Stability and nonlinear dynamic behavior of drilling shaft system in copper stave deep hole drilling

The stability and nonlinear dynamic behavior of drilling shaft system in copper stave deep hole drilling were analyzed. The effects of the fluctuation of the cutting force, the mass eccentricity and the hydrodynamic forces of cutting fluid could be taken into consideration in the model of drilling shaft system. Based on the isoparametric finite element method, the variational form of Reynolds equation in hydrodynamic fluid was used to calculate nonlinear hydrodynamic forces and their Jacobian matrices simultaneously. In the stability analysis, a new shooting method for rapidly determining the periodic orbit of the nonlinear drilling shaft system and its period was presented by rebuilding the traditional shooting method and changing the time scale. Through the combination of theories with experiment, the correctness and effectiveness of the above methods are verified by using the Floquet theory. The results show that the mass eccentricity can inhibit the whirling motion of drilling shaft to some extent.

某电站压力管道设计及施工方案研究

某电站压力管道斜井采用与水平面夹角60°布置方式,长度282.19 m,较长斜井段增设平段及施工支洞会大大减小施工难度,提高效率,同时也会增加工程投资。通过研究比选压力管道斜井段布置方式,确定采用一斜到底中间不设平段及支洞方案最为经济。在实际开挖过程中,遇到不良地质条件,斜井开挖时先导孔施工频繁发生塌孔、卡钻现象,导致施工无法顺利开展,经对斜井施工方法比选研究,选定新增施工支洞分段预固结灌浆反井钻法解决了施工难题,为后续类似工程设计及施工提供参考。

小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法

小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明:中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。

地铁暗挖竖井深孔注浆止水施工技术研究

针对承压水粉细砂地层竖井施工发生流水涌砂及坍塌的难题,采用深孔注浆止水帷幕代替人工降水。通过对注浆帷幕的设计以及增加预防竖井侧壁滑塌的棚盖措施,有效阻隔了竖井开挖过程中的地下水,满足暗挖施工无水作业的条件。

大型露天矿山深孔台阶爆破振动特征与安全控制

为了减少采场附属设施受爆破振动效应的不利影响,对长九露天建材矿爆区进行了爆破振动监测。通过回归分析、小波包分析对采场爆破振动传播规律及能量分布特征进行了研究,使用考虑概率的改进萨道夫斯基公式对安全药量进行了推算。结果表明:三方向峰值振动速度中水平径向和垂向较大,水平切向较小。峰值振动速度总体上与最大单段药量成正比,与爆心距成反比。现场多数测点爆破振动的主频为20 Hz以下的低频。由于采用微差延时起爆,段药量和微差间隔时间是影响峰值振动速度关键因素;通过回归拟合建立了符合现场地质、地貌和爆破条件的爆破振动传播数学模型,其中垂向振动传播的方向性最明晰;采场爆破振动的能量分布在200 Hz以内,且主要集中在90 Hz以下,随着最大单段药量和爆心距增大,主振频带的带宽减小并向低频端移动,低频带能量占比增大;增加雷管段数在爆破近区减振效果不佳,在爆破远区减振效果明显。通过实测数据对比,使用考虑概率的改进萨道夫斯基公式推算的安全药量相较于传统萨道夫斯基公式能更好地控制超出安全振动速度限值的小概率事件发生,有效提高溜井在爆破施工过程中被保护的概率,对控制爆破参数设计有一定的参考意义。

切割井中深孔孔内分段爆破一次成井数值模拟

为分析中深孔孔内分段爆破一次成井的爆破效果,采用ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件,对孔内分段装药和不分段装药2种不同装药结构下中深孔爆破切割井处应力变化、损伤区域进行模拟计算研究。结果表明:孔内分段装药爆破时切割井中部两侧应力更集中,炸药爆炸产生的应力波更多的作用于炮孔顶部岩石处,使其受到的应力更大;分段装药时炮孔下层炸药首先起爆为上层炸药爆炸创造了良好的自由面,炸药爆炸产生的能量更多作用于岩石两侧及顶部,导致其损伤区域高度更高,模型底部产生的裂纹较密集,并且模型外侧边界处裂纹衍生的数量以及裂纹宽度和长度明显较高,证明孔内分段装药对切割井爆破一次成井具有更优的效果。最后,应用此方案在矿山现场成功施工1条高度为13.2 m、断面为2.1 m×2.2 m的切割天井,表明该方案具有较好的工程意义和推广价值。

