浅析简支梁的弯曲强度

受集中载荷和均布载荷作用的简支梁在工程中的应用非常广泛 ,如矿井巷道梯形坑的横梁 ,矿车的轴 ,矿车上连接箱体和轴的部件 ,建筑物中的梁 ,桥梁等 ,都可简化成简支梁上承受集中载荷或均布载荷作用。主要分析简支梁在集中载荷和均布载荷作用下的弯曲强度问题。     

圆形钢管混凝土支架支护承载力研究

为了揭示深部煤矿井下复杂受力状态下钢管混凝土支架支护承载力的变化规律,采用支护机理分析和数值模型的方法,研究圆形钢管混凝土支架的承载特征。研究结果显示,圆形钢管混凝土支架在两个对称点受集中载荷影响,当集中载荷引起支架弯矩急剧上升,支架承载能力大幅度降低;当集中载荷控制在轴力限值的0.3%～3%范围内时,支架的承载能力保持稳定,大约相当于临界均布载荷的69%。通过进一步研究,认为圆形钢管混凝土支架适合在深部矿井压力差较小的巷道应用。     

基于CSM模型的TBM滚刀的计算力学模型与求解

以岩石断裂力学和CSM预测模型为理论基础,深入分析了全断面岩石掘进机滚刀的破岩机理,并基于实际的施工过程,对滚刀进行了受力分析。通过对CSM预测模型的系统推导,提出了计算滚刀所受到的各个载荷的一般方法,并通过实例计算对滚刀所受载荷进行了量化研究,与实际测量数据进行对比,证明CSM模型可以替代试验方法计算全断面掘进机滚刀的受力情况,为全断面岩石掘进机的性能预测以及滚刀设计提供了理论依据。     

两柱大采高液压支架的整架有限元分析

以年产600万t大采高综采成套技术与装备中的ZY10000/26/55型两柱掩护式液压支架为研究对象,对其进行合理简化后,应用Pro/Engineer三维建模软件与ANSYS有限元分析软件相结合的方式建立有限元模型,采用接触法处理销孔铰接关系,应用内加载方式对液压支架在顶梁偏载、底座前后端集中载荷和顶梁扭转、底座前后端集中载荷2种恶劣工况下的受力状态进行整架数值模拟,通过对计算结果的分析,得出大采高液压支架的受力特点和变形规律,为支架的结构设计和材料配置提供理论依据.     

浅埋煤层沟谷下开采动载机理研究

为了分析南梁煤矿工作面过沟谷底部时发生动载问题的原因,通过相似模拟研究、理论计算分析,对工作面过沟谷矿压显现的机理进行了研究。研究表明:工作面过沟谷底部时易发生切顶、煤壁片帮、台阶下沉等动载现象。在实验和理论分析的基础上,提出了工作面在推进过程中形成关键层"非均布载荷梁"结构,建立了关键层非均布载荷梁结构力学模型,得到了上覆岩层运动过程中相邻关键块失稳形成"滑移回转载荷"的计算公式,揭示了非均布载荷梁的破断以及瞬间滑移回转载荷的形成是导致动载发生的机理,为预防工作面过沟谷底部时发生动载提供了理论依据。     

基于ADAMS的液压挖掘机动臂机构仿真分析与计算

以某型挖掘机为研究对象,利用Solidworks建立三维模型并完成装配,导入ADAMS中,通过添加约束条件建立虚拟样机系统。基于ADAMS进行仿真分析,获得动臂主要铰接点处的载荷受力曲线,提出将三维模型简化为二维,再通过平面坐标系受力分析的方法得出动臂铰链处的受力理论值,并与仿真计算得到的数据进行对比,验证仿真结果的准确性,为液压挖掘机进行有限元分析提供可靠的载荷谱,从而可以更加准确地对挖掘机进行结构设计和优化。     

沟谷地形下开采覆岩裂隙发育特征研究

为了研究沟谷地形条件下薄基岩浅埋煤层覆岩采动裂缝发育规律,以神府矿区为研究基地,对安山煤矿5-2煤开采工作面的覆岩采动裂缝发育特征进行分析,建立弱强度覆盖层作用下的基本顶受力模型,即“非均布载荷梁”结构模型。通过对非均布载荷梁结构的力学分析,推导基岩承载结构稳定性的判别条件,确定了基本顶两端压力、剪力及垮距等参数的计算公式,揭示了弱强度覆盖层厚度及坡度变化对覆岩采动裂缝间距的影响规律。实践表明,依据非均布载荷梁模型确定的覆岩采动裂缝间距与周期来压步距近似相等|覆岩采动裂缝随基岩破断失稳而呈周期性动态发育演化特征,工作面上方地表附近塌陷型和台阶型采动裂缝较为发育,采空区上方地表裂缝逐渐演化成错动量及张开量较小的闭合型地表裂缝。     

综放液压支架受力分析与测试

对反四连杆机构的液压支架ZT6500/19.5/34进行受力分析与计算,推导出该支架顶梁载荷的计算公式,并分析了支架载荷的影响因素。在液压支架试验台上进行试验,通过试验验证了公式的正确性,为支架的设计提供必要的理论依据,分析得出了影响顶梁载荷的监测参数,为液压支架载荷监测系统的设计提供了设计依据。     

