轴向柱塞泵热特性及热力学建模实验研究

针对轴向柱塞泵在高压和高速工况下发热过快的问题,对柱塞泵热特性和热力学建模进行了仿真分析与实验研究。首先,在摩擦副发热理论基础上,考虑了泵内油液搅动摩擦与轴承摩擦发热源,研究了柱塞泵内发热机理和传热分析的热特性理论;然后,根据柱塞泵部件复杂和固流态域区分度高的特点,阐述了所采用的控制体积法原理,将泵划分为5个控制体积后,建立了以各个控制体温度变化为导向的热力学模型;最后,采用光纤光栅温度传感器和蓝牙无线温度传感器,针对不同的控制体节点设计了传感器封装结构和布置方法,共同组成了轴向柱塞泵在线热监测系统,并进行了在不同压力条件下的对照实验,对理论模型进行了有效性验证与分析。研究结果表明:对比实验和仿真结果,模型温度变化与实际误差值在5%左右,验证了该模型能准确地反映和预测泵热力学变化过程。该结果为柱塞泵热力学状态监测提供了故障诊断基础,并为液压系统热管理系统设计提供了理论基础和设计依据。

大采高综采工作面矿压显现及顶板活动特征研究

为了得到唐山某煤矿综采工作面的矿压显现及顶板活动特征,基于关键层理论、“悬臂梁-砌体梁”力学模型,通过现场观测、理论分析、数值模拟的方法对9煤层矿压显现特征、顶板结构、支架工作阻力开展了深入研究,建立了覆岩结构力学模型,得到了工作面支架工作阻力的合理计算式。研究结果表明:工作面来压步距和来压大小均有一定的规律性,呈现一大一小的周期来压现象,来压期间中部测区支架荷载最大,两边偏小;通过直接顶关键层判别方法,确定了第2层岩层和第7层岩层分别为亚关键层1和亚关键层2。亚关键层1破断后以“悬臂梁”结构形态垮落进入采空区,亚关键层2破断后形成了稳定的“砌体梁”结构,此时亚关键层1与亚关键层2共同组成了“悬臂梁-砌体梁”结构;第2层岩层和第7层岩层组成的双关键层结构的破断运移规律导致了工作面呈现一大一小的周期来压现象。当双关键层同步破断时,支架工作阻力为13 688 kN。

大采高工作面柔模沿空留墙掘巷技术

柔模混凝土沿空留巷技术已应用多年,在中厚煤层和薄煤层开采下均取得了较好的支护效果,但在厚煤层大采高工作面,因巷道高、巷旁支护压力大、混凝土早期强度低易受压损坏难以有效支撑顶板。大采高工作面矿压显现剧烈,巷旁维护难度大,故此提出一种新型的预浇墙柔模混凝土沿空留墙掘巷新技术,即在上工作面回采前,刷煤扩帮后提前预浇柔模混凝土墙体,提高煤帮整体支撑力的同时,解决柔模混凝土墙短期无法有效承载顶板来压的难题;待回采一定距离后,再沿墙滞后掘进下工作面回采巷道,且掘进方向与上工作面回采方向一致,缓解接续紧张,最终实现无煤柱开采。以王庄煤业3503工作面回采留设预浇墙为工程背景,建立了沿空留墙掘巷围岩结构力学模型,理论计算得出墙体力学支护参数,并通过现场应用验证了该技术的可实施性。结果表明:理论计算分析确定了墙体高宽比为5 m×1.5 m,混凝土强度C30即可满足留墙支护要求;沿墙掘进巷道总体变形量小,顶底板和两帮最大移近量仅为260 mm和125 mm,墙体最大受压18 MPa,小于墙体自身承载力;下工作面临近巷道掘进115 m后即趋于稳定。该技术应用全阶段效果良好,满足巷道使用要求,有效解决了大采高工作面沿空留巷重大技术难题,也可为相似工况无煤柱开采提供技术借鉴。

基于微震监测的不规则条带工作面冲击危险主控因素分析与防治

不规则条带工作面往往存在冲击地压的可能,而冲击地压的破坏性极大,严重威胁煤矿安全生产。彭庄煤矿4307工作面属于不规则工作面,为保证安全回采,对四采区工作面的微震监测结果进行分析得出4307工作面冲击地压的主控因素为构造应力、断层构造及坚硬顶板,并论证主控因素的防控可行性,为工作面回采期间防冲工作的开展提供依据。

