预切缝位置及深度对SBM滚刀破岩的影响

利用水射流对岩体进行预切缝是提高竖井全断面掘进机破岩效率、实现深部资源机械化开发的关键技术。针对预切缝位置及深度合理参数选取的难题,首先指出了锥面刀盘带动下滚刀破岩的工况特征,进而基于Cohesive单元方法,建立了预切缝条件下的滚刀破岩离散-连续耦合数值模型。以完整岩体为对照组,对比分析了不同预切缝距离和深度对滚刀破岩的受力特征和岩石破碎特征的影响规律。阐述了预切缝条件下,滚刀破岩时密实核形成、块状岩渣形成、Hertz裂纹扩展3个阶段性特征,指出了岩体的非对称破碎特性和不同区域岩渣的形成机制。最终从滚刀受力、破岩面积、破岩比能耗、岩渣破碎程度4个方面综合分析,确定了预切缝的最佳距离和深度取值范围。研究结果表明:预切缝可以显著减小竖井全断面掘进机滚刀破岩过程中的贯入力和侧向力。与完整岩体相比,贯入力峰值降低了44.0%~10.3%。侧向力峰值降低了35.2%~6.5%。预切缝间距及深度较小时,会限制滚刀破岩范围,同时使得破碎岩体块度更小,导致破岩比能耗增高。随着预切缝深度的增大,破岩体积先增大后趋于稳定,比能耗先减小后保持不变。最终,确定了切缝距离为70~90 mm,深度为60~80 mm时破岩效果最佳,破岩体积较无切缝时提高约1倍,破岩比能耗降低69.2%。研究结果为刀盘辅助破岩装备的设计及参数确定提供了参考。

切割井中深孔孔内分段爆破一次成井数值模拟

为分析中深孔孔内分段爆破一次成井的爆破效果,采用ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件,对孔内分段装药和不分段装药2种不同装药结构下中深孔爆破切割井处应力变化、损伤区域进行模拟计算研究。结果表明:孔内分段装药爆破时切割井中部两侧应力更集中,炸药爆炸产生的应力波更多的作用于炮孔顶部岩石处,使其受到的应力更大;分段装药时炮孔下层炸药首先起爆为上层炸药爆炸创造了良好的自由面,炸药爆炸产生的能量更多作用于岩石两侧及顶部,导致其损伤区域高度更高,模型底部产生的裂纹较密集,并且模型外侧边界处裂纹衍生的数量以及裂纹宽度和长度明显较高,证明孔内分段装药对切割井爆破一次成井具有更优的效果。最后,应用此方案在矿山现场成功施工1条高度为13.2 m、断面为2.1 m×2.2 m的切割天井,表明该方案具有较好的工程意义和推广价值。

采煤机截割部的扭矩轴强度和优化

以MG900/2210GWD型采煤机为例,介绍一种采煤机截割部扭矩轴优化设计,基于ABAQUS有限元分析软件,结合扭矩轴基本结构,构建扭矩轴有限元仿真模型,并以此为基础,从静力学仿真和模态仿真两个角度实施扭矩轴强度仿真分析。根据分析结果确认扭矩轴受力薄弱点后,介绍三种扭矩轴优化设计,再通过有限元仿真分析获取最佳设计,将最佳设计应用于工程实践,确认可有效提高扭矩轴综合性能。

矿用纵轴式掘进机截割头结构力学分析

以EBZ150A型纵轴式掘进机为研究对象,介绍一种掘进机截割头结构力学仿真分析方法。利用三维机械设计软件SolidWorks构建截割头三维几何模型,通过有限元分析软件ANSYS分析不同岩石条件下截割头结构变化,确认不同载荷条件对截割头结构的影响,进而通过工程应用验证截割头结构力学仿真分析方法的应用价值,旨在为后续矿用纵轴式掘进机截割头结构优化设计提供方法参考。