锚杆机钻臂的刚柔耦合动力学特性分析

锚杆机属连采后配套设备,其钻臂在锚杆锚钻过程中受力易引起结构疲劳。针对该状况,根据多柔体分析理论,建立刚柔耦合模型,分别对多刚体系统和多柔体模型进行动力学分析,对比分析结构得出刚柔耦合方法的精确性,然后将动力学分析得到的柔性部件各节点载荷信息输入到有限元分析软件中,对钻臂关键受力部件进行应力、应变分布情况进行分析,得出连杆与托架铰接孔处存在应力集中,提出解决方案,并证明钻臂Ⅰ和钻臂Ⅱ在锚钻过程中受应力小于材料许用屈服强度。     

ZY8000/18/39型液压支架的整架有限元分析

以ZY8000/18/39型两柱掩护式液压支架为研究对象,对其进行合理简化后,应用Solid Works三维建模软件整机建模后,利用接口导入有限元分析软件ANSYS Workbench中,采用接触法处理销轴铰接关系。应用内加载方式对液压支架在顶梁的偏载并底座前后受集中载荷,以及顶梁扭转并底座前后受集中载荷两种恶劣工况下的受力状进行分析,得出了支架的受力情况和变形规律,为支架结构的设计和材料配置提供可靠的理论依据。     

回采巷道超前垛式支架设计

针对陕西华宁焦煤有限责任公司崖坪煤矿1207工作面回采巷道支护中存在的支护强度低、效率低、安全稳定性差等缺点,设计了一种用于回采巷道超前支护的垛式支架;对该支架进行顶梁与底座两端加集中载荷、顶梁加单侧载荷与底座加扭转载荷、顶梁加单侧载荷与底座两端加集中载荷3种工况下的有限元分析,由分析结果可知,设计的支架变形量小,整体受力均匀,无明显的应力集中现象,可满足工作面回采巷道支护要求,保证工作面安全高效生产。     

浅埋煤层群开采的区段煤柱应力与地表裂缝耦合控制研究

为了探索浅埋煤层群开采减缓煤柱集中压力并实现地表均匀沉降和地表裂缝耦合控制,通过物理模拟和数值计算揭示了煤层群开采中不同区段煤柱错距的间隔岩层破断规律、煤柱集中应力分布规律、覆岩和地表裂缝发育规律及地表沉降规律,掌握了不同区段煤柱错距与煤柱应力集中及覆岩裂隙演化的关系。研究得出,根据煤层间岩层的破断规律,确定合理的上下煤层区段煤柱错距,可避免上下煤层区段煤柱间的集中应力叠加和煤柱支承影响区的岩层非均匀沉降,实现煤层群开采的应力和裂缝耦合控制。建立了浅埋煤层群开采的煤柱群集中应力和地裂缝控制模型,得出了避开煤柱集中应力和实现地表均匀沉降的耦合判据,揭示了减缓煤柱群集中应力和实现地表均匀沉降的机理。     

矿柱偏心承载特性与失稳破坏机制研究

荷载重心与矿柱截面形心不重合的偏心承载普遍存在于地下开采工程之中。为揭示矿柱偏心压缩承载特性与失稳破坏力学机制,采用一种模拟偏心压缩的试验装置,开展了5组不同偏心距条件下矿柱轴向压缩试验,得到了偏心压缩时矿柱抗压强度及失稳破坏特征。利用MV-XG280相机监测了加载过程中矿柱表面的散斑图像,结合数字图像相关方法分析了偏心距为1/6矿柱宽度时,其表面位移场与应变场演化过程,研究结果表明：(1)矿柱的抗压强度和弹性模量随偏心距增加呈降低趋势,偏心距越大矿柱越容易达到强度极限而破坏,与均匀压缩相比,偏心荷载作用大大降低了其承载能力；(2)偏心荷载下矿柱的破坏特征为小偏心受压破坏和大偏心受拉破坏。偏心压缩使矿柱受力和力矩的共同作用,表现出偏心距越大整体弯曲变形程度越严重。(3)偏心距为矿柱宽度的1/6时,位移场及应变场反映了试件变形破裂的演化过程,随着荷载的增加,位移场最大位移区域进一步集中,应变场出现明显的局部化带,形成最终导致矿柱破坏的宏观裂隙。     

唐口煤矿冲击地压主控因素分析及防护措施

为分析唐口煤矿冲击地压发生的主控因素,以唐口煤矿6304工作面为研究对象,对冲击地压发生集中静载与集中动载进行了分析。研究表明:唐口矿冲击地压发生的主控因素为大采深及构造运动造成的煤体内积聚的高应力和受回采影响产生的顶板运动。针对煤体内的集中动静载荷影响因素,提出采用煤层注水和钻孔卸压的方法进行处理。     

