利用表面硬度值间接获取镐形截齿钎焊层力学性能的方法研究

利用维氏硬度实验和数值模拟相结合的方法,间接得出了截齿表面各区域材料所对应的屈服强度值,建立了一种由实验硬度值HV获取截齿焊接接头等不易测量区域力学性能参数的方法。     

基于黄土膏体充填材料配比优化试验研究

为寻求价格日益增长的粉煤灰膏体充填材料的替代品,以山西省某矿4901充填工作面为工程背景,采用理论分析、实验室试验和现场调研等方法,研究了黄土材料作为粉煤灰替代品的替换效果及最优配比。试验和现场应用结果表明:黄土膏体充填材料价格低廉,作为传统粉煤灰膏体充填材料的替代品替换效果较优;黄土膏体充填材料的最优配比方案为水固比(水与固体充填材料质量比)1∶1.6、固相比(矸石与水泥质量比)5∶5及土灰比(黄土与粉煤灰质量比)4∶2时,膏体充填材料稳定性高,材料的后期抗压强度高达5.5MPa;以水泥质量的6%作为膏体充填材料添加剂时,凝结时间缩短79.17%。该研究成果对西部地区有一定的借鉴和参考价值。     

液氮致裂烟煤渗透率及其应力敏感性研究

为了研究液氮致裂条件下烟煤渗透率及其应力敏感性演变规律,取许疃煤矿自然含水率烟煤进行了多次液氮致裂实验,分析了液氮致裂前后不同应力条件下渗透率变化特征,探究了液氮致裂作用对煤应力敏感性影响规律。结果表明:恒定围压下渗透率随着有效应力减小,呈现出先减小后增大的趋势,符合二次函数分布;多次液氮致裂能有效提高煤体渗透率,渗透率随致裂次数的增加而增加,但增长速率逐渐变缓;定义了渗透率离散度来表征改变气体压力所引起渗透率值改变的波动范围,渗透率离散度经过第一次液氮致裂后有明显增加,而其余几次液氮致裂波动范围很小;在同一气体压力下,围压敏感性系数随着围压增大而减小,渗透率损害率随着致裂次数和气体压力增大而增大;第一次液氮处理对煤体渗透率和应力敏感性影响最为显著,后几次液氮处理影响较小。     

红土隔水层相似材料优化配比研究及应用

红土隔水层模拟材料的相似性是研究隔水土层裂缝发育规律的基础和前提。为提高红土隔水层相似材料模拟的相似性,以陕北榆林某矿隔水层裂缝发育规律为研究对象,采用优化配比试验、数据拟合分析和现场实测等研究方法,对红土隔水层相似材料最优配比进行研究。通过实验室测试和现场测试,验证优化前后隔水层模拟材料的相似性。研究结果表明:沙土比为1∶5,机油含量为19.5%时,相似模拟材料单轴抗压强度与红土相似度达98.5%;当骨胶比为7∶1,沙土比1∶5,相似模拟材料含水率和膨胀率与红土相似度可达85.4%和84.5%;红土隔水层相似模拟材料的最优配比为骨胶比7∶1,沙土比1∶5,机油19.5%,相似比1∶200与红土隔水层材料相似度达92.5%;实验室和现场实测验证发现,优化后红土隔水层相似材料比原相似材料模拟效果提高50%,模拟试验的隔水层裂缝发育特征与现场观测基本一致。该研究可为红土隔水层裂缝发育规律研究提供借鉴和参考。     

液氮溶浸作用对不同煤阶煤样渗流特性的影响

中国低透气性煤层广泛赋存且煤阶跨度较大。针对不同煤阶、性质煤层如何确定有效的液氮致裂方式是一个亟待解决的难题。为此,分别选择褐煤、烟煤和无烟煤3种煤阶的煤样进行不同条件下的液氮溶浸,并使用摄像机定点拍摄、观察煤样表面宏观裂隙的演化规律,使用受载煤体注气驱替瓦斯测试实验系统与纯度为99.999%的氮气测试得出煤样渗透率的变化规律。对实验得到的煤样渗流曲线趋势进行简要讨论,对比分析了液氮处理不同阶段煤样的渗透率数值。实验结果表明:①相同围压条件下,煤样的渗透率随着气体压力的增加呈"U"型变化趋势,使用二次函数公式拟合效果良好;②单次液氮处理即可对褐煤煤样产生显著增透效果;③通过增加液氮循环处理次数可有效提升液氮对烟煤的增透效果,一次液氮溶浸处理后的烟煤渗透率增幅最大达到514.89%,两次处理后最大可达到1 129.79%;④多次液氮处理对无烟煤透气性的改善不甚明显,只会逐渐降低其抗拉强度,通过增大热冷冲击温度梯度的液氮处理方式可以有效改善无烟煤透气性,在围压-气压为2.00～1.25 MPa时,初始温度50℃的无烟煤液氮处理后的渗透率增幅仅为2.44%,而初始温度100℃的无烟煤处理后的渗透率增幅达到125.43%;⑤基于实验结果讨论、提出适宜于不同煤阶煤层的液氮致裂增透方法。     

大断面巷道非均匀变形机理及稳定性控制研究

为探究围岩受采动影响条件下巷道变形破坏与稳定性控制，以桑树坪二号井3309工作面运输平巷为工程背景，采用FLAC3D数值模拟方法分析“一掘二采”期间大断面巷道围岩主应力差分布特征，结合现场试验，揭示大断面巷道围岩非均匀大变形破坏机理，分析提出巷道围岩非均匀变形控制补强支护设计方案。研究结果表明：①一次回采和二次回采期间，巷道煤柱及煤壁两侧煤体峰值应力差分别为7.93MPa、12.96MPa，煤柱帮峰值应力远高于煤壁帮，两侧煤体呈非对称变形破坏特征|②与一次回采相比，二次回采期间3309工作面运输平巷煤柱帮主应力增大11.46MPa，塑性区范围从4.5m增加至煤柱宽度，煤壁帮主应力差增加27.46MPa，塑性区增加1.5m，巷道围岩处于高强度剪应力状态，易引起大变形破坏|③基于大断面巷道两侧煤体非均匀变形破坏特征，针对性提出“一长一短”两种补强支护方案，现场试验后巷道围岩稳定性控制效果良好。     

小庄煤矿地应力场分布规律实测与模拟研究

地应力场主要由自重应力场和构造应力场组成,是影响井下采掘工程活动最重要和最根本的因素,掌握矿井的地应力场分布规律,对整体提高矿井的经济效益和社会效益具有重要的意义。本文在小庄煤矿区域采用套空应力解除法进行地应力场测量,并采用三维应力场反演验证测量结果,从而得出了小庄煤矿的应力分布规律,为矿井动力现象的预测预防奠定了基础。     

添加石蜡的复合充填材料流变性能实验研究

以相变温度30℃的石蜡微胶囊作为相变材料,对蓄热充填料浆的流变性能进行实验测试。研究表明:充填料浆的屈服应力随石蜡添加量和料浆浓度的增加而增大,但石蜡添加量对充填料浆屈服应力的影响更加明显;充填料浆的黏度随料浆浓度的增加而增大,减小料浆浓度有利于改善充填料浆流变性能的负面影响;充填料浆的剪切应力随石蜡添加量和料浆浓度的增加而增大,石蜡添加量对剪切应力的影响要大于料浆浓度对剪切应力的影响。