基于千秋矿冲击性煤样浸水时间效应的煤层注水方法

为研究浸水时间对煤样冲击倾向指标的影响规律,在自然和不同浸水时间条件下,采用煤的冲击倾向度测试系统对千秋煤矿3组煤样进行综合冲击倾向度、冲击倾向指标试验。试验结果表明：延长浸水时间降低了强冲击倾向煤样的综合冲击倾向度,对弱冲击倾向煤样影响较小;冲击倾向指标在临界范围内,随浸水时间延长出现拐点,其中自然状态为强冲击倾向的煤样,浸水时间变化规律基本一致,4项指标中前3项指标变化可以用二次函数进行拟合;浸水20 d后前3项指标冲击倾向度均降低较快,但是超过20 d后,3项指标冲击倾向度开始升高。单轴抗压强度指标,在浸水7 d后,各煤样强度降低迅速,软化系数为0.59～0.83,但随着浸水时间延长,强度开始增大,最大不超过自然强度,浸水20 d后强度趋稳,表明浸水时间越长,煤样失掉少量易溶矿物成分越多,剩余主体部分抗压缩强度向上逐渐恢复。     

含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3^#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征和声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征,探究其内在影响机制。研究结果表明：干燥煤样圆盘表面的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和煤样的裂纹偏离劈裂面,形成许多不规则的剪切裂纹。随着含水率的增加,圆盘表面劈裂裂隙平整度降低,从干燥到饱和,裂隙分形维数由1.066升高至1.298;煤样抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率煤样产生小尺度张拉裂隙。煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高2.55%,煤样孔隙率升高使煤样损伤发育加速,进而导致在劈裂过程中更易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加。新增裂隙的减小也同样使...     

煤矿地下水库煤柱坝体宽度设计

地下水库储水技术已成为西部矿区实现煤炭高效开采与水资源保护并重的重要途径之一,而煤柱坝体的稳定性是地下水库设计中极其重要的部分,对地下水库稳定性起决定性作用。煤柱坝体既要保证煤炭安全开采,也要保障地下水库安全运行。地下水库煤柱坝体的稳定不仅与埋深、采动应力、地质构造等工程地质条件有关,也与水作用下的弱化作用密切相关。为研究煤矿地下水库煤柱坝体在水作用下强度弱化规律,选取西部矿区麻地梁矿5煤为研究对象,开展煤样无损浸水试验和不同含水率及反复浸水条件下单轴压缩试验。研究得到:不同含水率的煤样在0～20 h内,含水率快速增长; 20 h之后,含水率增长变缓,在20～70 h,含水率慢速增长;在70～140 h,煤样含水率增长接近稳定;煤样含水率随着浸水时间的增加而增加,但增幅逐渐减少,最终趋于稳定;随着含水率(浸水次数)的增多,煤样单轴抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐增大,弹性模量逐渐降低。相较于干燥煤样,初次饱水煤样、浸水3次煤样单轴抗压强度分别降低了27.1%,50.0%,弹性模量分别降低34.6%,58.5%。结合实验室试验结果,运用弹塑性力学理论探讨了煤柱坝体在不同含水率下破坏区、塑性区宽度,开展了考虑覆岩压力、水压力以及水的弱化作用下煤柱坝体宽度设计研究,并结合麻地梁矿的工程地质条件,对其地下水库坝体的宽度进行了设计。同时,进一步分析了煤柱坝体宽度的影响因素,得到含水率、埋深、煤层采厚均对煤柱坝体宽度有很大影响。     

浸水作用对煤岩抗拉强度及其破坏特征影响研究

煤体开采前后可能会受到不同程度水作用的影响,其力学性质将产生变化,进而影响煤体承载能力,关系到采矿安全。通过不同浸水时长煤样的巴西劈裂实验,研究了水对煤岩抗拉强度及其破坏特征的影响。试验结果表明:煤样含水率随浸水时长增加而不断增大,20d后含水率稳定在0.77%左右;浸水时长为5d的煤样抗拉强度较未浸水煤样增大了0.57MPa,浸水时长大于5d的煤样抗拉强度逐渐降低,最终趋于平稳;煤岩类孔隙比与抗拉强度呈负相关关系,相同类孔隙比的煤样抗拉强度随浸水时长增加而减小;煤样破坏后破裂线宽度及面积随浸水时长增加而减小。     

