斜巷挡车栏自动起落装置的研究与设计

本文针对高庄煤业公司斜巷运输过程中跑飞车等事故,结合现场实际情况,利用传感器感应、声光报警提示等方式,研究设计了斜巷挡车栏自动起落装置,实现斜巷运输挡车栏自动起落,对煤矿斜巷安全运输起到保障作用。     

面向煤矿斜井跑车防护的柔性缓冲动力学仿真分析与实践

煤矿跑车现象是斜井运输中常见的事故类型,跑车防护效果关系到斜井运输安全和防护装置重复使用效率。针对斜井车辆失控时撞击能量大、巷道环境复杂的情况,面向2~8节矿车的应用场景,设计了跑车防护柔性缓冲器,建立了煤矿斜井跑车碰撞的数学模型,分析了斜井跑车高能碰撞柔性缓冲器在矿车失控时的受力状态,得出进行动力学和有限元分析的数据。采用有限元分析方法对柔性缓冲器的模型进行动力学仿真分析,当矿车为满载时,沿着轨道向下运动,其撞击挡车栏瞬间为最大撞击力,用动力学分析出的最大撞击力,对挡车栏进行了有限元分析,得出挡车栏在撞击的一瞬间的形变为1.4 mm,变形率为0.12%,金属一般会产生回弹,对挡车栏后续工作的影响不大,因此可以反复多次使用。研究对于提升煤矿斜井安全水平和减少跑车防护设施维护强度具有重要意义。     

乌东煤矿急倾斜特厚煤层瓦斯卸压开采技术研究

针对乌东煤矿急倾斜特厚煤层复杂条件,采用数值模拟、现场开采试验和监测等方法,开展了急倾斜特厚煤层瓦斯共采可行性研究。通过上层开采卸压下层煤层,便于下层通过巷道抽采瓦斯,分析了上层开采对下层煤层的应力和瓦斯等气体运移规律的影响,设计了现场瓦斯治理技术方案和管理措施,同时进行了效果分析。     

侧限高应力条件下充填体压缩变形规律分析

为了研究充填体在侧限高应力下的变形规律,根据现场调研结果试验室内选取灰砂比为1∶10,浓度为70%的充填体试块进行9级加载蠕变试验,得到每级加载应力下充填体的轴向变形规律。通过对充填体的压缩特性分析,得到了不同加载应力条件下充填体试块的侧限压缩系数和压缩模量;通过压缩变形应变-时间图,对侧限高应力条件下充填体试块的压缩变形机理进行分析,分析结果为新城金矿矿山充填设计及安全生产提供科学依据。     

高应力软岩巷道灌浆支护技术研究与应用

针对贵州某矿141712运输上山围岩大变形、锚杆索失效严重等问题,运用现场调研、理论分析、室内试验、数值模拟等研究方法分析了软岩巷道围岩变形破坏机制,提出灌浆支护技术并分析其支护原理,设计了"锚杆+锚索+灌浆+双U型钢"的联合支护方案,最后通过理论计算、数值模拟以及工业性试验对设计的控制方案进行了验证。研究结果表明:围岩强度低,自稳能力差、高应力且应力环境复杂、支护构件支护阻力低以及未对关键部位进行加强支护是造成巷道围岩变形破坏的主要原因;采用设计的支护方案后,围岩变形量减少了35%,满足现场应用要求。     

巷道围岩松动爆破卸压的试验研究

依据爆破理论，设计了在巷道围岩中进行松动爆破的有关参数，并在现场进行了工业试验。通过声波测试，证明了松动爆破有调整围岩应力分布的作用，即不仅降低了围岩应力峰值，且使集中应力移向深部围岩。     

撞击凿入系统的应力及效率分析

本文将弹性力学的赫兹接触应力理论引入冲击凿入理论研究,提出了撞击面局部变形的非线性理论模型。在文献的基础上,运用差分原理,系统地建立了分析撞击凿入系统应力状态和撞击、凿入效率的电算法。对一至三段型活塞和一至三段型钎杆(或钻头)的撞击凿入系统编写了一个通用的电算程序。通过改变输入的参变量数值,可获得各种撞击凿入系统中任意截面处的各力学参量、应力波形和系统的撞击、凿入效率。采用电算法与实验测定相结合的方法对潜孔冲击器的撞击凿入系统的应力状态和效率进行了研究。电算理论波形与实测波形吻合得相当好,从而验证了本文所提出的理论。     

