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.

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。

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。

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。

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。

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。

厚松散层薄基岩地层井筒偏斜综合治理技术

针对厚松散层薄基岩地层井筒偏斜综合治理技术难题,以山东巨野矿区郭屯煤矿偏斜井筒地面注浆治理工程为背景,基于井筒松散层段偏斜与竖向压缩变形共存且向非对称开采工作面方向偏斜的全新破损特征,揭示郭屯煤矿井筒偏斜与竖向压缩变形机理,分析认为该2种特征分别是煤层非对称开采引发的底含非均匀疏水固结沉降叠加作用下地层水平倾覆推力和竖向附加力所致。本着确保安全、不停产治理的原则,制定了在役偏斜井筒不停产地面注浆综合治理方案,研发了系列井筒偏斜综合治理技术:(1)保护在役井筒“泄压-预警”双控地面高压注浆技术;(2)厚松散层单孔多层段注浆新型套管与施工工艺;(3)厚松散层地面注浆参数工程化确定方法;(4)在役井筒不停产运营下深孔高压注浆治理预警技术。综合监测结果表明:郭屯煤矿主、副、风3个偏斜井筒治理工程注浆过程中严格按照厚松散层薄基岩条件下偏斜井筒不停产综合治理技术进行实施,完成注浆孔钻探工程量31 026.8 m,注浆量达到35 536.66 m3,实现了矿井不停产注浆治理;治理后井筒向北向西不再继续偏移,主井井筒注浆期井口处向北和向西偏斜量分别减小12 mm和18 mm,副井井筒井口处向北和向西分别减小13 mm和41 mm,注浆结束1 a内井筒整体偏斜量仍继续减小并有回正趋势,且井筒周边下沉速率减缓,确保了井筒运营安全。研究成果在郭屯煤矿厚松散层薄基岩地层偏斜井筒地面高压注浆治理工程得到了成功应用,为今后在类似工程中应用提供参考依据和工程经验。

兰陵县会宝岭铁矿变质岩裂隙含水层放水试验技术探讨

本文采用井下水文地质钻探及放水试验技术查明了会宝岭铁矿-410m~-760m标高井筒施工中出水点位置、岩性特征、水压、地下水导水通道及补给来源等水文地质成果;根据放水试验成果计算各涌水段水文地质参数,开展井筒施工涌水量预测,为井筒施工提出防治水建议,并为深部矿体开采提供重要的水文地质资料,也为沉积变质岩型铁矿床深部探水技术进行了讨论。

套丝机轴芯套零件钻攻装备设计

针对套丝机轴芯套零件的端面和圆周上均布的螺纹孔在普通钻孔攻丝时不能同一工序进行加工的问题,根据零件工艺特点和用户的加工需求,设计出在同一道工序进行轴芯套零件的端面和圆周上均布螺纹孔的加工问题。解决在端面和圆周2种轮廓特征上实现一次性完成中心钻孔、麻花钻孔和攻丝加工技术的工序集中难题。通过改造装备的实践,实现加工方便、高效、误差小和低改造成本,提高螺纹孔加工的生产效率。

基于SPH粒子法的盲天井掏槽爆破数值模拟

针对上向盲天井掏槽孔爆破效果,运用补偿系数法对周边大空孔孔间距进行计算并进行方案制定,利用光滑粒子流体动力学方法(SPH粒子法)进行数值模拟计算,开展盲天井掏槽爆破周边空孔作用以及补偿系数对爆腔及岩石损伤范围影响研究。研究结果表明:在孔间距一定时,爆腔面积随补偿系数增大呈增加趋势;当补偿系数达到2.42时爆破效果最佳且达到峰值0.54 m^(2),而后爆破效果作用达到极限,爆腔面积变化趋于稳定;岩石损伤范围因炸药作用效果有限,总体变化范围在10%以内;模拟过程中SPH粒子能良好地模拟出爆破过程中岩石运动状态、空孔填充情况以及岩石损伤范围。所得模拟结果与现场试验爆腔断面面积吻合度高,说明数值模拟计算具有一定的准确性。

基于外包络点的最小外接圆误差快速评定方法

对大尺寸轴类零件的高精密圆度测量时会生成大样本测量点集,而基于大样本点集的快速最小外接圆(MCC)误差评估已成为急需解决的工程问题。圆度测量产生的点集一般为有序评估点集,其最小外接圆可由该点集的外包络点确定。为提高最小外接圆计算效率,先利用包络向量搜寻外包络点,再进一步将外包络点压缩至常数范围,进而基于压缩后的外包络点快速求取最小外接圆及误差。分别利用文献数据、仿真数据和实测数据验证基于外包络点的最小外接圆误差快速评定方法的通用性、高效性和实用性。基于外包络点的最小外接圆误差快速评定方法具有实现简单、评定速度快的特点,可用于改进现有圆度仪的最小外接圆计算方法。

