工业广场保护煤柱开采井筒破损致因及防治技术

针对工业广场保护煤柱开采导致井筒破损的问题,以大社煤矿为工程背景,分析工广煤柱开采井筒围岩移动变形特征,揭示井筒破损致因;提出工广内后续工作面开采防治井筒破坏方案,形成相应的施工技术,并成功应用工程实践。研究表明:该矿工广内92606工作面邻近副井,开采引发的井筒竖向附加力是井筒破坏的致因;如不提前采取防治措施,后续92606外工作面开采,将导致副井井筒发生二次破坏;研究提出的不停产单卸压槽防治方案,具有不影响矿井生产、卸压率高、施工简单、成本低等优点。采用壁后注浆、开切卸压槽、架设密集井圈等技术,顺利完成了该矿不停产防治副井井筒破损工程。监测表明,该井筒竖向和环向应力,均小于井壁极限.承载力,处于安全状态,运行良好,达到了预期效果。

基于ANSYS的旋转格莱圈结构改型设计与分析

针对旋转格莱圈在运转过程中存在的密封环随轴转动的问题,提出从增大O形圈预压缩率及在密封环上增加泄压槽两方面对旋转格莱圈进行结构改型设计;采用有限元分析软件ANSYS对原结构和改型结构进行仿真分析,并对比分析各结构不同部位的接触应力分布、径向力分布以及摩擦力大小。研究结果表明:增大预压缩率可以在保证旋转格莱圈密封力的前提下,使密封环与轴之间的摩擦力远小于密封环与O形圈之间的摩擦力,有效改善旋转格莱圈密封环随轴转动的问题;增加密封环泄压槽,理论上可改善旋转格莱圈密封环随轴转动的问题,但是增加泄压槽会使各个接触界面的密封力下降,增加了密封泄漏的风险,且增加泄压槽使得旋转格莱圈最大应力应变急剧增大,增加了旋转格莱圈应力失效的风险。

控制爆破法在竖井井壁开切卸压槽中的应用

基于井壁破裂理论分析、岩体爆破理论分析、控制爆破理论分析,并结合某风井破裂部位控制爆破开切卸压槽工程实践,对控制爆破技术在井筒破裂部位快速开切卸压槽展开研究。通过理论结合实践,将“分区爆破、竖向掏槽、两侧扩刷”的控制爆破技术成功应用在竖井破裂井壁控制爆破开切卸压槽工程中,取得了良好的施工效果,给相关矿井破裂井壁控制爆破开切卸压槽的控制提供了指导意义。

高应力卸压槽深度对隧道围岩卸压效果的离散元ABAQUS数值模拟

为探究高应力环境下隧道开挖卸压槽的卸压效果及其参数优化问题,本研究借助离散元数值模拟软件ABAQUS,对隧道围岩开挖不同卸压槽深度条件下的卸压效果进行全面分析。结果表明,当开挖卸压槽深度较浅(即不超过隧道宽度的5%)时,对隧道围岩应力分布影响有限,开槽点附近位移程度较小,开槽侧隧道底角岩体呈现弹性特征,塑性变化不明显,底板和开槽点位移变化小,但拱腰、仰拱和拱顶位移随开槽深度增加而增大,导致局部应力增大,在开槽点附近区域尤其明显,该区域应力水平提升了约13.29%,对隧道围岩的稳定性不利。随着卸压槽深度增加,应力集中区域向槽端迁移并缩小,弹性状态逐渐过渡到塑性状态,导致永久变形。当开挖卸压槽至隧道宽度的15%时,应力集中区域接近极限,应力卸压幅度接近最大值(卸压应力降幅为97%),并且位移量的增幅还在上升,卸压槽底部部位弹性能量积聚,影响隧道稳定性。侧压系数增加导致应力分布不均,引发应力集中,严重影响结构的稳定性。当侧压系数为2.0时,位移变化和弹性能变化幅度均显著大于侧压系数为1.0时的情况。

