大柳塔煤矿7.0m支架综采面顶板结构与矿压规律研究

为了提高厚度大于6.0 m煤层的开采效率和资源采出率,神东矿区开展了7.0 m支架综采的开采试验,这是迄今为止世界上采高最大的综采工作面。根据大柳塔煤矿5-2煤首采面52304综采工作面7.0 m支架的开采条件,采用现场测试、模拟实验以及理论分析等手段,对工作面的覆岩结构特征及矿压显现规律进行了研究。通过实施顶板钻孔取芯及岩样力学测试等工作,揭示了52304综采工作面两侧开采区域的覆岩结构特征,为合理解释工作面开采阶段分区域的特殊矿压显现提供了基础。

高震区高速铁路跨度40m简支箱梁方案可行性研究

高铁40 m简支箱梁为近年新发展的大跨度桥梁建造技术,已在低震区多个项目应用,但尚未见高震区桥梁案例,40 m梁是否适用于高震区高铁桥梁,需要研究分析。以津承高铁天津段为例,对0.2g地震区的桥梁进行了40 m梁跨度比选研究,研究涉及梁墩构造、全桥动力性能、工期和经济比选等多方面。研究结论表明:(1)与32 m梁比,40 m梁每延米圬工量较少,两者预制架设经济指标相当;(2)两种跨度梁的桥墩构造一致,40 m梁实体墩墩顶略大,桥墩配筋较32 m梁加强;(3)40 m梁桥的自振频率、脱轨系数、轮重减载率等动力性能均满足规范要求;(4)40 m梁运架设备充足、工艺较成熟,不是制约40 m梁推广应用的因素;(5)40 m梁桥的地震重要性系数宜取1.5,此时的桥梁地震响应与公路、城市桥梁抗震算法较为接近;(6)两种跨度梁的梁场规模相当,40 m梁的运架工期更节约;(7)0.2g地震区40 m梁方案与32 m梁方案相比,投资增加3.57%,增幅较小,但40 m梁方案综合效益显著,可以作为高震区高铁标准跨度梁推荐使用。

高速铁路跨度40m预应力混凝土简支箱梁技术经济性研究

高速铁路40 m简支箱梁丰富了标准梁跨度序列,对提高桥梁跨越能力、提升铁路桥梁建造水平具有重要意义。系统介绍40 m简支箱梁的研究背景、结构设计及其主要技术创新,全面开展40 m梁与现行32 m梁通用图、盐通32 m梁的技术经济性对比分析及联调联试实测验证。研究结果表明:静力性能方面,40 m梁基频小于32 m梁,静活载挠跨比和梁端转角大于32 m梁,残余徐变上拱与32 m梁相当;动力性能方面,轮重减载率比32 m梁有所增加,其余动力参数基本相当;经济性方面,梁部造价分别增加0.07万元/m和0.23万元/m,在高桥墩及跨越湖泊、河滩等情况下,40 m梁相对于32 m梁具有一定的经济优势。提出全面收集建设运营数据、加强理论研究、40 m简支箱梁可按抗震设防类别C类设计等建议。

1000t轮胎式搬运机优化设计及应用

为提升高铁40 m简支箱梁1000 t轮胎式搬运机技术水平,更好地助力我国高速铁路大跨度简支箱梁建造技术发展,分析了目前40 m简支箱梁施工应用的1000 t轮胎式搬运机的优缺点,提出了新型1000 t轮胎式搬运机的优化设计方向,介绍了设备的结构形式、采用的关键技术,并通过有限元分析及试验检测相结合的方法进行了验证,该设备在高铁40 m简支箱梁建造工程中得到成功应用,结果表明相较于以往的轮胎式搬运机,其功能更全,使用范围更广,自动化程度更高,成本更低,为今后大型起重设备的优化设计提供了理论支撑。

