含夹矸煤层滚筒磨损特性离散元模拟试验分析

复杂煤层赋存条件下工作的采煤机,其螺旋滚筒所受载荷具有非线性、时变性、冲击性和强耦合性,磨损问题不可避免,且严重影响其工作性能和生产效率。基于虚拟样机技术,采用离散元数值模拟方法研究含夹矸煤层条件下螺旋滚筒的磨损特性,以提高其截割性能、延长其使用寿命。以煤岩截割机理和离散元素法为基础,分析了滚筒与煤岩体间相互作用关系及滚筒磨损模型;以MG2×55/250-BWD型采煤机螺旋滚筒为工程对象,采用Hertz-Mindlin with bonding黏结模型为颗粒间接触模型、Hertz-Mindlin with Archard Wear模型为煤岩体与滚筒间接触模型,利用Proe/E与EDEM建立滚筒截割含夹矸煤层耦合模型;采用正交试验法,分析采煤机牵引速度、滚筒转速、螺旋升角和煤岩抗压强度对滚筒磨损问题的影响趋势,经过多元回归分析得到截齿、叶片磨损深度的评价模型;基于实际工况,综合考虑采煤机截割比能耗、载荷波动系数和生产率,构造多目标优化函数,利用MATLAB求解得到滚筒最优工作参数。基于EDEM离散元仿真分析结果,发现滚筒组件存在不同程度磨损,其中截齿齿尖局部接触区域磨损最为严重,叶片主要...     

不耦合装药条件下煤层爆破效应数值模拟研究

为了解决露天矿煤层爆破所带来的末煤率高的问题,提高矿山的经济效益,研究了采用不耦合装药代替连续装药结构;通过ANSYS/LS-DYNA软件构建了不耦合系数为1.0、1.2、1.4、1.6、1.8这5个模型进行分析。结果表明：随着不耦合系数的增大,炮孔底部压应力逐渐减小,且减小的速率呈现先增大,后减小,再增大的趋势;采用不耦合装药方法,可解决煤层爆破过度破坏的问题。     

螺旋输送机叶片磨损情况分析研究

螺旋叶片是螺旋输送机主要构件和易损耗件,通过对螺旋叶片实际磨损量的测量,结果表明,螺旋输送机叶片的磨损不同于普通的接触磨损,螺旋叶片的磨损主要在外缘,磨损随物料移动其磨损量增大。     

螺旋叶片辗压过程的计算机模拟

螺旋叶片是截齿的载体,也是滚筒采煤机的关键部位,因此叶片制造的精度直接影响滚筒的性能。螺旋叶片成形胎具的设计制造对叶片的制造质量有至关重要的影响。以辽源煤机厂现场实际加工螺旋叶片的数据为依据,在用计算法进行螺旋叶片的下料计算后,利用Unigraphics对螺旋叶片辗压过程进行建模,并用3DS MAX进行动态模拟螺旋叶片的辗压过程。     

连续螺旋叶片异面成形规律研究与有限元模拟

系统分析了连续螺旋叶片锥辊异面辗轧成形过程机理,确定了表征轧辊和轧件空间位置的主要参数。运用有限元软件对成形过程进行模拟,得出了影响螺旋叶片形态的5个主要参数对螺径D、螺距T影响规律并指明了实轧过程中轧制调整方法,从而为实际轧制生产提供借鉴。     

螺旋输送机叶片磨损机理研究

介绍了螺旋输送机工作原理,分析了固体材料和螺旋输送机叶片的磨损机理,并采用三坐标测量仪对磨损后的螺旋输送机不同部位的叶片进行了测量,得出了螺旋输送机叶片的磨损规律,即:越靠外缘,螺旋叶片的厚度越薄,实际磨损量越大,内缘处的叶片几乎没有磨损;在同一根轴上,不同位置的螺旋叶片磨损也不一样,出料口处叶片外缘的磨损量远大于进料口处叶片外缘的磨损量。     

垂直螺旋输送机螺旋叶片磨损模型分析

垂直螺旋输送机在长时间输送煤料后,螺旋叶片会产生严重的物料磨损。现有磨损模型无法直接对垂直螺旋输送机上螺旋叶片的使用寿命进行预测。因此,基于Archard模型并采用连续介质假设的方法建立了螺旋叶片磨损模型。该螺旋叶片磨损模型可用于预测在不同工况下垂直螺旋输送机螺旋叶片的磨损,比如不同转速、填充率和螺距。可为螺旋叶片寿命的预测提供可靠的计算模型。     