综放孤岛工作面过空巷安全技术研究

针对岳城矿大巷煤柱回收工作面在回采过程中面临过空巷的技术难题,空巷内会出现顶板压力大、冒顶严重等问题,影响工作面的正常回采,以岳城煤矿大巷煤柱回收工作面为研究背景,通过理论计算得到了空巷支护强度应大于6.03 MPa,并采用数值模拟对不同支护强度下巷道的顶板应力及位移进行了分析,确定了当顶板支护强度达到7 MPa及以上时,空巷顶板下沉量可以控制在合理的范围内。空巷支护采用木垛支护,采用数值模拟对不同支护排距下空巷的顶板应力及位移进行了分析,确定选取0.7 m排距、1.5 m×3 m×3 m的联锁木垛可以满足综放工作面过空巷段的支护要求。现场矿压监测结果表明,当空巷顶板支护强度达到7 MPa及以上时,可以满足工作面安全生产要求,实现岳城矿大巷煤柱回收工作面的安全高效回采。

容器最高允许工作压力的理解及应用

在压力容器设计工作中,容器最高允许工作压力容易被设计者忽视,其概念也容易与容器顶部的最高压力混淆。本文从压力容器“压力”的基本概念入手,分析最高允许工作压力与工作压力、设计压力以及容器顶部的最高压力之间的联系与区别,并深入分析了容器最高允许工作压力的确定方法。容器筒体、封头、法兰、开孔补强等受压元件依据各自的设计条件和结构尺寸均能计算得到相应元件的最高允许工作压力。而一台容器的最高允许工作压力是唯一的,按照相关标准规范的规定,容器的最高允许工作压力为所有受压元件各自的最高允许工作压力取最小值。但这个理论计算过程较复杂,工程上进行了简化。学习了解这一简化过程有利于设计者正确理解容器最高允许工作压力。本文还分别介绍了容器最高允许工作压力在气密性试验和超压限度中的应用,以及设计工作中应该注意的问题等,以帮助设计者正确理解该术语。

孤岛工作面钻孔卸压效果研究及实践

针对孤岛工作面巷道围岩高应力场极易引发局部冲击地压灾害的问题,以陕西煤业龙华煤矿N1206掘进工作面为工程背景,利用FLAC3D建立数值模型,模拟了受动压影响巷道采用钻孔卸压防治冲击地压时,不同钻孔深度和不同钻孔间距下的钻孔周围应力分布情况。根据模拟结果初步确定大直径钻孔卸压技术采用单排眼布置方式,钻孔直径为113 mm,钻孔长度为10 m,孔间距为0.7 m。利用选定钻孔参数进行现场钻孔卸压并监测左右两帮围岩应力随时间变化情况,发现不同深度围岩应力变化规律基本一致,且深处应力值大于浅部应力值,所测应力均在巷道正常围岩应力范围内,证明该钻孔卸压方案的合理性,研究成果为动压巷道冲击地压防治提供一定的指导。

特厚煤层孤岛工作面初采矿压特征研究

为了掌握特厚煤层孤岛工作面初采矿压特征,以晋能控股煤业集团浙能麻家梁煤业有限公司14203-1孤岛工作面为研究对象,采用微震监测和数值模拟相结合的方法进行了研究。监测结果:工作面超前支承压力影响范围平均为252 m,煤层上方岩影响范围平均为111 m,其中岩层剧烈运动在顶板上方平均35.5 m,煤层底板影响范围平均为94 m,其中岩层剧烈运动在底板下方平均为44 m。监测数据与数值模拟具有良好的对应性及互补性,为安全高效开采提供了技术支撑。

大采深厚表土复杂空间结构孤岛工作面冲击地压防治技术研究

厚表土层覆盖下的深埋不规则孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,顶板运动剧烈,该类孤岛工作面在受到大采深和地质构造等因素的影响下,极易发生冲击地压。以某矿不规则深井孤岛工作面为工程案例,首先对工作面冲击危险性进行分析评价,通过开采前进行的模拟推进,采用覆岩空间结构理论,分析得到了高应力区域,确定了冲击危险区域和危险程度;采用应力在线监测系统进行冲击危险性实时预报,钻屑法进行危险性检验;采取钻孔卸压和爆破卸压措施对危险区进行处理,有效的保证了复杂空间结构下孤岛工作面的安全回采。