孤岛工作面回风巷让均压锚网支护技术应用

通过对某煤矿4602孤岛工作面的顶底板及煤层的岩性特征和巷道的应力环境特点的分析,结合该矿的支护现状,利用理论分析和数值模拟的手段,提出高强高预紧力让均压支护设计思路,对该工作面的回风巷进行锚网索支护改革。现场试验结果表明,采用该种方案孤岛工作面高应力环境下的回采巷道实现了稳定支护。     

揭煤突出模拟试验的相似条件研究

为解决石门揭煤突出危险性预测指标现场检验的困难,在对相似理论进行研究的基础上,针对突出发生的力学条件,采用因次分析的方法,对实验室进行突出模拟试验与现场相似的条件进行了分析。据此设计了实验室的突出模拟试验装置。通过在该装置上施加与现场相近的地应力、瓦斯压力进行了突出模拟试验,并在相同条件下对各石门揭煤突出危险性预测指标进行了测定,研究了使用各指标进行预测的准确性。为石门及井筒揭煤突出危险性预测指标的实验室检验创造了条件。     

煤层钻孔“双低”防冲机理及应用

针对冲击地压工作面煤层卸压钻孔参数设计依据缺乏问题,通过理论研究和现场实测,研究煤层卸压钻孔的防冲机理和参数设计方法。通过实验室试件试验的全应力应变曲线分析,探索了煤层卸压钻孔"低强度-低密度"防冲机理:卸压钻孔可以改变煤体的物理力学性质,通过降低煤体破坏极限强度和密度,降低了煤体的冲击倾向性,增加了煤体的应变率,在一定范围内形成卸压保护带。卸压钻孔深度采用了现场经验孔深,基于有效应变率,针对煤层条件和卸压孔孔径,设计了卸压钻孔密度参数,已在多个冲击地压矿井现场应用,经钻孔应力监测检验,防冲卸压效果良好。     

井下现场混装乳化炸药车敏化装置的数值模拟

根据金属矿山地下开采用的一种井下乳化基质和敏化剂的性能参数,用Fluent软件数值模拟了撞击流混合单元对井下现场乳化炸药混合敏化的效果,并通过正交试验对不同结构参数下的V型撞击流混合器的混合效果进行了模拟。模拟结果表明：入口数量为4、入口直径为5 mm、入口夹角为90°、出口直径为10 mm的V型撞击流单元性能最优,能够实现井下现场混装乳化炸药短距离连续静态混合敏化的要求。     

矿井斜巷跑车防护装置的安装与使用

斜巷串车运行中因断绳、脱销、连接装置断裂等原因,造成串车与主提升钢丝绳脱离,会造成放大滑事故,此类事故的危害性极大,对此,《煤矿安全规程》明确规定,必须在倾斜井巷内安设能够将运行中出现断绳、脱钩的车辆阻挡住的跑车防护装置。这类跑车防护装置按其工作方式可分为常开式和常闭式2种,常开式斜巷跑车防护装置由两部分组成,一是跑车检测,二是跑车拦截。跑车检测是对运行中的串车速度进行检测判断,当车速超过设定的最大运行速度时拦截装置关闭,进行串车拦截。检测手段是利用安装在钢轨上的传感器获得车轮通过传感器时产生的切割磁场的信号,而后将信号交PLC控制器进行分析判断并控制挡车装置的关闭,挡车装置关闭后必须由人工复位。拦截装置由挡车网和吸能器组成,吸能器是整个跑车防护装置的核心,脱钩串车的巨大的位能和势能变化全部由吸能器吸收,其可靠性直接关系到跑车防护装置的有效性。常闭式跑车防护装置是目前可靠性比较高的安全设施,它也由两部分组成：一是串车位置检测,二是挡车栏位置控制。挡车栏处于经常关闭状态,当串车到达挡车栏上方预定位置时车挡自动打开,串车通过。串车上提通过挡车栏到达预定位置后挡车栏自动关闭。挡车栏到预定位置的距离根据控制挡车栏升降的绞车开闭车挡的时间和主提升绞车的最大运行速度确定,一般在30m左右。串车位置检测是利用安装在绞车上的轴编码器对绞车运转的圈数进行记数,由主控PLC控制器计算绞车钩头的位置,主控PLC控制器适时向各挡车栏控制的分控PLC控制器发出控制信号控制挡车栏的启闭。     

