煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。     

亚稳β型TRIP/TWIP钛合金研究进展

综述了当前国内外学者关于具有相变诱发塑性/孪晶诱发塑性(transformation induced plasticity/twinning induced plasticity,TWIP/TRIP)效应的亚稳β型钛合金的研究进展。介绍了该类钛合金的设计方法。统计了近几年开发的TWIP/TRIP钛合金家族成员及其力学性能,归纳了合金在塑性变形过程中的变形产物及其形成机制,指出了该类钛合金在发展过程中遇到的一些问题。     

发电厂机组螺栓断裂失效分析

发电厂机组螺栓在检修时发生断裂,因此对螺栓断裂原因进行了分析。结果表明,断裂的螺栓组织粗大不均,硫产生偏聚,螺栓材料严重脆化,不足以承受施加的载荷,而且外部载荷存在偏载,从而导致完全脆性断裂。     

矿井提升机减速器齿轮开裂分析

某矿主井提升绞车减速器二级齿轮在安装使用不到2年时发生齿轮齿而开裂，而该设备按设计要求应止常运行15年以上。矿井提升绞车不仅担负着矿井煤炭提升运输的主要任务，而且还承担人员的运输工作，一旦减速器齿轮开裂造成齿轮断裂导致提升机失控，对矿井生产和安全将造成严重影响。因此有必要对开裂的齿轮进行综合分析，查找造成齿轮开裂的原凶，以避免事故的发生，     

铁尾矿活性优化机理研究

以通化铁尾矿为主要原料，在研究热活化温度对铁尾矿矿物组成、微观结构影响的基础上，借助XRD、SEM等分析工具重点研究了热活化温度、热活化时间以及其他微量添加物对铁尾矿-高岭土体系的矿物组成、微观结构的影响，获得了铁尾矿高效利用的活性优化技术途径，为实现铁尾矿的无害化大宗利用奠定了基础。     

奥氏体不锈钢C、N离子注入表面改性的研究

采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、原位纳米力学测试系统、LKDM-2000型摩擦磨损仪、S-3000N型扫描电子显微镜和CHI660A电化学工作站对经C、N离子注入的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的组织及耐磨性、耐蚀性进行了较深入地研究。研究结果表明,1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢经离子注入后,注入层硬度提高,摩擦系数降低,耐磨性提高,抗腐蚀性增强;注入N+的剂量为2.44×1017ions/cm2时,注入层的硬度最高,耐磨、耐蚀性最好,性能最佳。     

热轧中锰钢的磨损性能及应用

以热轧中锰钢(BTW)为材料,研究了石英砂为磨料的滑动和磨料磨损性能,分析了磨损机理。以此为基础,在煤矿刮板输送机上进行了中部槽磨损试验。试验结果表明,BTW中锰钢磨损硬化层深度达600μm,硬度高于NM400 26%(亚表层50μm处),耐磨性明显优于NM400耐磨钢,加工硬化效应是其抗磨损性能提高的主要原因。滑动磨损机理表现为微观切削和局部的疲劳剥落,磨料磨损则表现为犁沟磨损和局部凿削磨损。热轧中锰耐磨钢在刮板输送机中部槽的应用中表现出优良的抗磨损性能,可有效提升刮板输送机的使用寿命,减少综采工作面中部槽的维修和更换次数,提高煤炭开采效率。     

热轧奥氏体中锰耐磨钢的磨料磨损性能研究

以热轧BTW中锰钢板为实验材料,借助ML-100磨料磨损试验机,研究以煤泥粉为软质磨料和石英砂为硬质磨料时其磨料磨损性能,利用SEM分析其磨损机制。实验结果表明,软质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢和高锰钢的相对耐磨性低于马氏体耐磨钢,硬质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢的相对耐磨性高于高锰钢和马氏体耐磨钢,因此热轧中锰钢更适用于硬质磨料磨损工况;无论软质和硬质磨料磨损工况,热轧中锰钢的加工硬化均高于热轧高锰钢,表现出更好的加工硬化性能。煤泥粉软质磨料对热轧中锰钢的磨损机制表现为微观切削磨损,伴随局部的疲劳剥落;石英砂硬质磨料对热轧中锰钢的磨损机制则为典型的凿削磨损和微观切削磨损。     

不同气氛下褐煤气化特性实验研究进展——新型反应器

丝网、一段或二段式固定床-流化床、燃烧-气化双床及套管反应器等是为褐煤气化过程中某些气化特性(如负压快速热解等)而开发的新型反应器。针对这些新型反应器及其对褐煤气化的研究结果进行总结,分析和讨论了负压快速热解(10000℃/s)特点、半焦与挥发分相互作用、碱金属和碱土金属(AAEMs)的催化作用及粒径对气化影响的双面性(促进/抑制作用)等方面的研究进展。分析认为:挥发分与半焦相互作用对气化过程具有抑制作用,主要由于挥发分重整产生的自由基促使半焦结构缩合,芳香度增大,反应性降低;如何将该抑制作用最小化,是开发新型流化床反应器的切入点;只有吸附在焦炭颗粒表面的高活性的AAEMs可以与半焦官能团等发生离子交换,改变碳颗粒表面的电荷分布,形成活性位,才具有催化作用;然而,煤灰中AAEMs在气化过程中演变复杂,如何将其分解开来,在接近真实气化条件下研究AAEMs的催化作用值得关注;粒径对褐煤气化的影响具有双面性,可以从反应速控步、颗粒孔隙特征及表面化学结构(如官能团等)等方面进行深入研究。     

预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定

为通过锥形压痕代表应变和约束因子反求钛合金的应力-应变曲线,建立了预加载条件下的压痕变形有限元模型,使用预加载压痕实验的载荷-位移曲线验证了模型的可靠性。通过有限元模型研究了Ti-6. 5Al-3. 5Mo-1. 5Zr-0. 3Si (TC11)合金力学性能与代表应变和约束因子的关系。结果表明,TC11合金硬度与强度系数比值的自然对数与预应变和代表应变之和的自然对数呈线性关系。TC11合金代表应变范围为0. 035～0. 05,对应的约束因子的变化范围为3. 08～3. 42。代表应变和约束因子的值随合金性能变化而变化,并不存在固定的值。代表应变随着压痕塑性变形区平均应变增加而增加。由本方法确定的压痕代表应变和约束因子计算的代表应力与TC11合金应力-应变曲线重合良好。