落锤冲击破碎能耗试验分析

为加深对冲击破碎机理的认识,同时为模拟冲击破碎过程提供试验支撑,采用实验室设计的落锤装置对单个钨矿进行了冲击破碎试验。以破碎后质量粒级分布、平均粒径、粒度分维数及新增表面积为衡量指标,分析了试验过程中冲击破碎能量与破碎效果之间的关系,并基于前人研究基础,对表面分维数与粒度分维数进行了定量分析。结果表明:在不同冲击高度下,钨矿破碎后的质量粒级分布,在细粒级区,具有一定的线性关系;在粗料区,呈曲线关系;破碎后粒径具有分形特性,粒度分维数与冲击破碎能呈线性关系,与平均粒径具有某种函数关系。利用试验数据验证了破碎能耗分形理论中表面分维数与粒度分维数取值范围重合(D≈Ds)的正确性,表面分维数也可用于表征冲击破碎效果。     

基于微波辐射与循环冲击的磁铁石英岩能耗特征分析

为探究深部开采中微波辅助破岩能量耗散规律,以磁铁石英岩为研究对象,采用微波照射与带围压装置的SHPB相结合的方法,进行不同围压条件下的循环冲击试验,分析不同微波参数辐射试件破碎的能耗特征。研究结果表明：与未经微波辐射试件相比,微波损伤后的试件,在围压及冲击荷载的共同作用下,试件波阻抗波动较大,导致受高功率、短时间的微波参数M1试件在围压2 MPa、4 MPa和受低功率、长时间微波参数的M2试件在围压6 MPa时,试件的能量占比随冲击次数波动较大;未经微波辐射、受微波参数M1及受微波参数M2的试件分别在围压6 MPa、6 MPa和4 MPa时,其破碎能耗最小;受微波辐射试件的耗散能远小于未经微波辐射试件的耗散能,且两种微波参数辐射试件的P波波速大小与其能耗成反比,故在微波辅助破岩实际应用中,应选择合适的微波参数。     

冲击载荷作用下层状岩石破碎能耗及块度特征

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对0°,22. 5°,45°,67. 5°和90°五种不同层理倾角的层状岩石进行了不同冲击速度下的动态压缩试验,对破碎后的试样碎屑进行筛分,对比分析了层状岩石动态破坏时的块度分布特征;探讨了不同入射能对层状岩石反射能、透射能、耗散能密度和块度分布的影响。结果表明:对同一层理倾角试样,随着冲击速度增大,块度平均粒径逐渐减小,破碎程度逐渐增大;相同冲击速度下层理倾角为67. 5°的试样破碎程度最大,0°试样破碎程度最小。分形维数可以很好的量化表征破碎块度分布特征,破碎块度越小,分形维数越大。相同入射能时,90°试样耗散能密度最大,0°或22. 5°耗散能密度较小,表明高倾角试样能量利用率高,0°或22. 5°的利用率较低。层理倾角为45. 0°,67. 5°和90. 0°的试样在入射能相同时反射能较大,层理倾角为0°,22. 5°的试样透射能较大,表明大倾角下无用功大多以反射波形式耗散,低倾角下无用功大多以透射波形式耗散;反射能、透射能与耗散能密度随入射能增大而增加;分形维数随耗散能密度增大而增大。高倾角时随能耗增大,试样破碎程度越剧烈;低倾角随耗散能密度增大,试样破碎趋势变化较小,产生新裂纹与破裂面所需能量较多。在实际工程中,选择45°～67. 5°倾角的动态加载角度,不仅岩石强度较低,岩石破碎程度高,且能量利用率较高。     

冲击加载下煤岩破碎块度与能耗关系的试验研究

利用霍普金森压杆对煤岩进行不同冲击加载下的动态力学测试,研究煤岩破碎块度与破碎能耗之间的关系。利用筛分法确定煤岩破碎后的平均块度,借助分形理论,研究不同冲击加载下煤岩的破碎分形维数、破碎块度;借助不同冲击加载下煤岩的应力—应变曲线,依据应力波理论,分析煤岩的破碎能耗;并研究了煤岩的破碎块度与破碎能耗的关系。研究结果表明,在动态冲击试验下,煤岩冲击破碎后的块度具有较好的分形特性,分形维数能够反映煤岩的破碎和脆性程度。煤岩在不同冲击加载下,破碎平均块度在6~19mm之间。随着冲击加载速度的增大,煤岩越破碎,破碎块度越小,破碎能耗越大。     

