多层坚硬顶板特厚煤层综放工作面小煤柱护巷技术

为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征,以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景,采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法,从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气体能力2个角度,综合分析小煤柱的合理尺寸及其在不同采动阶段渗透率的演化特征。针对同忻煤矿石炭系煤层8210工作面沿空掘巷小煤柱开采具体的开采条件,建立了双关键层采场内外应力场叠加的力学模型,推导出双关键层条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的计算关系式,理论确定8210工作面小煤柱合理尺寸为6.0 m;应用DJG–Ⅱ型煤岩渗流测试装备,研究不同采动阶段小煤柱渗透率演化特征,试验确定在第3采动阶段小煤柱渗透率较初始渗透率增大了23倍,该阶段小煤柱基本失去了阻隔邻近采空区有害气体的能力。根据理论研究结果,现场选取6 m小煤柱进行工业性试验;根据试验研究结果,开采试验过程中对小煤柱进行了改性降透措施,在小煤柱表面及顶板距煤柱帮1500 mm范围内喷射厚层混凝土(100 mm)。实践表明:工作面回采过程中小煤柱护巷的回采巷道发生了一定的变形量,但是巷道变形在安全可控范围之内,巷道稳定,可实现安全回采;开采过程中8210工作面上隅角CH4气体浓度远低于邻近8305工作面采空区CH4气体浓度,表明小煤柱经过改性降透后具备了阻隔同层位邻近采空区有害气体的能力;开采实践也进一步验证了理论和试验研究成果的合理性和科学性。研究成果可以为类似条件下小煤柱护巷技术的推广应用提供参考。

共同结构规范中舭部曲板作为硬角单元的适用条件研究

按照共同结构规范要求,对于船舶舭部板的船体梁极限强度和残存强度计算,规定在一般情况下应将其视为硬角单元,但未明确可以将其视为硬角单元的具体条件。本文利用共同结构规范对于曲板屈曲能力的评估方法和非线性屈曲有限元分析方法,对船舯区域和船舯以外区域的典型几何形状的舭部曲板进行了研究,得到了在共同结构规范要求的船体梁极限强度和残存强度计算中,舭部板可以被视为硬角单元的简要条件。

桥梁支座球冠衬板化学镀镍磷工艺研究

主要研究了桥梁支座球冠衬板不同的化学镀镍磷工艺路线,结果表明当基材粗糙度Ra≤0.12μm、磷含量12%、施镀4h后进行钝化处理为球冠衬板最优的工艺路线,同时发现不同热处理工艺和基材粗糙度对化学镀镍磷镀层硬度、耐蚀性都有影响,当热处理温度为200℃时,镀层硬度有少许增加,耐蚀性能无变化;当热处理温度为360℃时,镀层硬度明显增加,耐蚀性能下降明显,基材粗糙度Ra≥1.6时,镀层耐蚀性能下降明显。

胡家河地面水平井压裂防治冲击地压管理实践

胡家河矿为解决回采工作面高位坚硬顶板难以及时垮落的问题,引进地面“L”型水平井分段压裂技术,采取井上和井下联合监测压裂施工的方法,对压裂效果进行分析。胡家河矿在施工开展期间为规范压裂技术实施、合理分配人员和及时解决现场问题,构建了以“地面水平井分段压裂”为中心,“五+”协作统筹推进工作,做到六项反馈与确认,七大环节优化,最终形成了“156677”地面水力压裂管理体系。为推动同类矿井冲击地压防治技术研究工作提供新思路。

衬板叠轧Mg/Al复合板基体组织演变优化强塑性机制

Mg/Al复合板兼并了镁合金的轻质性及铝合金的可塑性、耐腐蚀等性能,显著增强了其综合性能,但制造周期长、工艺要求高等不足制约了异质复合板成形技术的快速发展。为此,本文提出一种衬板辅助叠轧成形新方法。研究结果表明:3ARB时Mg/Al复合板抗拉强度可达235 MPa,伸长率为14.7%,镁板中出现明显的韧窝,呈韧性断裂特征,综合性能为最佳。由于此时Mg板基面滑移与非基面滑移同时开动,促进了动态再结晶的生成,此时Mg板再结晶比例为77.21%。随着累积叠轧的进行,大角度晶界增加和晶粒细化明显,原始晶粒已经基本破碎细化成等轴晶,Mg、Al基体硬度波动逐渐减小,复合板内部结构逐渐趋于稳定。本研究可为高性能异质复合板成形制造提供了一种新思路。

