深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果

为研究深覆土条件下梯形拱结构–填土相互作用对周围土压力的影响机制和卸荷机理,明确梯形拱明洞相较于传统矩形明洞的优势,采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,对深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果进行分析。结果表明:无减载时,梯形拱明洞两侧回填土沉降大于上方回填土沉降,两侧回填土土压力向明洞上方转移,土压力随着填土高度的增大而增大,基本呈线性变化趋势;减载时,明洞上方回填土沉降大于两侧回填土沉降,回填土内部产生土拱效应,明洞上方回填土土压力向两侧转移,铺设减载层不会改变深覆土明洞结构受力分布,但会极大地减小其内力及变形,并提高结构安全系数;减载后,梯形拱明洞的最大轴力、最大正弯矩和最大负弯矩分别减少17.5%、34.1%、29.9%,最大变形减小32.9%。矩形和梯形两种截面形式下明洞的最大轴力均出现在中隔墙底部,最大正弯矩、最小安全系数和最大变形均出现在顶板中央位置;铺设减载层后两种截面形式拱明洞最小安全系数分别增大42.6%和100.0%,梯形拱明洞安全系数提高的比例更大,效果更显著。该研究可为深覆土梯形拱明洞结构的设计和施工提供理论指导和技术支持。

高瓦斯综放面开切眼架前膨胀预裂坚硬顶板切顶技术研究

针对高瓦斯坚硬顶板综放工作面初采期来压步距大及顶煤损失的问题,提出代替火药爆破的开切眼架前及两顺槽煤柱侧静态膨胀预裂切顶技术;采用数值模拟方法确定了静态膨胀预裂切顶的关键参数,设计了切顶方案及工艺,并通过现场工程应用验证了静态膨胀预裂切顶技术的有效性。结果表明:综放工作面初采前在开切眼架前及两顺槽煤柱侧实施静态膨胀预裂切顶,既保证了开切眼设备安装期间的安全性,又可在后续采动应力的作用下顶板及时破断,减小坚硬顶板初次来压步距和强度;当综放工作面初采推进至开切眼宽度时发生初次来压,人工减跨效果良好,不仅提前回收了工作面的顶煤资源,而且还消除了坚硬顶板大面积悬顶带来的诸多重大安全隐患,研究成果可在类似条件下代替炸药爆破进行推广应用。

Kenics型静态混合器对含水原油均质化效果影响数值模拟

目的针对含水原油在输送过程中水分分布不均匀或大量聚集的现象,将Kenics静态混合器引入到含水原油输送过程中,并对其均质化效果进行分析。方法采用FLUENT软件对管道内流场进行模拟,并用变异系数和液滴平均粒径对均质化效果进行评价,分析了混合单元排列方式、扭角、长径比和数量对均质化效果的影响。结果使用排列方式为异向叉排、扭角为240°、长径比为0.5、数量为10个的Kenics静态混合器不仅能使油水两相分布均匀,还能获得更小的液滴平均粒径,从而实现更好的均质化效果。结论排列方式为异向叉排时均质化效果最好;随着扭角的增大,管线出口的变异系数和液滴平均粒径呈下降趋势;随着长径比的减小和数量的增多,出口的变异系数值趋于相同,但能获得更小的液滴平均粒径。通过均质化处理后,可以使取样样本更加准确地体现储罐原油的含水率,避免造成油品交接纠纷,保证油品外输任务的完成。

基于ANSYS的模切机曲轴静力学与模态分析

模切机曲轴的性能影响模切的速度和精度。本文分析现有模切机曲轴特性,对曲轴进行有限元分析,运用Solidworks软件建立曲轴三维模型,导入ANSYS Workbench软件模拟分析曲轴在模切机工作时的静态力学特性以及曲轴的振动特性,得到了应力、应变云图和模态振型图。静力分析结果表明,最大应力为242.54MPa,小于轴的屈服极限强度,符合实际要求。模态分析结果表明,曲轴在低阶频率下以弯曲变形为主,最大振型位移出现在曲轴的两端;在高阶频率下以弯曲和扭转变形为主,主要发生在曲轴的两端连接肘杆的轴端。得到该曲轴的最小固有频率,为该曲轴的可靠性分析、疲劳强度校核提供计算依据。

