某千米复杂深井冲击机理的初步探讨

首先采用理论分析,从力源、覆岩结构、岩性角度对本千米复杂深井冲击机理进行研究;其次结合现场动力显现情况及监测数据,验证了理论研究的正确性;最终确定本矿井冲击机理主要有高压应力差导致的剪切冲击机理和软煤蠕变-滑移-冲击机理。

23070孤岛工作面冲击机理分析及防治对策

冲击地压是危害煤矿安全生产的重大灾害之一。为了保证矿井的安全生产,要加强对冲击地压的研究。本文分析了孤岛工作面发生冲击地压的主要机理,通过对23070工作面顶底板岩性、微震事件分布等进行分析研究,得出其发生冲击地压主要是地板参与型冲击,并依此采取相应的防冲措施。

基于“缺陷性”特厚软煤冲击机理研究

对于煤体结构不均匀分布突变的特厚软煤,矸石(硬煤)极容易引起的应力集中而发生冲击。为明确这类"缺陷性"冲击发生机理,基于冲击原因、结构承载体的形成过程和应力集聚过程分析,建立了矸石-软煤结构冲击模型;基于莫尔-库仑理论研究,得到了结构模型的破坏失稳判据,对完善特厚煤层冲击地压理论具有指导意义。

近直立特厚煤层分段综放夹持煤柱冲击机理

以窑街三矿近直立特厚煤层水平分段综放开采为背景,建立了倾向剖面“夹持岩梁”力学模型与走向剖面“U-λ”岩板力学模型,揭示了近直立煤层水平分段开采的顶底板夹持煤柱冲击地压机理,分析了应力分布与塑性区演化规律,对工作面微震事件进行定性监测与时空定量监测。研究表明:当顶板岩层形成的“悬臂”结构达到一定长度极限,“U-λ”岩板断裂,对下方煤体产生冲击载荷,造成强烈的矿压显现;随着工作面不断向深部开采,煤柱所受水平应力增加,积聚在煤体中的弹性变形能释放,工作面下方煤体形成一定深度的剪切挤压张裂带破坏区;工作面下部为巨厚的底煤积聚大量的弹性应变能,产生塑性变形释放弹性能,导致底板突然底鼓、支架工作阻力升高。随着工作面向前推进,顶煤与其上方松散破碎煤岩体发生垮落,岩块在滑落和回转失稳过程中释放大量能量,对工作面造成动载扰动。

深部煤巷围岩三向应力差异梯度致冲机理

以深部煤巷围岩为研究对象,针对冲击地压灾害严重、致冲机理研究尚不完善、防冲工程缺少更具针对性指导依据等问题,采用室内试验、数值模拟、理论分析等方法,从三向应力差异角度揭示深部煤巷围岩冲击致灾机理。基于采掘活动扰乱煤岩体三向等压状态导致围岩破坏的特点,通过PFC模拟试验和理论推导研究了不同应力路径下的煤体单元体响应特征,得到单元体失稳的应力差异判据,进一步提出煤巷围岩应力差异梯度D_(g)和应力差异梯度变化率D_(gc)的概念,基于Drucker-Prager准则分析了巷道围岩D_(g)演化特征,进而得到巷帮煤体D_(g)集中致冲的作用机理,并结合冲击地压事故案例进行分析验证。结果表明:煤体的应力差异承受能力随着应力路径的不同而存在显著差异;围岩应力演化的目标是D_(g)峰值降至极小值,围岩的破坏和屈服是D_(g)驱动作用的结果;围岩内应力差异梯度D_(g)随埋深增大和煤层冲击倾向性等级升高而增长,体现出明显的“上升—跌落—下降”梯度性质;D_(gc)表征围岩内D_(g)集中程度,D_(g)升高区煤体在应力扰动作用下,满足D_(gc)0<D'gc<k1D_(gc)0时发生较稳定的变形、位移,满足k1D_(gc)0≤D'gc<[D_(gc)]时发生较稳定的整体失稳,满足D'gc≥[D_(gc)]时发生冲击地压;巷帮煤体冲击是围岩变形、破坏的一种极端演化形式;防冲机制应以弱化围岩D_(g)水平为核心,以D_(gc)控制为主要着力点。

东荣二矿冲击地压发生机理及防控措施

本文对双鸭山东荣二矿例次冲击地压发生的特点与规律进行总结。结合东荣二矿的地质开采条件,指出冲击地压发生的2个必要条件和相关影响因素,并与矿压观测结果相比较。最后针对该矿冲击地压发生的特点,提出了防控措施。

