大埋深梯形巷道围岩应力分布规律及支护优化

梯形巷道围岩的应力分布呈现非对称分布的特征,容易发生应力集中,引发巷道失稳破坏。以陈蛮庄煤矿3410工作面为背景,针对巷道变形量较大且破坏严重的情况,运用巷道围岩松动圈理论,分析了梯形巷道顶板应力分布特征,推导并计算了围岩塑性区最大半径,进而对现有回采巷道支护方式进行力学分析,验算当前支护下的支护强度。运用FLAC^(3D)数值模拟研究揭示了当前支护条件下的围岩应力分布及变形规律,面对巷道底板底鼓、顶板蠕变、高帮局部滑移现象,基于原有支护提出补强支护的方案:在高帮中部偏上位置布置一根锚索,原有支护的锚索向下移动1 600 mm;在低帮增加锚索补强支护,且原有的锚杆、锚索更换为高强锚杆锚索,提高巷道围岩的承载能力。通过数值模拟验证了优化后的支护布置对围岩的控制效果显著,能够满足生产需要,有效控制了巷道围岩的变形与破坏。

覆岩采动裂隙演化形态的相似材料模拟实验

煤层开采后,覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。通过沿工作面走向及倾向相似材料模拟实验,得到覆岩采动破断裂隙的产生、发展为三阶段演化规律,形态呈"M"状。离层裂隙呈两大阶段、两个层位、三个区间的演化特征,即在主关键层触矸前,分布形态在垮落的最上位亚关键层上部,呈倒"V"状,下部呈"M"状;当主关键层触矸后,主关键层下部离层分布形态呈"M"状,上部少有离层发育。基于此,得到了覆岩采动裂隙演化形态与特征,提出了"采动裂隙圆角矩形梯台带"工程简化模型,为确定卸压瓦斯抽采钻孔参数提供了一定理论依据。

大倾角煤层开采大型三维可加载相似模拟试验

由于煤层赋存条件特殊,大倾角煤层开采采场围岩空间应力分布及演化、围岩运动特征复杂。现有三维模型试验平台存在模型加载、空间开采与监测等技术缺陷。通过采用新型三维可加载模型试验系统,实现模型均布加载、密闭空间开采模拟等技术创新,对枣泉煤矿120210工作面大倾角煤层开采进行大型三维可加载相似模拟试验研究,得出在工作面上部区域覆岩垮落充分、裂隙发育,关键域形成层位高,下部区域覆岩垮落不充分,关键域形成层位低,覆岩空间垮落呈非对称拱壳形态,上部区域应力值、来压强度、支承压力区应力集中系数等特征量明显大于下部区域。以上结果验证了大倾角煤层开采围岩空间结构形态和应力演化规律。

坐标转换及换带计算的研究与实验分析

针对工程测量中经常面临如何选择适合的控制网的中央子午线,如何实现新、旧控制网控制点坐标的统一,如何有效地克服长度变形等问题,阐述了不同坐标系之间的坐标成果转换和换代计算的方法,探讨了坐标转换基本模型的选用、转换参数的解算、转换计算的方法、转换计算中值得注意的问题,并根据坐标转换和换代计算公式,基于VB语言开发了坐标正反算程序、换代计算程序和简单梯形图幅编号查询程序,简要说明了这些程序的使用方法。并通过实例验证和分析了程序的精度和效率,结果证明程序设计正确,计算精度符合要求,达到了系统统一、简化施工、提高工作效率的目的。

X射线探测器双指数信号时间常数

在X射线能谱测量系统中,时间常数是影响梯形成形效果的重要因素,准确测量双指数脉冲信号的时间常数有利于获得较好梯形成形效果。本文研究了一种基于最小二乘法的快速拟合双指数脉冲算法,用于测量梯形脉冲成形中的时间常数,不仅从理论上证明了该算法的合理性,而且用含有5%标准差噪声的仿真信号和X射线探测器接收55Fe放射源输出的成形脉冲信号验证了该算法,拟合优度R2均超过了0.95。将本文快速拟合算法与MATLAB中cftool工具箱的拟合算法进行对比,结果显示:在满足拟合优度超过0.95的情况下,本文算法的运行速度比cftool中算法快两个数量级。

