Study on the characteristics of ground pressure behaviors in working face with great mining height at different advance speeds by similarity model experiment

Presently most of research results on strata behaviors were concluded under the normal （moderate） advance rate conditions. Comparing with normal advance rate, fast advance rate and slow advance rate may cause some new changes of strata behaviors. The characteristics of ground pressure behaviors in working face with great mining height at different forward speeds were studied by similarity model experiment in laboratory. Its conclusion provides a theoretic basis for ground pressure controlling.

Asymmetric Rock Pressure on Shallow Tunnel in Strata with Inclined Ground Surface

By building a tunnel model with a semi-circular crown, the asymmetric rock pressure applied to the shallow tunnel in strata with inclined ground surface is analyzed. Formulae, which not only include the parameters .related to both tunnel structure and surrounding rock mass, but the overburden depth, are developed. The computation for four tunnel models show that the method presented is feasible and convenient. Furthermore, the influence of the overburden depth on the rock pressure is elaborated, and the criterion to identify the deep or shallow tunnels is formulated as well.

黏温黏压下径向柱塞泵滑靴副温度分布与泄漏量分析

针对高压大排量径向柱塞泵滑靴副摩擦失效和泄漏问题,以XDP1000型径向柱塞泵为例,对滑靴副温度分布与泄漏量进行了流场仿真和数值计算。首先,根据滑靴柱塞组件运动学特性分析,求解了滑靴偏转角变化规律,并通过建立滑靴副不同通道流量计算公式的方式,建立了滑靴副静压支承特性方程;然后,建立了滑靴副泄漏功率损失和摩擦功率损失模型,求解了滑靴副最佳油膜厚度,并分析了最佳油膜厚度的变化规律;最后,在考虑了油液黏温黏压特性的基础上,通过流场数值计算的方式,研究了滑靴副温度分布与泄漏量随径向柱塞泵工况参数的变化规律。研究结果表明:额定工况下,滑靴副最佳油膜厚度值约为14μm,滑靴副最佳油膜厚度值随着转子转角的增大而增大,随着工作压力和温度的增大而减小;滑靴运动方向侧油膜温度较另一侧高13 K,滑靴副温度值基本不受工作压力的影响,而随着转速的增大而升高;滑靴副阻尼孔泄漏量较滑靴边界泄漏量大0.02 kg/s,而且泄漏量随着压力、转速和油液温度的增大而增大。该研究结论可为高压大排量径向柱塞泵滑靴副设计及优化提供参考。

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。

基于静力推覆试验的4车道公路隧道围岩压力计算模型研究

以典型4车道公路隧道为原型,开展缩尺模型的静力推覆试验,重点关注地层位移、地层裂缝、围岩压力随推覆位移的发展规律,并与2车道隧道的试验结果展开对比。试验结果表明:(1)地层以起拱线为界发生相反方向位移进而产生裂缝,因此计算模型中起裂点位置应由边墙底部修正为起拱线处。(2)地层在推覆作用下沿隧道环向平顺滑移且大角度偏转倾斜,因此计算模型中潜在滑移面应由恒定竖直修正为线性倾斜。在此基础上,探讨了围岩压力计算模型假定在4车道隧道中的适用性,提出适用于4车道公路隧道的围岩压力修正计算模型。研究成果可为4车道公路隧道的抗震计算/验算提供试验依据与技术支撑,为围岩压力计算模型的进一步完善提供参考。

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。

基于综合指数法的厚煤层综采工作面冲击地压评价

为了更合理评价冲击地压危险性,避免冲击地压评价结果的不确定性,以某矿区164煤层综采工作面为研究对象,结合该工作面煤岩物理力学性质进行冲击地压的可能性分析。通过综合指数法对综采工作面进行危险性评估,确定该工作面冲击地压危险指数为0.23,属于无冲击危险。为该矿区冲击地压防治工作提供可靠的依据。

一种新型先导式安全阀的设计

用于液体火箭动力系统的传统先导式安全阀一般由弹簧膜片式指挥阀和主阀组成,是一种全自动式被动泄压安全阀。本文根据安全阀的工作原理,将原弹簧膜片式指挥阀改为两位三通电磁阀,结合贮箱压力传感器,设计了一种主动泄压式的新型先导式安全阀。本文主要介绍了新型安全阀的工作原理和特性,针对新型安全阀的关键参数进行设计计算和仿真,生产出了符合动力系统要求的安全阀;并对实物产品进行试验验证,试验结果表明新型安全阀具有更小的启闭压差。

