TBM边缘滚刀破岩机理的数值研究

为研究刀刃角和不同被切削材料对全断面硬岩掘进机（TBM）边缘滚刀破岩机理的影响规律,基于二维离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了一系列边缘滚刀破岩数值模型,对边缘滚刀作用下被切削体内部裂纹生成、扩展和破碎过程进行数值模拟。仿真结果表明：张拉破坏是滚刀破岩时裂纹生成与扩展的主要原因;对于不同刀刃角的边缘滚刀接近弧面下端的斜裂纹长度要比弧面上端的长;大理岩裂纹扩展能力和破岩效率均随刀刃角的增大先增大后减小,因此对于硬岩刀刃角不宜过小也不宜过大;随着被切削材料强度增大,裂纹扩展越不充分,裂纹扩展能力和破岩效率均降低;与其他材料相比,TBM边缘滚刀对大理岩破坏损伤范围最小,破岩效率最低。最后通过实验和工程数据验证了仿真方法的正确性和可行性。     

回采上覆岩层裂隙演化相似性模拟研究

开采扰动下采空区上覆岩层将产生位移和应力重新分布。基于梁模型分析了采空区上覆岩层初次破断开采和周期破断开采理论模型,得出岩层裂隙产生的应力分布规律及变形特征;通过实验室相似性模拟验证了初次破断及周期破断开采下的上覆岩层应力及位移分布规律,得出上覆岩层裂隙发展变化经历了卸压、失稳、起裂、突变张裂、闭合、裂隙维持、再次加速闭合直至完全被压实闭合的过程;工作面移动与测点的应力变化、中间层离层的产生相对应,由此分辨出煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。     

矿用隔离开关分断能力试验技术研究

为了提高矿用隔离开关分断试验技术水平,开展分断能力检测检验技术研究。在分析煤矿行业发展趋势和矿用隔离开关在煤矿安全生产中的作用基础上,研究了分断检验过程电弧产生过程和交流电弧熄灭条件,设计分断检验试验系统整体结构,详细设计了试验线路、控制系统、数据采集系统,试验结果表明:试验系统能够完成矿用隔离开关产品检测检验。     

图像处理技术在断裂控制爆破高速摄影的应用

研究爆破裂缝扩展规律对于研究爆破破碎机理具有十分重要的意义,通过高速摄影来研究裂缝扩展规律;并对摄影图片进行图像处理,根据处理后的图像给出了初始断裂时裂纹的发展速度;处理结果表明使用高速摄影研究、验证爆破裂缝扩展规律很有效。     

长壁工作面覆岩采动裂隙网络演化特征

以淮南张集矿1122(1)工作面为原型,制作了相似材料模型。结合分形几何理论研究了覆岩采动裂隙的分布及发育特征,并分析了覆岩采动裂隙长度与数量的分维与工作面推进长度之间的关系。研究发现：采动裂隙总数随着工作面推进长度增大而增大,且在主关键层弯曲前,裂隙总数逐渐增多;主关键层弯曲后,导致采空区中部部分裂隙闭合,而新生裂隙则不断增加。     

高压气液两相射流多级脉动破煤岩特性及致裂机理

为了提高水射流破煤岩性能和卸压增透效果,通过理论分析建立了高压气液两相射流的冲击动压模型,推导出影响其破煤岩性能的关键参数体系。采用自主研发的高压气液两相射流破煤岩试验系统,研究了关键参数对气液两相射流的破煤岩特性的影响规律,结果表明:与纯水射流相比,气液两相射流破煤岩压力阈值降低约50%,破碎深度增加25%,破碎坑直径是纯水射流的2倍,破煤岩效率提高80%以上。煤岩体破碎是气-液-固三相耦合作用的结果:气体的掺入改变射流的结构,产生局部脉动作用,强化了射流破岩能力;高压液相脉动冲击作用激发裂纹起裂,高压气相的多级溃灭作用促进裂纹扩展;气相多级溃灭与液相脉动冲击交替作用,最终使煤岩体裂隙贯通、破坏。     

