A dynamic model of pneumatic vibration source of an impact-rotary action

Institute of Electrical Engineering, Novosibirsk. Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 4, pp. 53–57, 198.     

极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

基于ACC-ENN算法的煤矿瓦斯涌出量动态预测模型研究

为了对煤矿瓦斯监测数据进行有效分析,以实现准确、可靠的回采工作面绝对瓦斯涌出量预测,提出了蚁群聚类算法优化Elman神经网络的绝对瓦斯涌出量动态预测方法。算法通过对Elman神经网络的权值、阈值寻优,建立了基于ACC-ENN算法的绝对瓦斯涌出量预测模型,并结合矿井监测到的历史数据进行实例分析。试验结果表明:经蚁群聚类优化后的Elman神经网络绝对瓦斯涌出量预测模型较其他预测模型具有更好的泛化能力和更高的预测精度,有效地实现了煤矿绝对瓦斯涌出量动态预测。     

单向扰动加载触发煤体冲击破坏特性试验研究

运用MTS-C64. 106型压力机开展纯煤试件的单轴动静组合加载试验。结合PIC-2声发射卡和高速摄像机的监测结果,分析了单向扰动加载下煤体的力学、冲击性能、声发射特征、动态破坏特征、碎片分形特征。结果表明,扰动加载应变率增大,煤体强度呈对数增加;冲击性能增强;扰动能量输入速率、声发射振铃计数、撞击数呈现"缓增—急增—突增"的转变,试件破裂形式经历"剪切破裂—竖向劈裂—爆裂"的转变;碎片质量分维与动载应变率呈二次方关系,存在动载应变率极值使试件破坏程度达到最大,试验显示的应变率极值为2. 8×10~(-3)s~(-1)。     

等离子冲击波作用下红砂岩的动态破裂行为试验与数值模拟研究

为了研究等离子冲击波作用下岩石的破裂行为,开展了不同放电间距下的高压脉冲击穿红砂岩试验。利用超高速相机观测了红砂岩试件的裂纹扩展过程,讨论了放电间距对等离子冲击波作用下红砂岩试样表面裂纹密度的影响。随后,利用数值模拟软件LS-DYNA建立与实验条件一致的有限元模型,对比了模拟和实验结果,再现了试验过程。结果表明：等离子冲击波作用下,垂直放电通道方向的两个表面上的破坏主要是径向裂纹;平行放电通道的四个侧面则是横向裂纹占主导。随着放电间距的增大,试件表面的裂纹密度逐渐增大。依据数值模拟结果对试件内部的破裂过程及应力波的衰减进行了分析。结果表明:随着与放电间距的增加,等离子冲击波在红砂岩试样内部形成的有效应力呈现出指数型衰减,在自由面附近有效应力峰值趋于稳定。     

特厚煤层分段综放开采动压机理与规律研究

根据甘肃砚北煤矿矿井动力现象的特征，通过现场实测与资料统计，实验室煤岩力学性质试验及理论分析，得出了砚北煤矿矿井地应力分布的基本规律，并进一步证实砚北煤矿矿井动力现象属冲击地压，其冲击的强弱程度属中等偏弱且具有明显的脆性特征，地应力的大小和方向是影响其动力现象的最根本因素．     

温度对煤粒瓦斯扩散动态过程的影响规律与机理

根据气体在多孔介质的运移理论,推导出了含瓦斯煤粒的扩散通量、扩散系数与温度分别呈指数函数、幂函数关系。运用自制设备,实验研究了吸附平衡压力为(0.74±0.01) MPa,吸附温度为303 K,解吸环境温度为283~313 K条件下,不同煤阶含瓦斯煤粒的扩散通量与温度的量化关系,确定了3种煤阶煤粒瓦斯放散量随温度变化的修正方法和回归系数,查明了不同煤阶煤粒的瓦斯扩散系数随温度升高的量化变化规律。实验结果表明,前60 min的温度影响回归系数a可在0.011 0~0.012 0之间取值,无烟煤取0.011 0,高变质烟煤可取0.011 5,低变质烟煤可取0.012 0。揭示了温度对含瓦斯煤粒扩散动态过程的影响机理,温度升高增强了甲烷分子的活性、促使孔隙扩张,特别是小孔隙的扩张,大大提高了瓦斯在煤粒中的扩散能力。     

