带矿体遗留的大量房间矿柱,由于受火区与空区隐患的困扰,回采条件极其困难。分析了该矿体的开采技术特点,针对性地采用高效率束状大孔大范围整体崩落采矿方法,同时系统地采取柔性阻波墙、均匀出矿、地表覆盖等安全控制措施,解决了复杂隐患区内矿柱群回采的技术难题,同时达到了根治火区隐患的目的。

普通房柱法矿块结构参数的计算及设计尺寸推荐

应用岩石力学理论，对普通房柱法矿块结构的主要参数进行了计算，指出了原设计参数选取的不足，推荐了今后的设计尺寸。

有底柱阶段崩落法底部结构及放矿制度优化

本文通过有底柱阶段崩落法采场各参数的分析、比较及计算机模拟 ,以经济技术指标最优为原则 ,论述了其优选方法和过程 ,并将这种方法应用于实际 。

我国连续采煤机短壁机械化开采技术发展40 a与展望

连续采煤机短壁机械化开采技术在提高煤炭资源采出率、促进我国煤炭工业高质量发展等方面发挥着重要作用。改革开放以来,我国连续采煤机短壁机械化开采技术实现了“由弱到强”的发展历程,依靠相关技术与装备科技的创新,支撑着煤炭资源采出率持续提升。首先从煤柱及不规则块段开采、“三下”压煤开采、露天边帮压煤回收、中小煤矿采煤机械化升级改造和延长矿井服务年限等方面,全面系统阐述了我国煤炭工业对短壁开采的技术需求,并系统回顾和总结了连续采煤机短壁机械化开采的工艺、理论及装备的发展历程。工艺方面,连续采煤机短壁采煤法从房柱式发展到旺格维利式,再到以块段式采煤为代表的现代房柱式采煤法,形成了具有中国特色的短壁机械化开采技术体系。从回采方式、通风方式和顶板管理等方面总结了3种工艺的特点,并指出块段式采煤是短壁开采的高级阶段。理论方面,从短壁开采的煤柱稳定性、地表沉陷控制、顶板控制等方面总结了短壁开采理论的研究进展。装备方面,研制了连续采煤机、锚杆钻车、梭车、连续运输系统、给料破碎机、履带行走式液压支架、铲车、柔性连续运输系统等系列化、成套化的短壁机械化开采装备,促进了煤矿短壁装备的国产化进程及其技术进步,形成了适应我国不同煤层赋存地质条件和开采条件、具备自主知识产权的短壁开采装备体系,最后,分析了连续采煤机短壁机械化开采技术发展过程中的问题,围绕煤矿智能化建设主题,提出了短壁开采技术的发展方向及建议。