截齿截割载荷谱重构的正则参数优化策略

为有效提取及识别截割载荷谱特征,提高煤岩破碎效率,针对有限的镐型截齿实验载荷谱,应用Tikhonov正则化方法,分析其载荷谱在不同正则参数下的重构效果,给出载荷谱重构的最优正则参数选取策略,探讨选取不同正则参数策略对载荷谱重构的影响程度。结果表明:广义交叉法(GCV)比L-曲线准则更能够选取最优的正则参数,其重构载荷谱特征易于识别和提取,且能够反映煤岩实际破碎状态。

基于EDEM的煤岩截割过程仿真分析

为了研究截齿截割煤岩的动态破碎过程以及不同切削厚度对切削力的影响,采用离散元软件EDEM建立了煤岩截割的三维离散元模型并进行了仿真分析。仿真结果表明三维离散元法仿真煤岩截割的过程与Evan的密实核理论一致,证明了采用三维离散元法的可行性;截齿平均切削力随着切削厚度的增加近似呈线性增大趋势。

基于离散正则化的实验载荷谱重构与推演算法

针对截齿截割煤岩随机过程中特征值提取较困难的问题,根据有限的截齿平面截割煤岩实验载荷谱,确定载荷谱的重构算法和波形特征,推演出了截齿截割煤岩的载荷谱,给出了不同参数的拓扑关系及推演算法,并探讨了其载荷谱的推演规律。基于离散正则化方法(DRM),采用Morozov偏差原则与Newton迭代格式相结合的手段选取正则参数,重构截齿载荷谱,并提取载荷谱特征参量。结果表明:重构与推演的截割载荷谱特征易于辨识和提取,截割能量主要处在1～3Hz的低频带上;楔入角β=45°与β=40°的载荷均值关系为F45°≈1.4F40°,其相关系数R=0.8603;重构与推演的算法对截齿截割载荷的反演定量求解十分有效。

小波分解重构截齿载荷谱的幅值关联性与分形特征

为了研究截齿截割煤岩载荷谱的特性,采用FFT分析载荷谱频谱特性,利用Db4和Sym5两种小波基对载荷谱分解与重构,提取分解与重构后载荷谱各层高、低频幅值均值,基于分形理论计算2种小波基重构载荷谱各层的盒维数。结果表明:载荷谱的幅值存在稳态值,幅值主要集中在0~5Hz;获得了Db4和Sym5两种小波基下重构各层载荷谱幅值均值拟合曲线,其中第4层幅值均值拟合曲线的最大值与原载荷谱的分别相差0.17%和0.12%,在全域范围内,Db4与Sym5各层低频重构载荷谱更趋近于原载荷谱均值变化规律,可作为一种计算载荷均值的有效方法。通过前一层低频与后一层的高频和低频部分的盒维数线性叠加数学关系以及盒维数叠加误差,可判断小波分解重构的精度。

镐型截齿对含不同分布夹矸层煤岩的截割过程研究

在采用综合机械化采煤设备进行煤炭开采时,由于煤岩中常随机分布有厚度较小、硬度较高的夹矸层,而导致采煤机镐型截齿使用寿命大大缩短。为揭示夹矸层对镐型截齿截割煤岩过程的影响,在分析镐型截齿截割煤岩过程、假设夹矸层在煤岩中的分布情况的基础上,将Pro/E建立镐型截齿及煤岩模型导入LS-DYNA完善后,设定材料属性及边界条件,修改K文件后,分别模拟镐型截齿截割不同分布夹矸层的煤岩。模拟结果与理论计算结果共同表明夹矸层厚度、位置、层数对镐型截齿截割煤岩过程中截割力的影响规律。研究结论为采煤机采煤工艺的确定、镐型截齿的选用与设计及采煤机其他部件性能参数的设计提供理论依据。

镐型截齿截割煤岩载荷的区间识别模型与解算方法

为研究镐型截齿截割煤岩载荷上下界的确定方法,通过待识别载荷参量的区间描述和定量化,构建了载荷区间识别模型。利用一阶泰勒展开式的区间分析方法,将载荷识别转化为不确定参量中点处及其梯度识别的两类确定性反问题,采用Tikhonov正则化方法求解两类确定性的问题,实现截齿截割煤岩载荷上下界的确定。结果表明,随不确定水平的不断增大,其评价指标值也不断增大,在不确定性水平为2%时,其指标值为0.481,载荷边界识别效果达到90%,求解效率提高85%。该研究为截齿截割煤岩机理及滚筒载荷推演提供了一种新的研究方法。

煤仓施工技术的改进

针对施工煤仓难度大、施工时安全系数低、扩仓时间长等方面的问题，东海矿在改造32^#皮带道运输系统的过程中，改进施工设备与施工方法，历时2个月，成功施工了32～35^#皮带道煤仓。

基于离散元法的采煤机镐型截齿参数优化

为确定采煤机截齿参数的交互影响,采用EDEM进行煤岩截割模拟试验,以截割速度,截割厚度,截齿安装角,截割距离,截齿锥角为试验影响因素,截割能耗比,煤岩崩落质量,最大阻力为响应指标,采用二次正交旋转回归试验设计,建立响应指标与各影响因素之间的回归数学模型。

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明:圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2~3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。

半煤岩巷炮掘施工中运输系统的优化

显德汪矿为尽早形成十一采区的通风系统,减少矿井串风的时间,在集中运输巷炮掘施工半煤岩巷。为了提高生产效率,减少煤炭资源的损失,利用缓冲仓配合3 t底卸式矿车方式运煤,轨道运料,对掘进中的运输系统进行了优化。现场应用表明,优化后的运输系统不仅效率高,而且减少了运输事故的发生。

“锥形”煤(岩)仓的施工设计

随着安全高产高效矿井建设的大力推进,煤矿出煤连续化工程以及岩巷后运皮带化施工工艺得到了迅猛发展。致使煤(岩)仓在设计、使用中所存在的一些问题得到了凸显。为有效解决煤(岩)块堵仓、粘仓、溃仓等问题我们创新出了———"锥形"煤(岩)仓。"锥形"煤(岩)仓是在分析、总结原煤仓优缺点的基础上,由圆形垂直式煤仓发展而来的。其重点是对煤仓的仓体进行了"锥形"优化设计,重在解决堵仓、粘仓事故的发生以及堵仓、粘仓后的安全高效处理等。

截齿截割煤岩的离散元法仿真方法研究

为了研究截齿截割煤岩的动态破坏过程,提出采用离散元法建立模型并进行仿真。由截割头的CAD模型建立了截割头的二维离散元法分析模型,采用二维圆盘颗粒建立了煤岩的分析模型,通过接触和连接力学模型计算截割过程中的作用力。在此基础上,用VC++6.0编写离散元仿真计算程序,借助MFC建立友好的人机交互界面,实现了截齿截割煤岩工作过程的离散元仿真。通过对截割角为45°条件下的截齿截割煤岩仿真分析,初步证明了采用离散元法的可行性,为截齿截割过程分析和截齿的优化设计提供了一种新的研究手段。