基于内聚力法则的高能硝酸酯增塑聚醚推进剂开裂过程细观模型

为从细观角度研究高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的破坏机理,采用分子动力学算法生成细观颗粒填充模型,利用Python脚本语言在颗粒与基体界面及基体内部嵌入零厚度粘结单元。针对NEPE推进剂延展性失效特点,基于多项式内聚力法则建立一种多项式-梯形内聚力法则,并进行子程序VUMAT开发。对比考虑颗粒与基体界面脱湿及基体失效的数值模拟结果发现,NEPE推进剂颗粒与基体界面脱湿引起基体内部形成孔洞,孔洞周围形成的高应力区是导致推进剂开裂的关键。实验验证得知,多项式-梯形内聚力法则较双线性内聚力法则和多项式内聚力法则能更准确地描述推进剂的失效过程。

半自磨机梯形衬板的磨损预测及其优化

半自磨机(SAG)是磨矿领域的重要设备之一,针对现有的半自磨机用梯形衬板失效频率高的情况,建立了半工业规模的半自磨机模型;依托现有的磨粒磨损相关理论和Hertz-Mindlin with Archard Wear磨损模型,在EDEM软件中建立了复杂形状下不同粒径的颗粒;利用EDEM软件和ANSYS软件进行了DEM-FEM耦合分析,得到了原有衬板的应力分布和不同区域的磨损量并依托上述模拟结果和国外学者做的工业试验对其进行改进。模拟结果表明,改进后的分体式梯形衬板有效地减少了衬板的应力集中现象;耐磨性有了较大的提高,模拟中新型衬板的最大平均磨损量较原有衬板降低了30%,改进效果明显。

地下巷道对近区爆破动荷载的响应特性研究

在地下矿产资源开采和地下空间群及隧道开挖过程中,钻爆施工具有无法取代的优势,然而地下既有开挖空间受近区开挖爆破动荷载的影响也不容忽视。为提高钻爆开挖后地下空间围岩安全、稳定以及优化开挖爆破方案,结合某磷矿采掘巷道特征,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建模计算既有巷道在不同距离爆源(爆源距离巷道距离分别为10 m、14 m、18 m、22 m)巷道的顶板、底板、巷帮动力响应分布。计算结果表明:既有巷道断面近区岩石的破坏以拉应力破坏为主,压应力起辅助破坏作用;相邻巷道的合理布置范围在14~18 m范围之内,有效保证采场结构的安全稳定;倒梯形断面有助于爆炸应力波的引导和发散,同时也有助于提高既有巷道的安全稳定。

柔性复合材料梯形撕裂实验性研究及破坏机理分析

采用梯形撕裂法对柔性复合材料的撕裂破坏进行分析,得出随织物中纱线的逐根断裂,受力三角区会逐渐增大,因此撕裂强力会出现一个最大值。通过在MTS-810材料实验机上进行撕裂破坏性实验,得到柔性复合材料在撕裂过程中的载荷-位移曲线,通过观察撕裂曲线,分析讨论了柔性复合材料梯形撕裂破坏机理以及影响破坏形态的因素。

高瓦斯综采工作面定向钻孔代替尾巷抽采瓦斯技术

针对高瓦斯综采工作面U型通风条件下上隅角瓦斯超限问题,分析了定向钻孔代替尾巷抽采卸压瓦斯的必要性及可行性,阐述了卸压瓦斯抽采原理;利用物理相似模拟及理论分析,分析了采动覆岩裂隙演化规律,确定了定向钻孔参数,并进行现场工程应用。结果表明:随着工作面推进,试验工作面采动覆岩形成不规则冒落带、规则冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,其中规则冒落带高度为17.9 m(采高的4.48倍),裂隙带高度为60.36 m(采高的15.09倍);定向钻孔与回风巷平距为8~20 m,与煤层顶板垂距平均18.5 m;利用定向钻机施工钻孔偏移量较小,定位准确,瓦斯抽采纯量平均6.37 m^3/min,占瓦斯涌出量的8.59%,实现了定向钻孔代替尾巷治理瓦斯效果,保证了工作面安全回采。

任意形状远区域对大地水准面差距和垂线偏差影响的通用公式

根据地面重力资料计算大地水准面差距和垂线偏差时，通常是将计算区域当做圆形域来处理并由此估算与之对应的远区域对大地水准面差距和垂线偏差的影响。目前计算大地水准面差距或垂线偏差常用ＦＦＴ技术或ＦＨＴ技术，它们要求计算区域为球面梯形而不是圆。为此，本文将目前常用的圆边界条件下的估算公式推广到可计算任意形状的远区域影响，并介绍了计算这种影响的方法。作为算例，最后给出了计算区域为球面梯形时的数值结果。

