静载荷作用下磷矿石多颗粒的破裂过程数值试验

为了研究静载荷作用下磷矿石多颗粒的破碎规律,用岩石破裂过程分析系统RFPA2D建立了在静载荷作用下多颗粒磷矿石在破碎腔内破坏的数值模型,分析探讨了静载荷和破碎腔的约束作用对磷矿石多颗粒试样的破碎效果和能量消耗的影响。数值模拟结果表明,静载荷破碎多颗粒磷矿石时,在破碎腔中间的磷矿石颗粒的破坏单元数相对较多;破碎腔内磷矿石在一定的压缩变形范围内破碎单元消耗的能量相对较少。因此,为了获得较好的破碎效率和节能效果,在设计破碎机时应考虑颗粒的破碎行为。     

高压脉冲放电作用下破碎产物分形规律

高压电脉冲破碎是一种新型破碎技术,相比于传统机械破碎,具有能耗低、破碎产物单体解离度高、力学性能低等优势。通过建立破碎产物粒度分形模型及分形维数与筛下产率关系研究高压脉冲放电破碎颗粒粒度特性。研究表明,高压电脉冲破碎产物具有典型的粒度分形特征。针对负累计产率和筛孔尺寸在双对数坐标下进行线性拟合,结果表明,随着脉冲个数增加,线性回归系数增大、分形维数减小、残差平方和减小、计算值曲线和试验值曲线所围成的面积减小;随着给料粒度增大,线性回归系数减小、分形维数增大、计算值曲线和试验值曲线所围成的面积增大。破碎产物分形规律为研究矿石破碎粒度特性提供了新的思路。     

煤的原始或机械破碎分形规律探讨

在实验的基础上得出了原始或机械破碎煤体的分维值Ｄ，并进行了图线分析。     

煤矸破碎分选统计规律的研究

通过在实验机上对煤与矸石选择性破碎分选进行初步实验，相应得到概率曲线图，从图中利用概率值做出煤、矸分选的优化控制。     

不同环境湿度下承压破碎煤岩蠕变分形特征研究

承压破碎煤岩在不同环境湿度下的变形及破碎量不同,为探究不同环境湿度下承压破碎煤岩变形与破坏过程中的分形特征,利用自制破碎岩石压实装置,结合DDL600电子万能试验机和计算机采集系统,对不同环境湿度下的破碎煤岩进行侧限压实试验,分析不同环境湿度下承压破碎煤岩蠕变分形特征。结果表明:1)随着轴向应力的增大,破碎煤岩的分形维数从2.38增加到2.64,逐渐接近分形破碎极限,其变化过程可分为6 MPa以前的迅速增加阶段和6 MPa以后的缓慢增加阶段;2)分形维数随环境湿度的增加而增大,且在高应力下增幅较大,但增速逐渐减缓;3)蠕变时间从30 min增加到160 min,分形维数仅增加了0.06,说明时间效应对分形维数影响较小;4)相对破碎率Bg随轴向应力变化呈对数增长,与分形维数之间具有线性关系。可见,随着环境湿度的增长,破碎煤岩的承载能力有所下降,该结论为进一步研究巷道围岩稳定性和地表沉陷提供依据。     

冲击载荷下煤样能量耗散与破碎分形的长径比效应

为研究不同长径比煤样动态压缩下能量耗散规律和破碎分形特征,采用?50 mm分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bars, SHPB)试验系统,以相同冲击气压0.35 MPa对直径50 mm,长径比分别为0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0的煤样进行单轴冲击压缩试验,定义了可判定应力平衡状态的指标——应力平衡系数ξ,发现了能量耗散的长径比效应并讨论了其与应力平衡的关系,分析了长径比和耗能密度对煤样破碎分形特征的影响。研究结果表明：不同长径比煤样应力-应变曲线形态基本一致,均包含弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,随长径比增加,曲线塑性阶段增大;根据应力平衡系数ξ确定煤样的临界长径比为0.6,低于临界长径比的试件易达到应力平衡,超过临界长径比试件将难以在破坏前达成应力平衡;煤样动态压缩破碎耗能与耗能占比的长径比效应表现为：随长径比增加分2个阶段,且其分界点接近临界长径比,各阶段内呈线性增加关系,阶段间呈台阶式下降;试件尺寸增加引起原生缺陷摩擦耗能增加和端部摩擦效应增强,超过临界长径比的试件应力达到峰值前其变形量降低形成了破碎耗能...     

颗粒层受压破碎过程的试验研究

在刚性金属容器-活塞压力设备中,进行颗粒层受压破碎过程的试验研究。通过不同最大压力下不同厚度、不同粒径散体颗粒层的受压破碎试验,得到破碎颗粒恢复力位移曲线和产品粒度分布曲线,并分析其对颗粒层破碎的影响规律。进一步试验,分别得到能量吸收与位移、压强的关系曲线,以及能量吸收与颗粒粒径对破碎比的影响曲线。通过对所得曲线进行对比分析可知能量吸收是决定破碎比的最主要因素,能量吸收的多少直接影响颗粒的破碎效果。     

不同破碎方式下不规则中煤破碎效果研究

以马兰选煤厂中煤为研究对象,分别通过挤压和冲击2种方式进行破碎试验。不同密度破碎试验结果表明:在挤压和冲击2种破碎方式下,低密度和中间密度级中煤破碎效果较好,其中1.40~1.50 g/cm~3密度级的中煤破碎效果最好。不同粒度破碎试验表明:中煤入料粒度越大,破碎效果愈好。不同破碎强度试验表明:随着破碎强度的增大,煤岩的破碎效果愈好,且相同破碎强度下冲击破碎效果优于挤压破碎。     