不同热效应时的瓦斯爆炸热冲击作用分析

管道内瓦斯爆炸的影响因素很多,热效应是其中之一,为此,本文通过LS-DYNA软件建立了瓦斯爆炸热冲击效应时的管道数值模型,设置了4种不同的导热系数,分析了不同热效应条件下管道受热冲击效应时的温度场分布、热应力分布情况以及管道热应力峰值和径向位移峰值。研究结果发现,瓦斯爆炸产生的热冲击效应在第一时间作用在管道内壁上,随后通过热传导,热辐射和热对流的方式向管道径向传热,管道的导热系数在一定程度上影响管道传热和应力场分布。随着导热系数的增大,管道温度场变化更大,其散热能力越强,管道内热应力峰值和径向位移峰值也随之增大。管道内热应力峰值和径向位移峰值也随之减小。     

煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型

为解决经典扩散模型不能准确描述煤粒瓦斯全时扩散的科学问题。采集我国典型矿区的代表性煤样,开展了各种条件下的煤粒瓦斯扩散实验。采用经典扩散模型拟合实验表明,某时刻前,扩散率的实验值大于理论值,此时刻后,实验值小于理论值,此规律惟一。经典扩散模型不能准确描述瓦斯扩散全过程,误差极大,进而发现了煤粒瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的特有现象。为此,提出了煤粒多尺度孔隙分布的新物理模型,新模型假设煤粒中孔隙呈非均质多尺度形态分布,并具有自相似分形结构,这种多尺度分形结构孔隙决定了煤粒扩散系数的多级分布,进而决定了瓦斯宏观扩散力学机理,即,煤体由表及里,孔隙由大到小分级分布,其扩散系数亦相应的由大到小逐级递减。扩散初期,瓦斯从扩散系数较大的大孔隙中快速逸出,扩散后期,从扩散系数较小的小孔隙中慢速逸出,直至深达微孔内部。正是这种逐级递减的孔隙形态及相应的多级扩散系数分布,形成了瓦斯扩散系数随时间延长而衰减的扩散机理。根据这一物理假设,引入初始扩散系数D0、扩散系数衰减系数β两个参数反映扩散系数动态衰减特征,提出了动扩散系数数学模型,经200余组数据检验,新模型能较准确描述各条件下的煤粒瓦斯(CH4,CO2,N2)扩散全过程。新模型涵盖了经典单孔隙扩散模型和双孔隙模型,将其推广到了多孔隙维度,并能解释经典单孔隙扩散模型出现的问题,新模型在准确性、简单性、解释性、预测性上优于国外双孔隙模型及其它经验公式。多尺度动扩散系数扩散模型为准确计算瓦斯(煤层气)含气量、储量、突出预测指标,解释各种条件下的瓦斯扩散机理提供了新物理模型和计算新方法。     

气动注浆泵在钻探施工中的应用

止水套管固结是煤矿深井水文钻探施工中,重要的环节之一,止水套管的固结质量直接影响着钻孔施工进度及安全,良庄矿业为确保钻孔施工安全,在总结以往施工经验的同时,积极引进先进科技、先进设备,满足了深井水文钻孔施工止水套管固结要求,降低了劳动强度,同时对特殊条件下注浆固结套管也起到了积极的作用。     

风力干法选煤系统在新星矿的应用

介绍了风力干法选煤系统的工作原理及工艺流程,通过该系统在新星矿的应用效果分析,指出了风力干法选煤系统的优缺点.