8 m大采高综采工作面智能控制系统关键技术研究

针对8 m大采高工作面围岩稳定性下降、装备功率和尺寸大幅增加,将对控制的实时性、准确性和适应性提出更高要求的现状,开展超大采高工作面智能化控制技术研究。基于布置在液压支架上的压力及倾角传感器,构建液压支架支护状态在线监测系统;在采煤机记忆截割和高精度位置控制的基础上,依据修正后的采割曲线实现自动割煤;提出刮板输送机多电动机功率协同的智能驱动策略;采用三进三回环形供液及高压自动补偿技术,实现动力系统最小压力波动、最大瞬间供液的智能控制。上述技术在兖矿集团有限公司金鸡滩煤矿进行应用,结果表明:煤壁片帮、支架初撑力不足、刮板输送机压死等问题明显减少,三级护帮动作时间减少1/2,大幅提升了设备的运行质量和效率,可有效满足超大采高工作面的控制需求。

高速铁路隧道支护参数的计算研究

为探索隧道初期支护安全系数的计算问题,并为高速铁路隧道支护参数优化提供理论依据,根据喷锚支护的性能与特点以及现代隧道力学的基本理论,建立初期支护荷载结构模型和对应的安全系数计算方法;针对时速350km高速铁路双线隧道提出的3种不同的初期支护方案(无系统锚杆支护、喷锚结合支护和以锚为主的支护方案)展开适应性研究,计算分析不同埋深(400m和800m)条件下初期支护的优化参数以及优化后的二次衬砌承载能力,在此基础上提出优化后的高铁隧道支护参数建议值,并对优化前后的安全系数进行计算与对比。主要结论如下:1)提出了采用围岩压力代表值作为荷载结构模型设计荷载的方法,为解决设计中围岩压力不确定的问题提供了思路,且所推荐的围岩压力代表值计算方法具有安全性与经济性;2)提出了3种初期支护计算模型,可以为初期支护构件的选择与量化设计提供一定的理论基础;3)提出了时速350km高速铁路双线隧道初期支护方案及优化后的复合式衬砌设计参数,并明确了不同围岩级别、不同埋深时的承载主体;4)提出了按照不同埋深进行支护结构参数设计的建议。

迎采动工作面沿空掘巷预拉力支护及工程应用

迎采动工作面留小煤柱沿空掘巷受邻近工作面侧向顶板破断、转动及稳定的全过程动压影响后,顶板煤体离层,小煤柱破裂,围岩稳定性急剧恶化。为了保持巷道形状,防止大变形状态下的支护结构失效成为支护的关键。常规锚杆支护、锚杆与锚索联合支护等不能维持其稳定;而预拉力钢绞线桁架系统是控制顶板离层的有效支护方式,结合高性能预拉力锚杆、M型钢带、小孔径预拉力短锚索等,形成预拉力组合支护技术,可以较好地解决该类问题。针对三河尖矿的典型试验对此作了详细说明。

高速铁路48 m跨度超高性能混凝土简支梁设计及抗弯性能试验研究

利用超高性能混凝土设计建造桥梁可使结构尺寸更加纤细,能将48 m跨度简支梁质量控制在约850 t以实现整孔运架。本文对48 m跨度超高性能混凝土简支梁设计方案进行静力、动力计算及稳定性分析,并通过与模型梁试验结果的对比,验证超高性能混凝土箱梁设计的合理性及结构受力特征。研究结果表明:推荐的48 m跨度超高性能混凝土简支梁设计方案可实现整孔运架;所采用的设计参数和计算方法合理,开裂前超高性能混凝土梁为弹性工作状态,理论计算结果与试验结果较吻合,破坏荷载作用下梁体安全;超高性能混凝土塑性修正系数应依据具体试验取值,无试验数据时可采用本文试验数据1. 5。

超千米深井高地应力软岩巷道底鼓机理及支护技术研究

针对磁西超千米深井高地应力软岩巷道底鼓量大、难支护的问题,采用理论分析、数值模拟以及现场观测的方法分析了巷道围岩力学特征及形成底鼓的主要影响原因,提出了巷道围岩全断面U型钢支护和底板深浅部围岩锚杆(索)联合支护技术。现场实施效果表明总回风巷整体断面顶底板移近平均值为144 mm,移近平均速度为3.5 mm/d,两帮的移近平均值为124 mm,移近平均速度为3.1 mm/d,高地应力软岩巷道底鼓得到了有效控制。

