厚煤层综放开采切顶留巷切缝参数优化研究

针对厚煤层综放开采切顶卸压沿空留巷切缝参数研究缺乏的问题,使用二维离散元软件UDEC进行模拟,采用控制变量法,通过分析不同切顶高度和切顶角度组合下的巷道顶板位移、实体煤侧应力集中程度,得出切顶高度17 m和切顶角度13°组合下的卸压效果最佳:采空区顶板垮落更充分,很好地弱化了开采动压对巷道的影响,使得巷道围岩应力和顶板竖向位移最小,巷道周边压力集中程度降低,提高了巷道整体的稳定性。研究成果为厚煤层综放开采切顶卸压沿空留巷技术的成功应用提供了基础。

圆坯电磁软接触连铸结晶器切缝参数的研究

研究了盖板、切缝数、切缝宽度和切缝长度等结晶器结构参数对部分切缝圆坯电磁软接触结晶器内部磁场分布和弯月面变形的影响规律。结果表明,对于部分切缝结晶器而言,结晶器口部有无盖板对其内部磁场分布和弯月面高度的影响不大;随着切缝数目增加,磁感应强度增大,弯月面变形增大,当切缝数由24增加到32时,磁感应强度峰值增加了32%,弯月面高度增加了110%;切缝宽度增大,磁感应强度略微增大,弯月面变形增大,当切缝宽度由0.3mm增加到0.5mm时,磁感应强度峰值增加了15%,弯月面高度同时增加;切缝长度增加,磁感应强度、磁场作用范围、弯月面变形都增大,当切缝长度由100mm增到加130mm时,磁感应强度峰值增加了28%,弯月面高度增加了155%。

坚硬顶板切顶沿空留巷顶板运移规律及切缝参数分析

为了合理确定切顶留巷切缝参数,以唐山沟煤矿坚硬顶板条件下切顶沿空留巷为工程背景,运用理论分析并结合现场实测结果,得到了切顶沿空留巷覆岩运移规律和顶板断裂结构特征,发现岩体间水平推力和剪切面摩擦力是阻碍顶板被顺利"切落"因素,通过分析岩梁力学结构和几何关系,得到了留巷顶板合理切缝参数,并进行了井下验证。研究结果表明:坚硬顶板条件下,切顶留巷顶板垮落后,将相互铰接约束,形成砌体梁平衡结构;切顶留巷顶板在被"切落"时,将由于岩体相互铰接导致的水平推力,存在一个阻碍顶板被切断的摩擦阻力;根据对切顶留巷顶板受力及几何关系分析,得到了合理顶板切缝角度与其他参数关系式,切缝角度与顶板岩层重度、采高正相关,与岩体抗拉强度、岩石碎胀系数成负相关。井下试验表明,采用推导计算式所得切顶参数可以使留巷采空区侧顶板较好被"切落",留巷顶板压力及顶板移近量均在可控范围内,满足安全生产需要。

高压水刀辅助TBM滚刀破岩效率室内模型试验

研究不同工况条件下高压水刀辅助TBM滚刀破岩效率,对于进一步优化该新兴技术,实现高强度高磨蚀性地层TBM高效安全掘进具有重要意义。为此,基于室内滚刀贯入模型试验,对不同低围压作用(围压p_(0)=0,1.25,2.5 MPa)以及不同高压水刀预切割竖向裂缝几何参数(切缝深度H=10,20 mm,预切缝-刀具轴线间距L=0,20,40 mm)条件下高磨蚀性硬岩试样滚刀贯入破碎过程及破岩效率影响规律展开研究。试验结果表明:低围压且无预切缝条件下,随着围压的增大,岩样峰值贯入荷载增大,贯入荷载-贯入度曲线跃进跌落次数增多,试样破坏特征从脆性破坏向延性破坏转化,无围压条件下高强度高磨蚀性地层TBM掘进难度高于常规强度地层和高强度磨蚀性地层;低围压且有预切缝条件下,预切缝-刀具轴线间距L=0时,岩样发生劈裂模式破坏,无围压条件下,L=0时,其峰值贯入荷载显著小于L≠0情况,有围压条件下,L=0时,岩样达到峰值贯入荷载所对应的贯入度显著大于L≠0情况;有预切缝条件下,预切缝-刀具轴线间距L≠0时,预切缝深度H越大,破岩效率越高,较大的高压水刀切割深度H能够降低高强度高磨蚀地层TBM掘进中滚刀的磨损率;有预切缝条件下,当预切缝深度H一定时,不同L值下的岩样峰值贯入荷载及对应的贯入度都随着围压增大而增大,而当L值较大时,一定程度上需提高掘进推力才能够实现高效破岩。