沿空留巷密集钻孔切顶机理及关键参数确定方法

为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制,推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式。在此基础上,分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用,提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法。研究表明:密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度,引起孔间裂隙扩张联通,形成切缝线破断关键岩层。回采前钻孔主要受水平挤压应力影响,回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主,钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段,再转变为孔间围岩破断阶段。密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比,与钻孔高度及间距成负相关,与角度及直径正相关。据此提出了密集钻孔关键参数确定方法,并根据龙滩矿3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案,确定钻孔长度为8.3 m,角度为15°,钻孔直径为48 mm,间距为500 mm。留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好,由此可证明密集钻孔布置参数较为合理,密集钻孔关键参数确定方法有效可行。

高强钢板组合单边螺栓抗剪性能试验

为研究高强钢板组合单边螺栓抗剪承载力和破坏机理,本文对29个试件进行试验研究。钢材选用Q345B和Q460C,高强螺栓选用10.9级和12.9级2种等级和M20、M24、M27、M30、M33这5种规格。试验显示出螺杆剪断和钢板破坏2种破坏模式。结果表明:螺栓预拉力对极限抗剪承载力影响较小而对峰值位移影响较大,钢板破坏时,有预拉力试件的峰值位移比无预拉力反而增加40%。本文试验范围内,12.9级螺栓与Q460C匹配时,抗剪承载力最优,充分的发挥高强钢材的强度,与Q345B匹配时,变形能力较好;10.9级螺栓与Q460C匹配时峰值位移最小,与Q345B匹配时,抗剪承载力最低;抗剪承载力与端距呈正相关。钢板组合单边螺栓连接梁柱节点时,其端距仍可采用标准规定的最小端距进行设计计算。建议螺栓抗剪强度设计值f_(v)^(b)取螺栓最小抗拉强度f_(u)^(b)的0.40倍。

蒙陕矿区内钢板-钢筋混凝土钻井井壁非均匀受力特性研究

以蒙陕矿区某煤矿风井为工程背景,利用双向不等压模型推导出水平地应力下井壁的受力形式,并得出了非均匀系数k的计算公式,确定了蒙陕矿区地层的不均匀系数范围为0.06~0.20,研判了钻井井壁全深受力关键横断面的受力破坏特征。根据有限元软件ANSYS模拟非均匀荷载条件下的井壁受力规律,井壁混凝土外缘环向应力为控制应力,井壁应力呈现非均匀分布,90°位置的不均匀程度大于0°位置,外荷载较小的90°位置受拉,而外荷载较大的0°位置受压。通过对井壁压力试验台对内钢板-钢筋混凝土进行非均匀加载试验分析,非均匀荷载对钻井井壁受力影响极为明显,在k=0.15时模型的峰值应力仅为均匀荷载条件下的23.1%~33.3%;在k=0.20时模型的峰值应力为均匀荷载条件下的20%左右,且破坏形式为混凝土先受拉破坏,随后钢筋和钢板屈服。研究结果表明,内钢板-钢筋混凝土钻井井壁对非均匀荷载较为敏感,在蒙陕矿区使用钻井法应该考虑非均匀系数的影响,且需要在井壁设计阶段重点关注井壁外荷载较小位置的受力。

基于高精度控制的通用钻床板材集成钻孔系统研究

板材加工是现代制造业中一个重要的环节,而钻孔则是板材加工中常见且关键的工序。随着工业生产对板材钻孔质量和效率要求的不断提高,高精度控制的通用钻床板材集成钻孔系统应运而生,其融合了先进的控制技术、精密的传感器以及高效的加工工艺,为板材钻孔带来了新的突破。基于此,首先阐述高精度控制的通用钻床板材集成钻孔系统的定义和组成,其次阐述基于高精度控制的通用钻床板材集成钻孔系统应用案例,最后提出基于高精度控制的通用钻床板材集成钻孔系统应用策略。

计算机辅助设计3D打印经皮导板在股骨头坏死钻孔减压术中的可行性

目的探讨计算机辅助设计3D打印经皮导板在股骨头坏死钻孔减压术中的可行性及预后优势。方法选择2017年1月至2021年12月收治的80例股骨头坏死患者为研究对象,依据入院编号的奇偶性将其分为对照组(奇数)和观察组(偶数),各40例。对照组实施常规股骨头坏死钻孔减压术,观察组实施计算机辅助设计3D打印经皮导板的股骨头坏死钻孔减压术。比较两组的治疗效果。结果观察组的手术时长、住院时间短于对照组,透视次数、术中失血量、导针调整次数少于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后1、3、6个月,观察组的Harris评分、骨密度高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后2周,观察组的白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、C反应蛋白(CRP)水平低于对照组,白细胞介素-10(IL-10)水平高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后3个月,观察组的患肢内收、外展活动度大于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论计算机辅助设计3D打印经皮导板在股骨头坏死钻孔减压术中的效果明显,可降低手术损伤,促进患者术后关节功能恢复,具有重要的临床应用价值。