富水砂层斜井明挖段三维冻结温度场时空演化规律研究

为解决冻结斜井明挖段施工过程中,斜井冻结温度场难以准确预测导致开挖时间及速度无法确定的工程难题,以升富煤矿冻结斜井明挖段为研究对象,基于实测地层特性及冻结孔布置参数,采用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三维冻结温度场数值计算模型,对冻结斜井明挖段施工期间温度场的时空演化规律进行数值计算预测分析。计算结果表明:在相同冻结时间条件下,细砂层冻结壁平均温度比中砂层低0.28~2.39℃,细砂层冻结壁有效厚度比中砂层厚0.36~0.59 m。在持续冻结88 d后,明挖段冻结壁平均温度低于-12℃,且不同层位的侧帮冻结壁厚度均能达到4 m以上,底板处的冻结壁厚度均达到5 m以上,满足设计开挖需求。在开挖期间,井帮位置暴露的土体存在“热流侵蚀”现象,但在快速开挖施工的条件下,冻结壁的有效厚度并未减小且冻结壁平均温度仍处于-10℃以下,因此开挖过程中不会发生大范围的冻结壁“软化”现象。基于预测结果,制定了现场开挖方案,由现场实测数据可知,在开挖过程中测点及井帮温度出现轻微波动,但整体温度发展趋势较为稳定,表明施工期间冻结壁是安全稳定的。研究成果可为斜井冻结法凿井的安全施工及优化设计提供参考。

输送机链轮轴关键工序制造工艺应用研究

某型输送机链轮轴,其制造难点在于气割外形、感应淬火、矩形内花键加工等方面,根据制造工艺流程分析,对上述难点进行工艺试验研究,完成链轮轴制造加工,产品检测结果符合技术要求,为同类型结构产品的加工制造提供应用参考。

连采机半煤岩掘进技术探讨与实践

对连采机半煤岩掘进工艺特点和装备适应性进行了分析。通过与综掘机技术进行对比,探讨了连采机半煤岩掘进截割工序优化、装备适应性提升、截割振动控制及掘进工艺改进。相关技术和装备应用于某煤矿连采机半煤岩掘进中,取得了良好效果。

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。

基于切削仿真的平衡轴以车代铣工艺优化

采用切削仿真技术对EA888发动机平衡轴第二轴颈半精加工的车削和铣削工艺进行分析,对以车代铣工艺优化进行了研究,并将切削力和切削温度进行对比。仿真结果表明,从切削力和切削温度两方面考量,以车代铣工艺可以获得更高的加工精度。

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。

木窗双端复合精铣加工机床刀轴优化设计

欧式木窗截面结构复杂,可利用双端复合精铣机床,以3根刀轴安装不同刀具进行木窗的加工。其中主铣型刀轴功率最大,体积最大,其性能好坏对木窗的加工质量具有较大的影响。为提高该轴的刚度,同时降低制造成本,通过计算切削力与切削功率,选择合适的电主轴,并基于ANSYS Workbench中的直接优化算法,以主铣型刀轴的轴伸各尺寸为输入参数,最大变形量、质量和体积为输出参数,对刀轴轴伸进行优化设计。结果表明:经过优化设计后的刀轴一阶固有频率为2019 Hz,静刚度增加10%,质量和体积减少2%,机床性能显著改善。

竖井二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术及应用

针对竖井爆破施工的限制因素和炸药受控的问题,结合现有掏槽技术的特点,提出二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术。首先,介绍了二氧化碳爆破技术的原理和二氧化碳爆破器的结构;阐述了“二阶二段”筒形掏槽的核心思想,“二阶二段”是指从“时空”两个维度对掏槽形式的一种描述,将掏槽区岩石分成深浅不同的2个台阶,掏槽孔的爆破顺序分成2个段别;同时掏槽孔布置成内外2圈直径不同的双圆筒形状,在掏槽圈的中心布置1个空孔,一阶掏槽孔在内圈,二阶掏槽孔在外圈,一阶掏槽孔和二阶掏槽孔统一向中心孔倾斜一定的角度,所形成圆筒的顶面积大,底面积小,一阶掏槽孔先爆破,二阶掏槽孔后爆破。“二阶二段”筒形掏槽充分结合了“二阶二段”和筒形掏槽的各自优点,中心孔为爆破孔提供弱自由面和补偿空间,一阶掏槽孔和二阶掏槽孔围成双筒形,深浅结合、分段爆破,降低了二阶爆破时岩石的夹制力,有利于掏槽成腔,提升爆破效果。其次,分析了“二阶二段”筒形掏槽的成腔机制,推导了掏槽爆破的剪切阻力公式和爆破成腔的动力公式,确定了槽腔岩石在二氧化碳爆生气体的静作用下抛离槽腔所需要满足的基本条件。最后,通过对比炸药直眼掏槽爆破和二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破的现场应用效果,发现2种方式在循环进尺、炮孔利用率和掏槽腔体积的3项爆后指标上差值较小,进一步验证了二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破适用于竖井掘进,为竖井掏槽爆破提供了新的技术方式。