深部开采下18106孤岛工作面支护优化

以斜沟煤矿18106孤岛工作面为技术背景,在正常接替工作面巷道的支护由于孤岛工作面强矿压显现,无法满足日常生产需求,采用理论分析、及FLAC数值计算的方法,研究18106孤岛工作面巷道支护优化问题,更好地维护18106巷道,且对斜沟煤矿其余巷道有借鉴意义。

520106孤岛工作面覆岩空间结构分析

针对孤岛工作面回采期间,由于煤层顶板覆岩结构失稳所释放动载与原始应力场中静载叠加诱发冲击地压问题,以沙沟岔煤矿520106孤岛工作面为工程背景。首先,开展单轴压缩试验对主采煤层煤样动态破坏时间、弹性能指数、冲击能指数等冲击倾向性指标进行测定;其次,运用覆岩空间结构OX-F-T模型结合地表下沉参数以及邻近工作面矿压监测数据,对孤岛工作面上覆顶板空间结构进行了分类;最后,根据冲击地压动静载分析理论,从载荷特性方面对工作面覆岩空间结构失稳应力进行叠加计算。结果表明,5-2煤层为Ⅱ类弱冲击倾向性煤层,520106工作面上覆顶板空间结构为短臂“T型”,工作面回采期间动静载叠加后峰值载荷为16.37~18.37 MPa,工作面回采期间冲击危险程度较低。

基于变形本质特征的扩口力计算

依据扩口变形区材料的应力应变特点,考虑变形过程中材料厚度变化及加工硬化两个不应该被忽略的具有本质特征的影响因素,利用金属塑性成形问题求解的理论方法中的主应力法,推导和提出了冲压加工基本工序之一的扩口工序之扩口力计算的一个新公式P=f(K、n、μ、α、r、r0、ke、t0、t=f(t0、r0、R))及具体表达式.进一步用Q235钢管和T2紫铜管等材料进行了扩口试验.通过工艺试验的验证,表明其计算有效可行,原理更为科学合理.

厚基岩浅埋大采高加长工作面矿压规律研究

为了保证厚基岩浅埋大采高加长工作面的安全高效生产,通过对乌兰木伦煤矿61203面的矿压观测,针对厚基岩浅埋大采高加长工作面矿压显现规律进行了探讨.360 m长工作面停采期间支架阻力持续处于高位状态;正常回采期间,工作面矿压显现具有非均匀性大小周期变化;加长工作面初次来压和周期来压比较明显,来压步距变化较大,支架动载系数也相对较大.研究结果建议选用工作阻力为9770～13469 kN/架的液压支架为宜.

多相混输泵叶轮不同区域增压性能

为了改善多相混输泵叶轮域的增压性能,提高混输泵叶轮的做功能力,选用标准的k-ε湍流模型,分别在纯水条件不同流量下和设计流量不同含气率下进行了数值计算,对多相混输泵叶轮不同区域的增压性能展开了研究.结果表明:从叶轮进口到出口,各级叶轮叶片工作面和吸力面压差大的区域主要集中在叶轮的前半段,且在叶轮前半段,越靠近轮缘,叶轮的增压性能越强,越靠近轮毂,叶轮的增压性能越弱,在叶轮后半段,越靠近轮缘,叶轮的增压性能越差,越靠近轮毂,叶轮的增压性能越强;在不同流量下,随着流量的增大,叶片工作面和吸力面的压差逐渐减小,流量对叶轮前半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响先增大后减小,流量对叶轮后半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响逐渐减小;在不同含气率下,含气率越高,对混输泵叶轮的增压性能影响越大,且随着含气率的升高,叶片工作面和吸力面压差下降越快.研究结果对多相混输泵叶轮的进一步优化设计提供重要的理论依据.

综采工作面矿压监测方法与应用

综采工作面的直接维护对象是直接顶,而直接顶的完整性又受到老顶平衡特征的影响,一定意义上讲,控制工作面主要是控制老顶的活动规律。有关矿山压力的研究方法较多,本文以国投新集二矿E1106综采工作面为例,详细介绍现场矿压观测法。

真空预压加固地基等效固结度的简化计算

采用塑料排水板(PVD)加固地基存在固结解析解求解过程复杂且参数繁多的缺点.为此,文中利用平均固结度等效概念,并考虑井阻和涂抹效应,将PVD地基等效为天然地基,针对真空预压法的特点,考虑了地表孔压随抽真空过程的变化,求得其一维固结解析解.根据所求解,编制了程序,绘制了涂抹作用和PVD排水量对固结的影响曲线图,并与有限单元法结果及现场实测数据进行对比.研究表明,所得到的解与现有解、有限单元法结果和实测数据都比较接近,且表达形式较为简单,适合于工程应用.

