矿井灾变时期气囊密闭技术的研究与优化

为探究气囊密闭工艺在矿井发生灾变过程中的密闭工艺效果,以唐山开滦实验巷道为工程条件,运用Fluent数值软件,结合快速气囊密技术,研究了不同火灾发展阶段下灾区爆炸危险气体的变动特性以及运移规律,分析了快速气囊密闭的工艺效果,并针对现有工艺进行了进一步的优化和设计。结果表明:灾区内上隅角CH_(4)浓度最高,气囊密闭具有封堵速度快、气密性好的特性,能在5 min内完成巷道的完全封堵,漏风率控制在5%以内,同时快速气囊密闭使得通风量急剧减少,CH_(4)积聚速度变快,氧气扩散较慢,未形成爆炸危险区域。利用PLC控制方式和远程遥控手段优化现有气囊密闭工艺,实现了远程控制。

沿空留巷采空区自动化密闭系统

现有的沿空留巷采空区密闭方法大多集中于构筑密闭墙及封堵墙体裂隙,施工周期较长且反复进行,消耗大量人力成本,自动化程度低,易发生二次破坏。针对上述问题,设计了一种沿空留巷采空区自动化密闭系统。该系统以柔性密闭气囊为载体,将未充气的气囊置于采空区密闭墙和单体液压支柱之间,对气囊充气使其与沿空留巷顶底板及采空区密闭墙外侧贴合接触;智能感知矿压显现导致的巷道围岩变形,气囊随时变化形状柔性应对,即当气囊内部压力上升并超过安全泄压阀额定压力时,自动释放气囊气体缩小体积,以重新与顶底板围岩紧密贴合,达到持续密闭采空区的效果,抑制采空区危险气体泄漏。现场试验结果表明:安全泄压阀在柔性密闭气囊内部压力达到约4 kPa时正常开启,压力达到2.7 kPa左右停止泄气;柔性密闭装备感知压力变化后收缩体积以重新适应围岩形态,可长时间并持续性地密闭采空区;柔性密闭装备安装后与采空区密闭墙贴合度高,密闭墙墙体前瓦斯体积分数降低0.13%,有效抑制了瓦斯溢出。

再制造盾构机状态评估及负载调试技术研究

盾构法在城市地下空间开发中优先选用,因地下工程水文地质环境复杂,对设备性能及状态要求极高。鉴于制造车间环境受限,盾构机关键部件/系统未能完全实现负载状态调试,部分功能及指标测试存在漏洞,会影响到后期服役项目的施工水平。文章按照“项目使用反馈—动态、静态勘验—状态评估检测—再制造方案设计、评审—维修再制造—整机组装调试—下线验收”全流程开展研究,以土压平衡盾构机再制造为例,采用密封气囊机构包裹刀盘及前盾切口环,向气囊内注入压缩空气形成带压环境,模拟盾构施工状态进行联机调试,完善车间联机调试负载缺失环节,一定程度提高整机性能的可靠性。

高瓦斯工作面隅角柔性气囊安全封堵研究

为解决高瓦斯工作面隅角封堵工人劳动强度大、效率低,封堵效果不佳易造成隅角瓦斯浓度超限等安全问题,研发设计了矿用阻燃内外胆组合结构的轻型柔性隅角封堵气囊,并相应提出了单体液压支柱配合轻型柔性气囊的隅角封堵新方法。通过实验室测试实验和现场工业性试验表明:选用PVC材料和双抗涂覆布材料的气囊质量小、轻便实用,大幅降低了工人的劳动强度,提高了工作效率,减小了传统封堵方式编织袋装碎煤造成的遗煤浪费;该气囊可适应大变形(变形率可达42.5%)、耐冲击(2×104J的冲击能量不破坏),抗撕扯能力强,且具有阻燃特性,重复使用率高,大大节约了隅角封堵的成本;使用气囊封堵后,采空区内瓦斯浓度显著增大,说明气囊封堵的密闭性增加,安全封堵效果十分明显。

圆形全成形型安全气囊织物的布局设计

通过分析圆形全成形型气囊织物因经纱织缩率不同而造成的可织性问题，探讨了这种新型气囊织物的单、双层织物布局设计，并建立了气囊织物中单。

穿黄隧洞工程泥水盾构掘进施工技术

南水北调中线工程穿黄隧洞为大型水工隧洞,位于地震区,采用盾构法施工。盾构隧洞工程的施工难点是进、出洞段的施工和不同复杂地层的开挖。针对施工难点,在始发洞段,采取地层加固和气囊密封技术,在各种地层中施工时,根据地层情况,选择相应的施工参数,并采取了短边控制长边测量等关键技术,保证了施工的顺利进行。隧洞施工完成后,经检测,隧洞路线贯通精度高,误差仅25 mm,远低于50 mm的设计要求。