电磁成型工艺对钛合金表面强化性能的影响

为提高TC4钛合金板材表面硬度,用电磁成型工艺,通过改变冲击电压、冲击次数、驱动片等参数对TC4钛合金板材进行试验。用高精度维式硬度计、有限元模拟、数据拟合软件等对试验结果进行分析。结果表明:电磁成型工艺可一定程度强化TC4钛合金表面,经强化处理的TC4钛合金板材,硬度最大为377.2HV,比原始硬度提升了约10.94%。此外,不同试验条件对试验结果的影响不同。冲击电压过大及冲击次数过多都使试件的硬度低于原始试件。

应变速率对衬板轧制AZ31镁合金组织和力学性能的影响

目的研究应变速率对衬板轧制AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响规律,分析应变速率对AZ31镁合金组织细化和性能的作用机理,解决传统轧制下AZ31镁合金性能偏低的问题。方法将商用AZ31镁合金板材在350℃下以不同应变速率(7.5、10.9、15.3 s^(-1))进行衬板轧制,探究应变速率对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果随衬板轧制应变速率的增加,镁合金中孪晶数量减少,显微组织由变形晶粒和动态再结晶晶粒组成的混晶组织转变为等轴的动态再结晶组织,平均晶粒尺寸增加。基面织构主要组分由{0001}1010和{0001}2110向{0001}1010转变。当应变速率从7.5s^(-1)增加到15.3s^(-1)时,镁合金的YS从230 MPa下降到183MPa,而UTS最初从281MPa增加到290MPa,然后又下降到265MPa。此外,EL从3.9%逐渐增加到14.6%。结论衬板轧制的应变速率显著影响了镁合金板材的显微组织、织构和力学性能,提高轧制应变速率可促进镁合金发生动态再结晶,从而细化晶粒、弱化基面织构,有助于提高镁合金的屈服强度和伸长率。合理选择镁合金衬板轧制的应变速率能够有效改善其综合力学性能,为后续的高强塑性镁合金制备提供一种行之有效的方法。

坚硬顶板预裂爆破技术在综采工作面的应用

煤矿开采期间,工作面顶板区域一旦发生大面积垮落现象,容易发生瓦斯含量超标、顶板事故等各种事故。事故的发生不仅会影响煤矿开采作业的进行,造成巨大经济损失,而且可能会发生人员伤亡。为了保证煤矿开采顺利进行,减少事故的发生,针对综采工作面,应当加强对坚硬顶板预裂爆破技术应用的探讨。

马氏体冷硬态材料生产工艺的研究与应用

为了解决马氏体热轧材料硬度低、表面粗糙度高以及厚度波动大的问题,以常见的20Cr13、30Cr13和40Cr13不锈钢带为研究对象,通过表面硬度及表面粗糙度测量、金相分析,拟合硬度与轧制变形率的关系,并在生产现场的二十辊森吉米尔轧机上进行测试与实践,开发出了马氏体冷硬态材料的生产工艺。马氏体冷硬态材料是将热轧材料在冷轧机上轧制一定的变形率后所得,工艺技术主要围绕材料的表面硬度、表面粗糙度和板形三方面进行设计。目前,太钢马氏体冷硬态钢带已实现批量生产、供货,质量稳定,市场占有率逐步提高。

坚硬顶板切顶卸压合理参数数值模拟研究

为了解决坚硬顶板难垮难落的问题,利用数值模拟软件对不同切顶高度及不同切顶角度下的切顶效果进行分析,通过对不同切顶高度及不同切顶角度下巷道应力及巷道顶板下沉量进行分析,确定出最佳的切顶高度为11 m,最佳切顶角度为10°。对最佳切顶角度及切顶高度下卸压效果进行分析,发现经过切顶后煤柱和巷道顶板的应力减小了很多,巷道处于低应力环境,利于巷道稳定性控制。

水力压裂过程对天然裂缝起裂扩展的影响研究

为了解决坚硬顶板难垮难落的问题,利用数值模拟软件对水力压裂技术进行模拟研究发现,随着注液量的不断增大,受到水平应力差的影响,裂缝起裂后先沿着裂缝尖端进行扩展,然后逐渐发生偏转并逐步向着S型特征发展。同时起裂可分为压力上升阶段、压力快速下降阶段和压力平稳阶段3个阶段。同时对天然裂缝起裂扩展的影响进行研究发现,天然裂缝能够起到一定的裂缝导向作用,而当水平应力差达到一定程度后,天然裂缝的干扰程度减弱。

坚硬顶板切顶合理参数模拟研究

为解决坚硬顶板难垮难落问题,基于数值模拟软件对密集钻孔卸压技术进行研究,首先对钻孔角度70°、80°、90°、100°、110°及钻孔深度5 m、6 m、7 m、8 m、9 m和10 m下顶板弱化效果进行分析,分别对不同钻孔角度及钻孔深度下切顶效果进行模拟,发现当钻孔角度为100°和钻孔深度为9 m时,顶板弱化效果最佳,此时的切顶效果最好,为后续切顶卸压方案提供了参考。