不同浸水时间级配破碎煤样的粒度分布分形特征

含水条件下破碎岩体的变形及压实是引发采空区地表沉降的因素之一。为探究浸水时间、级配、轴向压缩位移3种因素对承载破碎岩体粒度分布分形特征及压实特性的影响规律,采用轴向压缩位移控制的方法,进行了小位移情况下5组不同配比破碎煤样的侧限压实试验。结果表明:1)在轴向压缩位移较小的情况下,随着浸水时间的增加,同级配破碎煤样粒度分布分形维数呈减小趋势;2)浸水时间与粒径分布分形维数曲线可用指数函数拟合;3)随着配比指数n的增大,粒度分布分形维数逐渐减小;4)随着轴向压缩位移的增加,同级配破碎煤样粒度分布分形维数与轴向应力都呈增加趋势,可以分为0~15 mm的缓慢增加阶段和15 mm后的快速增加阶段。基于破碎煤样在不同浸水时间条件下承载能力与粒度分布特征的变化规律,得出其承载能力随浸水时间增加而降低,而粒度分布分形维数呈减小趋势,从而为进一步研究破碎岩体承载条件下的强度、变形及粒度分布特征提供依据。     

基于针入强度的不同含水率煤样强度弱化特征与微观机制

利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区的生态环境和经济发展起着重要作用，水浸作用下煤岩体强度直接影响地下储库的稳定性，有必要研究含水率影响下煤岩体的稳定性。针对关闭矿井大台矿井煤体各向异性强的特点，研究了低损测试针入强度与煤样抗压强度和抗拉强度的相关关系。在此基础上，研究了同一煤样不同含水率强度的变化规律，并借助CT扫描分析了水浸孔隙演化与强度弱化的内在机制。研究结果表明：不同含水率煤样单轴抗压强度（UCS）和巴西劈裂抗拉强度（BTS）与煤样针入强度（NPI）分别呈线性关系和负指数关系，煤样针入强度能够很好地匹配煤样单轴抗压强度和劈裂强度。因此，可以利用针入度指标评价煤样的强度，进而实现同一煤样不同含水率的低损循环测试，降低煤样各向异性对试验结果的影响，同时也为现场快速测试煤样强度提供有效手段。随着含水率的增加，煤样的针入强度呈指数式减小。由干燥到饱和，煤样针入强度降低幅度为86.55%。浸泡前后连通性孔和孤立孔的孔隙率分别上升了1.58%和0.97%，总体孔隙率上升2.55%，而矿物成分的体积占比下降了1.96%。煤样浸水过程中连通孔内部的黏土矿物成分遇水膨胀溶解导致煤样孔隙率变化。孔...     

浸水煤岩的强度弱化及刚度损伤试验研究

为研究不同浸水条件下煤岩受载破坏过程中的强度及刚度演化规律,制备了不同浸水条件的煤样并开展单轴压缩试验,分析煤样强度弱化、刚度损伤与含水效应的内在机理。研究结果表明：随着含水率增高,煤样单轴抗压强度呈线性减小,峰值应变呈线性增大,弹性模量呈指数减小,煤样表现为塑性增强、脆性减弱的特征;水作用下煤样刚度损伤明显,抵抗变形的能力大大减弱;运用刚度-应变-应力曲线,能够较为准确地描述煤样裂隙发育规律。     