工作面跨巷道开采的安全岩柱厚度与加强支护技术

为保障大采高工作面跨石门巷道开采过程中的生产安全,通过理论分析建立了大采高工作面跨巷道开采的力学模型,并定义了工作面与石门巷道之间的安全岩柱厚度;根据分析结果设计了石门巷道的支护方式和工作面跨巷道开采的进度安排,同时对开采过程进行了矿山压力监测。研究结果表明:合理的安全岩柱厚度由工作面底板破坏深度、石门巷道顶板破坏高度和承载岩柱厚度3部分组成,石门巷道的分区段加固方式可以最大限度地节约支护成本,大采高工作面跨巷道开采过程中的支架工作阻力没有发生异常变化,表明石门巷道加固达到了预期效果,实现了大采高工作面跨石门巷道的安全开采。

基于分区支承力学模型的综放工作面顶板矿压演化与压架预测

为预测综放工作面压架灾害,在综放顶板分区支承力学模型基础上,提出了综放工作面大采厚顶板矿压演化计算方法和支架压架判据,编制了相应的计算程序,分析了综放工作面顶板矿压演化规律,研究结果表明:①综放工作面顶板矿压演化包括4个阶段,分别为缓慢增阻阶段、顶板断裂阶段、快速增阻阶段和失稳阶段。②缓慢增阻阶段顶板沉降量小,支架增阻量小,顶板来压不强烈;快速增阻阶段顶板沉降量大,支架增阻显著。③顶板断裂阶段是矿压从缓慢增阻向快速增阻转变的过渡阶段。顶板煤壁前方断裂时,顶板的边界条件改变,顶板来压剧烈,支架增阻量大,易于引起安全阀开启,若顶板沉降量超过支架活柱允许压缩量,引发大面积切顶压架事故。④当工作面推进至断裂线处,顶板失稳,支架急增阻,若垮落覆岩作用于支架上的荷载超过支架额定工作阻力,安全阀开启,易于引发大面积压架事故。⑤支架额定工作阻力和初撑力设计应遵循的原则是:在缓慢增阻和快速增阻阶段,支架承担的荷载不超过支架额定工作阻力;在顶板断裂阶段,支架应具有足够的可压缩空间卸位让压;在失稳阶段,支架应具有足够的额定工作阻力承担垮落覆岩作用荷载。⑥酸刺沟煤矿6105-2综放工作面采用ZF15000/26/42四柱支承掩护式支架,初撑力10800 kN,支架额定工作阻力不足,易于发生大面积压架事故。

弓长岭井下采场地压控制技术研究

弓长岭井下矿-280m中段采场地压显现剧烈,高强度的金属拱架支护无法阻止地压的破坏,支护后巷道多处发生塌冒和钢筋变形失稳现象,严重地影响了矿山的正常生产。现场调查得出,巷道破坏形式分为三种:沿结构面拉伸破坏、沿结构面剪切破坏和片帮冒顶破坏。分析了巷道变形破坏的两个原因:矿体中存在多条横断层,岩体强度降低;绿泥岩节理裂隙发育,强度较低。揭示了金属拱架支护与破碎软岩复杂化变形的不适应性,论述了锚杆支护形式在井下矿的发展变革及实用性。在此基础上,提出适合巷道破坏特点的喷锚网支护形式,并给出参数。实践表明,喷锚网支护方式能够很好地解决弓长岭井下矿采准巷道破坏的问题,达到控制采场地压的目的。

路面冷铣刨机尾门接地压力和作业阻力分析计算

铣刨机尾门接地压力的大小直接影响铣削料的回收率、铣槽底面的平整性和作业阻力的大小。详细分析了尾门接地压力和作业阻力的形成机理,建立了相应的计算模型,推导了尾门接地压力和作业阻力的计算公式,并进行了实例计算分析。分析结果表明:通过建立的理论模型和推导的计算公式,可得到铣刨机尾门接地压力和作业阻力的合理值;克服了以往尾门接地压力和作业阻力不能计算的难点,为铣刨机设计和控制提供了理论依据。

厚硬顶板综采工作面支架合理工作阻力的确定

根据顾桥煤矿1117(1)工作面的顶板岩性与矿压观测实际结果,应用矿山压力基础理论的"砌体梁结构力学"模型理论和实测统计法,来确定液压支架的沿米支护阻力和合理工作阻力,通过分析比较,确定了合理的支架工作阻力参数,并为厚硬顶板工作面合理确定液压支架工作阻力提供借鉴。