采动矿压与锚杆轴力变化关系的实测研究

采用锚杆轴力无损检测技术,对采动影响区域锚杆轴力随工作面推进变化情况进行了大量现场测试,发现锚杆轴力变化与采场超前支承压力分布具有明显的对应关系。以淮南某矿回采工作面运输平巷锚杆轴力实测数据为例,检测结果表明：在距采煤工作面0~20 m范围内,受采动影响严重,锚杆轴力变化较大;在距工作面5 m范围之内,存在支承压力减压区,此区域内锚杆轴力降低;在距工作面5~20 m范围内,对应着支承压力增压区,此区域内锚杆轴力增加,且锚杆轴力峰值位于距工作面煤壁10 m左右;在20 m以外区域,受采动影响较小,对应着支承压力稳压区,此区域内锚杆轴力变化不大。在基本顶断裂后,位于减压区内的顶板锚杆轴力急剧下降,同时,位于增压区内的锚杆轴力峰值明显下降且位置向前发生跳跃前进。研究结果表明,采动支承压力分布与锚杆轴力变化存在良好的对应关系,基本顶断裂可在锚杆轴力动态响应上得到有效体现。     

混凝土大屋盖现浇施工

介绍了香港某地铁站地面层屋顶混凝土现浇施工。根据地面层大型混凝土屋顶结构施工均布荷载大、地下层支撑系统拆除后楼板设计承载力小于施工均布荷载的特点，施工采用了改变支撑系统结构形式的方法，以满足施工技术要求和控制成本要求。     

冲击地压矿井巷道U型钢支护极限承载能力研究

煤矿巷道围岩的冲击破坏程度与支护形式密切相关,探究冲击地压矿井巷道U型钢的极限承载能力,是研究深部煤炭资源安全开采的重要课题,对矿井冲击地压的防治具有重要意义。本文以义马煤田典型冲击地压矿井为工程背景,建立均匀围压条件下U型钢支护变形的力学模型,给出U型钢变形量的解析解,对比分析均匀和不均匀荷载作用下U型钢和巷道的变形规律,研究了荷载增加时U型钢支护可承受的上覆岩层极限荷载和极限埋深。通过现场监测巷道不同U型钢支护条件下顶底板移近量、移近速度的变化,分析了提高U型钢承载能力来控制巷道变形和冲击地压的机理。研究结果表明:随着荷载增加,巷道变形量和应变能均将出现一个急剧加速点,该点可用来确定应用U型钢支护的极限埋深均匀荷载下为1 600 m,非均匀荷载下为1 400 m,当达到极限埋深时,U型钢将完全处于失效状态,巷道变形激增;在冲击地压矿井巷道进行U型钢支护设计时,改善围岩支护接触条件、对U型钢边界施加均匀荷载,对提高U型钢的支护性能具有重要作用。采用承载能力更大的U型钢支护方式能吸收更多来自围岩释放的能量,对巷道顶底板移近量的控制较为稳定,使得巷道变形无法瞬间激增,保证巷道的稳定性,实现对巷道冲击地压的有效控制。     

区域大范围防范冲击地压的理论与体系

采用理论分析与总结的方法,分析得到井田前期区域大范围开采活动与后期采掘空间局部冲击地压启动的关系;并且提出了基于大范围集中静载荷“疏导”理念的冲击地压区域防范理论;分析了冲击地压煤层集中静载荷（高集中应力）可干扰性及影响规律。结果表明：井田区域开拓性活动、准备性活动显著影响到后期煤岩层集中静载荷的迁移与集中;冲击地压井田区域防范性措施的原理是通过合理采掘活动,疏导覆岩演化过程中的高集中静载荷,避免或降低高集中应力的集中,为后期冲击地压启动减免力源;基于冲击地压煤层鉴定、地应力测试、采煤方法选择、巷道位置确定、保护层开采及同层煤顺序开采的区域大范围集中静载荷疏导防范体系,能够避免或降低高应力集中,为新建矿井设计阶段,生产矿井的新采区、新水平设计阶段提供冲击地压防范指导。     

松软煤层宽煤柱沿空巷道高应力显现规律及机理研究

结合藻渡煤矿N2103工作面发生的高应力显现规律,分析了高应力与工作面采动之间的联系;综合钻屑法和数值模拟法,共同分析了采动应力的影响区域,认为巷道经历的实体煤掘进阶段、极限平衡区阶段和采空区阶段3个阶段中,应力集中由超前支承压力和侧向支承压力共同作用;结合工程实践分析,造成高应力显现的力源主要来自于采空区侧向和超前采动应力的叠加影响,还受到工作面上方顶板的运移、垮断影响。基于理论分析及现场实测结论分析可知,藻渡煤矿N2103工作面回风巷动压载荷是由超前开采动应力、采空区侧向应力形成的宽煤柱弹性区的集中静载荷和采空区边缘覆岩活动引发的集中动载荷叠加而成。     

多绳摩擦式提升机摩擦轮的有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS,建立摩擦式提升机摩擦轮的三维有限元分析模型。在此基础上研究了摩擦轮在均匀面载荷作用下轮壳和幅板的变形与应力分布规律。结果表明:摩擦轮的应力较低,摩擦轮轮壳各个子午面和剖面的变形和等效应力分布规律基本相同。分析结果可为摩擦轮的结构设计和应变检测提供基础数据。