横风作用下高速列车-32m简支梁桥系统气动性能三维数值模拟

横风作用下，行驶在桥梁上的列车和桥梁之间存在明显的气流相互干扰，增加列车事故发生的可能性。为研究高速列车与桥梁之间的相互气动影响，基于大型计算流体力学软件Fluent，采用三维、定常、不可压缩Navier—Stokes方程，选用适应性良好的Realizablek—s湍流模型，模拟风洞试验中横风（均匀风0°攻角，90°风偏角）作用下高速列车与32m简支梁桥系统空气动力学行为。研究结果表明：风速在5～25m/s变化时对车桥气动力系数影响不大；车下桥梁受到列车的干扰，阻力系数增大、升力系数和倾覆力矩系数（以下简称为力矩系数）均减小；桥上列车侧力系数、升力系数及力矩系数较平坦地面时均增大，即桥上列车运行安全性更差。

高速铁路多跨56 m简支箱梁桥的施工方案优化

以新建银西(银川—西安)高铁56 m简支梁为背景,介绍了大跨度简支梁的施工方法及主要特征。采用节段预制及支架现浇2种施工方法,分别制定56 m简支箱梁具体的施工方案。基于桥梁施工方案的优选原则,对比分析了2种施工方案的工程数量及工期;通过引入技术风险、质量保障难度、安全风险度等新的概念,定量对比分析了2种施工方案的质量保障难度和施工安全风险度。结果表明:支架现浇施工方案在工程数量及工期方面均明显优于预制拼装施工方案。支架现浇方案的安全风险度为0. 75,低于预制拼装施工的1. 00。考虑到工期方面优势巨大,同时可避开冬季施工,质量可控,支架现浇被选定为56 m简支箱梁的施工优选方案。

实现整孔架设的48 m UHPC简支箱梁设计

提出一种设密集横隔板的整孔预制架设48 m UHPC简支箱梁桥新方案。该方案将超高性能混凝土(UHPC)、密集横隔板薄壁箱梁和预应力钢束有机结合,不仅提升了预制架设简支箱梁的跨径,而且消除了传统大跨径简支PC梁桥的抗裂性差、残余徐变变形难控制的问题。通过对跨径48 m UHPC简支箱梁试设计和分析,结果表明:该方案箱梁各板件厚度大幅减小,箱梁吊装重量与32 m跨常规PC箱梁相当,具有良好的经济性;主要计算结果均能满足规范要求;密集横隔板有效降低了箱梁的横向应力、扭转变形以及截面畸变。整孔预制架设48 m UHPC简支箱梁桥是一种在安全、经济、耐久各方面具有竞争力的梁桥新方案。

8.8 m液压支架设计与制造关键技术研究

针对8.8 m大采高液压支架大缸径立柱材料空白,现有加工制造装备等难以满足用户要求的现状,在架型设计、支架中心距确定、立柱缸径选定与制造、高强钢材料开发与焊接工艺研究等方面进行研究,最终确定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距达到2.4 m,立柱缸径φ600 mm,并形成了优选的加工制造工艺,有效保证了产品品质,与钢厂合作开发了ZMJ06高强钢材料,屈服强度达到890MPa,有效减小了支架质量,整架质量控制在100 t以内。目前8.8 m液压支架已经顺利通过了国家实验室型式试验检测,效果良好,为下一步批量生产做好了技术储备。

高速铁路40m简支箱梁动力响应分析

为研究高速铁路40m简支箱梁桥在列车作用下梁体及车体的动力特性及影响因素,建立车-桥耦合动力分析模型,考虑不同的桥梁刚度、轨道不平顺和残余徐变,分析梁体跨中动挠度、竖向加速度,车体脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、竖向加速度等动力特性。结果表明:梁体跨中动挠度和梁体竖向加速度受轨道不平顺幅值和残余徐变上拱幅值的影响较小;列车的脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力和车体竖向加速度受轨道不平顺幅值影响较大,各项指标最大值与高低不平顺幅值呈线性关系;残余徐变上拱幅值越大,轮重减载率和车体竖向加速度越大。