分层定量注水分层测压一体技术

注水井分层注水过程中地层的压力、温度监测可以为油层地质分析提供真实的资料,而现有分注测试技术存在着无法全程测试地层压力、温度的问题。基于偏心定量注水技术和井下测试技术的原理和工具结构,采用技术集成化研究和设计方法,研制了具有测试总成的注水测压堵塞器、带有测试通道的注水测压工作筒、带有阀底支撑总成且满足斜井投送注水测压堵塞器需要的专用投送器等关键工具,形成了注水井分层定量注水分层测压一体技术。室内实验表明关键工具密封可靠且满足在斜井上投捞更换注水测压堵塞器的需要。目前该技术现场应用5口井,投捞成功率100%,测压、测温数据提取合格率100%,扩展了现有偏心分层注水技术的功能,具有广阔的应用前景。

土压平衡盾构机土舱压力的设定方法及原位实测反分析

通过分析盾构机刀盘开口率、穿越土层性质、隧道线型和地面超载4个因素对EPB盾构机土舱压力设定的影响,提出土舱压力的土性修正系数和曲线修正系数,建立既能体现土层性质又能反映隧道线型的土舱压力设定方法。基于杭州地铁盾构隧道施工的监测数据,以地表变形为筛选指标析出典型区段土舱压力的原位实测数据,并以此对开口率为36%的辐板式盾构机和开口率为65%的辐条式盾构机在淤泥质粉质黏土中分别以直线和曲线掘进时的修正系数进行反分析,得出相应的土性修正系数和曲线修正系数,并通过实例验证了修正系数的取值。结果表明:在给定土层中掘进时,开口率为36%的辐板式盾构机与开口率为65%的辐条式盾构机相比,前者挤土效应更明显,在曲线掘进时土舱压力的增量也较大;而后者的土舱压力更稳定。

测定患者呼吸功对调整压力支持通气水平的意义

目的：评价患者呼吸功（ＷＯＢｐ）对调整压力支持通气（ＰＳＶ）水平的意义。方法：观测不同水平ＰＳＶ时，ＷＯＢｐ、呼吸机做功（ＷＯＢｖ）及呼吸频率（ＲＲ）、潮气量（ＶＴ）等指标的变化。结果：随ＰＳＶ水平增高，ＷＯＢｐ逐渐降低，ＷＯＢｖ逐渐增高；ＰＳＶ０时，ＷＯＢｐ为１．２２±０．４７Ｊ／Ｌ，ＰＳＶ在１．４７ｋＰａ时，ＷＯＢｐ和ＷＯＢｖ分别为０．３８±０．３１Ｊ／Ｌ和１．２９±０．１４Ｊ／Ｌ；ＷＯＢｐ与ＰＳＶ水平呈负相关（ｒ＝０．９９３；Ｐ＜０．０５），ＷＯＢｖ与ＰＳＶ水平呈正相关（ｒ＝０．９９９，Ｐ＜０．０５）；ＲＲ随ＰＳＶ增高而仅从２２．０次／分降至１７．２次／分，ＶＴ仅从０．３６Ｌ增至０．４９Ｌ。结论：随ＰＳＶ支持水平的提高，ＷＯＢｐ逐渐降低，以ＷＯＢｐ水平指导ＰＳＶ水平的调整，比ＲＲ、ＶＴ等常规监测指标更有意义。

采用微震监测技术提高钻孔卸压效果的方法

为了研究工作面前方卸压钻孔的精确施工范围,提高矿山动力灾害防治措施的经济性,以方山矿首采工作面为工程背景,基于微震监测技术,通过分析微震事件空间分布特征,推演工作面前方支承压力分布规律。以此为依据,设计合理的卸压钻孔施工参数。研究表明,以微震监测技术为手段,推演超前支承压力范围,指导大直径钻孔卸压措施的方法具有很强的工程应用价值,既能保证动力灾害防治的有效性,又能提高其经济性。