建庄矿业4-2302综放工作面冲击地压防治研究

建庄煤矿复杂地质构造工作面采掘冲击地压防治难题,围绕其诱发机理的特殊性及监测预警与防范控制的复杂性,综合采用理论分析、数值模拟、实验室试验和现场实践等研究手段,对建庄矿业的4-2302综放工作面构造与煤岩层相变区进行了系统的冲击地压机理、监测预警与防控技术研究。

环口板加强T形管节点抗冲击性能机理研究

为深入研究环口板加强后T形管节点的抗冲击性能,文章采用试验研究和有限元研究相结合的方法,对未加强和环口板加强T形管节点的抗冲击性能进行了比较研究,旨在确定环口板加强节点受冲击后的典型破坏模态;并通过对变形发展、局部变形和整体变形的区分、冲击力-位移关系曲线、能量耗散等分析,揭示环口板加强节点的抗冲击工作机理,研究环口板的局部加强作用,确定环口板加强方式的有效性,可为管结构抗冲击设计和加固维护提供参考。

冲击地压机理要素分析与评价

本文提出了冲击地压的能量特征和机理要素,初步建立了巷道冲击地压机理评价指标与体系(简称“3+4”指标体系),体系的主准则层为冲击地压的能量释放特征指标和机理要素指标,次准则层为能量释放突然性、瞬间性、集中性以及形成要素、关键要素、假设条件、普遍规律性。采用层次分析法计算了各准则层的权重,提出了综合评价结果的计算方法和分级标准。按照建立的冲击地压机理评价指标体系对蝶型冲击地压机理进行评价,评价结果为“优秀”。研究结果可用于评价现有冲击地压机理,同时为冲击地压机理的后续研究指明了方向。

橡胶低温冲击断裂机理研究

基于橡胶单颗粒低温冲击破碎的实验研究 ,本文对橡胶低温冲击断裂机制进行了研究。首先对高聚物的力学特性作了必要的讨论 ,确定橡胶单颗粒冲击破碎的应力类型 ,建立了高聚物球形颗粒冲击破碎过程中应力波的传播模型。利用扫描电子显微镜对实验所得破碎颗粒的断面进行微观形貌观察 ,将观察结果与该模型比较 。

坚硬顶板破断冲击机理及支架与围岩“收敛-约束”耦合机制研究

为研究坚硬顶板动力破断下支架与围岩的冲击响应,建立了基本顶架前破断动载冲击力学模型,开展了顶板冲击效应及煤壁稳定性三维相似模拟试验。研究结果表明:1)支架初始增阻期间,顶板平缓下沉,下沉量为5.5mm;煤壁变形不明显。2)支架"横阻"期间,顶板阶梯式下沉,下沉梯度达3.9mm;煤壁裂隙发育且屈曲明显。3)随着支架阻力的增阻和屈服,顶板对应地平稳变形和剧烈下沉,支架和围岩"收敛-约束"耦合特性明显。4)试验结束时,顶板最大下沉量为42.7 mm;煤壁发生大面积片帮,煤壁上部和中部水平位移分别为0.60和0.35 mm。5)当煤壁刚度较大或直接顶较软弱时,有助于缓解支架阻力;支架刚度与支架阻力呈正相关,提高支架刚度有利于降低煤壁压力和控制基本顶回转。

电机电源切换冲击扰动机理分析及防护

以交流电动机为例 ,进行理论分析 ,研究了电机系统电源和后备电源快速切换引起的冲击扰动问题 .模拟实验证明电源快速切换引起的冲击电流远大于电机设备常规起动电流 .该扰动冲击可使电力电子设备损坏 ,线路保护装置误动作 ;电机电源快速切换会造成瞬态电磁转矩值大范围波动 ,影响系统工作特性 ,降低设备使用寿命 .文中提出了电压周波过零快速切换的控制方案 ,它有助于减少系统电源和后备电源切换引起的冲击扰动 。

工况条件下ZGMn18冲击磨损机理研究

在模拟工况条件下,对6种冲击功下(2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.SJ)ZGMn18的失重进行分析,并利用扫描电镜对冲击磨损后试样的表面形貌进行了观察,采用显微硬度计测试了磨损表层至基体的硬度。结果表明:ZGMn 18的冲击磨损失重并未随冲击功的增加而线性增大。结合每一种冲击功下磨损4h后的表面形貌和显微硬度测试结果发现,低冲击功(<3.0J)下ZGMn18以磨损介质造成的微观切削为主;高冲击功(>3.0J)下ZGMn18以磨损介质造成的表层剥落为主。

孟巴煤矿孤岛综放工作面冲击机理与防治研究

孤岛煤柱由于特殊的覆岩结构、静载应力高的特点,在工作面回采过程中采用动应力的扰动易诱发冲击,所以对孤岛工作面静载应力分布特征的研究有助于采取合理的防治措施.孟加拉国巴拉普库利亚煤矿由于断裂带等地质构造和不合理的开拓布局,存在许多孤岛煤柱.本研究主要以1210D工作面孤岛煤柱为研究对象,通过数值模拟及现场试验,结合主被动CT探测技术,研究坚硬顶板下孤岛综放工作面冲击机理,采取相应的防治措施,并利用监测手段进行验证,最终提出合理的孤岛煤柱回采防治方案.1210D工作面孤岛煤柱的安全回采为矿井积累了丰富的经验,形成了较为完善的厚硬顶板下孤岛煤柱回采冲击危险防治体系,对后期孤岛煤柱的进一步回收具有重要的借鉴意义.

