大型液压支架斜坡运输时轮轨接触特性研究

针对新疆某煤矿大型液压支架在斜坡上进行整体运输进而引发轮轨接触应力过大而导致轮轨失效的问题,建立了30 kg/m钢轨轮轨接触有限元模型,研究了静止-加速阶段斜坡倾角15.5°、21°,轨枕间距400 mm、800 mm不同工况组合方式下轮轨接触应力变化特性。研究结果可为该煤矿斜坡运输钢轨材质、斜坡坡度、轨枕间距选择提供基础数据支持。     

巷道交叉口围岩应力随角度变化规律分析

本文为研究煤矿井下交叉巷道修建时交叉口围岩应力随角度变化规律,对两巷道间交叉角度为30°、45°、60°、75°和90°交叉区域内的围岩应力变化进行研究,并基于有限元软件Madis GTS/NX对拟建的五种工况开展分析。研究结果表明,在交叉角度由30°变化到90°的过程中,水平应力、横向应力及竖向应力随交叉角度增大均呈现总体下降的趋势,只是竖向应力值总体变化较为明显,水平应力和横向应力值仅是在小范围内波动。另外,交叉角度越小,交叉口区域围岩水平、横向、竖向应力值越大,巷道围岩越不稳定。     

利用井上下电磁辐射确定煤岩动力灾害的钻屑量预警值

预测井下煤岩动力灾害的钻屑量预警值由于受现场条件、人的主观判断等因素影响,准确性较差,根据钻屑量与电磁辐射幅值均可以表征应力集中程度这一原理,收集平顶山天安煤业股份有限公司八矿戊9.10-12160工作面电磁辐射和钻屑量监测数据,利用曲线拟合找出二者的对应关系,同时在实验室测出该工作面煤岩样发生破坏前电磁辐射幅值一般在60 mV左右波动,最大值达到100 mV,依此计算出井下钻屑量的预警值为3.09 kg/m,最大值为5.462 kg/m,通过现场验证具有较高的准确性,证明该方法可以作为井下钻屑量预警值的确定方法。     

红砂岩蠕变声发射分形特征

对红砂岩进行了蠕变声发射试验,以固定的时间窗口和固定的滑动步距,计算并分析了蠕变过程声发射幅值分形维数特征,试验结果表明：红砂岩等速蠕变阶段应变速率与蠕变应力呈指数关系。减速与等速蠕变阶段声发射幅值分形维数特征与蠕变应力的大小有关。当加载应力小于岩石长期强度时,由原生微裂纹被压密所引起的声发射事件,其幅值分形维数随时间的增大而减小。当加载应力大于岩石长期强度时,由新生微裂纹萌生、汇集等过程所引起的声发射事件,其幅值分形维数随时间的增大总体呈现增大的趋势。在加速蠕变阶段,声发射幅值分形维数持续减小直至破坏,该特征可作为红砂岩蠕变破坏的前兆特征。研究成果可为探索岩石蠕变破坏方法提供试验基础,具有一定的工程应用价值。     

横向风速和喷雾压力对降尘喷雾特性的影响

利用Fluent数值模拟软件对喷嘴喷雾特性参数进行定量分析,建立风速为2 m/s、喷雾压力分别为8. 0、10. 0、12. 5 MPa,以及喷雾压力为8. 0 MPa、风速分别为1、3 m/s共5种模拟方案,分析雾滴质量浓度的分布及雾滴速度。模拟结果表明:当横向风速由1 m/s增至3 m/s时,喷雾射程由4. 0 m减至1. 8 m,距喷嘴2 m的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0. 12 kg/m~3降到0. 03 kg/m~3,表明风速越高,雾滴速度衰减越快,到达同一平面时的雾滴质量浓度及速度越小;当喷雾压力由8. 0 MPa升至12. 5 MPa时,喷雾射程由2. 4 m增至3. 0 m,距喷嘴2 m的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0. 08 kg/m~3增至0. 10 kg/m~3,粒径小于25～30μm的雾滴所占比例由70%增至90%,说明喷雾压力越高,喷雾效果越好,雾滴的抗风能力越强,到达同一平面时的雾滴粒径越小,雾滴质量浓度及速度越大。     