大直径顶管进出洞口对矩形竖井结构的受力影响研究

作为顶管工程最为重要的构筑物之一,顶管始发井或接收井需要在井壁上开设尺寸不一的圆形洞口供顶管进出,洞口的设置影响了井体结构受力。以有限元软件为分析工具,依托西安市某DN3500内径电力顶管工程,研究采用明挖顺作法施工的井壁开洞对井体结构的受力影响规律,将之与同等条件下的沉井结构内力计算结果进行对比,得出了不同工艺井侧壁开洞前后的内力变化规律,并提出了相应的井结构优化设计建议,为相关工程的设计与分析提供参考。

煤矿立井过平顶山砂岩水害预注浆治理关键技术

工作面预注浆是立井过含水岩层主要水害防治方法之一。平顶山及周边煤田广泛发育的平顶山砂岩厚度一般在80~140 m,该层砂岩硬度较高,裂隙发育,但裂隙具有高倾角、微细、横向连通性差等特点,水害治理难度大。针对如平顶山砂岩这类含水岩层,采用分段注浆来保证整体注浆效果、多圈布孔避免残留注浆盲区、交叉环向螺旋布孔增强高倾角裂隙的连通性、水泥浆—化学浆联用保证微细裂隙的注浆扩散效果。该技术已在平煤十矿三水平进风井、十三矿己五采区进风井平顶山砂岩段水害预注浆治理等多个工程中应用,取得了理想的治理效果。较传统工作面注浆方式,在相对减少钻孔布置、节省工期及造价的同时,可保证治理效果,具有较高的实用性。

基于CFD混流式水轮机上冠流道降压结构优化研究

为探究中高水头混流式水轮机转轮不同上冠空腔结构的降压效果及优化可行性。以新疆红山嘴一级电站4号机为例,将3类不同上冠降压结构作为研究对象,基于CFD技术,采用SST湍流模型对7种泄漏流量下的3类上冠降压结构进行稳态数值模拟,计算工况共计21种。研究指标为泄漏水流态特性、泄水孔泄水能力、主轴密封下侧压力。结果表明:不同上冠降压结构内的泄漏水流态存在一定差异,尤其上冠顶部空腔及泄水孔位置最为明显;在中高水头混流式水轮机上采取含转轮泵的联合上冠降压结构,不仅能改善主轴密封工作性能还可在梳齿环出口形成稳定的局部压力,从根本上减少上冠间隙泄漏量;针对该电站主轴密封漏水问题,在机组上冠流道增设转轮泵可使泄水孔泄水能力提高17.12%、主轴密封压力降低15.98%,进一步提高电站的运行效益。该研究对单一型式的降压结构进行改进且实现优化目标,可为中高水头混流式水轮机设计改造及稳定运行提供一定参考依据。

中深孔爆破成井在逊克金矿的应用

逊克金矿采用Simba1354凿岩台车施工切割井中深孔,对掏槽方式、炮孔直径、施工精度、装药结构、爆破次数进行了优化,选择桶形掏槽提供自由面和补偿空间,120 mm大直径炮孔减小穿孔数量,导向钎杆提高了施工精度。通过提高装药密度和增加导爆索等措施改善爆破效果,通过分次爆破减少了天井被堵死的概率。采用该方法成功实施了中深孔爆破成井,提高了生产效率,降低了天井掘进存在的炮烟、粉尘、浮石等安全风险,保证了采出矿量和各生产矿块的生产接续,为工程进展提供了有力保障,可为同类矿山的开采提供借鉴经验。

一次爆破成井技术在自然崩落法聚矿槽施工中的应用

在自然崩落法开采中,聚矿槽主要采用机械钻进盲天井提供爆破自由面,施工成本较高,效率低,安全性差。为解决自然崩落法矿山盲天井的施工问题,以普朗铜矿为例,从盲天井施工的关键参数选取、爆破设计、设备选型等方面出发,通过理论分析与现场试验验证相结合的方法,提出一种一次爆破成井的盲天井施工方法。在普朗铜矿进行试验获得成功,并实现推广。与传统方法对比,聚矿槽盲天井的施工工期缩短了70%,成本降低了80%~90%,成井质量效果良好。在普朗铜矿实施的高效中深孔爆破一次成井实例,不仅施工安全,节约成本,更可为国内外自然崩落法类似矿山的聚矿槽施工提供重要参考借鉴经验。