用于矿井液压支架结构压力监测的光纤系统设计研究

煤矿液压支架的突然破坏会导致巷道坍塌,严重威胁井下工人的生命和安全。用于监测矿井支架元件上的压力变化的光纤系统可以增加采矿自动化的程度,减少人工出错的可能性,支架工作元件状态的系统监控能够跟踪由于煤岩压力增加而引起的变形。该系统在采矿企业的实施将扩大数字技术在采矿中的应用,及时警告矿井坍塌威胁将显著提高安全采矿作业的水平,并且降低维护矿井工作的成本。故此,模拟煤矿工况环境,安装了连接到自动测量系统的光纤传感器。该系统还配备了用于监控结果的视觉显示功能,这使得跟踪压力参数的急剧波动成为了可能。     

热机碎岩钻头摩擦元件材料研究

为了解决热机碎岩钻头摩擦元件耐高温、耐摩擦等性能不足问题,对摩擦元件材料进行研究,包括胎体材料选择、配方设计等。试验结果表明,用陶瓷代替硬质合金作为热机碎岩钻头的摩擦材料是可行的,利用热压烧结工艺可以将陶瓷固定在钻头上。     

电力系统中电子式互感器的研究

介绍了电力系统中有源式电子互感器的工作原理。该互感器以罗柯夫斯基线圈作为电流传感元件,以电容分压器作为电压传感元件,以光纤作为信号传输通道,借助有源电子调制和信号处理技术实现电流、电压的测量。     

矿山围岩变形与破坏光纤感测理论技术及应用

矿山围岩应力与结构演化机理是深部煤炭资源开采围岩控制的关键科学问题。开展采场和巷道围岩应力演化与变形破坏监测,是掌握应力场动态迁移规律,分析覆岩分区破裂、结构演化的重要手段,也是实现井下灾害超前辨识和危险区域感知预判的基础。近年来光纤传感技术在解调原理、传感器研发方面取得了长足的进步,可实现不同尺度的围岩应力、变形,大范围、分布式动态监测,成为了岩体变形破坏的重要监测手段之一。分析了光纤传感技术在矿山围岩变形与破坏监测方面的应用进展,总结了用于采场和巷道围岩变形监测中的光纤传感理论及适用特点,归纳了光纤传感系统布设方法与安装工艺,讨论了采场覆岩"横三区、竖三带"分布,覆岩结构演化,支承压力分布,顶底板变形特征的光纤表征机制,介绍了光纤传感技术在矿山围岩变形表征中的最新成果。结果表明:光纤传感技术在矿山围岩监测中的应用仍处于现场应用研究阶段,在智慧矿山建设背景下,采场和巷道围岩变形监测技术向多参数、智能化、实时动态监测发展,光纤传感技术存在多参量、多尺度传感器研发,多维度光纤传感系统及布设工艺,大数据光纤传感数据智能分析系统构建等研究热点。研究成果对推动矿山围岩光纤传感智能监测技术研发与应用具有积极意义。     

光纤光栅传感器在顶板监测应用中的安装工艺

近些年,光纤光栅传感技术取得了长足发展,特别是在结构监测领域,逐渐形成了能够对应变、温度等多种物理量进行实时检测的传感器体系。煤矿顶板监测也是结构监测技术的一个重要的应用场合,主要监测对象包括巷道锚杆支护的稳定性监测,回采工作面液压支架支护的稳定性监测,冲击地压的灾害监测等。本文在研究光纤光栅传感器封装结构的基础上,重点进行传感器安装工艺及工作稳定性研究,为光纤光栅传感器在顶板监测中的应用探索可行的现场方法,验证了光纤光栅技术在煤矿顶板监测中应用的可行性。     

工矿车辆摩阻元件性能的改善

从能量转换关系的研究分析出发,论述了工矿车辆摩阻元件磨损及发热现象的机理,提出了减缓摩阻元件磨损及发热的技术措施和结构工艺方法。     

双轴滚筒式分级装置

近年来,在高附加值制造业方面。除了开发功能性材料外,还在积极尝试通过元件的排列组合来提高产品性能、赋予其新的功能,使之集成化。这种倾向不仅表现往粉粒体的复合型制造上,还体现在由微小元件构成的电子接口、微机,显示器等精密产品的装配工艺中。要做到精密排列,元件（粒子或微小零部件）的形状和大小就一定要一致。这就对这些元件的质量保证提出了更高的要求。     