分块静态切割拆除法在老旧桥梁中的应用

随着城市基础设施的快速发展,早期建成的部分既有道路在净空、跨度等方面已经不适应目前城市发展与人民出行需求,部分旧桥在跨越既有线拆除时,涉及下方既有线路行车安全,施工难度大,且传统的解体、破碎拆除方法耗时长、功效低,通过跨线桥绳锯切割分块整体吊装拆梁技术的研究与应用,能快速完成既有线桥梁的整体拆除,拆除方法设计合理、投入设备少,并且施工过程安全、可靠,周期短,经济实用。

自动化静电扫帚

为了打扫头发纸屑更加的方便,研发了自动化静电扫帚。通过利用自动化静电吸附装置,更好地吸附头发纸屑。扫帚底部与扫帚手柄最低部之间通过旋转装置连接,旋转装置上设有转盘齿轮,扫帚手柄有开关,主控吸附,推送加收集,通过一对齿轮啮合直接驱动转盘齿轮慢速旋转,在交流输入回路中,串接有电控盒,电控盒内设有变压整流及定时,功放电路、能自动产生启/停信号。利用自动化防静电推送装置,它主要由毛发脱离单元和推送单元等两部分组成,后附挤压递进装置,切割装置。

膨胀剂静力切顶卸压参数模拟研究

为了进一步提升沿空留巷技术的可实施性,对切顶卸压方法进行研究,利用数值模拟软件对静力切顶进行分析发现,在单孔加压下,模型的钻孔壁附近出现较大变形,随着距离钻孔壁越远,其变形量就越小,最大变形量为0.106 mm,最大应力值为125.7 MPa。而在多孔加压下,应力集中主要分布在加压孔双孔连接线及单孔径向位置,并在双孔周边形成最大主应力区。同时对切顶间距和角度进行分析,确定了最佳炮孔间距为0.8 m,最佳角度为65°,为后续静力切顶技术的应用提供了参考。

新型临时封堵钢闸门的研制与应用

随着城镇化的加快,工业和生活用水需求日益加大,提升原有水库泵站供水能力是解决这一困境的重要手段之一。以丁东平原水库为研究对象,以不影响向城区供水为前提,要求原进水池在不放空水的条件下,对其侧墙开孔接管。通过对现有作业环境和结构物的研究,采用了“簸箕”型封堵闸门+千斤顶的组合结构。其最大特点是利用进水池拉梁,在封堵钢闸门迎水面加装千斤顶这一创新性设计,使橡胶止水弹性变形受力由被动变为主动,更加有效地防止漏水、渗水问题,对下一工序侧墙开孔创造了干地条件。侧墙开孔采用了对原有结构破坏较小的金钢石绳锯静力切割技术。

祥升煤业6号煤层切顶卸压沿空留巷技术研究与应用

为保障6301工作面沿空留巷围岩的稳定性,根据6号煤层的赋存条件及工作面特征,结合静力破岩原理,具体进行静力破岩切顶卸压方案的设计,设计钻孔长度为6 m,倾角偏向采空区一侧70°,钻孔间距为0.9 m,采用隔孔装药胀裂工艺;基于6301胶带顺槽特征,结合矿井生产经验,对巷道基本支护、巷旁充填体及临时支护方案进行设计,并在留巷期间进行围岩变形情况的监测分析。结果表明:6301胶带顺槽沿空留巷顺利实施,围岩变形合理,满足使用要求。