考虑瓦斯压力的煤体三轴抗压强度研究

从煤体强度的角度来分析含瓦斯煤岩的破坏行为,通过实验分析了考虑瓦斯压力的含瓦斯煤岩的抗压强度。研究表明:在三向应力状态下,煤样的破坏形态受侧压的影响;煤样的残余变形与试验的侧压及本身的强度有关,煤样的强度越大,残余变形就越小;在试验侧压的范围内,煤样的弹性模量随侧压的增大而增大。与单轴压缩相比,含瓦斯煤的抗压强度和弹性模量都有所降低。原因在于:煤样制备的时候较为松散及瓦斯压力的影响。煤的强度受其中瓦斯气体的影响较大,煤体吸附瓦斯后体积膨胀强度降低,而煤体释放瓦斯后强度增加。     

基于细观结构的不同浸水时间对煤岩特性的影响

为研究浸水对煤岩特性的影响,提高综放效率,通过选取煤样利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱(XRF)测试进行不同浸水时间的煤岩成分分析,并通过超声波测试系统研究了浸水时间对煤岩细观结构演化特征的影响。XRF测试结果表明,随着浸水时间增加,硬质矿物方解石颗粒脱落或溶解于水中,造成其含量下降,从而使高岭石含量呈相对上升趋势。XRD测试结果表明,随着浸水时间的增加,煤体内细颗粒之间的粘结力将进一步减弱,孔隙变大、裂隙变深,水与煤之间的接触范围增大,相互作用更为强烈,如此反复,使得煤体内软弱结构面产生间隙,煤岩强度减弱,增加顶煤冒放性。超声波测试结果表明,随着浸水时间增大,煤样超声波纵波波速显示出先增后减的规律;浸水前期,孔隙逐渐被水分充填,超声波传递能力增强,波速上升;浸水时间达到4d左右,较大孔隙系统已接近吸水饱和,小孔隙吸水时产生的"水楔作用"增大了煤颗粒间距,再加上内部孔隙系统不断发育连通,纵波传播速度下降。该研究可为放顶煤开采现场确定顶煤注水的最佳时间提供理论依据。     

千秋煤矿煤的单轴抗压强度与冲击能量指数关系

 为了搞清煤体强度对冲击地压防治的影响,通过试验研究了千秋煤矿二号煤层试样单轴抗压强度与冲击能量指数之间的关系。结果表明煤样的冲击能量指数与单轴抗压强度呈较显著的线性关系。煤样的浸水软化试验证明煤的冲击能量指数随单轴抗压强度降低而减小。降低煤层的煤体强度可以消减煤的冲击倾向性,是防治冲击地压发生内因的有效措施。     

模量指数评价煤的冲击倾向性的实验研究

为研究模量指数评价煤的冲击倾向性的可行性,选取4组冲击倾向性强弱不同的煤样试件,测定各组煤样试件的模量指数、冲击倾向性评价指标和声发射信号,分析模量指数同其它冲击倾向性评价指标和评价结果的相关性,模量指数对煤加载过程中内部能量释放特征的影响。研究结果表明:模量指数同其它冲击倾向性评价指标具有相关性,同单轴抗压强度之间的相关性最强;各组冲击倾向性相同的煤样,各试件模量指数大小的变化范围较小。各组冲击倾向性不同的煤样,各试件模量指数大小的变化范围很大。煤样模量指数的大小和煤的冲击倾向性强弱相关,煤的冲击倾向性越强,模量指数越大。依据模量指数评价煤的冲击倾向性的结果,同其它评价指标的评价结果具有一致性;不同冲击倾向性煤样的软化模量是决定煤的模量指数大小的关键因素,弹性模量对模量指数大小的影响较小;煤样内部能量的释放特征和模量指数的大小相关。模量指数小的煤样在全程加载过程中声发射事件频繁出现,模量指数大的煤样在破坏前后阶段没有明显的声发射事件出现,但在临近载荷曲线峰值的冲击破坏阶段集中出现高能量的声发射事件。模量指数可用于评价煤的冲击倾向性,模量指数对煤样能量释放的影响规律可用于指导现场监测。     