高锰钢表面耐磨蚀镀层研究

研究了不同化学镀工艺对高锰钢镀层组织和性能的影响。得出化学镀Ni-P的最佳参数为:NiSO_(4)·6H_(2)O质量浓度30 g/L;NaH_(2)PO_(2)·H_(2)O质量浓度35 g/L;pH值4.7。非晶态Ni-P镀层致密,厚度约25μm。镀层硬度由330 HV提高到600 HV以上,磨损体积减少。镀层的腐蚀电流密度从基体的8.51 mA/cm^(2)降低到1.82 mA/cm^(2)。镀层明显提高了高锰钢基体的表面硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。

坚硬顶板综采面瓦斯抽采技术优化及应用研究

为了提高某煤矿坚硬顶板综采面的开采安全性,通过试验研究的方式确定瓦斯抽采高位钻孔最佳位置,以此为基础对高位钻孔瓦斯抽采技术进行优化,并将其应用在某矿工作面当中,优化后瓦斯抽采技术的应用有效的提高了综采面瓦斯抽采效率。

复合坚硬顶板巷道切顶卸压围岩控制技术研究

以肥城白庄煤矿9807运输顺槽为研究对象,通过现场勘测,分析了复合坚硬顶板巷道围岩的变形特征,并根据复合坚硬顶板巷道控制原则,提出了可优化巷道围岩应力环境、抑制锚固结构破坏的“长锚索+深孔预裂爆破”协同控制技术。现场实践结果表明,采用该协同控制技术后,巷道顶板最大沉降量为34 mm,两帮最大收敛量为59 mm,实现了对复合坚硬顶板巷道围岩的有效控制。

综放开采顶板弱化实践应用

硬质顶板煤层回采作业期间采空区易形成大面积悬空状态,为避免因冒落导致的安全事故发生,本文以山西省某煤矿2301综放开采工作面为例,结合实际情况选择合理的顶板弱化技术进行现场应用,并实时探测记录顶板岩层来压情况。探测结果表明煤层顶板岩层来压步距下降明显,弱化效果显著,对该综放开采工作面安全生产具有重要意义。

采用非同原工作状态检测技术的新型保护压板设计及应用

智能变电站的建设需要对站内二次设备进行重点升级或换代,其中保护硬压板作为变电站关键二次设备之一,其投入与退出时动作是否到位对于变电站安全运行具有重要意义。针对传统保护硬压板操作人力消耗大、机械断点易开合不到位的问题以及满足现今无人值守工作模式的发展需要,设计了一种采用非同一原理工作状态检测技术的新型保护硬压板,检测过程采用工作电压与动作执行双重检测,并使用“与”运算方式,其中电压检测环节基于采样频率自适应更新与抽取突变算法,保证压板工作状态检测结果的正确性。工程应用表明所提自动保护压板及其检测方法具有有效性。

深部厚硬顶板工作面回采速度对围岩稳定性影响研究

为进一步探究深部厚硬顶板工作面回采速度对围岩稳定性影响规律,综合采用理论分析、数值计算、现场试验等方法,分析了回采速度对围岩运移的影响规律,建立了深部厚硬顶板工作面回采计算模型,研究了回采速度对工作面围岩应力、能量演化的影响规律,并进行了现场试验,试验得到:试验工作面在正常区域回采时,回采速度不宜超过5.6 m/d,过断层区域回采时,回采速度不宜超过3.2 m/d,研究成果可为深部厚硬顶板工作面合理确定回采速度提供参考。

电弧离子镀TiN/ZrN多层膜力学性能研究

采用电弧离子镀制备了调制比和总厚度一定,周期数不同的一系列TiN/ZrN多层膜,研究了周期数对多层膜力学性能的影响。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了多层膜的结构形貌,利用显微硬度计、往复摩擦试验机和多功能材料表面性能试验仪测试了薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果表明,多层膜都呈现单一的面心立方结构,以柱状晶结构生长,表面致密光滑,界面效应明显,力学性能受到界面结构和择优取向的影响,当周期数为50时,TiN具有明显的(200)择优取向,多层膜的硬度达到最大值2568 Hv,多层膜的摩擦学性能受到表面形貌和硬度的影响,当周期数为40时,具有最低的摩擦系数为0.47,磨损率随着硬度的增加而减少,在50周期时的磨损率为6.9×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),耐磨性最佳。

支座预埋板锌铝合金粉末共渗工艺概述

为解决在施工过程中发现的支座预埋板腐蚀问题,提出采用锌铝粉末渗锌工艺提高其耐腐蚀性及表面硬度,减少支座预埋板锈蚀造成的经济损失,保证现场施工人员的安全。主要叙述了锌铝合金粉末渗锌的工艺流程,重点介绍了抛丸、渗锌、钝化等关键工序,并介绍了该类产品的检验要求。