罗河铁矿高阶段采场充填体应力解析与强度设计

为了获得罗河铁矿高阶段采场充填体最优强度，通过分析高阶段采场充填体的受力特征，应用理论力学构建高阶段采场充填体应力解析模型，分析了充填体应力与采场长度、采场宽度的关系，最后结合应力解析模型计算获得充填体最优强度。结果表明，充填体暴露高度越高，充填体内垂直应力越大；充填体强度越低，充填体高度对其垂直应力的影响越敏感。罗河铁矿阶段采场高度为80 m＜H≤85 m时,充填体强度不低于2.5 MPa，当采场高度60 m＜H≤80 m时,充填体强度不低于2.3 MPa；分段采场高度30 m相似文献   

单轴压缩条件下不同粒径类岩石材料次声信号特性研究

为研究粒径对类岩石材料次声信号特征的影响,针对4种粒径组成的模拟试样进行了单轴压缩试验,并结合次声探测技术,采集试验过程中的次声信号,并对比分析不同粒径试样次声信号幅值及累计振铃计数特征,研究结果表明:(1)次声信号幅值的变化与累计振铃计数的变化具有同步性;(2)不同粒径试样在弹性变形阶段后期次声信号幅值均有不同程度的增大,同时累计振铃计数明显上升;(3)粒径越小,幅值变化越杂乱,粒径越大,幅值变化越有序;粒径越小,累计振铃计数曲线斜率变化幅度越小,粒径越大,累计振铃计数曲线"阶梯感"较为明显,即曲线斜率变化幅度越大。     

不同应力幅值下大理岩受循环动力扰动的力学特性实验研究

为了研究大理岩在不同应力幅值下受循环动力扰动作用的力学特性及损伤规律,对冬瓜山铜矿矿体顶板处的大理岩进行了不同应力幅值下的循环扰动试验,扰动频率为5Hz。试验结果表明:应力幅值对大理岩在循环扰动作用下的力学特性有显著影响,当应力幅值为30 MPa时,试样在多次循环动力扰动作用下未发生破坏,并在逐级加载过程中出现了弹模强化效应。随着应力幅值提高,试样破坏时的循环动力扰动次数显著减少;当应力幅值为30MPa和60 MPa时,试样为剪切破坏,当应力幅值提高至90 MPa时,试样局部出现了碎裂弹射现象。通过建立的应变损伤模型对不同应力幅值下的大理岩试样的损伤变化规律进行了研究。     

矿车－轨道垂向耦合振动建模与仿真

将矿车简化为七自由度质量－弹簧－阻尼系统,将矿井轨道等效为铺设于连续黏弹性基础上的欧拉梁,利用赫兹非线性弹性接触模型模拟轮轨作用力,从而建立了矿车与轨道组成的垂向耦合振动模型。仿真分析表明：车体垂直振动及点头振动加速度的频谱峰值与轮轨作用力的频谱峰值吻合,所以轮轨作用力是车体振动的激励源,而且矿车运行速度越高,轮轨作用力及车体振动幅值越大。金属橡胶拥有良好的振动控制特性,可以有效控制轮轨作用力及车体振动加速度,有利于促进剧烈振动的矿车车体迅速恢复到平衡位置,从而确保矿车平稳运行。     

残采工作面过空区相似模拟研究

以圣华煤业3#煤层残煤复采工作面过6 m空区为工程背景,通过建立空区顶板关键块的力学模型,运用1∶30比例的物理相似模拟实验,对比研究随着工作面推进,空区内有无充填体两侧煤体应力和围岩的破坏情况。研究表明:通过老顶力学模型算出空区充填体的支护强度为3.82MPa。充填过空区基本顶初次垮落步距由30 m减少到24m。充填区距工作面8m时煤柱弹性核区宽度约为5 m,煤柱塑性破坏由4 m减小到1 m,充填体内产生最大应力为3.96 MPa。     

山区地貌下浅埋煤层工作面开采覆岩运动及地表沉陷规律研究

为了提高山区地貌下浅埋煤层工作面开采的安全性,减少山体滑坡等地质灾害的发生,以纳雍县普洒煤矿11101工作面为工程背景,应用数值模拟和物理模拟的方法,研究山区浅埋煤层综采工作面覆岩运动及地表沉陷规律。结果表明:(1)工作面直接顶初次垮落步距为30m,基本顶初次来压步距约为50m,基本顶周期来压步距平均约为20m;(2)工作面推进至50m左右时,工作面开采影响波及到地表;(3)基本顶下沉量最大为2.13m,地表下沉值最大为1.45m,地表水平移动值最大为0.27m。山区地貌下浅埋煤层工作面开采显现出独特的沉陷形式,地表沉陷曲线呈现U型,工作面距地表越远,岩层弯曲变形幅度越大,工作面距地表越近,对地表的影响程度越大,研究成果可为类似工作面安全开采提供借鉴。     