基于力柔顺控制的断路器轴孔零件装配算法

针对双臂机器人断路器轴孔零件装配操作任务,研究了一种两阶段轴孔装配轨迹规划策略,为了提高双臂协调装配作业的柔顺性和精确性,提出一种FAIC控制算法,实现精确的力跟踪。首先建立轴和孔接触状态力学模型,开展轴孔装配机理研究,根据双臂末端受力平衡,提出了一种操作空间轴孔装配的双臂运动轨迹规划方法。基于阻抗控制实现柔顺轴孔装配,采用模糊控制器在线辨识阻抗控制最优参数,提高装配操作质量。实验结果表明,在双臂协作轴孔装配策略结合FAIC算法作用下,轴孔间接触力控制在3 N以内,装配效率提高36.5%。综上所述,本文提出的FAIC算法与装配策略在双臂协同断路器装配作业中有效地缩短磁组件的装配时间,提高装配效率与精度。

高海拔环境竖井长宽比对隧道竖井自然排烟性能的影响

通过FDS数值模拟软件,研究不同环境压强下竖井长宽比对隧道内烟气流动和竖井自然排烟性能的影响。研究考虑了竖井长宽比和环境压强,分析竖井附近的温度分布、流场分布、竖井排出烟气中各成分的量等参数。研究结果表明,在保持竖井横截面积不变的情况下,竖井长宽比的增加会使得排烟能力先下降后保持稳定;在竖井长宽比过小的情况下,竖井出口处会产生涡流,降低排烟能力;环境压强的增加,使得烟囱效应增强,排烟能力略微增强,同时会使吸穿现象更容易发生。因此,对于高海拔隧道中竖井自然排烟系统的设计,合理设置竖井长宽比有利于排出更多烟气,提高排烟能力。

蓄能电站两级超深竖井施工技术研究

蓄能电站两级超深竖井施工技术研究,涉及复杂地质条件下的高效、安全施工关键技术。研究聚焦于开挖方法优化、安全支护体系构建、导孔精准控制以及安全保障措施的完善。以阳江抽水蓄能电站为例,通过采用先进的钻爆技术和支护材料,实现了竖井的快速开挖与稳定支护。同时,利用定向随钻纠偏测斜技术,确保了导孔的精准施工,优化竖井扩挖施工工艺流程。本研究为蓄能电站超深竖井施工提供了技术支持与安全保障,推动了工程建设的顺利进行。

跨孔电阻率CT技术在立井地面预注浆效果检查中的尝试

立井井筒在遇到含水层或松软破碎岩层时,地面预注浆是常用的堵水加固技术,但对于注浆效果的检查和评价一直没有可靠的手段。物探技术的飞速发展为地面预注浆效果检查带来新的希望。然而,迄今为止国内外尚未有通过物探手段对竖井地面预注浆效果进行检查与评价的报道。通过对物探技术的介绍,分析了常规底面物探技术无法在较深立井地面预注浆效果检查中应用的原因,阐述了超高密度跨孔电阻率CT技术的原理、方法和仪器,并在云南滇中引水工程香炉山引水隧洞新增竖井地面预注浆中进行现场尝试应用。结果表明,超高密度跨孔电阻率CT技术具有分辨率高、多解性低以及全自动、快速采集的特点。通过钻孔深入注浆地层进行测试,相比地面物探方法能更准确地反映地层物性参数变化情况,对较大尺度范围深部地面预注浆效果的定性检查评价是可行的,应进行更多的研究和尝试。

西部软岩地层冻结井筒固管水文孔施工技术

西部软岩地层具有隔水层较薄、含水层较厚的地质特征,在冻结法施工井筒时会造成水文孔报导困难。水文孔是判断冻结壁发展规律和确定井筒开挖时间的主要依据,为了确保水文孔能够准确报导,采用水泥浆固管技术来封堵水文孔套管与围岩之间的环形空间,以确保套管与地层有效黏合,并避免上下层位串水。通过工程实践,验证了该项技术的可行性,为井筒修复冻结工程及类似工程提供了有价值的参考。

竖井大直径空孔掏槽爆破的振动效应分析

大直径空孔对掏槽爆破及其振动效应有复杂的影响。以青岛地铁5号线沾化路竖井工程为背景,借助数值模拟与现场试验相结合等手段,揭示了直孔掏槽时大直径中空孔孔径和装药孔与中空孔距离的比值K对掏槽区破岩效果和地表振速响应规律的影响。研究结论表明:掏槽区爆破破岩和减振效果与K值之间存在显著的正相关性,且K值为1时大直径空孔掏槽爆破效果最为合理;采用大直径中空孔(Ф80 cm)掏槽,基于数码电子精确延时的逐孔起爆方式,可将实际工程地表质点峰值振速精准控制在0.3 cm/s以内;现场试验监测与数值模拟结果误差在8%左右,表明研究方法是合理可行的。研究结论能为城市闹市区地铁及竖井爆破振动有害效应精准控制提供依据和参考。