重塑对人工冻结粘土力学参数影响试验研究

 采用自行研制的WDT-100型微机控制电液伺服冻土单轴试验机,通过与原状冻土的对比试验研究分析了重塑状态对人工冻结粘土单轴抗压强度和弹性模量的影响.结果表明,重塑土试样单轴抗压强度低于原状土试样,实践中可采用重塑土强度乘以1.2比例系数的方法来模拟无法直接得到的原状土强度;对于弹性模量,在温度高于-10℃时可采用重塑土切线模量乘以1.16比例系数的方法来模拟原状土弹性模量;当温度低于-10℃时,可采用重塑土割线模量直接模拟原状土弹性模量.     

继电器轭铁成形工艺设计

轭铁制件材料薄、外形尺寸小且精度要求较高,在综合考虑零件加工的工艺方案,生产批量等问题后,确定采用冲孔落料复合模加折弯工序,模架等零件选用国家标准。力求做到模具结构精简,工艺成本低且实施可靠、满足生产需求。     

OYO-4149型钻孔弹模仪在软质岩石中的应用

孔内弹模测试作为一种原位测试手段 ,在深层软质岩石场地中往往因试验压力不够大而导致失败。在杭州市钱江四桥软质基岩工程勘察中 ,使用日本OYO公司的 4 14 9型钻孔弹模仪 ,取得了很好的效果     

煤田测井物性参数的综合研究

通过对岩芯物性参数的测试结果与由测井曲线解释获取的物性参数的对比研究，表明它们之间具有良好的线性关系。实验室获得的岩芯波速与声测井获取的波速随井深变化的趋势非常一致，并发现杨氏模量呈近似椭圆规律变化，具有明显的各向异性。这一尝试性研究结果，给实地确定物性参数带来极大的方便，给测井资料的解释提供了素材；为煤田的勘探、开发提供了获取物性参数的简便方法。从这一对比分析结果可以看出，在煤田勘探方面有较好的应用前景。     

根据松弛模量求近似松弛谱的方法研究

高聚物材料在特定的温度下都是黏弹性材料。找出材料的松弛谱对研究材料的应力松弛规律和压陷阻力特性是十分重要的。以广义Maxwell模型为基础,研究了此模型下的数学公式并对公式表达形式进行变换。采用理论分析和仿真模拟的方法,找到松弛模量变化规律和松弛时间的近似对应关系,根据得到的关系可以近似确定需要的松弛谱。     

关于Φ3.5m立式减速机高速齿轮的改造

介绍了在不改变中心距和传动比的前提下提高齿轮模数，增强齿轮的抗弯能力，提高齿轮使用寿命的改造方法     

邢台矿相似模拟试验研究

采矿行业在很多特殊情况下都需要进行相似模拟试验研究。笔者是通过相似模拟试验对邢台矿的煤层上覆岩层破坏特征及其位移变化规律和顶板的应力变化规律进行了研究。     

基于小波奇异性的滚动轴承故障检测研究

基于小波变换的信号奇异性检测原理,提出了信号奇异点的定位及奇异性程度的检测方法,并利用Matlab仿真平台,对故障信号实例进行了仿真和分析。仿真结果表明,与传统的Fourier分析方法相比,该方法是一种简单、有效的检测方法,特别在非平稳信号的监测和机械故障诊断领域。利用此方法可以比较精确地判断出信号发生的奇异点时刻以及奇异程度的大小,并且边缘效应要小得多。     

基于GA-BPNN的巷道围岩变形模量预测

研究了遗传算法（GA）在设计和优化BPNN结构时的效能和它在预测岩体变形模量的应用,利用GA找到隐藏层神经元的最优数量以及隐含与输出层的学习因子和动量因子,然后和试错过程进行比较。采用了来源于实际巷道测量的76组数据集验证该方法。利用MSE,MAE,R等性能标准,证明GA-BPNN模型在岩体变形模量预测方面优于BPNN试错模型。