小型固体发动机燃烧室绝热层气囊自动膨胀加压粘贴成型工艺

提出了一种新型的固体火箭发动机燃烧室绝热层粘贴成型工艺。该方法使用成型模具先将绝热层模压硫化成预制件,然后在真空烘箱中,利用封口密闭气囊在真空环境下的自动膨胀加压作用,将硫化预制件粘贴到壳体上。该工艺方法显著特点是封闭气囊内的空气因热效应产生的压力增量抵消绝热套弹性变形的压力消耗。以TI116绝热层的使用为例,利用弹性变形模型计算出了该工艺方法所能适用的绝热层橡胶套的最大厚度,最低固化成型温度。通过拉伸试验确定了所用胶粘剂的固化参数,并对粘接数据曲线的原理进行了初步分析。整个粘贴成型过程中,真空烘箱还同时为绝热层/壳体界面提供了合适的真空度,避免粘贴界面的裹气、脱粘。相比于传统的气囊充气加压成型工艺方法,该工艺方法步骤简化,操作简便,单批次绝热成型壳体数量多,效率高,能很好地保证绝热层尺寸,适合于小型发动机的快速绝热成型。

采用橡胶气囊实现隧道盾构密封的研究

充气式高压橡胶气囊作为一种新的密封方式被应用到盾构施工中。为了解决隧道盾构进出洞施工中的盾构密封问题,从密封原理出发,进行了性能参数、装置结构特点、气囊选型设计、安装操作流程等方面的分析研究,结果表明:充气式高压橡胶气囊可以实现进出洞门与盾构外壳的可靠密封,其操作性和可靠性相对传统密封方式有了很大的改进和提高,目前已在盾构进出洞密封工程中得到了应用。

双膜冷气囊在高大平房仓的应用

在高温高湿的夏季,高大平房仓表层粮温会随外温上升而上升。因此,在平房仓应用空调制冷降低仓温的基础上,将粮堆表面用双层薄膜进行密闭,使空调产生的冷气导入膜下。通过对粮堆表、上、中、下层粮食温度测量,结果表明:双膜冷气囊的应用,可以使粮堆表层与外界高温环境隔绝,长期保持储粮的低温环境,有利于保持食粮品质良好。

随钻测量自保护密封原理及影响因素分析

为适应钻孔深度越来越深要求,延长随钻测量工作寿命,针对组合静密封结构缺陷,设计一种适用于随钻测量仪器的自保护密封装置。通过静力学膨胀数值模拟对橡胶气囊膨胀位移与气压关系进行研究,并在此基础上对模型尺寸大小不同,结果不同原因进行分析,讨论造成自保护密封装置模拟结果不同的因素,确定气囊直径、宽度、壁厚和内腔宽度4个自变量,并对4个自变量进行模拟,探究其与橡胶气囊膨胀关系;在静力学膨胀模拟基础上,建立自保护密封简易模型,通过流体数值模拟对其密封效果进行分析。结果表明:自保护密封装置橡胶气囊膨胀位移大小与压力成线性关系,橡胶气囊膨胀位移比k与气囊直径和宽度呈二次函数关系,与气囊内腔宽度和壁厚成反比且橡胶气囊内外圈膨胀位移比k大小不同,并随着自变量参数增大,外圈膨胀位移比k逐渐小于内圈,可推导出橡胶气囊结构尺寸存在膨胀位移比k最大的临界值;在自保护密封装置保护下,自保护密封简易模型内部无水流动轨迹,证明了自保护密封装置可靠。橡胶气囊结构尺寸临界值的存在为设计在仪器空间有限情况下达到最佳密封效果的自保护密封装置尺寸提供依据。

气压自调式安全阀的设计及应用

针对水下布放回收装置气囊承压差低的问题,研究设计了一种气压自调式安全阀,对其结构及工作原理进行了简要的分析,采用硫化技术将安全阀硫化在气囊上,同时将其内的密封圈硫化于导向密封盖的沟槽内。工程应用表明:该安全阀可确保回收装置工作过程中气囊内的压差保持在气囊承压能力范围内,同时解决了安全阀反复开启时密封圈脱落及移位问题。

气囊封条贴片缺陷检测系统设计

针对汽车气囊封条贴片表面缺陷检测效率低下的弊端,构建了一种基于视觉软件HALCON可对气囊封条贴片进行自动化检测的机器视觉系统。运用图像处理算法中形态学算子实现对封条表面0. 3 mm2以上的污渍、露白、残缺的检测。通过对1 000个样本的检测与分析,系统的正确率超过99%,误报率小于1%,漏报率为0,结果表明:设计的系统具有精度高、稳定性强的优点。