单颗粒煤岩冲击破碎能耗与粒度分布特性试验研究

为研究原煤进入流化床锅炉前破碎的能量转化规律,在落锤冲击试验台上对淮北无烟煤和淮北烟煤进行单颗粒冲击破碎试验。分析了破碎能耗与原煤以及破碎产物粒度分布的关系,以及破碎产物的粒度分布特性。研究结果表明：随着破碎程度的加深,两种煤比冲击破碎能耗呈指数增大;煤岩颗粒的易碎性随着煤岩初始粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;当破碎产物t10值相同时,存在一个最佳的初始原煤粒径,此时的比冲击能耗最小;同等条件下淮北烟煤较淮北无烟煤更容易破碎成细小颗粒;单颗粒冲击破碎产物的粒度分布符合tn曲线族规律,冲击功增大对破碎产物中等粗细颗粒的含量影响较为显著,对微小颗粒含量的影响不大。     

冲击加载下矽卡岩破碎能耗与块度关系的试验研究

破碎能耗、碎块数量和块度间的关系是岩石破碎的一个基本问题。利用SHPB装置及半正弦波加载, 对矽卡岩试样进行冲击破碎试验, 采用筛分法获得了破碎岩块的块度分布, 从而得到了冲击加载下入射能量与矽卡岩破碎能耗之间的关系, 以及矽卡岩破碎能耗、块度分布之间的定量关系。     

冲击荷载作用下煤岩力学特性研究及能量演化特征

为了探究冲击倾向性煤岩的动态力学特性和破碎特征,以强冲击倾向性煤岩为研究对象,进行了中高应变率条件下的单轴冲击试验。结果表明：在冲击荷载作用下,煤岩的破裂与变形可分为线弹性阶段、弹塑性阶段、应变强化阶段和卸载破坏阶段4个阶段;动态应力、应变均表现出明显的应变率效应;煤岩动态应力增长因子与应变率呈线性正相关;峰值应力与能量密度拟合呈现对数关系,能量密度与应变率拟合呈现指数关系,吸收阻抗比能与应变率具有良好的二次幂指函数关系,吸收阻抗比能和能量密度表现出较强的应变率相关性;破坏模式逐渐由轴向劈裂破坏向压碎破坏过渡。研究结果对于解决当前深部矿山采掘等工程实际问题具有一定的理论意义和实用价值。     

煤体在冲击荷载作用下的损伤机制

以静力学、冲击动力为实验手段,得出煤在不同应变率荷载下的应力-应变关系。根据实验结果及煤体动态力学特征,通过改进朱-王-唐本构模型建立了体现煤体应变率效应、损伤特征的本构方程。将建立的方程嵌入有限元程序中对煤体在不同峰值冲击荷载作用下的损伤机理进行研究,研究结果表明:煤体在冲击荷载下出现层状间隔劈裂结构,煤体的劈裂损伤主要有2种形式:①由较大拉剪应力形成的"快速跃升式"损伤;②拉剪-压剪交替作用累积形成的"慢速阶梯式"损伤。     

基于冲击破碎实验的煤体冲击破碎功研究

煤作为一种多孔介质,含有瓦斯的形式是表面吸附,较高的瓦斯含量说明煤中具有较高的吸附潜能。吸附瓦斯转化为游离状态后,才能释放出破碎和抛出煤的能量,因此瓦斯解吸过程对煤与瓦斯突出起到重要作用。从能量的角度,基于煤样的冲击破碎实验,得到煤体破碎功新的数学模型,对煤与瓦斯突出的预测与防治,具有重要的理论价值。     

冲击荷载作用下煤岩动力特性试验研究

为研究陕北地区硬质煤岩的动态力学性能,利用应力加载系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对煤岩试件进行了基础的动、静力学特性试验,研究了其破坏机理。结果表明:静载作用下,煤岩试件多为单一裂纹破坏;而动载作用下,破坏形式比较丰富,如低应变率时的劈裂破坏和较高应变率下的压碎破坏;弹性模量与峰值应力的率相关性显著,而峰值应变的率相关性较弱;在动态加载方式下,由于加载速度过快,试件内部孔隙、裂隙、颗粒间距等缺陷闭合压实时间过短,宏观上表现为应力-应变曲线压密段缺失。     

基于产业结构演进的云南省节能潜力分析

改革开放以来,云南省国民经济和各项社会事业进入快速发展时期,然而也面临着严峻的能源问题。在工业化快速推进的同时,一次能源的消费总量也快速增长。本文通过产业结构演进-能源消费关联模型和产业结构演进-单位GDP能耗模型的构建,分析建国以来云南省一次能源消费总量与产业结构演进之间的关系,并通过对以上模型的具体分析,判断今后云南省能源消费的趋势及节能潜力。     

不同冲击比能下煤岩颗粒破碎的分形演化

为研究不同冲击比能对矿岩粒度分布的影响,根据分形理论建立了粒度分形维数与冲击比能的理论模型。利用落重试验机对无烟煤和矸石进行不同冲击比能下破碎试验,结果表明:冲击比能对无烟煤和矸石破碎粒度分布规律影响较小,G-S分布可以很好的表征不同冲击比能下无烟煤和矸石的累积分布规律;粒度分形维数随着冲击比能的增加呈对数增长。通过试验和其他学者的试验数据验证该理论模型的正确性。     

