沿空留巷密集钻孔切顶机理及关键参数确定方法

为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制,推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式。在此基础上,分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用,提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法。研究表明:密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度,引起孔间裂隙扩张联通,形成切缝线破断关键岩层。回采前钻孔主要受水平挤压应力影响,回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主,钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段,再转变为孔间围岩破断阶段。密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比,与钻孔高度及间距成负相关,与角度及直径正相关。据此提出了密集钻孔关键参数确定方法,并根据龙滩矿3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案,确定钻孔长度为8.3 m,角度为15°,钻孔直径为48 mm,间距为500 mm。留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好,由此可证明密集钻孔布置参数较为合理,密集钻孔关键参数确定方法有效可行。

煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理

煤层厚度变化是影响大直径钻孔卸压效果的重要因素之一。基于等效弹性模量原理建立了大直径钻孔卸压弹性力学模型,以某矿不同工作面为工程背景,研究了不同煤层厚度条件下大直径钻孔卸压煤体应力分布特征和能量释放规律,探讨了煤层厚度影响下大直径钻孔卸压释能机理。研究结果表明:当大直径钻孔卸压参数相同时,薄煤层中原岩应力、钻孔切向应力及其塑性区范围均大于厚煤层;大直径钻孔周边应力峰值随煤层厚度增加呈非线性减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,应力峰值由23.2 MPa降低到20.2 MPa,降低12.9%;大直径钻孔卸压释能率随着煤层厚度增加呈减小趋势,当煤层厚度由1 m增加到9 m,大直径钻孔卸压释能率由68.7%降低到45.8%,即相同大直径钻孔卸压参数条件下薄煤层卸压效果更好;当大直径钻孔卸压参数相同时,钻孔切向应力随着煤层厚度增加而减小,导致煤体破碎区和塑性区范围以及存储弹性能释放量减小,即钻孔卸压释能率降低。某矿1208工作面和1203工作面煤层厚度分别为9.08、4.95 m,虽然两工作面采取了相同的大直径钻孔参数,但1208工作面巷道围岩变形破坏更为严重,对大直径卸压钻孔参数优化后,煤体平均钻屑量由2.48 kg/m下降到1.76 kg/m,表明随着煤层厚度增加,需采取减小钻孔间距、增大钻孔直径等措施来达到更好的卸压效果。

长水平孔超前水力压裂治理巷道顶板技术研究

针对特厚煤层工作面回采期间伴随强矿压显现、巷道超前影响范围大、矿压剧烈、不易维护的问题,以同忻煤矿8311工作面2311巷为工程研究背景,采用长孔水力压裂原理,通过优化水力压裂参数制定了长孔水力压裂方案。结果表明:采取长水平孔超前水力压裂措施后,超前采动压力强度和范围明显降低,并且0~20^(#)支架处工作面支架阻力降低,悬顶能够及时垮落;改善了巷道围岩应力环境,有效降低了两侧采空区顶板岩层向工作面端头巷道传递应力的等级,巷道围岩变形降低60%以上;改善了工作面端头以及回采前方巷道应力结构,来压强度明显减弱,起到了调控巷道应力等级的目的,从而实现工作面安全高效回采。

高应力坚硬顶板深孔爆破卸压及见方效应分析

高应力坚硬顶板条件下工作面推进至采空区见方,极易引起上覆岩层结构失稳,诱发顶板事故。顶板深孔爆破是高应力坚硬顶板卸压的重要手段,目前顶板深孔爆破对见方区卸压的影响研究不足。以余吾煤矿N2107工作面坚硬顶板为工程背景,开展顶板深孔爆破技术,采用微震监测、钻孔应力、钻屑监测等方法评价两次采空区见方的卸压效果。结果表明,顶板深孔爆破对坚硬顶板卸压起到积极作用,两次采空区见方期间微震监测未出现大能量事件,钻孔应力监测和钻屑监测稳定在安全值范围。采空区见方表现出见方效应的压力显现特征,局部区域微震事件能量接近预警值,钻孔应力保持上升趋势。在此基础上,提出了采空区见方的卸压优化建议,以确保及时掌握动压信息,提高卸压效果。

大型离心式压缩机成品机壳补焊技术

某大型离心式压缩机机壳有多处焊接缺陷,且机壳已是成品状态。根据壳体材料成分、结构特点、缺陷分布、除应力难等情况,设计了合理的防变形措施、补焊顺序及焊接参数来控制焊接变形,采用振动时效去除焊接残余应力,成功完成壳体补焊。结果表明,焊缝质量符合NB/T 47013—2015标准Ⅱ级的质量要求;振动时效效果明显,大部分焊缝的残余应力降低约30%~40%,部分焊缝更消除了约57%的残余应力;机壳焊后变形较小,壳体水平中分面最大高度差约4~5 mm,中分面各处沿径向外侧最大扩张变形不超过2 mm。文中研究结果为压缩机、汽轮机等大型壳体成品阶段的大面积补焊及变形控制提供了宝贵的经验。