回采巷道底鼓机理及防治技术研究

以曹家滩煤矿122110工作面回采巷道为工程背景,采用理论分析、现场实测的方法对巷道底鼓机理及稳定控制进行研究。研究表明:“切槽卸压+补偿锚索”的加强支护方案使得平均两帮移近量增加了3.61 mm,最大两帮移近量增加了5 mm,最大底鼓量减小了743 mm,平均底鼓量减小了578.94 mm,实现了巷道整体稳定。优化的支护方案在曹家滩煤矿的应用取得了良好的效果,从而为高应力区松软底板巷道支护提供了借鉴。

某深部巷道底板卸压槽尺寸数值模拟研究

随着煤矿开采深度的不断增加,国内许多矿井已经进入深部开采,深部巷道围岩稳定性差,底鼓现象突出,矿压显著。以平顶山矿区某煤矿为工程背景,分析了巷道围岩变形破坏特征,提出了“四层次喷混凝土+三层次钢丝绳网+三层次锚杆+底板卸压槽+壁后注浆”的联合支护方案,采用UDEC模拟了巷道围岩应力场分布特征。结果表明,增加卸压槽宽度可以有效保证巷道底板应力向深部转移,当卸压槽宽度为1600mm时,巷道底板围岩塑性区范围为14.84m,底板水平应力峰值向深部转移了14.5m,为深部巷道围岩变形控制提供了一定的理论支撑。

郭屯煤矿副井破裂井壁卸压槽法治理技术研究

针对山东巨野矿区厚表土薄基岩条件下深立井井筒破损情况,以郭屯煤矿副井井筒为例,在分析井筒压缩破损原因的基础上,根据“卸压槽”法的治理原则,提出壁间/壁后注浆止水、槽钢井圈加固、高强混凝土补强、双层木砖卸压为一体的破裂井壁不停产综合治理技术,并结合现场具体实施情况,给出其中关键设计参数和施工工艺。根据新建卸压槽受力变形在线监测系统的长期监测结果显示,双层木砖卸压槽竖向压缩量和上覆压力在治理后均随时间逐步增大,表明井筒的压缩变形和内力得到有效控制和释放,避免了进一步的破坏。该研究可为同类深立井井筒破损修复治理的设计与施工提供参考。

基于力学模型和数值模拟的软岩巷道泥岩底鼓治理及控制技术研究

随着煤炭逐渐向深部开采,巷道的变形破坏问题也随之而来,为研究软岩巷道在生产过程中受采动与构造应力影响时的底鼓变形失稳规律,以黄蒿界煤矿1506工作面回风巷为研究背景,根据软岩巷道的破坏特征,运用滑移线理论建立软岩巷道力学结构模型,通过力学分析,计算出了巷道底板的破坏深度和巷道底板锚索的支护参数。通过数值计算对巷道原始支护与联合控制支护下巷道底板的破坏机理以及应力演化过程进行分析。研究表明,巷道底板由于发生变形使巷道两帮形成了应力集中区域,并通过两帮传递至底板,使得底板在向巷道的自由空间变形;并基于此提出了底板切槽与锚索联合支护控制。试验结果表明,巷道底板变形量相较于原始支护条件下减少了52%,验证了其支护的可行性。通过现场试验阶段应用结果表明,平均底鼓量较同未联合控制前降低了80%,有效的控制了软岩巷道底鼓现象,同时验证了巷道底板支护参数的合理性,为相同地质条件下的巷道底鼓问题提供了一定的帮助。

郭屯煤矿主井高强混凝土井壁破裂修复治理技术及效果

井壁破裂是煤矿立井中的常见问题,严重威胁着井筒自身及提升装备运行的安全。针对郭屯煤矿主井C70高强混凝土井壁破裂现象,在分析破坏机理的基础上,采用“卸压槽”法进行修复加固,并对其中的破壁注浆、卸压槽设计和施工以及破裂井壁加固等关键技术进行了阐述,通过建立的在线监测系统对修复治理效果进行了验证。结果表明,“卸压槽”法可实现在不停产情况下对由表土层固结沉降引起的井壁破裂进行修复治理,且修复效果显著。研究成果可为同类破裂井壁修复治理的设计和施工提供参考。