厚煤层不规则回采工作面顶板矿压显现规律研究

为解决不规则工作面的开采难题,以4001工作面为研究对象,运用理论计算、UDEC模拟及工作面的矿压监测等分析了顶板的初次断裂步距特征及矿压显现规律。研究表明:工作面老顶自上而下逐次垮落,因此应当加强工作面上部端头的支护,并且采用大功率综采设备推进速度快,来压范围和时间明显减小,呈现整体来压特征。

特厚煤层充分采动覆岩下沉规律研究

大同矿区特厚煤层临空工作面开采过程中强矿压显现问题较开采首采工作面时严重。为研究特厚煤层充分采动条件下的覆岩运移规律,采用采动覆岩内部岩移无线远程监测系统、钻孔电视窥视技术,对同忻煤矿8202工作面覆岩下沉位移变化进行了监测与分析,结果表明:特厚煤层大空间开采早期,覆岩会超前工作面出现自上而下的岩层变形破坏现象,之后才发生自下而上正常的层组破断下沉运移;采场覆岩变形破坏呈现阶段性台阶跃升的变化特征,与关键层所处位置具有一致的对应关系,表明关键层在岩层运动中起主控作用;充分采动条件下覆岩运动出现联动下沉现象。通过物理模拟试验进一步研究了充分采动时覆岩全地层联动下沉的本质,结果表明在主关键层初次破断前,各关键层的分组分层运动趋势较明显,当主关键层初次破断后,受各关键层周期破断长度及上下岩层复合破断规律的影响,覆岩下沉运移更易呈现全地层联动现象。

高应力孤岛工作面掘进期间冲击地压治理与监测

研究了唐山矿业公司T2051西孤岛工作面的地质条件,认为该工作面在掘进期间具有强冲击倾向性,且危险性较大。在分析了冲击地压危险性的基础上,划分了掘进期间的危险区域,利用大直径钻孔卸压和爆破卸压等综合措施进行了防冲治理,并采用钻孔应力计、钻屑法和电磁辐射法等多种手段对巷道应力进行实时监测,最终实现了孤岛工作面的安全掘进。

综采工作面矿压显现规律实测研究

以王楼煤矿11301综采工作面为研究对象,首先分析了煤层的地质条件与顶底板的情况,并制定了矿压观测的内容与方法,进而对综采支架工作阻力、单体液压计的工作阻力、巷道围岩变形进行实测分析,得到矿压显现的规律,从而为工作面的高产、高效、安全、低耗创造良好的技术条件。

压力试验对焊接残余应力的影响

通过对压力容器进行压力试验时焊接残余应力的变化情况与相关标准中压力试验时试验压力的规定进行讨论,阐明了压力试验对于压力容器焊接残余应力的影响以及试验压力应以最大允许工作压力来确定的原因。

千米深井厚层坚硬顶板水力压裂卸压技术研究

针对千米深井工作面坚硬基本顶难垮落的问题,以邢东煤矿2129千米"孤岛"工作面厚层坚硬基本顶为工程背景,探析了其基本顶在深部应力环境和工况条件下难垮落的原因,提出了在深井工作面采用水力压裂切顶卸压的顶板控制技术,并结合工作面实际采动影响得出了水力压裂的设计方案及施工工艺,实现了工作面"卸压-推进"连续配合作业;同时,运用数值模拟及现场矿压实时监测对卸压效果进行了分析与评价。研究发现,在千米深井厚层坚硬顶板的工作面实施水力压裂进行切顶卸压技术效果明显,有效实现了厚层基本顶分层分次逐渐垮落,降低了工作面顶板的周期来压显现强度。现场试验发现,在此环境下出现钻孔施工困难,需采用单孔多次压裂、增加注水量、强力封孔等措施使每个压裂钻孔充分发挥作用。实践证明,采用该技术后,千米深井厚层坚硬顶板难垮落问题得以有效解决。

SOI压力传感器在支架工作阻力监测中的应用

为了提高液压支架工作阻力监测的可靠性,研制了一种新型硅基SOI压力传感器。该传感器将双层电阻栅应变计与不锈钢弹性体相熔合,控制电路采用定值定时采样模式,保证了数据的有效性和连贯性。现场应用结果表明,新型硅基SOI压力传感器监测数据准确,可用于矿井顶板压架事故分析。