破碎岩石物理力学性质的分形度量

本文论述了破碎岩石块度分布分形维数与其物理力学性质的关系，为破碎岩石物理力学性质研究开辟了一条新的途径。     

岩石破碎体的粒度分布与分形

本文系统研究了分形破碎体的筛上、筛下分布规律及其与一些典型粒度公式的关系，讨论了它们的理论基础和破碎机理。证明，仅在尺度范围足够宽，且D＜3时，分形分布才与指数α＜3的G-S分布一致；D＞3时符合筛上幂律分布；分形分布不可能与指数分布一致。Welbull分布，对数正态分布等仅在特殊情况下与分形分布一致。分形方法更好地反映了破碎的本质。分析结果表明，矿山岩石破碎体，包括天然砂，基本上符合分形规律。     

动静载叠加扰动对巷道围岩的冲击破坏

针对某矿1306工作面下顺槽冲击地压事故,以SOS微震监测系统监测定位到的大能量震源为依托,通过FLAC2D数值模拟软件根据具体地质条件建立模型,分析研究了静载荷动静载叠加作用下巷道顶底板应力和位移的演化规律。变换震源位置来模拟研究不同动静载叠加强度下巷道围岩力学响应特征,结果表明：随着震源的远离,对巷道顶底板影响效果急剧衰减,对两帮影响效果成比例下降。研究旨在对受动静载叠加扰动作用巷道围岩稳定性改善提供一定的控制理论和现场指导意义。     

用岩石点荷载指标确定其单轴抗压强度的试验研究

对某矿山安山岩进行了现场点荷载试验,经概率分析得到了点荷载指标服从正态分布的结论,进而通过单轴压缩试验确定了安山岩点荷载指标和单轴抗压强度之间的定量关系及其置信区间。结果分析表明,只要严格按照规范选取试件,工程现场点荷载试验结果能够满足一般工程设计的要求。     

冲击载荷下液压支架立柱的受载特性研究

为了研究液压支架立柱受顶板下塌作用易胀缸的问题,使用重锤法来模拟顶板下塌对立柱产生的冲击载荷作用;根据弹簧串联原理推导了完全伸出状态下双伸缩立柱的刚度公式,并进一步得到了立柱液压缸内的压力公式,将重锤冲击立柱的动态加载转变为立柱液压缸内的液压静态加载;使用Workbench仿真得出了立柱的应力、变形云图,得到了立柱的最大受载点在二级缸上且该点位于靠近活柱活塞处,一级缸的最大受载点位于缸底处;通过公式计算及Workbench仿真,得到了随着冲击速度增加立柱最大应力值增大以及随着立柱液压缸内乳化液液柱高度增加立柱最大应力值减小的结论。为立柱强度设计及立柱冲击试验提供重要依据和理论指导。     

顶板岩体周期性损伤及其分形研究

利用分形维数和损伤因子描述了工作面顶板周期来压现象，为采场矿压的预测预报提供了新的方法，并分析顶板岩体损伤与分形几何的关系。     

碎石桩复合地基静载试验及结果分析

以烟台市某碎石桩复合地基为例,研究了复合地基静载试验的过程和确定其承载力的方法,并对承载力不均匀性进行了分析.     

松散承压含水层载荷传递机理的实验研究

利用专门设计的实验模拟装置,首次就松散承压含水层的载荷传递机理进行了实验研究．通过实验结果的对比分析,得出由于承压水的流动性和补给作用,松散承压含水层对载荷的传递起很大作用．有松散承压含水层时,上覆表土层的载荷通过松散承压含水层均匀地作用于下部基岩上,开挖过程中,基岩顶界面上的载荷基本保持恒定;无松散承压含水层时,基岩顶界面上的表土层载荷随煤层开挖而显著降低．结果表明,有松散承压含水层时两关键层复合破断,无松散承压含水层时,两关键层由下而上分步破断．     

基于最小二乘法的岩石点荷载与强度的拟合线性关系

通过对淮南矿区岩石取样进行点荷载与岩石强度试验及结果分析,用最小二乘法对试验数据进行线性拟合,得出了点荷载与岩石抗压、抗拉强度之间的曲线拟合方程。将实验数据代入线性方程进行了验证和对比,拟合曲线基本符合试验数据的分布规律,分段拟合对减小误差具有更好的效果。     

基于分形几何理论的岩体结构面分布特征研究

基于分形理论和现场岩体结构面调查，对岩体结构面进行了统计分析，网络模拟和分形维数计算，探讨了分形维数据和结构面分布密度程度之间的关系，并将分形维数应用于矿山工程岩体的质量评价。     

基于分形理论的岩石断面表面形貌研究

通过岩石的三点弯曲试验与激光表面仪扫描试验获取岩石断面的三维坐标,基于分形维数计算的基本理论——表面覆盖法,探讨了大理岩与花岗岩两类岩石粗糙断面的分形特性。研究结果显示:分形维数与分形截距是描述粗糙断面性质的几何参数,分形维数揭示了表面粗糙度,分形截距表征了断面波形坡度,二者相得益彰。但是,维数对表面粗糙性的区分度小。     

地下厂房围岩变形的分形特性研究

依据地下厂房围岩各点位移在时域上的变化特征,剖析了围岩各点变形的分形特性,探讨了分形维数的变化规律与趋势。研究发现,仪器各测点的位移时域曲线分形维数的极大值均出现在被裂缝穿越的厂(横)0+115.60断面上,究其原因,是该断面相对其他部位存在更多引发围岩变形的因素,导致所测位移时间曲线的不规则程度增大,使其存在更多精细结构,因而量测出的维数将更大。位移时间曲线维数达到极大值极有可能是仪器埋设处围岩开裂的迹象与先兆,这可作为围岩开裂与否的判据。