中国能源消费时空效应分析

尽管中国能源生产建设取得了巨大的成就,一次能源消费结构有了很大的改善,但是能源结构作用系数仍然高于世界平均水平,在今后一段时间内中国能源消费总量还会持续增长。能源消费的时间效应分析表明,与发达国家相同,由于大规模技术、产品和管理引进所产生的巨大节能效果及能源消费结构演进的加快,中国能源消费强度呈现明显的倒“U”字型。在空间效应方面,尽管中国始终在致力于提高本能源的自给水平,但是高速发展的社会经济却对有限的资源基础提出了越来越大的挑战。     

牙轮钻机钻孔能耗分析

通过对矿山使用的牙轮钻机实际情况调研结果的统计分析,研究了钻孔深度、岩石坚固性系数、钻孔速率、钻孔孔径对露天矿山钻孔能耗的影响。牙轮钻机在钻进过程中,延米耗电量与钻孔深度呈线性关系,而随着钻孔深度的增加,累计耗电量与钻孔深度呈指数关系增长;随着岩石坚固性系数的增大,大孔径牙轮钻机能耗增速低于小孔径牙轮钻机能耗增速,在坚固岩石中宜选用大孔径牙轮钻机;不同型号的钻机具有自己最适宜的钻孔速率,应根据实际情况进行调整;不同孔径的牙轮钻机钻孔延米耗电量不同,小直径炮孔延米耗电量明显偏低,然而由于大直径孔径延米爆破量大,其爆破单位岩量的钻孔能耗远小于小直径钻孔。研究结果对露天矿山的钻机选型及钻孔作业具有一定的指导意义。     

空气污染对液压系统能耗的影响及措施

分析空气在液压油中的存在形式以及互相转化。着重讨论空气污染降低液压泵效率和液压油弹性模量、改变油液黏度、产生振动等,导致系统能耗加大。为此,从设计和使用维护2个角度提出减少空气污染的措施。     

铁矿石粉碎能耗合理分布模型的研究

按照系统能耗最低原则,研究了冀东鞍山式磁铁矿石粉碎过程包括爆破、破碎、磨矿作业作为一条作业线,构建了矿石粉碎过程各工艺环节能耗合理分布模型.运用该研究成果,对马兰庄铁矿的爆破、碎矿、磨矿等作业的能耗分布进行优化分配,适当提高能量利用率较高的爆破、碎矿作业的能耗,降低能量利用率较低的磨矿作业的能耗,使矿石粉碎总成本下降了4.01元/t(原矿),每年节省费用721.8万元,节能降耗效果显著.     

分离过程的能耗分析与节能

通过对等温等压理想状态、非等温等压状态以及实际状态下分离过程能耗的理论分析,得到影响分离过程能耗的主要因素,同时为有效地克服当前状况下分离过程能耗过高的现状提出了一些建议或整改措施。     

放矿口尺寸对放矿效果的影响

无底柱分段崩落法是金属矿山地下开采应用较多的一种高效采矿方法，在覆盖岩层下进行放矿，矿石损失贫化大、回收效果差的问题非常突出。为了解决这一问题，国内外的大量研究集中在放矿理论、结构参数、覆盖层形成和出矿工艺等方面。无底柱分段崩落法放矿中，放矿口尺寸的大小对放矿效果有着显著的影响，是造成无底柱分段崩落法损失贫化大的一个不可忽视的因素。为了进一步研究放矿口高度和宽度对放出矿石量、废石混入的影响，采用单进路单分段 物理放矿模型，进行了12种不同放矿口尺寸的物理放矿实验。结果表明：适当扩大放矿口宽度或降低高度，会增加放出纯矿石量、提高矿石回收率、降低贫化率，且放矿口宽度小于5 m，高宽之比在0.7~1之间时，混入废石率较小。     

岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究

为研究冲击荷载作用下岩石能量吸收与破碎分形特征,应用霍普金森试验系统对0.6、0.8、1.0、1.2、1.4长径比花岗岩进行动态冲击试验,分析了应变率效应和尺寸效应对花岗岩试件的破碎能耗和破坏形态的影响;在考虑时间因素的基础上,提出一种新的能时密度指标来评价能量耗散,结合分形维数计算与能时密度分析,研究岩石在冲击过程中的能时密度与分形特征。结果表明：0.6 ~ 1.4长径比花岗岩试件的应变率和能时密度均符合乘幂关系,同种长径比试件的能时密度随应变率增大呈递增趋势;在48.8 ~124.2 s_^-1应变率区间内,分形维数随应变率增加显著增大;花岗岩试件在动荷载下的能时密度和分形维数符合乘幂关系,单位时间内岩石吸收能量越多,分形特征就越明显;引用能时密度结合岩石破碎块度的分形维数计算,能够定量研究岩石单位时间内的能量吸收规律。