350 km/h高铁32 m简支箱梁提速至400 km/h适应性分析

研究目的:高速铁路列车速度是衡量国家铁路发展水平的重要指标之一,时速400 km是目前多个国家追求的目标或发展方向。中国国家铁路集团有限公司于2021年组织实施“CR450科技创新工程”。本文基于京沪高速铁路32 m简支箱梁在动车组420 km/h速度范围内的试验数据,从桥梁结构自振频率、竖向刚度、动车组作用下的动力响应方面分析其对动车组400 km/h运行的适应性。研究结论:(1)32 m简支箱梁梁体竖向自振频率实测值为6.68~7.03 Hz,大于相关文献按440 km/h仿真计算确定的基频限值5.1 Hz;(2)32 m简支箱梁梁体竖向刚度能够保证动车组400 km/h运行的安全性和乘坐舒适性;(3)32 m简支箱梁结构承载力满足动车组400 km/h的运营荷载要求;(4)32 m简支箱梁实测梁体竖向振动加速度最大值为0.27 m/s^(2),小于《高速铁路设计规范》规定的限值5.0 m/s^(2);(5)在动车组420 km/h速度范围内,正线轮轴横向力实测值一般小于20 kN,实测梁体跨中和桥墩墩顶横向振幅数值均较小,实测无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移小于《高速铁路设计规范》规定的限值1 mm,350 km/h高速铁路32 m简支箱梁竖向、横向刚度能够保证动车组400 km/h运行的安全性和乘坐舒适性;(6)本研究成果可为350 km/h高速铁路32 m简支箱梁提速至400 km/h提供技术支撑。

高速铁路32m优化简支箱梁静载试验研究

为验证高速铁路32 m优化简支箱梁的设计参数、评估结构受力性能,开展了优化箱梁足尺试验梁的静载弯曲试验、开裂试验、重裂试验、2.0级破坏性试验。结果表明:足尺试验梁1.2级荷载作用下的静活载挠度,跨中应力,开裂荷载等级,重裂荷载等级均满足设计要求;2.0级荷载作用下箱梁裂缝形态和发展趋势正常,未出现混凝凝土压溃或钢绞线断丝情况,卸载后梁体变形和跨中裂缝基本恢复。总体上优化箱梁静载受力性能满足设计要求。

千米水平软岩巷道支护技术实践

夹河煤矿-1010 m机轨运输大巷处于千米深水平软岩地层内,巷道出现变形破坏现象,经过现场采用锚网喷与锚注和反拱联合支护,解决了巷道继续变形破坏问题,为今后千米深水平软岩巷道的支护设计和现场施工提供了参考经验。

8.8 m综采工作面运输顺槽超前支架组的分析与应用

根据8.8 m采高工作面的地质特点,研究工作面自动化超前自移支架。通过支架参数可视化模拟试验仿真分析,优化支架四连杆曲线,改善支架受力状态,研究支架纵向和横向稳定影响因素,提高支架的可靠性。解决8.8 m综采工作超高顺槽出口处的超前支护机械化问题,简化支护程序,减轻工人劳动强度,降低支架对顶板的反复支撑破坏,提高生产效率,增强煤矿生产安全性,达到综采工作面高产、高效的目的。

混凝土浇筑期模板高支撑体系抗连续性倒塌性能分析

根据已有模板高支撑体系的研究,利用有限元软件SAP2000阶段非线性分析功能进行模板高支撑体系的数值模拟,并用敏感性分析的方法对比不同构件的重要性系数,然后用拆除构件法对整个体系的抗连续性倒塌性能进行分析。结果表明:单侧推进浇筑顺序下体系最不稳定的荷载模式是顶端中部混凝土浇筑,体系的关键构件为重要性系数最大的底部内杆,关键构件及其附近3根构件的同时失效将引起体系发生连续性倒塌。

超千米深井软弱破碎巷道围岩加固技术与应用

针对在高地应力软弱破碎围岩条件下原有巷道支护方案无法满足矿井正常通风和生产的问题,以峰峰磁西一号矿13盘区总回风大巷为研究对象,分析了原支护巷道破坏特征并给出支护评价,就该矿超千米深井存有较高构造应力的特点,提出了锚索束和U型钢架联合支护方案,并通过现场试验取得了良好支护效果,并为该矿后续巷道开拓和维护提供有效技术保障。