高瓦斯中硬煤层超高压水力割缝卸压增透技术及应用

为了提高高瓦斯中硬煤层卸压增透及瓦斯抽采效果,研究了顺层长钻孔超高压水力割缝技术,分析了其卸压增透机理,开展了超高压水力割缝现场试验,确定了等效割缝半径和有效瓦斯抽采半径,考察了超高压水力割缝技术的应用效果。研究结果表明:超高压水力割缝技术具有切割速度快、切割半径大等特点,相当于在钻孔周围煤体开采极薄保护层,平均单刀割缝时间9 min,单刀出煤量0.32~0.42 t,等效割缝半径为1.55~1.78 m;超高压水力割缝组单孔平均抽采浓度76.5%,单孔平均抽采纯量为0.089 m^(3)/min,分别是普通钻孔的4.58倍和4.05倍,是水力冲孔的1.2倍和1.43倍,可见该技术可以大幅度提高卸压增透及瓦斯抽采效果。

长城六矿中硬顶板倾斜工作面切顶留巷关键参数研究

针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获得了切顶前后实体煤和矸石支撑体支承应力解析表达式,根据表达式进行算例分析得到切顶前后实体煤支承应力保持不变,均为1.27MPa,靠近巷道左侧矸石支撑体支承应力降低了56.89%;再次,通过理论计算确定了巷旁切顶参数,即切顶高度11m、切顶角度20°、切缝孔间距500mm;最后,设计了1301S工作面运输顺槽切顶留巷技术方案并开展了工业性试验。研究结果表明:切顶后巷道顶底板移近量和两帮移近量分别为1240mm和265mm,与未切顶相比分别降低了12.68%和70.22%,围岩整体稳定性较好。该研究可为相同或相似条件下切顶留巷技术应用及关键参数设计提供参考和借鉴。

中厚煤层坚硬顶板切顶留巷关键技术参数研究及应用

为确定中厚煤层坚硬顶板条件下切顶留巷关键技术参数,以安徽宿州界沟煤矿1026工作面运输巷道为工程背景,建立了坚硬顶板切顶留巷力学模型,采用理论分析、数值模拟及现场试验等方法,明确了切顶高度、角度与钻孔间距对切顶效果的影响规律,确定了1026工作面运输巷道合理切顶留巷关键技术参数:切顶高度10 m、切顶角度0°以及钻孔间距0.5 m。现场实测结果显示,1026工作面运输巷道留巷段累计顶板下沉量170~250 mm,采空区侧与实体煤侧液压支架滞后工作面180~200 m压力值稳定,锚索锚固有力,切顶留巷效果良好。研究成果可为相似工程地质条件矿井切顶留巷关键技术参数确定提供有益参考。

一种新型增材制造FeCoNi中熵合金的时效硬化行为

采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了一种新型FeCoNi中熵合金,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜(TEM),研究热处理对合金微观组织与硬度的影响规律,揭示SLM中熵合金的强化机理。结果表明,沉积态合金致密度为99.9%以上,平均晶粒尺寸为2.2μm,组织为单相BCC结构,硬度为32.6 HRC。经过470℃热处理后,在晶界和晶内析出双尺寸的Ni3Fe金属间化合物,硬度大幅增加到47.6 HRC。随着热处理温度的进一步增加,合金中生成了粗大的FCC软化相,且FCC相的含量随热处理温度的升高逐渐增多,700℃热处理后FCC相含量达到36%,合金的硬度降低至36.3 HRC。因此,热处理过程中析出富Ni金属间纳米相是提升FeCoNi中熵合金性能的主要原因之一。

可调直角管接头高压密封设计

中重型商用车液压助力转向系统的介质压力很高,甚至能达到18 MPa,这对管接头的密封性提出了很高要求。在北汽福田公司,目前用于18 MPa介质压力下的管接头密封类型有3种,包括卡套式、铜平垫式、铜平垫硫化橡胶组合垫圈式,没有单纯橡胶密封的类型。鉴于此,整合文献成果,提出一种橡胶密封的设计方法,并将其与成熟的铜平垫式管接头密封方式相组合,形成了可调直角管接头高压密封产品设计方案。经过样品试验和批量验证,可知该设计方案的密封效果良好。

基于正交试验的中硬材料镗孔工艺研究

针对42CrMo中碳合金钢材质在热处理后硬度较高、镗孔工艺中切削参数无法界定的问题,通过正交试验法,利用较少的加工次数分析出符合企业生产需求的切削参数,并通过试验验证,有效地解决了中硬材料镗孔工艺参数选定的问题。