降低齿轮泵困油压力新方法的研究

困油现象是由齿轮泵自身工作原理造成的 ,它直接影响着齿轮泵的工作性能及寿命。通过对齿轮泵工作原理的分析 ,提出一种降低齿轮泵困油压力的新方法———卸荷降压槽法 ,并对其工作原理及作用进行了分析。卸荷降压槽适合于在小侧隙、无侧隙齿轮泵中与卸荷槽配合使用。

固体颗粒物诱发溢流阀调压失效的作用机制

针对实际中出现的先导式溢流阀调压失效现象,运用FLUENT中的欧拉-欧拉多相流模型对溢流阀中含有均压槽的主阀配合间隙内流场进行液固两相流二维轴对称数值计算.研究发现:固体颗粒物在均压槽内有高度聚集现象,均压槽内贴近阀体壁面的半月形区域中固相体积分数最大值是进口的10倍左右,液流主流束和均压槽底部固相体积分数较低;当阀芯运动方向与间隙内压力梯度方向相反时,均压槽出口间隙将浸入高体积分数固相区,部分颗粒在压差作用下将嵌入均压槽出口后的间隙中,引起阀芯卡滞,进而诱发调压失效.

冲击地压煤层水力扩孔掏槽防冲试验研究

分析了煤层水力扩孔掏槽的防冲机理,研究表明水射流作用在煤岩体表面的内应力与射流压力和喷嘴的直径有关,高压水通过极小射流孔后可形成强大动能对煤岩体表面形成冲击破坏。采用旋转射流器持续冲击煤岩钻孔表面,促使孔壁破坏深度不断增加,同时利用水射流将切割下来的煤渣带出孔外,可使应力集中区内形成体积远大于原卸压孔的巨型空洞,为矿山压力释放提供足够的卸压空间。开发了扩槽孔和排渣孔分离的双孔布置掏槽技术,有效地解决了排渣、卡钻问题,通过对现场3个测点的试验研究表明,掏槽后的空洞大小可达到150mm钻孔的45~60倍,其有效卸压半径能达到4m以上。该技术可显著降低巷道冲击致灾隐患。

考虑困油和卸荷的外啮合齿轮泵动态转矩计算

为研究困油压力及异、同齿数对外啮合齿轮泵转矩影响,从分析直齿轮传动与卸荷槽的几何关系入手,将啮合齿面分成八点、三区、七过程。以主动齿轮的啮合半径为变量,建立出一个啮合周期内转矩的静态和动态计算式,并以实例加以分析比较。结果表明:转矩的波动及其最大峰值随困油压力的增加而加大,但最小峰值基本保持不变,同齿数的转矩品质要优于异齿数,以及转矩的静态计算误差较大等;困油压力对转矩的影响很大,设计上应尽量克服之,异齿数对泵各项性能的影响是相异的,不能一概而论。

梯形卸荷槽对外啮合齿轮泵困油压力与流量脉动影响的研究

为减小“困油”所引起的压力冲击与流量脉动,基于双斜型卸荷槽、根据齿轮的啮合特点以及啮合过程中困油腔容积的变化规律,对原耳形卸荷槽进行优化,设计了一种具有更大卸荷面积、结构更加紧凑且易加工的梯形卸荷槽。在数值模拟过程中,分别监测耳形、梯形卸荷槽所在的齿轮泵流场困油区压力与出油口流量变化情况。结果表明:当转速在1000~4000 r/min内变化时,梯形卸荷槽能使困油容积区域压力峰值比耳形卸荷槽分别降低36.3%~47.5%,10.7%~22.5%;能使出油口流量脉动系数降低20%~86.1%。证明了梯形卸荷槽降低困油压力缓解困油现象的高效性与降低泵出油口流量脉动的有效性,为渐开线外啮合齿轮泵卸荷槽的创新设计提供了一种新的途径。