基于振动时效工艺的正交异性钢桥面板残余应力调控

为减小正交异性钢桥面板焊接残余应力,同时为检验振动时效工艺在桥梁钢结构应用中的有效性,基于足尺模型,采用振动时效工艺对焊接残余应力进行了调整,并通过盲孔法残余应力测试对时效效果进行了评定。结果表明:正交异性钢桥面板焊缝区的残余应力较大,达到或超过材料的屈服强度;振动时效后,面板焊缝区及焊缝表面的残余应力均降低到屈服强度以下,也更加均匀;应力水平越高,振动时效的效果越好;振动时效后,远离焊缝区的应力有少量的增加,但仍保持在较低的水平;建议将振动时效工艺应用到桥梁钢结构焊接残余应力调整中。

应力释放孔在预制桩施工中的应用

在社会的快速发展中,城市建设步伐逐渐加快,各类建筑工程广泛开展,这种情况给建筑市场带来了新的活力,也促进了建筑工程开展过程中各类工艺技术升级、创新。其中应力释放孔作为建筑工程非常重要的一项技术,对预制桩施工具有非常积极的作用,不过由于这项技术具有一定的复杂性和系统性,因此对其应用要进行深入的研究,结合实际工程案例探讨应力释放孔在预制桩施工中的应用要点。

深孔爆破预裂顶板卸压沿空留巷技术应用

为减少资源浪费,保证矿井的采掘接替,在葛泉矿1727工作面运输巷应用了深孔爆破顶板卸压沿空留巷技术。通过在超前工作面进行深孔爆破预裂顶板,使顶板在顺巷道方向形成贯通裂隙,当顶板冒落时隔断应力传导,达到顶板卸压目的,减少巷道采动变形,并配合留巷支护工艺、采空区喷浆封闭工艺,实现沿空留巷。此次沿空留巷共505 m,通过观测及数据分析,留巷滞后工作面100 m范围围岩变化量较大,100 m以后围岩逐渐趋于稳定,留巷整体断面超过原巷道90%,满足作为1729工作面运料巷的使用。该技术可为其他类似矿井提供借鉴。

深部煤巷两帮造穴卸压围岩主应力差演化规律及应用

常规钻孔卸压、松动爆破卸压技术对煤巷浅部锚固围岩带来一定程度的损伤,不能解决卸压与锚固之间的冲突。本文采用强锚和卸压协同控制技术来平衡上述冲突。采用数值模拟方法研究不同卸压参量对煤巷围岩主应力差的响应演化规律,确定合理的卸压关键参数并讨论各参量影响程度。研究结果表明:1)当造穴深度较小时,主应力差峰值带不能有效转移至深部围岩;当造穴深度较大时,巷帮主应力差峰值带呈双高峰分布,造成无效卸压;当造穴深度为10 m时,巷帮新主应力差峰值带向深部围岩转移7.5 m且并未损害巷帮浅部锚固区域功能。2)增加造穴长度不会导致造穴孔洞起端至巷道壁之间主应力差形状及量值改变,仅能造成第二主应力差峰值位置及量值改变,且第二主应力差峰值位置的迁移程度远大于其量值的增长幅度。3)当造穴排距大于5 m时,相邻造穴孔洞间将出现主应力差高峰区域,导致相邻孔洞间卸压不充分;当造穴排距小于5 m时,各造穴孔洞产生的主应力差低值区域将互相连通,在巷帮深部形成一条连贯的主应力差卸压带。基于上述煤巷两帮造穴卸压围岩主应力差演化的规律获得了造穴最佳参数并将其应用于工程实践,现场应用结果表明强锚和卸压协同控制技术可有效解决深部煤巷围岩持续大变形控制的难题。

基于瓦斯参数法及钻孔应力法的卸压带宽度综合测定

为准确测定巷道卸压带宽度、合理布置突出矿井巷道位置、提高巷道安全快速掘进的效率、确定各抽采钻孔封孔长度、提高瓦斯抽采率,基于瓦斯含量法、瓦斯三参数法、钻孔应力法对卸压带宽度进行了综合测定。该方法在现场应用中得到了验证,对卸压带宽度的精准测定具有重要意义。

数控机床基础大件精度保持性研究

针对国产机床生产厂家振动时效工艺不规范导致数控机床基础大件精度保持性较差这个问题,提出了一种振动时效工艺参数选择方法。该方法通过模态分析和谐响应分析的方法对振动时效的工艺参数进行合理选择。在此基础上,对两个相同床身分别在原振动时效工艺和新振动时效工艺下进行振动时效的效果评价试验,结果表明,新工艺下的振动时效平均应力消除率为65.1%,原工艺下为38.5%,新振动时效工艺下床身的应力消除率是原振动时效工艺下的1.69倍。由此验证了提出的新振动时效工艺的正确性和有效性,表明该方法能够显著提升数控机床基础大件的精度保持性。

机床基础大件振动时效工艺参数优化方法

通过模态仿真的方法得到了最佳的振动时效工艺参数,在此基础上选取相同的机床床身铸件作为实验对象,对新工艺和原工艺下的平均应力消除率进行了对比。实验结果表明,新工艺下床身铸件的平均应力消除率为65.1%,原工艺的平均应力消除率为38.5%,另外,原工艺下,有个测点的应力值没有减小反而增大。新工艺下铸件的应力消除率明显大于原工艺下铸件的应力消除率,验证了所提出的振动时效工艺参数优化方法的正确性。