润宏煤业1305工作面静态膨胀剂致裂顶板卸压技术研究

以润宏煤业1305工作面地质条件为工程背景,采用静态膨胀技术对运输巷顶板切顶卸压,避免煤柱侧应力集中。通过理论分析、实验室测试、现场工程试验等方法,分析和测试了静态膨胀剂的膨胀力性能,计算分析了静态膨胀剂作用下切顶卸压的钻孔参数,设计了详细的施工工艺。研究结果表明,静态膨胀剂的最大膨胀力可达到70 MPa,且持续时间长,完全可以用于煤岩致裂工程。钻孔间距、钻孔直径以及钻孔角度是影响静态膨胀剂致裂效果的主要参数。钻孔内产生的静态膨胀压力作用到孔壁,且能一直保持到顶板进入采空区后,在矿压、自重及静态膨胀力的作用下,顶板会出现裂缝、裂缝扩展、顶板致裂垮落3个过程。根据现场具体工程条件,在多组成排钻孔共同膨胀作用下,可形成膨胀应力的叠加,能够起到更好的致裂效果。研究为探索和推广煤矿非爆破式顶板致裂技术提供了借鉴。

青饲料收获机定动刀间隙自动调整装置设计

快速发展的畜牧业急需新鲜的秸秆作为牲畜饲料,而将玉米秸秆切碎收获,不仅能解决牲畜饲料来源问题,还能增加农民收入。青饲料收获机在作业过程中,由于切碎饲料的动刀片磨损,发生切不断现象,需要停机修复动刀。修复动刀后,刀刃变短,定动刀之间的间隙变大,直接影响饲料切碎质量和效率。为了解决这一问题,设计了一种青饲料收获机定动刀间隙自动调整装置,可以一键启动,自动调节定动刀之间的间隙,有效降低人工操作强度,还能保证定动刀左右两侧间隙的一致性。该自动调整装置操作方便、智能化程度高,既节约了农时,又提高了饲料的切碎质量和作业效率。

基于检验需求的矿用电缆截断系统及关键部件设计

在矿用电线电缆质量安全检测检验工作中,针对大量同一样品不同长度的线缆试样需求,以及线缆线径较粗的现状,提出一种可实现大截面线缆定距切割的截断系统。结合矿用电缆的检测实际检测检验需求以及待检产品特性,对矿用线缆截断系统进行总体设计,并对系统主要部件,截断机构进行设计验证。运用ANSYS有限元分析软件分析切割过程中切割刀具的力学响应,结果显示,切刀在最大载荷200 kN切割力作用下,整体变形最大位移量为0.18292 mm,最大应力为471.33 MPa,安全系数大于2。现场试验证明该系统安全可靠,效率提升达30倍,具有推广应用价值。

综采工作面静态膨胀预裂切顶卸压效果分析

为探究静态膨胀预裂切顶卸压在综采工作面初采初放中的应用效果,以三元煤业4308综采工作面为背景,在确定工作面静态膨胀预裂切顶卸压技术方案的基础上,利用FLAC 3D软件建立数值计算模型,分析了工作面初采悬顶长度随静态膨胀预裂切顶长度的变化规律。研究结果表明,无预裂以及静态膨胀预裂长度分别为7.5 m、15 m、25 m时,4308综采工作面的初采悬顶长度分别为40 m、32 m、27 m、26 m,静态膨胀预裂切顶卸压技术可以有效控制工作面初采悬顶长度;工作面初采悬顶长度随静态膨胀预裂切顶长度的增大先减小后不变,综合考虑经济成本,确定最佳静态膨胀预裂切顶长度为15 m。静态膨胀预裂切顶卸压技术具有放顶效果好、安全性高、施工简单等优点,能够满足安全生产的要求,可适用于矿井工作面顶板的初采初放。

近距离煤层切顶卸压沿空留巷技术及应用研究

针对开采近距离煤层时上煤层回采结束,底板受到破坏,采空区矸石垮落使得下煤层顶板结构及应力环境愈加复杂,下煤层巷道顶板的完整性及稳定性受到影响,为下煤层巷道围岩控制带来诸多难点,以龙门塔煤业近距离煤层工作面沿空留巷为研究背景,通过理论计算得到了切顶的具体参数,提出了静态胀裂切顶技术,优化了支护形式,实现了近距离下煤层工作面无煤柱切顶卸压沿空留巷。经现场实践检验,下煤层巷道受采动影响较小,留巷效果较好。