安山煤矿软岩巷道底鼓机理及控制技术

为了有效控制吸水膨胀性软岩巷道的底鼓,以安山煤矿31煤四盘区主运大巷为研究对象,以载荷作用和水理作用为综合影响因素分析了巷道的底鼓机理,提出了卸压槽防治底鼓的措施。利用FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了不同深度切槽下的巷道围岩应力分布与位移情况,进一步确定了卸压槽参数。研究表明采用切槽卸压减缓了巷道帮角应力集中效应,使得底板垂直应力向深部转移,卸压槽壁的挠曲变形吸收了底板的变形量。现场实践证明采用的卸压槽和卸压参数能有效控制巷道底鼓。

基于FLAC^(3D)的井筒卸压槽稳定性数值分析

卸压槽法是井壁破裂防治的一种有效手段,在目前的深层井筒巷道工程中取得了广泛地使用和良好的治理效果。为研究卸压槽在井壁受力情况下的应变,依托某煤矿卸压槽治理监测数据,用FLAC^(3D)对井筒受力时卸压槽的变形进行了数值分析,发现卸压槽在正常工作时能够对井壁的应力进行有效释放,并且随着地下水头的下降,可以建立合适的模型模拟出卸压槽的变形量,对比监测数据发现与现场情况基本相同,对预测卸压槽在采矿后期的变形特征提供了参考。

带卸压槽的微摩擦气缸Fluent仿真分析

针对超低频模态测试悬挂系统中微摩擦气缸抗侧向能力不足的问题,提出一种在活塞尾部增加环形卸压槽的新结构。建立了活塞外表面与气缸内表面之间气膜流场特征参数的仿真模型,并进行Fluent仿真计算,结果表明,增加环形卸压槽改善了气膜的气压分布,在两排节流孔之间形成了具有一定宽度且稳定的承载区,使活塞的轴线与气缸的轴线基本保持平行,提高了抗侧向能力及气膜刚度,从而使气缸工作更为稳定。试验结果进一步验证了仿真结果,证明带环形卸压槽的微摩擦气缸的性能得到了提高。

液力自动变速箱内置齿轮泵卸荷槽优化设计

针对液力自动变速箱内置外啮合液压齿轮泵存在的困油现象进行分析。根据其为中心轮浮动式齿轮泵的特点,理论分析困油现象形成原因和困油过程,基于分析对齿轮泵卸荷槽的基本参数进行设计,并对齿轮泵卸荷槽的开设进行分析,设计齿轮泵偏置卸荷槽的最佳偏移位置。利用Solidworks建立齿轮泵三维模型,基于CFD进一步对比分析了无卸荷槽、对称开设卸荷槽、偏置开设卸荷等三种情况下的齿轮泵三维流场,分析结果表明偏置开设卸荷槽的齿轮泵能明显改善困油区的困油压力,有利于提高齿轮泵的容积效率。研究结果为此类齿轮泵困油现象解决提供参考依据。

高速齿轮泵渐开线型卸荷槽的设计与分析

因外啮合齿轮泵高速化下的困油卸荷需要,提出能够实现卸荷面积最大化且形状与齿廓一致的卸荷槽新的渐开线型式。针对现有的矩形卸荷槽型式,以小侧隙为例,通过所建立且被验证的困油模型,就困油压力峰值和困油本身的有效利用率两指标,进行渐开线型式和矩形型式下的仿真运算与分析比较。结果表明：案例参数下,渐开线型卸荷槽下的卸荷面积是矩形下的1.19-31.59倍;能极大地降低困油压力峰值和缓解困油现象,且提高了困油本身的有效利用率和泵的容积效率等。得出渐开线卸荷槽能够满足泵高速化下困油的卸荷需要。

忻州窑矿冲击地压综合防治技术研究与应用

针对忻州窑矿冲击地压防治存在的预测预报手段落后、控制措施针对性不强、主动防御性差及防治技术不成熟等问题,在介绍冲击地压防治现状的基础上,分析了冲击地压发生的主要成因,提出了由钻屑法、微震法、矿压法、电磁法、综合法5种预测预报技术及"卸、断、护、支、避"5种综合控制技术构成的"55"综合防治技术,并在11号煤层西二盘区8937综放工作面进行现场应用,治理效果显著,达到了主动防御。