不同形状巷道断面对深部破碎回采煤巷的影响分析

为了确保煤矿巷道断面的合理设计,以云盖山煤矿一矿实际矿井地质条件为例,采用数值模拟软件,分别对梯形、矩形、直墙半圆拱形断面巷道进行数值模拟研究,研究了巷道周围煤岩体位移、塑性区分布,巷道周围煤岩体最大主应力、最小主应力云图。研究得出:在无支护的情况下,当采用直墙半圆拱形断面时,巷道顶板变形量、左帮变形量最小,因此该煤矿运输巷断面设计为直墙半圆拱形最合理,有利于确保矿井安全生产。

梯形锚棚支护在应力区巷道中应用分析

基于永定庄矿2102巷应力区顶板出现破碎、下沉、局部冒顶现象,导致巷道成效差、掘进效率低,严重威胁巷道掘进安全,决定对2102巷采取梯形锚棚支护。通过实际应用效果观察,梯形锚棚支护实现了主动支护与被动支护联合对应力区顶板进行维护目的,弥补了传统单一主动支护或被动支护的不足,提高了支护效果,使应力区顶板下沉量控制在0.17 m以下,避免了巷道顶板垮落事故发生。

单喷嘴溅板式层板喷注器气/气掺混数值模拟研究

为了获得结构参数对溅板式层板喷注器流动特性的影响,采用数值模拟方法对单喷嘴溅板式层板喷注器气气流动特性及掺混特性进行了研究,重点分析了出口层喷嘴宽度对喷注器流动特性及混合特性的影响。研究结果表明,出口层喷嘴宽度主要影响喷注角,当L_(1)/L取值比为0.6、0.7、0.8、0.9,所对应的喷注角分别为54.0°、52.2°、34.5°、3.5°。在喷注器喷嘴末端有小尺度富氧/富燃回流区域形成,回流区有利于推进剂之间的混合。总的来说,出口层喷嘴宽度有利于推进剂之间的混合,该结果对后续喷注器燃烧特性的研究具有重要意义。

深回填对拉板桩结构受力性能研究

深回填对拉板桩结构在建造方式、工作机理等方面与常规板桩结构有较大区别。基于某板桩码头工程实例,通过理论分析和数值手段对其受力性能和计算方法进行研究。提出施工期锚碇结构前有限梯形回填区被动土压力理论计算公式,为土弹簧刚度折减提供量化依据。分析该类型板桩结构在使用期的剪切破坏模式,推导出回填体极限抗剪承载力计算公式。提出基于施工流程的杆系元简化计算方法,并进行不同分析手段对比;发现在不考虑施工期初始可控位移值的情况下,杆系元简化方法、三维结构-土整体有限元方法得到的施工期位移增量值为55 mm和43mm,另外使用期位移值分别为15 mm、16 mm,结果接近,验证了简化计算方法的合理性。

覆岩采动裂隙带动态演化模型的实验分析

为研究采动覆岩裂隙演化规律及其形态,基于采动裂隙"O"形圈理论,结合物理相似材料模拟实验,提出了"采动裂隙圆角矩形梯台带"工程简化模型,分析了动态演化过程.得到采动裂隙带的演化高度、沿走向与倾向的带宽距及断裂角等参数,即切眼侧带宽大约1倍初次来压步距,工作面侧带宽在2～3倍周期来压步距间变化,进风巷、回风巷附近带宽约0.7～0.8倍初次来压步距,内外梯台面的高度受制于关键层层位及所形成砌体梁结构的变形、破断和失稳形态.分析了煤层采高、覆岩岩性、煤层倾角及工作面几何参数等采动裂隙带形态的主要影响因素.通过现场验证,表明依据裂隙带演化模型可确定瓦斯抽采巷(或钻孔)的位置,抽出高含量卸压瓦斯.

用两段式波导模型研究3dB宽带光纤耦合器

报道了用两段式组合波导模型分析研究３ｄＢ宽频带熔锥型单模光纤耦合器．根据文献［１］用两根阶跃型单模光纤，使其中一根光纤的熔锥区腐蚀变细，熔融拉锥成两段式的准双锥体组合波导，分别用变分理论和传统的耦合波理论分析横截面近似不变的腰部区域和横截面随纵向距离变化的梯度区域内的耦合行为，耦合器的耦合功率应是这两段区域耦合功率的叠加．从而得到了耦合器中任意点的耦合功率表达式．用光纤参数和适当的组合波导横截面尺寸计算不同波长的耦合长度Ｚｃ，据此找到宽频带的耦合长度Ｚ０通过分析比较，得到了一种符合工艺实际且具有相当平坦功率谱的熔融型单模光纤耦合器．