回注泵液力端承压能力提升研究

钻屑回注泵液力端存在易疲劳开裂的现象,维护成本极高。在高泵注压力条件下,钻屑回注泵液力端内应力峰值较大,排出孔相贯口处易开裂,导致钻屑回注泵使用寿命较短。为此,利用ANSYS软件对液力端进行静力学分析,分析发现,在排出工况下液力端相贯区域为应力集中区域,最大应力值为725MPa,利用FACET修型技术优化之后,最大应力值降为636MPa。

井下采煤机截割滚筒的行星架性能研究

以MG1000/2500-WD型大采高采煤机为研究对象,介绍一种行星架优化设计方案。基于多体动力学理论,采用ADAMS软件构建采煤机截割动力学仿真模型,并从两级行星架静力学分析和行星架疲劳寿命分析2个角度综合分析行星架性能,以确认行星架受力薄弱点,并以此为基础介绍行星架优化设计方案。将优化设计方案应用于实际工程,结果表明,与优化前相比,优化后行星架的综合性能有效提升。

深井断层切割煤柱冲击地压防治实践

针对大采深影响下断层切割煤柱区域冲击地压防治难题,采用理论分析、现场实测方式对断层切割煤柱区域冲击危险性进行了分析与研究,得到如下结论:断层切割煤柱区域在静载条件下趋近于失稳状态,推采过程中动静载应力叠加,煤柱冲击危险性升高;通过断层切割煤柱失稳模型和现场微震、应力及其它数据监测分析发现,工作面初采阶段及单、双工作面见方阶段,微震能量积聚显著,应力集中区域明显,在此过程中断层切割煤柱存在整体失稳现象,通过大直径钻孔卸压、爆破预裂顶板及加强支护等冲击地压防护措施加强对此区域的冲击地压监测与防治,实现断层切割煤柱区域的安全回采。

包覆纱织物的制备及防刺性能研究

研究捻度、纬密对包覆纱织物切割性能的影响规律,并探究包覆纱织物混杂结构的动态防刺性能。分别以芳纶1414长丝、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)长丝为原料,制备芳纶1414/UHMWPE(K/P)、芳纶1414/芳纶1414(K/K)包覆纱平纹和三维深角联织物,重点研究了捻度、纬密对包覆纱织物静态切割性能,以及混杂结构对包覆纱织物动态防刺性能的影响规律。结果表明:纤维体积相同的条件下,同一外包捻度的K/K包覆纱织物的静态切割性能优于K/P包覆纱;包覆纱平纹织物的静态切割力都随着纬密的增加而增加;K/P包覆纱织物的防刺性能均优于K/K包覆纱;混杂结构中,三维深角联织物的质量分数为50%左右时,防刺性能较优。

基于有限元分析的油菜联合收割机割台结构优化

油菜联合收割机作业时割台容易发生振动,不但会造成漏割,而且严重影响割茬质量。基于有限元分析,通过改进切割器、调整割刀位置,进行了割台结构的优化,以提高其在作业过程中的稳定性。分析结果表明,割台本体框架模型与加入驳接架后模型的有限元应力分析最大值的变化较小,故为保证油菜收获效率,可进一步减轻割台重量,优化割台结构;加装驳接架后割台的变形量有所增加,因此需加强连接结构,以提高割台刚性;在6阶模态分析中的第3阶振动频率(76.195 Hz)对割台的切割器横梁影响较大,因此后续需要对割刀横梁进行强化,且将竖刀安装在送穗口一侧,可实现割台的共振平衡。

水下管桩切割装置设计研究

为提高水下管桩切割作业的自动化程度,降低劳动风险和成本,设计了一种切割装置,用于切割内径为800~1 000 mm的管桩。使用SolidWorks软件对该切割装置进行了三维建模,分析了该切割装置各部分组成及工作过程。使用ANSYS Workbench软件对水下管桩切割装置切割机构的框架结构进行了静力学分析和模态分析,得到了切割机构的变形量、应力、固有频率、临界转速和振型等特性。在保证切割装置的刚度与强度条件下,以切割装置质量最轻为优化目标,对中心轴的内径、走线孔圆倒角进行优化设计,并对优化前后装置的性能进行了比较,结果表明,中心轴优化后,装置整体刚度、强度不变,中心轴质量相比优化前质量减少了32.8%,优化效果较好。