应力解除法测量煤矿地应力精度的影响因素研究

根据在多个矿区的实测经验总结分析了影响应力解除法测量地应力精度的因素,并在张集煤矿进行了地应力测量。研究结果表明,地应力测量前应充分考虑各种因素对测试结果的影响,如测点位置的选择和围岩的性质,钻孔过程中岩芯断裂的影响、钻头高速转动对地应力数值的影响、小孔同轴度及成孔质量的影响。通过在张集煤矿进行试验巷道的地应力测量,得到巷道同一水平六号钻场最大水平主应力为37.10MPa,方位角为104.0°;七号钻场最大水平主应力为31.33MPa,方位角为112.5°,指导了巷道的走向及支护参数的设定,减轻了巷道支护难度,加快了巷道掘进速度。

基于大型炉体焊接残余应力测试的盲孔法研究

为提高炉体焊接残余应力测试精度,对传统的盲孔法进行改进,即在测点打孔后多次扩孔并增加孔深;通过对SM400ZL钢焊接残余应力测试时的应变释放系数A,B进行实验标定,得出多组应变释放系数值,计算可得残余应力的估算值,并对不同状况下的残余应力值进行比较．通过大拉力标定试验得出SM400ZL钢盲孔的孔边塑性变形对测量精度的影响和塑性修正公式．结果表明,改进的盲孔法能够更准确地测得焊接残余应力值,测量结果经塑性修正,最大误差减小到2%以下．测试方法和结果可直接在相关的工程实际中应用．

振动时效用于降低异种钢对接焊缝残余应力的试验研究

通过对异种钢圆筒对接焊缝试件进行振动时效处理,并用盲孔法测量试件振前和振后的残余应力表明,振动时效处理可以大大降低异种钢圆筒对接焊缝的残余应力,最大值可从振前的540MPa下降到振后的119 MPa;残余应力1σ,σ2消除率分别达到61%和48.7%,远大于标准规定的焊接件应力消除率应大于30%的要求;均化程度由振前的421 MPa,428 MPa均化到振后的241MPa,316 MPa,达到了标准规定的“振后的计算值应小于振前的计算值”的要求.

钻孔卸压开采的数值模拟

应用在巷道两帮打钻孔的方法,对程潮铁矿东西区结合部高应力区进行卸压开采分析,根据卸压机理结合工程实例对其进行数值模拟,分析在打卸压孔前后东西区结合部的应力分布特征。模拟结果表明,钻孔卸压开采有效地利用了卸压孔对巷道周围岩体的切割,使巷道围岩的集中应力向卸压工程转移,同时利用卸压孔的空间收缩来释放周围岩体的压力,最后达到减少巷道围岩受力和变形的卸压效果。

盲孔法测量921A钢焊接残余应力的应变释放系数研究

根据盲孔法测量残余应力的基本原理和孔边塑性变形修正方法 ,分别对盲孔法测量92 1A钢焊接残余应力时的应变释放系数A、B进行实验标定 ,通过试验得出了 92 1A钢盲孔孔边塑性变形对测量精度的影响和盲孔法测量 92 1A钢焊接残余应力的塑性修正公式 ;并对实验标定应变释放系数与通孔应变释放系数理论解进行比较 ,表明试验结果与通孔应变释放系数理论值有较好的一致性 ,测量结果经塑性修正 ,最大误差减小到 2 .5 %以下。试验结果可以直接在盲孔法测量92

球磨机轴头焊接残余应力的测量与分析

论述了盲孔法的实验原理及其对振动时效处理前后的球磨机轴头焊接残余应力实验过程，揭示了振动时效处理降低和均化大型焊接件焊接残余应力的效果。

深孔卸压爆破控制冲击地压的机理及应用

随着煤矿开采深度的增加,冲击地压危险越来越大,已成为严重威胁矿井安全生产的主要灾害。深入分析了深孔卸压爆破影响区域及其控制冲击矿压的机理,介绍了爆破卸压工艺,并对深孔卸压爆破效果进行了分析。实践证明,深孔卸压爆破可有效地减缓煤岩体应力集中,控制冲击地压的发生,实现煤矿安全生产。

突出煤层穿层钻孔增透强化抽采瓦斯消突效果研究

穿层钻孔预抽瓦斯是区域性和局部性的主要防突措施之一,对于李嘴孜煤矿B9低透气性突出煤层,如果直接进行穿层钻孔抽采,预抽时间较长,抽采半径小(2m),钻孔工程量大。本文提出了掏穴增透强化抽采技术,并在底板巷中进行了验证,掏穴钻孔增加煤层的暴露面积,增大煤层卸压范围,抽采半径增大至3m,提高钻孔周围煤体透气性,提高单孔抽采瓦斯量,掏穴抽采量是正常抽采量的1.3倍,缩短了抽采时间,在较短的时间内达到较好的预抽效果,值得推广应用。