核工业遥操作电机快换装置的优化设计与实验

针对核工业热室电机遥操作快速更换存在维修难度大、耗时长等问题,基于现有电机快换装置,进行优化设计与实验。根据电机遥操作快换的设计需求,介绍了其整体结构和快换原理;以轴孔装配为机理分析在更换过程中出现卡阻与楔紧的原因,设计了一关节轴承的五自由度被动柔顺机构和两级轴孔导向装配结构;根据电机遥操作更换的流程,搭建实验平台,对电机快换装置进行各项参数测试。实验结果表明,其快换装置允许的位置误差范围为(-5~5)mm,姿态误差范围为(-0.08~0.08)rad;在位姿误差范围内,其成功率可以保持在90%以上;电机遥操作快换时间保持在190s左右。该研究降低了电机遥操作的操作难度和更换时间,大幅提高了电机快换装置的各项性能指标,为类似的产品提供了参考。

铁路隧道斜井进正洞挑顶施工技术研究

文中以某铁路隧道施工项目为例,深入分析了斜井正进洞挑顶施工技术在实际应用中的注意事项与关键环节。研究发现,斜井正进洞挑顶施工技术在铁路隧道施工中具有良好的应用效果,能够减少正洞与斜井施工之间的交叉影响及施工量,有效提升施工作业环境的安全性与稳定性,控制施工成本。

公路隧道通风竖井施工及探测技术

结合某隧道通风竖井,采用先行开凿一个超前小口径先导孔,再使用破岩滚刀逆向扩挖形成溜渣导孔,最后进行正向爆破扩挖竖井;具有操作简单、安全等优点,改善了劳动条件,降低了劳动强度。破岩滚刀刚度大,单位时间工效较高,能够快速逆挖形成溜渣导孔。采用3D移动扫描仪,凭借强大的SLAM(同步定位与建图)尖端技术和大测程性能,通过3D模型数据的精确分析和直接观察,判断破碎带溜渣导孔的变化情况,对溜渣导孔采取钢护筒预支护措施,可有效消除正向爆破扩挖过程中溜渣导孔堵塞等不利影响因素,安全水平显著提升。

引洮二期工程八干渠饱和浅埋土塌方洞段处理方案比选

引洮二期工程八干渠后段地质条件较差,施工过程中经常发生掉块、塌方等地质灾害,特别是八干渠22#隧洞。文章对工程实例进行对比研究,得到了切合实际、经济可行的处理方案。文章针对引洮二期工程八干渠后段22#隧洞新增斜井上游浅埋饱和洞段运用对比分析法讨论洞顶浅埋洞段塌方处理的几种方案,通过分析得到适合该地质条件、投资上经济、技术上可行、效果更佳的施工方案。研究结果表明浅埋饱和土塌方洞段适合运用高压旋喷桩方案处理。文章可为今后类似工程的施工提供有效的参考。

“深孔逆爆法”在开挖竖井施工中的研究及应用

竖井开挖施工面临着复杂的技术挑战和对安全的较高要求,而传统的施工方法已难以满足日益增长的对施工效率和安全性的需求。本文提出一种新型的竖井开挖方法“深孔逆爆法”,通过一次性钻孔和自下而上的分段爆破,优化了施工流程,减少了设备投入和工序交叉,还显著提高了施工安全性和工作效率。在某水库导流洞工程中,深孔逆爆法表现出良好的适应性和可靠性,通过精确的钻孔质量控制和高效的爆破流程设计,确保了竖井的开挖质量,在技术经济指标方面也优于传统方法,为竖井开挖工程提供了一种高效、安全和经济的新施工方法。

双给煤机煤仓在义城煤业的设计及应用

针对义城煤业煤仓堵仓,在煤仓设计时就考虑堵仓问题,通过将煤仓设计为2个放煤口和2个给煤机的方法,从煤仓内部分煤器将煤炭分别从2个放煤口放出,当其中一个放煤口堵塞,打开另一个给煤机进行放煤,可使堵塞的放煤口自然疏通,操作简单。矿井新煤仓施工完毕后使用效果良好,从源头上解决了单放煤口煤仓堵仓后需要放炮疏通的问题。

分层分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的应用研究

主要介绍了复式三角形分层分段直眼掏槽、复式正方形分层分段直眼掏槽以及孔内微差分段直眼掏槽在石灰岩井筒爆破中的对比试验情况。结果表明:复式正方形分层分段掏槽在试验井筒中有最佳的爆破效果,并应用现有岩石动力学的成果分析了这一试验结果的原因。此外,试验还表明最佳的炮孔深度接近于井筒的半径。

BTA深孔加工非线性流体力的分布特性

研究了BTA深孔加工中非线性流体力的分布问题。依据实际加工中非线性流体动压力应满足的物理特点,以近似解析解为基础,建立了有限长钻杆所承受的切削液流体动压模型,模型中考虑了钻杆转速、涡动速度及钻杆偏心率等因素。针对切削液非线性流体力的分析与计算,定量阐明了切削液非稳态流体的动压特性,并结合钻杆运动参数与结构设计参数等改变时对非线性流体力分布变化规律的影响,讨论了切削液流体力引起的钻杆涡动和失稳的力学机理,得出了对生产实践有指导意义的钻杆间隙系数用量选择准则。