彬长矿区中硬煤层长钻孔分段水力压裂瓦斯抽采技术

针对中硬煤层水力压裂区域超前抽采压裂施工过程中存在的工期长、孔内事故率高、风险大、经济性差等问题,以彬长矿区4号煤层为研究对象,采用试验分析、数值模拟和系统优化等方法,研究出4号煤层分段压裂合理泵注压力、排量以及新型节流器,采用改进后压裂工艺在大佛寺煤矿完成了3个长度500 m以上钻孔的分段水力压裂施工,累计压裂段数23段,泵注压力为7.56~9.70 MPa,排量为18.63~22.11 m3/h,均未出现孔内事故。改进后,单孔水力压裂工期由12 d减少至7~8 d,压裂钻孔初始瓦斯抽采量是常规方式的1.29和1.38倍,瓦斯抽采量衰减系数是常规方式的9.1%和6.8%,压裂钻孔抽采效果得到大幅提升。

基于双面梯度结构的CrCoNi中熵合金的制备与性能研究

中熵合金是一种晶格相对简单、强度和塑性双高、在低温时亦具备良好断裂韧度的合金材料。在多种候选合金材料中,CrCoNi中熵合金具有优异的拉伸和断裂韧性。此次试验拟在CrCoNi中熵合金基体表面采用滑磨工艺加工出具有双重梯度组织的CrCoNi中熵合金板,并对其成形机制及相关力学性能进行深入分析。结果表明:在相同退火温度下,CrCoNi中熵合金的硬度(HV)均值达到218;在经表面摩擦变形后,横断面的硬度呈现出一种渐变的趋势,其表面的微观硬化值(HV)最大达到409,而在距试样表面大约1mm的位置,其微观硬化值接近于均匀的退火状态;该材料硬度呈现梯形分布,即内部硬度低、表面硬度高的特点。

中硬煤层下掘进机截割载荷研究

在当前的煤矿生产中,掘进机发挥着重要作用,通过了解掘进机的截割载荷,能更有效地提高掘进机的截割效率,满足煤矿开采的需要。结合传统截割载荷计算方法存在的缺陷,需要使用有限元模拟法对掘进机的动态截割过程进行模拟,从而帮助煤矿企业了解掘进机的截割载荷。基于此,分析了掘进机截割头的载荷计算,通过有限元完成截割过程的仿真,在中硬煤层下分析不同性质煤岩对截割载荷的影响,以期该研究可以帮助煤矿企业更好地选择截割头型号,进而提高掘进机的截割效率。

象腿蕉种子萌发特性研究

以象腿蕉种子为研究材料,采用标准发芽法及发芽率测定等方法,研究了不同处理方法(未处理、常温浸种、打磨2/3种皮及60℃热水浸种)、不同培养温度(15℃、30℃、10~20℃、15~25℃及20~30℃)及不同培养基质(沙土、草炭土、园土)对象腿蕉种子萌发的影响,并对象腿蕉萌出的幼苗进行生长量测定。结果表明,象腿蕉种子百粒重为54.2 g,吸水率为134.54%,种子存在硬实现象;种子打磨处理是象腿蕉种子最优处理方法,20~30℃是种子萌发的最适温度,种子发芽率可达56.7%;沙土是象腿蕉种子萌发的最佳基质,发芽率为45%;测量3种不同基质中萌出的幼苗发现,幼苗对栽培基质不敏感。

底层大采高综放全厚开采20m特厚中硬煤层的物理模拟研究

根据酸刺沟煤矿6–1#煤层的赋存条件,运用1∶30的大比例物理模拟试验,研究底层4.5m大采高综放全厚开采20m特厚煤层顶煤和顶板垮落特征、采空区垮落矸石的碎胀特性和堆积角、支架的工作阻力、煤炭回收率以及煤壁前方支承压力作用特征等。研究结果表明:(1)底层大采高综放全厚开采20m特厚中硬煤层,在技术上是可行的。(2)根据顶煤、顶板垮落特征,工作面的开采过程可分为初采阶段、过渡阶段和正常放煤阶段。在初采与过渡阶段,煤炭回收率n随工作面推进距离L的增加呈对数规律提高。(3)进入正常放煤后,顶煤放出率可以达到70%,工作面采出率可以达到75%。顶煤放出率随顶板岩梁的垮落呈周期性变化。(4)在支架后方会出现大厚度顶煤悬伸,顶板周期性垮落时会发生大高度切顶现象,要求支架有足够的抵抗顶煤、顶板断裂产生的向后旋转作用力。(5)为确保安全和顶煤及时垮落,应实施预爆破或预注水弱化顶煤措施。

机械式旋转冲击钻井工具研制及试验

PDC钻头与螺杆钻具配合使用效果较好,但由于其主要依靠剪切作用破岩,在钻进中硬以上地层时钻速较慢,使用效果不理想。为此,研制了一种旋转冲击钻井工具,形成了旋转冲击破岩方式,改善了钻头的工作状态,提高了定向钻井效率,大幅度提高了机械钻速。工具动力输出特性参数测试和冲击性能测试结果表明,工具空载压耗为4.2 MPa,整体动力输出特性参数满足现场复合钻进工况要求。现场试验结果表明,该钻井工具在同井相同地层机械钻速提高了2倍以上。机械式旋转冲击钻井工具的成功研制,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本具有积极的作用。