单轴压缩条件下预制裂纹岩块破碎过程的数值模拟

应用FLAC3D软件对含预制裂纹砂浆块和完整砂浆块试样在单轴压缩点荷载作用下的破碎过程进行了数值模拟.结果表明:完整砂浆块的破碎过程首先出现一个应力集中区,形成密实核,然后形成中间裂纹、径向裂纹、侧向裂纹,这些裂纹迅速扩展,并衍生许多新的次生裂纹,沿着剪切或拉应力迹线贯通整个岩块;而含预制裂纹岩块的破碎则是在出现密实核后,随之在裂纹的两个端部出现应力集中,然后沿主载荷方向扩展,形成翼型裂纹,最后贯通整个试件;含预制裂纹试件和完整岩块的破碎应力-侵深曲线均出现跃进式特征,但裂纹试件裂尖局部的应力集中导致了翼型裂纹的产生并且沿主应力方向扩展,较早导致试件的破碎,其临界失稳荷载明显下降,预制裂纹对试件破碎效果的影响是显著的.     

用模糊综合评判理论预测触头材料电寿命

用模糊多级综合评判理论评价触头材料的抗电弧侵蚀能力 ,通过计算得出 5种触头材料在 15A电流条件下的抗电弧侵蚀能力由高到低排序 :AgCdO >AgNi>AgZnO >Ag (Sn ,In)O >AgWC -C ;5种材料在 10 0A电流条件下的抗电弧侵蚀能力从高到低排序 :AgNi >Ag(Sn ,In)O>AgCdO >AgZnO >AgWC -C ,与实验结果基本一致     

岩石破碎过程可视化数值模拟

采用有限元与离散元耦合数值方法开展岩石破碎过程可视化数值模拟。通过对巴西圆盘实验的数值计算,再现了岩石的破坏机理和破坏模式以及岩石裂缝萌生、裂缝扩展以及完全破坏的全过程。分析结果验证了这种数值方法分析岩石变形与破坏过程的可行性。     

铜丝电爆炸载荷下红砂岩破裂行为实验

金属丝电爆炸破碎岩石是一种环保且有前景的爆破技术。为进一步认识岩石在金属丝电爆炸载荷下的破裂行为,基于高压脉冲放电实验平台,开展了直铜丝电爆炸破碎红砂岩的模型实验研究。借助超高速相机观测了试件表面裂纹的起裂和扩展过程,探讨了放电电压和爆源位置等因素对岩石破裂效果的影响,具有一定的创新性。结果表明,随着放电电压增加,岩石破裂程度变得更加严重。30 kV电压下,金属丝发生电爆炸,但并未有效破裂岩石;40 kV电压下,试件出现数条宏观裂纹,红砂岩破裂成碎块状。此外,爆源到试件表面的距离越近,试件表面的裂纹越发育,试件的破碎程度越严重。     

新型高效齿辊式破碎机的研制

传统破碎机依靠工作部件运动时施加于被破碎物料上的冲击压力实现破碎,效率低、能耗高、机器笨重,这些缺点限制了破碎机破碎能力的提高。为了提高破碎机的破碎能力,研制了一种新型高效齿辊式破碎机,介绍了该破碎机的工作原理、组成结构和技术特点。     

纳米AgSnO_2触头合金的电弧侵蚀特性

采用化学共沉淀、高能球磨、常压烧结等方法制备了纳米AgSnO_2触头合金,对合金的密度、硬度、电阻率等物理性能及其组织结构进行了分析研究,利用高速摄像机对纳米AgSnO_2和商用AgSnO_2In2O3触头合金的燃弧过程进行了跟踪拍摄,对比研究了电弧侵蚀前后合金的表面形貌。结果表明,纳米AgSnO_2触头合金内部的纳米氧化物颗粒均匀弥散地分布于银基体内。与商用AgSnO_2In2O3合金相比,纳米AgSnO_2触头合金具有较高的硬度及电阻率,而密度偏低。在燃弧试验过程中,纳米AgSnO_2触头合金电弧等离子云颜色浅、体积大,电弧弧根对应的阴极斑点数量多、区域大,具有较强的分散电弧能力以及优良的耐电弧侵蚀性能。燃弧后,合金表面烧蚀轻微,电弧烧蚀率明显小于AgSnO_2In2O3合金。     