点上更换提速道岔施工技术

以京秦客运通道提速改造工程中南大寺车站提速改造施工为例,叙述了点上更换60kg/m钢轨12号Ⅰ型单开提速道岔(VZ200)的换铺施工技术。     

高地应力区域动载扰动诱发深埋巷道冲击致灾机理研究

为了探讨高地应力控制区动载作用下诱发巷道冲击地压机理,基于弹性力学理论,建立了不同侧压系数影响下深埋动载巷道围岩力学模型,推导出了诱发巷道冲击的力学判据,并运用FLAC软件模拟分析动载巷道围岩应力及弹性能演化规律。研究结果表明:深埋巷道冲击受多重因素的共同作用,巷道埋深越大,地应力越大且震源距巷道自由面较近,围岩极易发生冲击;动载巷道围岩应力随着侧压系数的增加发生了明显的变化,巷帮垂直应力较顶板显著增大,且其弹性能量值均在距巷道水平4 m位置处达到最大;由于最大剩余弹性应变能距巷道自由面较近,围岩处于极限平衡状态,动载作用下巷道围岩裂隙进一步扩展贯通,蓄积高弹性能得到释放,易诱发巷道冲击。     

动力扰动下不同硬度煤层巷道围岩响应特征研究

为了探讨动力扰动对不同硬度煤层巷道围岩稳定性的影响规律,对动力扰动下不同硬度煤层巷道围岩力学响应进行了数值分析。结果表明：动力扰动对软硬煤煤层巷道围岩稳定性显著影响时间为0.4 s;在巷道顶板水平应力波动幅值、顶板及帮部围岩变形程度方面,软煤大于硬煤,而在帮部垂直应力波动幅值、底板水平应力波动幅值、底板变形程度及帮部和底板的塑性区面积方面,硬煤大于软煤;软硬煤煤层巷道顶板变形程度均大于底板和帮部,软煤帮部变形程度明显大于底板;在巷道变形位移显著上升时间段内,软硬煤煤层巷道帮部和底板位移变化速率不一致,而顶板位移变化速率一致。     

基于裂纹闭合效应的疲劳裂纹扩展特性研究

依据线弹性力学理论对30NCD材料的裂纹扩展特性进行了研究,研究表明Paris公式能够很好地描述疲劳裂纹稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率da/d N与应力强度因子幅度ΔK之间的关系,稳定扩展段的疲劳裂纹扩展参数m=2.5~4,与绝大多数金属材料的疲劳裂纹扩展参数m=2~4的统计结果相符;NASGRO公式能较好地描述该材料从疲劳裂纹门槛值到高速裂纹扩展速率范围内的3种应力比的da/d N与ΔK关系。由裂纹闭合效应获得的有效应力强度因子范围与da/d N的关系表明:3种应力比下的所有数据都较好地关联在同一曲线上,裂纹闭合是引起应力比和裂纹扩展速率相关的主要原因,随着应力比增加,裂纹闭合程度减弱。     

煤系逆断层发育过程及上盘岩层应力演化规律试验研究

基于逆断层形成的地质及力学成因,研制了煤系地层逆断层发育地质力学试验系统,利用该试验系统研究了逆断层发育过程及上盘岩层应力变形演化规律。结果表明:该系统可模拟煤系地层中逆断层发育过程,从而更加真实地反映近断层附近煤层初始应力分布规律,设置的断层诱发装置可准确控制逆断层起裂位置,逆断层倾角主要取决于岩层性质,落差主要取决于水平应力;煤系地层中逆断层发育过程可分为岩层压缩、局部起裂、逆断层贯通和上下盘错动滑移4个阶段;逆断层形成初期,断层附近区域上盘岩层自下而上水平应力增长幅值呈现单调递减趋势,逆断层基底起裂后,岩层内部水平应力开始下降,断层附近区域上盘岩层自上而下水平应力下降幅度均增大,越靠近断层,水平应力下降速率及幅度越大,其中距模型底部5 cm岩层且距断层右侧12 cm和2 cm处水平应力较峰值降低0.05,0.08 MPa;随着断层不断发育,模型内部水平应力下降速率减缓,上下盘滑动停止后,距模型底部5cm岩层水平应力仍比原始应力大0.01MPa,上盘下部岩层仍具有一定程度的构造应力。     