水平荷载作用下PHC管桩的有限元分析

通过预应力高强混凝土管桩（PHC管桩）水平承载力现场试验和有限元模拟，分析了PHC管桩在水平荷载作用下的水平位移、应力、应变以及土体的塑性变形，并提出了PHC管桩合理的水平承载力设计值。     

采空侧巷道围岩应力分析与控制技术研究

常村煤矿S6-1皮顺为深部采空侧大变形巷道,亟需一种新的科学支护方式提高巷道围岩稳定性.通过分析煤层工作面工程地质条件,确定了包含煤层、顶板、底板的四种岩性试样进行物理力学试验,将试验结果赋值到UDEC模拟软件中模拟工程现场煤柱应力分布和巷道变形规律.结合现场情况和模拟结果,设计不同的切顶卸压方案并进行数值模拟对比.模...     

定向钻机斜面增力制动装置设计分析

介绍了煤矿定向钻机用斜面增力式制动装置的工作原理及结构形式,并进行改进设计。运用三维建模软件NX和有限元仿真软件ABAQUS完成了制动机构的运动学仿真和应力、位移分析。分析结果表明,卡瓦与轴的接触等效应力沿圆弧面呈不对称分布,制动灵敏度达到1.98%。经现场试验验证,该设计能够满足控制精度要求。     

突出煤层采面高位拦截预抽技术优化研究

针对突出煤层采煤工作面回采过程中上隅角及回风瓦斯超限等问题,提出施工高位拦截钻孔预抽卸压瓦斯的思路。通过高位拦截预抽机理分析、数值模拟、工程实践验证等手段,改进优化了高位拦截钻孔施工参数,包括钻场布置、钻孔长度、终孔位置等。首先通过高位拦截预抽机理“O”形圈理论分析及数值模拟研究,分析煤层开挖后围岩应力分布情况和围岩塑性区发育情况,确定“O”形圈范围及高位拦截位置。最后对其高位拦截效果进行工程实践验证,实践表明,优化高位拦截钻孔参数后,可以大幅减少钻孔工程量、延长钻孔有效抽采周期,单孔瓦斯浓度最高达到90%,有效解决了工作面回采期间瓦斯超限的问题,对突出煤层工作面的瓦斯治理具有重要的指导意义,高位拦截钻孔布置在煤层或软弱岩层中具有推广意义。     

煤体应力与钻杆转速关系的试验研究

为通过监测煤体应力来预测冲击地压,分析钻孔过程中钻头与钻杆相互作用的力学特性,建立煤体应力与钻杆转速的力学模型,研究钻孔过程中煤体应力对钻杆转速影响规律,理论上给出了利用钻杆转速判断煤体应力的可行性。利用钻杆转速测试系统,对预先自制的相同强度煤体试件进行钻孔试验,分析不同煤体应力时钻杆转速变化规律。研究结果表明:在相同试验条件下,使用同样钻进设备,按照预定推进速度钻孔,钻杆转速与煤体应力近似呈负相关。为进一步验证理论模型和试验测试可行性,在实际矿井工作面进行现场试验,并通过钻屑量指标证明转速测试结果与理论分析有较好一致性。     

软岩隧道围岩变形力学特征及其控制技术研究

随着铁路、公路隧道的不断发展,穿越高地应力的隧道也不断出现,研究探讨高地应力条件下软岩隧道的变形力学特征及其控制技术有重要的现实意义。以乌鞘岭隧道深层地段围岩产生大变形的特点,结合乌鞘岭隧道岭脊地段千枚岩地层的设计施工,在现场选择一试验段,对初支内力、初支和围岩接触压力和边墙收敛进行现场试验,通过实验数据分析总结了高地应力条件下软岩隧道围岩的变形力学特征,并提出其相应的控制技术,为以后类似工程的设计施工,提供参考。     

极薄保护层钻采数值模拟和相似材料模拟试验研究及应用

本文采用数值模拟、相似材料模拟试验等方法研究极薄下保护层钻采上覆煤层应力和变形规律,并与崔庙煤矿现场工业试验结论进行对比,验证了数值模拟与相似材料试验的正确性,其可以为极薄煤层首次开采保护层现场应用提供设计指导。     

用等径冲击获取不同加载应力波波形的新方法

基于一维波动力学理论, 从冲锤与杆间接撞击的原理出发, 分析了等径冲锤获取不同几何特征应力波的可行性。在此基础上, 提出了通过改变等径等质冲锤撞击端曲率半径获取不同形式应力波形的新方法, 并得到了实验的证实。