Understanding Mechanisms and Kinetics of Environmentally Assisted Cracking

This paper reviews the evidence for an adsorption-induced dislocation-emission (AIDE)/void-coalescence mechanism of liquid-metal embrittlement (LME), hydrogen embrittlement (HE), stress-corrosion cracking (SCC), and corrosion fatigue (CF) in some specific material-environment systems, where cleavage-like or intergranular cracking (or both) occurs in normally ductile materials. Embrittling species (which weaken substrate interatomic bonds at crack tips) include some metal atoms, hydrogen (on the crack-tip surface and at very-near-surface interstitial sites), and complex ions produced by de-alloying. Decohesion due to bond-weakening across grain boundaries associated with adsorbed or segregated hydrogen, in conjunction with segregated impurities, may also occur in some systems. The often-cited hydrogen-enhanced localised-plasticity (HELP) mechanism, based on solute hydrogen facilitating dislocation activity in the plastic zone ahead of cracks, appears to play little (if any) role in cleavage-like and intergranular cracking, and evidence supporting this view is summarised.     

护壁爆破动态应变测试及分析

针对光面爆破和定向断裂控制爆破存在的对围岩较严重损伤破坏的问题, 提出了护壁爆破新技术,包括光面护壁爆破和切缝护壁爆破,并对其装药结构、爆破过程、护壁套管力学效应进行了详细分析.在有机玻璃模型上进行的动态应变测试结果表明, 光面护壁爆破护壁面方向比临空面方向的应变峰值降低45.31％, 切缝护壁爆破护壁面方向比临空面和切缝方向应变峰值分别降低12.38％和70.96％,临空面方向比切缝方向应变峰值降低66.85％.分析爆破后的有机玻璃模型发现,光面护壁爆破护壁面方向基本上没有形成裂纹,临空面方向形成裂纹较多,长度较长;切缝护壁爆破技术的护壁面和临空面方向都形成3条呈对称分布的裂纹.2种爆破技术的预定开裂方向都形成了一条长而直的主裂纹,说明该方向有能量集中效应.     

试论定向断烈控制爆破孔间隙裂缝贯通的主要参数

以爆炸力学、岩石断裂力学理论为原理,论述定向断裂控制爆破孔间裂缝贯通作用的主要因素,规范其参量,使生产实践的效果更显著。     

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。     

某楼房出现裂缝的分析和处理

通过对某楼房出现的裂缝分析，判断裂缝应为温度造成的裂缝，并提出了解决方案。     

无底柱分段崩落法落矿大块产生相似模拟研究

为解决程潮铁矿大块率高的难题,利用相似原理,通过室内相似材料模拟试验对不同参数的中深孔进行模拟爆破落矿,并制定最优爆破方案。结果表明,单排孔的爆破效果优于双排孔,最优方案为单排双心12孔、崩矿步距1.8 m。这将为降低大块率制定方案时提供科学依据。     

高强度矿用接链环的应力分析

以30× 10 8高强度矿用弧形齿扁平接链环为模型 ,利用有限元知识 ,通过ANSYS软件对接链环齿部应力进行分析 ,进而求出啮合部分的各种应力图并确定了其应力分布规律 ,得出了接链环的受力薄弱点 ,提出了优化措施。     

应用地质雷达和钻孔窥视研究顶板裂隙分布规律

为了测定顶板岩体的结构及破坏情况,给巷道顶板支护设计提供可靠的理论依据。结合现场的实际情况,采用pulseEKKO PRO型地质雷达和钻孔窥视联合测定顶板裂隙分布规律,充分发挥地质雷达探测与钻孔窥视的优势互补作用。钻孔窥视可直观反映顶板岩体的不连续面(如层理、节理、裂隙),受现场条件影响最大钻孔深度仅4m;地质雷达精确探测距离为0~10m,可延伸至钻孔窥视盲区,对围岩裂隙不能精确描述。监测结果表明:通过分析地质雷达波形图可知结构异常区域分布在3.5m和6.3m范围内,分析钻孔窥视输出图像得到孔壁3.5m附近岩体破碎、破坏较严重,对比分析可以确定此处有顶板离层现象。由此可见,用地质雷达探测顶板岩体的结构及破坏是可行的,二者的结合既可宏观判断围岩裂隙范围,也可细观观察围岩破碎情况及裂隙方向。