气囊封口式封套野外封存应用验证

目的验证气囊封口式封套在军事装备野外封存中的防护效果和勤务适应性,为军事装备野外封存防护探索解决方案。方法基于高阻隔铝塑复合材料和气囊压力封口技术原理,依据军事装备野外驻训、战地部署的防护需求,设计气囊封口式封套,并选择8个典型气候环境区的部队,组织为期1年的野外实装封存试验。结果气囊封口式封套材料容易破损,即使外观完好的封套,其封存效果也存在较大差异,有的防锈蚀效果很好,有的反而加速了装备锈蚀。结论气囊封口式封套存在结构性缺陷,对封存场地要求较高,安装操作不便,容易受温差变化影响,不适合军事装备野外封存使用。

矿用智能快速密闭气囊关键技术研究

现有密闭气囊存在密封性能不好,出现漏气无法补气,不能远距离操控及监控,不能最大程度地保证救援人员的人身安全等缺点。针对气囊的不足,需研制一种新型气囊,在现有气囊的原理基础上进行改进。新型气囊的研制需对以下技术进行研究:1远控式智能充气补气及放气的设计;2适应复杂巷道的密闭气囊结构设计;3远距离监测的设计。智能快速密闭气囊实现了密闭气囊的智能充气和补气,也实现了密闭气囊的远控拆除,能在一定程度上保障操作人员的安全。

高瓦斯工作面隅角新型组合封堵气囊研究

隅角封堵是解决工作面隅角漏风、瓦斯超限问题的有效方法。针对现有垛双抗袋、风筒布封堵技术及气垛充填技术难以实现全断面封堵,轻型柔性气囊极限承载压力较小且无法回收利用等问题,设计了一种隅角新型组合封堵气囊,将该气囊制作成大小组合式结构,以适应不同巷道封堵断面的需要。对该气囊进行了抗压和抗冲击物理试验,结果表明:气囊变形速率在抗压物理试验初始阶段较大,随着施加泵压增大逐渐减小,达到额定工作压力(0.05MPa)后气囊形状趋于稳定;随着冲击气囊的矸石质量增大,气囊变形量增大,矸石回弹高度减小,矸石动能吸收效果更佳。在余吾煤业N1101工作面对新型组合封堵气囊进行了现场试验,结果表明:采用组合封堵气囊封堵上隅角后,采空区平均瓦斯体积分数较采用传统风筒布封堵时上升了13.85%,上隅角和回风巷平均瓦斯体积分数分别下降了16.04%和8.69%,且瓦斯体积分数变化平稳、波动小,有效解决了采空区局部漏风及上隅角瓦斯超限问题;新型组合封堵气囊可回收利用,降低了隅角封堵成本。

高强度气囊在运输风电塔筒钢基桩系统中的设计

针对目前国内外风机钢基桩在运输上存在施工难度大、运输成本高、漂浮运输密封装置不易实现等缺点,提出了一种高强度气囊配合拖船运输的新型方案。该方案受施工进度影响较小,运输安全性很高,钢基桩下沉风险很小。针对此方案,对某风电场案例进行了详细的计算和理论分析,列出了具体的实施步骤,充分证明了该方案的可实施性和安全性,有较好的应用前景。

三软煤层钻进作业新型除尘装置研制与应用

以三软煤层钻进作业场煤尘治理为研究对象,通过分析和试验,成功研制了"气囊封孔—负压吸尘—气尘分离—自动排尘"新型煤尘处理装置,并在现场应用中取得了良好的效果。降低了作业场粉尘浓度,改善了工人作业环境,降低了职业病危害程度,保证了钻进作业安全和职工身心健康。

管道封堵气囊在管道检修中的应用

本文针对大伙房水库输水工程管道维修、抢修等工作中遇到的实际问题,详细阐述了管道封堵气囊技术的作用、施工方法及难点,这一应用实例可为同类型的工作提供参考。

崖门大桥斜拉索维护方案与施工要点

崖门大桥已通车15年,目前处于良好的工作状态。特别是定期和日常养护检查发现的斜拉索质量病害能及时维护,锚具除锈更换专用油脂,PE护套表面刮损修复;斜拉索钢套筒上移,增设了螺旋线抑制风雨振;在防雨罩上方增设气囊压力式密封,效果较好,可提高结构耐久性,延长桥梁使用寿命。

双气囊水封装置在管道连头中的应用

在油田改造项目中,经常遇到新老管道动火连头的问题,但由于管道内介质清理不干净或可燃气体浓度检测不合格而无法进行正常的焊接作业。通过研制、运用双气囊水封装置,保证了连头工作的顺利进行。结合大庆油田北Ⅱ-1联合站改造项目的新建沉降罐溢流管与原溢流干线的连头工程,简要介绍了管道封堵连头的工艺原理,较为详细地论述了涉及管道切割、封堵器的制作与安装、法兰三通制作、管道连接等内容的管道封堵连头的操作要点。实践证明,运用双气囊水封装置,可成功解决在可燃气体浓度检测不合格的情况下完成新老管道连头工作的问题,降低了施工成本,保证了工程进度和质量。