KJ28光纤工业电视系统关键技术及产品

介绍ＫＪ２８井上／下光纤工业电视系统的总体思路，叙述了在光纤工业电视系统中关键技术产品的研究和应用。     

冻结法施工井筒内井壁信息化监测设计研究

结合万福煤矿工程实例,为进行井壁受力及变形的长期监测,通过数值分析研究,设计出合适的测试元件安装间距及布置方式,能够很好地监测井壁的受力及变形情况,监测信号采用光纤传输,抗干扰性强,对井壁的安全服役有很大的实际意义。     

采动覆岩全场变形演化过程分布式光纤监测研究

以龙王沟煤矿61601综放工作面为背景,采用分布式光纤传感技术,研究了覆岩变形分布式光纤监测方法,分析了光纤应变曲线变化与采场覆岩变形、破坏、移动过程的对应关系,探讨了采场覆岩导水裂隙带高度和岩层破断角动态发育过程及机理.研究结果表明:光纤应变曲线的变化揭示了各回采阶段上覆岩层的变形过程,曲线的形态主要与光纤和工作面的...     

纳米Al2O3对Ni基合金激光抛光表面光洁度的影响

为提高激光抛光表面光洁度,采用1 070nm,200W光纤激光器(SPI激光器SP-200C-A-A6-A-C)进行激光抛光实验。首先在电镀纯Ni样品上进行实验,采用相同的参数对Ni/Al_2O_3(4.4%,体积百分比)纳米复合材料进行激光抛光。在其他参数相同的情况下,通过改变激光能量密度进行实验,最后通过形貌和微观结构表征研究Al_2O_3纳米颗粒对Ni抛光性能的影响,再利用光学和热物理性质对激光熔化进行了数值模拟。结果表明,在最佳激光抛光工艺条件下,Ni/Al_2O_3的表面粗糙度由323nm降低到72nm,纯Ni的表面粗糙度由254nm降低到107nm。在纳米颗粒的帮助下,标准化表面粗糙度降低了近2倍。激光加工区截面的微观结构研究表明,通过添加Al_2O_3纳米粒子,激光熔化区(MZ)深度从1.8μm增加到3.2μm,而热影响区(HAZ)的大小从8.4μm显著减小到2.9μm。激光抛光中通过纳米粒子调节熔池动力学,克服了激光抛光的基本限制。随着纳米粒子对热物理性质的改变,热毛细流动的开始发生了改变,从而为毛细区提供了更宽的处理窗口。纳米颗粒的增黏作用提高了毛细区的平滑效率。数值模拟进一步证明了纳米颗粒抑制了热传递,增强了表面层内的热积累,从而降低了MZ深度。纳米粒子限制了晶粒的生长,提高了晶粒生长温度,使热影响区缩小。     

金属熔丝熔融成型制备Ni60合金工艺参数的优化研究

以Ni60合金为原料,采用金属熔丝熔融成型方法制备Ni60工件,研究了打印参数(重叠率、挤出比、分层厚度)以及烧结参数(保温时间)对制备Ni60性能的影响。结果表明,打印参数重叠率15%、挤出比120%、分层厚度100 μm时,生坯相对密度92.6%;在烧结过程中坯体保温时间越长,试样越致密,保温时间180 min时,相对密度即致密度达到95.68%;但保温时间过长,铬碳化物和铬硼化物等硬质相析出数量更多,晶粒组织更粗大,硬度反而下降。     

化学镀工艺在矿用水介质单体液压支柱上的应用

介绍化学镀Ni—P合金工艺在金属材料表面处理方面的应用,并以水介质单体液压支柱为例说明其工艺流程、施镀的工艺条件,并从镀层组织的晶态结构与形貌及合金层组织的耐腐蚀性及其力学性能方面、分析阐述化学镀Ni—P合金层的优越性。     

镍钴锰三元合金镀层应用于电镀金刚石钻头的初步研究

提出了一种能很好适应电镀金刚石钻头要求的新型胎体材料即镍钴锰三元合金镀层 ,给出了新镀层的电镀液配方 ,对比测量了镍钴锰镀层与目前广为采用的镍钴和镍锰镀层的硬度与韧性。结果指出 ,镍钴锰三元合金镀层具有比镍钴或镍锰镀层更高的综合机械性能和低得多的钴含量 ,更适合于制造电镀金刚石钻头。在适当条件下 ,镍钴锰胎体钻头可以分别更好地适应于镍钴和镍锰胎体钻头的应用领域。     