注水在煤层开采过程中的作用及影响

为研究注水在煤层开采过程中的作用及影响,以煤层注水对煤层力学特性的影响为基础,分析总结煤层注水在抑制瓦斯突出和瓦斯解吸、软化中硬顶煤、防治煤尘和减缓冲击倾向中的作用。结果表明:矿井注水后瓦斯的喷出频率比未注水时降低了56.4%;含瓦斯煤体在4MPa高压水的浸泡作用下,解吸率比未浸泡时降低了80%左右;注水使顶煤的采出率提高9%左右;长时(48h以上)注水可以使煤尘产出率降低20%;注水使矿井的冲击倾向降低一个等级。

合金元素对中硬度调质钢接触疲劳性能的影响

用45、42CrMo、40CrNi2Mo三种中碳钢经调质处理成相同中等硬度(HRC37±1)后,对其进行接触疲劳寿命试验。结果指出:45、42CrMo、40CrNi2Mo三种钢材的疲劳寿命依次增加,这与材料的切断抗力τ_k有关。在碳含量大约相同时,随着合金元素的增加,切断抗力τ_k增大,接触疲劳寿命也相应提高。

赵固二矿千米定向煤钻孔区域瓦斯治理关键技术研究

针对中硬高承压水煤层瓦斯治理周期长、突水威胁严重等问题,利用千米定向煤钻孔超前预抽代替底板抽采岩巷进行区域瓦斯治理,同时研制出基于煤层深孔定点密闭取心的瓦斯含量测试装置,解决了瓦斯防突措施效果检验参数难以测定的问题。该技术经在河南能源焦煤公司赵固二矿试验,实现了对600 m煤巷条带煤层瓦斯的均匀抽采控制,完成了超长区段一次性整体评价,保证了煤巷安全掘进,成为赵固二矿深部煤层区域瓦斯治理的新技术,可为类似地质条件的煤层区域瓦斯治理提供参考。

白酒曲药微生物分离培养基的选择研究

选择了多种分别针对细菌、霉菌、酵母菌等微生物的培养基和抗生素,对白酒曲药微生物区系进行了研究。实验结果表明,含有50μg/mL制霉菌素的牛肉膏蛋白胨培养基、40μg/mL链霉菌素的YPD培养基、40μg/mL链霉菌素的PDA培养基分别对曲药中细菌、酵母菌和霉菌具有较好的分离培养效果。

大港油田埕海二区钻井液技术研究

针对大港油田埕海二区沙一段大位移钻进过程中常出现的倒划眼、卡钻和井塌等复杂钻井问题,对该地层进行了黏土矿物分析和泥页岩理化性能实验,得出该井段中硬泥页岩地层微裂缝发育和易发生水化膨胀是导致井壁失稳问题的主要原因。根据井壁失稳机理,研制出一套高性能水基钻井液。评价实验结果表明,该体系抑制性强,能抑制岩屑分散及中硬泥页岩的水化膨胀,并能显著降低由钻井液侵入导致的对泥页岩强度的影响;具有较强的抗温(120℃)和抗污染能力。该体系总体性能与目前现场使用的国外一种高性能钻井液体系性能相当,能满足大位移钻井的需要。

包体模型应力集中的定量研究

本文采用二维弹性介质圆形包体模型，运用连续介质力学理论求解出包体内外的应力场、位移场、平均应力、最大剪应力以及能量密度的解析解，从而讨论了硬、软包体的应力集中特征：（１）硬包体内能够积累很高的平均应力和最大剪应力，而软包体内无法形成高应力区；（２）硬包体内能量密度的增量率比软包体大；（３）包体内的最大剪应力、平均应力和能量密度的增量率随ｋ的增大而增大；（４）硬、软包体皆能在包体边界以外近区形成应力和能量增量率集中区，而其集中区的大小和位置与边界条件（σ２／σ１）有关；（５）当ｒ／Ｒ增大时，包体产生的应力场和能量分布场皆衰减为无包体时的均匀场，并且与θ有关，形成不均匀场。

固溶冷却介质对FGH96合金γ′相和性能的影响

采用光学显微镜(OM)和场发射扫描电镜(FESEM)对FGH96合金在不同冷却介质下γ′相的析出行为进行了实验研究。结果显示:时效前后,γ′形态均为球形,水冷得到的γ′相尺寸最小。硬度测试结果表明:水冷得到的合金硬度值最大,油冷次之,盐浴冷最小;时效后,硬度仍然保持冷却后相应的顺序。

神东矿区中硬厚煤层放顶煤开采实践

鄂尔多斯东胜煤田均采用一次采全高采煤方法进行开采,开采高度逐年在加大,目前开采高度已达到了7.2m。工作面的采高毕竟受到煤壁片帮和机道冒顶控制的限制,再则煤层厚度的变化也限制了大采高开采设备的充分应用。为此,神东在柳塔煤矿煤层厚度不稳定的东部盘区首次实施了放顶煤开采实践,为神东矿区今后开采特厚煤层提供了有效途径。