3种数字化技术在前牙美学区种植中的精度分析

目的:比较全程动态导航、全程静态导板与先锋钻导板在前牙美学区种植中的精度。方法:纳入前牙美学区单颗牙种植修复的患者45例,随机分为3组(n=15)。A组采用易植美全程动态导航下进行种植手术,对B组和C组患者3D打印制作牙支持式种植导板,B组应用ASTRA EV全程静态导板辅助外科植入植体,C组制作先锋钻导板,半程导板辅助植入,测量术前设计和术后结果之间的偏差。术前、术后拍摄CBCT,导航组将数据直接导入自带软件,导板组导入3shape软件进行三维重建,与术前设计进行配准拟合,测量分析各个位点的偏差。数据采用SPSS 25.0软件分析。数据为定量资料,S-W检验显著性;数据方差齐性,采用±s进行描述性分析,3组间结果两两比较采用单因素方差分析(ANOVA)。结果:数据均呈正态分布,A组种植体顶部中心点距离偏差为(0.571±0.196)mm、水平向偏差为(0.405±0.222)mm、种植体底部中心点距离偏差为(0.449±0.267)mm、垂直向偏差为(0.312±0.223)mm、两中心点连线角度偏差为2.257°±0.989°;B组5项数据分别为(0.520±0.242)mm、(0.219±0.201)mm、(0.643±0.284)mm、(0.464±0.292)mm、1.272°±0.951°;C组5项数据分别为(1.179±0.365)mm、(0.667±0.276)mm、(1.518±0.566)mm、(0.967±0.444)mm、2.568°±0.632°。A组和B组5项偏差均显著小于C组(P<0.05);B组在两中心连线角度的偏差显著小于A组(P<0.05),其他4项偏差A组和B组无显著性差异(P>0.05);结论:全程动态导航、全程静态导板的精度显著高于先锋钻导板,全程动态与全程静态导板导航的精度无显著差异。

圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡性能与参数分析

为规避当前施工方法的不足,发展安全、高效和可靠的施工方法。依托东北地区某高速铁路路堑边坡工程,采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,本文提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系;并构建有限元模型,分析桩长、桩径、桩间距以及拱形挡土板矢跨比对新型拱形板-桩墙支挡体系支护性能的影响;揭示不同参数下桩顶水平位移与桩身内力的变化规律。研究结果表明:桩长与桩身弯矩和剪力大小呈正相关关系,与桩顶水平位移呈负相关关系。桩长超过14 m时,其对桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力的影响效应明显减弱;随着桩间距增大,桩顶水平位移增大但变化幅度逐渐减小。拱形挡土板矢跨比增大时,桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力均减小。影响拱形板-桩墙体系支挡性能的因素依次为桩间距、桩长、桩径和矢跨比。研究结果为圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系在实际工程中的应用提供新思路。

水平冻结中导向板钻具组合造斜能力的影响因素研究

目前水平冻结孔定向钻进中,导向板钻具组合的使用存在造斜理论不明的问题。基于材料力学理论,以钻头转角形变量为造斜评价指标,结合冻结法特点建立钻具造斜力学模型,并讨论参数的影响,同时结合实测数据验证该模型的可行性。结果表明:(1)导向板钻具组合钻头转角与岩土层物理力学参数、钻具抗弯刚度、导向板钻头的结构参数(如导向角,钻具长度,导向板斜面面积)、钻具面向角相关;(2)全角变化率在钻具面向角接近0°时最小,接近䥺SymbolqB@180°时最大,其余钻头转角变化均在此范围内,并随着导向角的增大而增大;(3)随着岩土层强度提高,相同导向角对应的全角变化率更大,导向板钻具组合的造斜能力更强。