煤体非稳定破裂-峰后破坏过程 感应电荷信号演变特征

本文开展了煤体单轴压缩感应电荷演变规律实验研究,基于傅里叶变换对电荷噪声信号进行了频域分析,采用低通滤波器去除了高频噪声信号,在此基础上重点研究了煤体非稳定破裂与峰后破坏阶段的感应电荷有效信号时域演变特征。研究表明:降噪后的感应电荷信号与应力-应变曲线呈现出更高的相关性;加载速度越低,试件破裂就越充分,高幅值感应电荷信号在各个力学阶段分布越均匀;加载速度越大,高幅值感应电荷信号越集中在峰后;稳定破裂阶段的感应电荷突变信号丛集程度较低,在非稳定破裂阶段感应电荷幅值起伏突变程度与次数增高,丛集程度也相应增高;峰后破坏阶段高幅值突变信号连续出现,丛集程度出现了质的变化,高幅值信号突变程度最为剧烈,该阶段的感应电荷变异系数甚至超过了非稳定破裂阶段的一个量级。高幅值感应电荷信号的变化特征可有效评价煤岩体的稳定性。     

FLAC程序在客光矿石门揭煤中的应用

为了实现容光煤矿安全揭煤,以容光矿为背景,运用FLAC-3D软件进行数值计算,通过考虑岩层的分层力学性质变化,再现了掘进巷道围岩应力、应变分布,并且通过观测线对揭煤各部巷道底板应力变化情况进行研究.结果表明:斜井工作面下方有“漏斗”型采动卸压区,在距煤层法距5 m处,井筒工作面卸压范围为下部8～10 m,“漏斗”四周距井筒壁外围2～3 m左右;揭穿煤层时,井筒工作面卸压范围为下部11～13 m,“漏斗”四周距井筒壁外围2～3 m.掘进面距离煤层越近,峰值应力越大,5m垂距时为25 MPa,揭开煤层后为35MPa.应力集中区由掘进面向顶板处发展,而深部应力移动区向靠近煤层区发展.在距离井筒工作面下方5 m,井壁周围2m左右的范围内,有相对较为明显的位移变化.     

GSP气化技术煤粉密相输送系统稳定性研究

为实现大规模工业化GSP气化技术煤粉密相输送系统的稳定输送,研究了煤粉物性、输送工艺、操作参数对输送特性的影响。结果表明:当煤粉湿含量由6.9%降到4.2%时,锁斗下料顺畅,减压系统偶尔出现堵塞。采用压差控制输送煤粉时,煤粉质量流量波动大于20 t/h,而采用流量调节控制煤粉输送时,煤粉质量流量波动小于5 t/h,因此,采用流量调节控制时,煤粉输送稳定性大幅提高。当操作参数进料器流化气量由220～180 m3/h调整为90～140 m3/h时,煤粉输送管线注射器1气体的流量由7 m3/h调整为3 m3/h,投煤后关闭注射器2,可使固气比由280 kg/m3增加到400 kg/m3,质量流量由42 t/h增加到72 t/h,进一步提高了煤粉密相输送系统的稳定性。     

冻融作用下裂隙岩石损伤破坏声发射特性研究

为探究冻融环境对露天煤矿边坡稳定的影响,本文以饱和裂隙红砂岩为对象,开展冻融后单轴压缩声发射特性试验,分析不同冻融次数和裂隙倾角对岩石宏观力学特性和声发射参数特征的影响,研究损伤过程中b值和损伤变量演化规律。结果表明：冻融循环和裂隙倾角的变化对岩样应力-应变曲线有较大影响。岩样峰值强度与冻融次数呈负相关性,与双裂隙倾角呈正相关性。轴向应力突降点与声发射振铃计数峰值相互吻合。冻融循环次数的变化引起加载初期振铃计数增大。声发射三维事件点的数量和分布与裂隙倾角密切相关。声发射b值整体保持上下波动状态,冻融循环使b值初期波动减缓。裂隙倾角的增大引起b值在应力最高处更加密集。裂隙岩石的损伤过程分为3个阶段：初始损伤累积阶段、损伤加速阶段和最终破坏阶段,冻融循环加速了岩样的初始损伤累积。裂隙倾角越大,损伤加速阶段的斜率越大。该研究可为寒区露天煤矿边坡稳定提供理论基础。