掺纤维分层胶结充填体力学强度特性试验

针对充填体胶结强度低和易开裂等问题，开展纤维类型、分层数对充填体单轴抗压强度的影响规律实验研究。结果表明：未掺纤维的充填体为张拉破坏，掺纤维充填体受压膨胀呈现鼓状，整体裂而不断，保持较高的完整性。分层面在一定程度上劣化了充填体力学性能，随分层面的增多充填体单轴抗压强度逐渐减小。添加纤维充填体在达到峰值荷载后仍具有一定承载能力，呈现“裂而不碎”的特征。通过对比聚丙烯腈纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维三种纤维，添加聚丙烯腈纤维更有利于充填力学性能的改善。     

热喷涂铝涂层高温扩散及抗氧化性的研究

研究了喷涂铝涂层的４５ 钢板在无扩散和扩散处理的不同热处理条件下,铝涂层的扩散情况,并对扩散处理后的试样与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 不锈钢试样进行抗高温氧化性的对比试验,证明了经过扩散处理的涂覆铝涂层４５ 钢抗高温氧化性不低于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ 不锈钢。     

单体液压支柱缸体激光熔覆Ni60A+20％WC性能

结合煤矿特殊环境特点,以煤矿单体液压支柱缸体用钢27SiMn为基体,激光熔覆Ni60A+20％WC合金粉末制备熔覆层。采用扫描电镜、硬度计、磨损实验机、盐雾试验机对熔覆层性能进行分析研究。结果表明：熔覆层与基体间为冶金结合,熔覆层耐磨性比基体材料有较大提高。熔覆层有很高的显微硬度和较强的耐腐蚀性能。     

Theoretical and experimental study on fiber Bragg grating sensing of rock strata settlement deformation

Based on the theory of fiber Bragg grating sensing, and using a 2 m plane stress material model of the simulation experiment, the wavelength shift regulations of fiber Bragg gratings under rock settlement deformation conditions were got, which provided reliable basis for the design of the wavelength bandwidth of sensing gratings. The wavelength increase when the rock layers are under tension, and decrease under compression. Compressive strain sensitivity is bigger than tensile strain sensitivity when the load is lower. However compressive strain sensitivity is smaller than tensile strain sensitivity when the load is higher. Experimental result coincides well with theory. The wavelength bandwidth of two neighboring fiber Bragg gratings of the gratings used for monitoring the deformation of rock layer should be no less than 6 nm. An effective new approach for detecting the deformation of rock settlement with fiber Bragg gratings is provided. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50775060)     

催化石墨化对PAN基炭纤维结构的影响

研究了H₃BO₄或Fe(NO₃)₂·9H₂O水溶液浸泡处理及石墨化处理温度对PAN基炭纤维石墨化度和微观结构的影响。XRD表明, 催化石墨化效应随石墨化处理温度升高而降低。当热处理温度为2 400 ℃时, H₃BO₄处理使炭纤维石墨化度由5.9%提高到21.0%; 当热处理温度为2 800 ℃时,H₃BO₄处理仅使炭纤维石墨化度由26.1%提高到27.9%。显微Raman光谱分析表明, 催化处理促使炭纤维表层炭微晶结构的完整性和石墨化度显著提高, 但对纤维芯部无效, 炭纤维的催化石墨化效应仅限于纤维表层。     

Application of double-layer Ether CAT and optical fiber interlock net in short circuit protection

The selectivity of short circuit protection of high voltage lines in coal mines cannot be realized by existing protection systems. To solve this problem, a scheme based on double layer Ether CAT and optical fiber interlock net was proposed. The system is mainly composed of double layer Ether CAT, optical fiber interlock net, ground monitoring station, underground control stations and integrated protection devices with Ether CAT communication interface and interlock interface. Double layer Ether CAT and optical fiber interlock net cooperate with each other, when one is interrupted, the other net can realize selectivity of short circuit protection independently. Results of test show that the system can achieve selectivity of short circuit protection reliably, determine the fault location quickly, shorten troubleshooting time and improve safety and reliability of the power network in coal mines.