极地钻井液冷却用板式换热器设计及换热性能模拟研究

在极地开展冰下基岩取心钻探,对研究冰下地质构造、揭示冰盖演化历史、评估未来气候变化等均有重要的意义。在极地冰下基岩钻探过程中,钻井液在孔底循环后温度可能升高至0℃以上,进而在上返过程中融化冰孔孔壁,导致井壁失稳,甚至引发卡钻事故。为此,有必要研发极地钻井液冷却系统,在地表将钻井液冷却至较低的温度后再注入孔内,进而使钻井液在循环过程中始终保持在0℃以下。换热器是钻井液冷却系统的核心部件。本文选用板式换热器做为钻井液的换热部件,采用平均温差法确定了板式换热器的换热面积和基本参数,然后使用COMSOL Multiphysics 6.0软件对板式换热器的换热性能进行了数值模拟。研究结果表明,该换热器可将钻井液冷却至-4~-3℃;此外,模拟结果表明,钻井液的出口温度随载冷剂注入温度的降低和载冷剂流量的增大而降低;钻井液的类型对换热器的换热性能有较大影响,而换热板片的材质对换热器的换热效果影响不大。

坚硬顶板切顶合理参数模拟研究

为解决坚硬顶板难垮难落问题,基于数值模拟软件对密集钻孔卸压技术进行研究,首先对钻孔角度70°、80°、90°、100°、110°及钻孔深度5 m、6 m、7 m、8 m、9 m和10 m下顶板弱化效果进行分析,分别对不同钻孔角度及钻孔深度下切顶效果进行模拟,发现当钻孔角度为100°和钻孔深度为9 m时,顶板弱化效果最佳,此时的切顶效果最好,为后续切顶卸压方案提供了参考。

一种移动式端面钻孔攻丝机的研制

自动化设备生产需要加工很多螺孔用于连接安装板,加工较长安装板的螺孔多选用立式加工中心垂直装夹,由于零件伸的太高造成装夹刚性太差;而采用卧式加工中心,设备昂贵成本太高。本文研制一款简易的端面钻孔攻丝装置,设计可移动式的工作台以降低设备占地空间,设计快速钻孔装置以提高钻孔攻丝的便捷性,增加一组工作台调节装置以扩大加工行程,改装一套攻丝系统以实现钻孔与自动攻丝功能,加装数显装置以提高孔坐标位置的精度,经过样机试制与切削实验,解决了较长安装板螺孔加工工艺问题,节约了生产成本。

大埋深煤层开采覆岩离层发育层位定位方法研究

离层注浆是减少开采后地面沉降,以及防治离层水害的重要手段,其中,确定注浆层位作为注浆工程的首要难题,影响着地面减沉和水害防治效果,在离层形成过程中,不同的覆岩结构对离层的发育影响至关重要。本文以门克庆煤矿11-3101工作面地质条件为工程研究背景,基于Winkler弹性地基上的薄板理论,推导了岩板竖向挠度计算公式,结合“关键层”理论,建立了覆岩离层发育层位及其空间特征预计模型。同时,利用三维离散元技术研究了工作面覆岩离层的发育规律。通过在11-3101工作面开展离层注浆工程,应用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视成像技术对离层发育层位进行现场实测,将模型预计成果和数值模拟结果与实测结果对比,验证了理论预计和模拟模型预测结果的可靠性。同时,通过观测注浆前后地表沉降情况可知,下沉速率减少了58.6%,注浆减沉效果显著。该模型可为后续该地区离层注浆和离层水害防治提供更加精确的层位选择。

煤矿防治水作业中定向钻探技术研究

煤矿井下积水会增加井下气体浓度,影响井下作业安全,防治水可以及时排除井下积水,保障井下作业人员的生命安全。主要利用定向钻探技术,探查煤矿内老空积水现象、探测煤炭作业面底板承压、顶板水的探测技术、定向探水钻孔、开展注水耐压试验,保证煤矿防治水作业更顺畅,保障了井下安全生产和地面地下水环境的安全。

密集钻孔卸压技术在下分层沿空留巷中的应用研究

针对高应力底分层沿空留巷期间顶板压力大且留巷围岩变形严重的问题,以古汉山矿15032底分层工作面为研究背景,综合采用现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方法,提出密集钻孔卸压技术,研究分析了底分层工作面覆岩结构特征及切顶关键参数,并进行现场实践应用。结果表明:底分层工作面假顶之上所存在的完整且较大的块体结构是造成留巷压力大的关键因素;确定了合理的切顶高度18 m、角度80°,钻孔间距200 mm,钻孔直径50 mm;现场实施后留巷段顶板下沉356 mm、两帮收缩量656 mm,围岩变形在可控范围之内,经简单卧底修复后能满足接替工作面正常回采的要求。

三维瞬变电磁法在采煤工作面底板注浆加固效果评价中的应用研究

目前,在煤炭开采的过程中底板突水时有发生,严重影响煤矿正常回采。针对底板异常区富水性的探测,一种基于三维瞬变电磁法可以弥补了传统勘探技术在矿井工作面底板探测富水范围的不足。本文以某煤矿7401工作面为研究区,通过两次三维瞬变电磁法对7401工作面底板进行探查,分析底板异常区视电阻率变化,验证底板异常区的注浆效果。