冲击倾向性煤层Z形煤柱诱发冲击地压机理研究

为掌握常村煤矿冲击地压的发生机理及主要影响因素,采用理论分析和数值模拟的方法对冲击地压机理及影响因素进行研究,采用突变理论学等理论对煤柱承受载荷进行分析,得出Z形煤柱冲击地压的主要影响因素为顶板岩层刚度、采空区顶板悬吊长度、煤柱宽度、岩体的黏聚力和内摩擦角等,并利用尖点突变模型对煤柱冲击地压失稳条件进行理论推导,得到了Z形煤柱冲击地压与影响因素的关系式;通过对Z形煤柱区域进行数值模拟,得出了Z形煤柱周边区域应力分布规律。

超音速火焰喷涂MCrAlY层的抗冲击性能及冲击失效机理

超音速火焰喷涂(HVOF)的MCrAlY涂层性能优异。在不锈钢表面超音速火焰喷涂MCrAlY层,并对涂层形貌、抗冲击性能、冲击失效机理进行研究。结果表明:当氧气与燃油流量比达到最佳值时涂层抗冲击性能最佳;MCrAlY涂层受钢球冲击时,最初是弱结合表层微凸体受冲击脱落,然后在钢球的循环冲击下,部分微凸体产生滑移、脱落,同时涂层在不断冲击下变形延展从而变薄,最终拱起,再次冲击时破裂剥落;MCrAlY涂层受冲击剥落从涂层与基体结合处开裂开始。

PDC钻头复合冲击破岩机理研究及应用探讨

随着钻井提速,PDC钻头结合扭力冲击器的复合钻井技术应用越来越普遍。为了进一步提高PDC钻头复合钻井技术在现场的应用效果,系统分析了钻头的结构及工作原理,对PDC钻头具有的硬度高、耐磨性好、强度高、自锐性好、稳定性差、抗冲击性差的特性进行了分析。通过对复合冲击破岩机理研究表明,在复合钻井条件下,PDC钻头切削齿与地层岩石呈严重不均匀接触状态,承压面积减小,切削齿对地层岩石的吃入深度增加,加之切削轨迹呈交叉状态,显著提升了钻头破岩效率。通过在钻井现场的应用及与牙轮钻头钻井情况对比,结果表明,PDC钻头复合钻井技术能够显著提高机械钻速、缩短钻井周期,具有较好的经济效益和广阔的应用前景。

Fe颗粒增强Al/PTFE反应材料的力学性能、冲击反应特性及能量释放效应

铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料是一种非常有前景的反应结构材料。为了提高材料的力学性能和反应性,将Fe颗粒加入Al/PTFE反应材料中。对Al/PTFE/Fe反应材料进行准静态和动态压缩试验,观察到明显的应变和应变率硬化现象,且当Fe含量为30%(质量分数)时,在5000 s^(-1)的应变率下,抗压强度达191.8 MPa,较Al/PTFE提升了39%。定向的PTFE纳米纤维丝能有效地阻碍裂纹的扩展。通过高速摄影对霍普金森杆和落锤冲击下的能量释放进程进行观察,且通过新设计的装置对反应活性进行定量表征。结合TG-DSC和XRD,明确了Al/PTFE和Al/Fe之间的反应。通过霍普金森杆的实验数据建立Johnson-Cook本构模型,模型结果与实验数据吻合较好。在冲击状况下,材料的反应性是多重行为的结果。

浅谈煤矿冲击地压机理与预测防治方法

随着我国煤矿开采深度的加深,超千米矿井越来越多,冲击地压已经成为危害矿井安全的原因之一,本文就此提出对冲击地压的监测防治措施。

我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治分析

我国重要的能源之一就是煤炭,其为我国经济发展提供了动力,经济的快速发展使得煤炭资源的需求量猛增,所以要加大对煤炭资源开采。煤矿开采中冲击地压危害大,影响面积广,容易引发煤矿事故,所以必须要运用冲击地压机理,加强有效预防,保证煤炭开采的安全性。