采煤机截割部扭矩轴卸荷槽半径对其扭剪强度的影响

针对南沟煤矿MG300/710-WD型采煤机截割部扭矩轴工作时存在过载保护不灵、憋坏电机的问题,借助ansys有限元仿真软件,开展了卸荷槽圆弧半径对扭矩轴最大剪切应力的影响研究。结果表明,扭矩轴的最大剪应力数值随卸荷槽圆弧半径的增大而增大。借助Matlab分析软件拟合得到了扭矩轴最大剪切应力和卸荷槽圆弧半径关系式,经仿真验证了关系式的准确性,为扭矩轴的设计和改进工作提供了技术支撑。

连续采煤机截割部扭矩轴破断保护性能分析

采煤机进行煤岩截割的过程中,受到煤层中矸石等杂质的影响,对截割部造成冲击作用,使其承载过大。为避免截割部的受损破坏,采用扭矩轴进行截割部电机及传动系统之间的连接,在扭矩轴上设置相应的卸荷槽,使其产生应力集中现象,首先产生破断,实现对截割部的保护。针对扭矩轴的应力进行分析,并对卸荷槽的半径进行优化设计,使其最大应力值大于扭矩轴的扭转强度,从而对截割部形成有效的保护。

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。

机电耦合对采煤机截割部扭矩轴负载的影响

扭矩轴是采煤机截割部的关键零件,具有缓冲和保护电机的作用,但在有些采煤机过载的情况下,扭矩轴未能及时破断,导致采煤机损坏。为了研究机电耦合对扭矩轴负载的影响,结合ANSYS和Adams建立了以扭矩轴为柔性体的截割部刚柔耦合模型,在SIMULINK中构建了截割电机模型和截割部机电耦合模型,利用LS-DYNA得到了滚筒截割煤体的负载,进行了动力学仿真,得到了考虑和不考虑机电耦合条件下扭矩轴负载的变化规律,为研究保护采煤机截割电机提供了参考。

凿岩爆破技术在立井施工中的应用实践

以二号回风立井项目井筒的建设为例,在对该井筒围岩力学条件分析的基础上,提出了凿岩爆破参数设计的原则及理论计算依据;结合实际生产初步设计包括掏槽眼、辅助眼和周边眼共计98个,填装炸药量总计488.75 kg的爆破方案,并对爆破效果进行初步评估;然后,根据爆破效果总结初步设计爆破参数的不足,提出采用深度为5.3 m、圈径为1.6 m和2.0 m的二阶掏槽眼以及深度为5.4 m,圈径为6.6 m的周边眼,配套辅助眼总计99个,填装447.5 kg炸药的方案掘进。实践表明:优化后的凿岩爆破参数在一个循环内的掘进进尺增加至5.04 m,炮眼利用率显著提升到95%。

零出力改造非切缸工况汽机轴振大解决措施

某电厂2号机低压缸零出力改造后,非切缸工况运行相继出现各瓦轴振大问题,通过分析排查找出了各瓦轴振大的原因,并提出当出现振动波动不稳定的随机性振动情况时,要确认是否使用有浮动油档以及排查测振探头支架刚度的建议,有助于针对性地开展快速排查分析。

甘蔗收获机切割器的结构动力学仿真分析及试验研究

切割器是甘蔗收获机砍蔗机构的重要部件,其刚性对甘蔗破头率有着显著的影响,所以必须对切割器的刚性进行优化设计.为此,本文通过虚拟仿真和物理试验相结合的方法,分析比较了不同轴承及间距对刀轴刚性及甘蔗断面切割质量的影响,并在此基础上提出了一种高刚性的轴承布局方法,为设计低破头率的小型甘蔗联合收获机切割器提供了依据.

深孔爆破成井在谦比希铜矿中的应用

谦比西铜矿700～ 900ml主矿体采用下向落矿分段嗣后充填法进行回采,针对采场切割天井施工需要,提出深孔分段爆破成井工艺,对该工艺的炮孔参数、装药结构和起爆方式进行了计算和设计,实际爆破效果表明：深孔分段爆破在谦比希铜矿具有很好的适用性,为类似工程提供了参考.