三种岩体变形试验方法及其工程应用研究

现场岩体变形参数的准确测量对于岩体工程的合理设计至关重要.为了研究承压板法、钻孔弹模法和隧洞液压枕径向加压法三种岩体变形原位测试方法的适用性,详细阐述三种岩体变形测试方法的试验原理、使用范围及影响因素,探讨了不同方法的优缺点,在此基础上以东庄水利枢纽工程坝体两岸灰岩的现场实测为例,对不同方法测量结果进行了对比分析.结果表明,刚性承压板法所测得水平方向和垂直方向岩体变形试验结果相近,而柔性承压板法试验结果中PD18洞和PD409洞具有较大差异;刚性承压板法所测岩体变形模量要略大于钻孔弹模法所测试验结果;与其他方法相比,隧洞液压枕径向加压法能计算岩体变形模量和单位抗力系数等力学参数,可以更好地反映现场岩体各向异性和地质条件等特征.研究结果可为工程岩体力学参数的科学测量提供参考,确保工程设计的合理性.

学校房屋多跨高低差底板结构施工技术

学校房屋多跨高低差底板受到结构复杂程度的影响,在浇筑过程中容易出现浇筑不全面的问题,从而影响混凝土的抗压强度。因此,为提高多跨高低差底板结构的整体强度,研究了学校房屋多跨高低差底板结构施工技术。优化调整混凝土配合比,设计折叠接触式底板结构。然后结合跳仓法对混凝土进行浇筑施工,并进行套箱底板下放操作以及套箱体系转换操作,再对底板龙骨进行起吊回收。通过采用钻芯取样的方式,布设检测点对底板混凝土强度进行检测。检测结果表明,底板结构混凝土芯样抗压强度在40 MPa以上,由此可以说明提出的底板结构施工技术具备较为理想的施工效果。

水文极复杂矿井井下钻孔封孔技术研究

在水文地质条件复杂或极其复杂矿井的井下钻探工程中,钻孔封孔时出现塌孔及钻孔跑水情况较多,这些情况可能引起突水危险,严重危胁矿井的安全生产。梧桐庄矿为典型大采深复杂化矿井,其井下钻孔受大采深高矿压作用及高承压水影响,容易出现钻孔塌孔和钻孔周边跑水的情况。为了解决以上问题,通过研究使用地面注浆站输送P.O32.5水泥与井下泥浆泵输送P.O42.5R水泥融合提高注浆材料黏合度的方法,将混合的水泥材料通过阻燃抗静电PVC管,在钻孔深度大于50 m的钻孔塌孔和钻孔周边有跑水情况中应用,起到了良好封孔效果,值得相关类似矿井推广应用。

椎板成形术在椎管内肿瘤手术中的应用

目的探讨棘突椎板复合体回植、钛板固定在椎管内肿瘤切除术中的应用价值。方法 2009年11月～2010年7月,对22例颈、胸椎的椎管内肿瘤(长3～11 cm,平均4.3 cm)采用磨钻沿关节突内侧2～3 mm磨开两侧的椎板,将棘突椎板复合体完整取下,处理完椎管内肿瘤后再将棘突椎板复合体原位回植,钛板固定,完成椎管成形。结果肿瘤全切除20例,次全切除2例。切除椎板数3～5个,平均3.75个。未出现因磨钻椎管开窗、钛板置入所致的硬脊膜破损、脊髓和脊神经根损伤等并发症。随访3～12个月,平均4.5月,未见回植组织移位、塌陷、畸形愈合及椎管狭窄,未见不稳定或畸形。结论椎管内肿瘤术中采用磨钻椎管后路开窗,钛板固定棘突椎板复合体的方法简便、安全、可靠,有利于保持脊柱的完整性及稳定性。

多功能制孔执行器的研制

针对航空材料加工领域的需求,研发了多功能制孔执行器。多功能制孔执行器旨在完成飞机钛合金壁板的高精度钻孔。对航空用钛合金板的孔类加工工艺进行了研究,分析了钛合金的物理特性和加工工艺性,通过理论和实验相结合的方法,攻克了钛合金钻孔中的精度低、稳定性差、排屑困难等难题,并通过钻削功率实验对计算数据进行了验证。最后进行了切削试验,结果表明完全满足设计要求。其成功的研发,为我国高速高效加工技术的研究奠定了基础。