双头宽叶片螺旋钻杆螺旋叶片焊接工艺技术研究

采用手工焊接双头宽叶片螺旋钻杆螺旋叶片,焊缝成形差、焊接质量缺陷较多、工人劳动强度较大、生产率较低,通过立项研究,使用自动焊接专机焊接螺旋叶片,焊接效率提升3倍以上,产品质量得以提高。按照新工艺加工的双头宽叶片螺旋钻杆使用寿命较长,客户满意度较高,产品质量稳定,提高了市场占有率。     

基于离散元法的螺旋叶片磨损分析

为了研究垂直螺旋输送机上核心部件螺旋叶片的严重磨粒磨损问题,基于离散元法采用Archard磨损模型对螺旋叶片在不同工况下的磨损进行仿真研究。结果表明,螺旋叶片的转速对螺旋叶片的磨损影响十分明显,且磨损增长趋势随着转速的提高而增大;随着填充率的增大,螺旋叶片的磨损量同样增加,但磨损量的增长趋势不大。不同工况下的磨损分析可以为垂直螺旋输送机的设计、生产提供数据参考。     

裂隙岩体爆破数值模拟研究

岩体的裂隙常常会影响爆破效果。为探明竖直裂隙对岩体爆破效果的影响,采用有限元分析软件ANSYS/LS－DYNA分别模拟了无裂隙岩体、竖直闭合裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm)、张开度为0.5单元竖直充填裂隙岩体(裂隙间距为40,60 cm),对其有效应力等值线图、有效应力时间历程曲线、损伤范围进行分析。结果表明：相比于完整岩体,无论是闭合裂隙还是充填裂隙,在同时刻的有效应力作用范围均有显著的下降;相对于无裂隙岩体充填裂隙爆破损伤范围减小了40 cm,损伤范围降低了20％;闭合裂隙相对于充填裂隙应力减少的慢些,爆破损伤范围相对无裂隙岩体减小了0~40 cm,损伤范围降低了0％~20％。     

煤层底板气体流动数值模拟

煤层底板灰岩赋存大量瓦斯且情况复杂,使得瓦斯喷孔事件造成的瓦斯超限事故严重威胁正常工作生产。为了深入了解煤层底板灰岩瓦斯赋存情况,采用Fluent模拟软件模拟失踪气体探测潘二矿1煤底板灰岩的连通性及岩溶发育情况,根据接收的SF6气体时间与流量,确定现场灰岩空间以及漏风通道的分布情况,分析影响灰岩中瓦斯赋存的主要因素。     

Numerical simulation on the impacting and comminuting of coal based on LS-DYNA

Simulated comminution that the coal impact rigid wall using finite element software of explicit formulation based on dynamics model of elastic collision (Hamilton variationnal principle), the critical velocity of the coal impacting comminution was about 10 m/s, and validated the release effect of pressure in the coal impacting comminution, and then extend applied field of the finite element software of explicit formulation LS-DYNA analysing impact comminution of the elastic-plastic material. The simulation result has great guidance and reference value for understanding the impact comminution mechanics of coal and other material and manufacturing comminution equipment.     

急倾斜煤层顶板垮落过程的RFPA数值模拟研究

以长沟峪矿15槽煤层为例,用RFPA2D软件模拟了急倾斜煤层顶板随工作面推进的垮落过程.研究结果表明,工作面顶板岩体支承压力随顶板冒落范围增大而降低;急倾斜煤层顶板垮落过程中,存在初次来压和周期来压现象,但周期来压期间矿压显现不明显.同时,随采深加大,煤层底板开始出现相应破坏,但破坏深度较小.研究结果,对矿山的安全生产有重要指导意义.     

特厚煤层综放开采应力场的数值模拟研究

为掌握综放工作面开采过程中矿山压力显现规律,应用FLAC数值模拟软件对塔山矿特厚煤层综放开采应力场进行了数值模拟研究,得出了开采影响下的采场应力分布规律,并与微地震监测结果进行了对比,得到了岩层受采动影响下的应力分布情况与岩层运动规律。     

近距离煤层开采导水裂隙带发育高度数值模拟研究

为解决邵寨煤矿2号、5号煤层重复采动面临的覆岩破断及两带发育高度问题,以及研究此情形下导水裂隙带演化规律,运用数值模拟计算方法,采用3DEC数值模拟软件,通过对近距离煤层条件下工作面的回采进行模拟实验,获得导水裂隙带的演化趋势,以及工作面回采结束后的两带最终发育高度。模拟结果表明,导水裂隙带高度沿工作面倾向是从零开始逐渐增加的,最终当工作面回采360 m时,导水裂隙带高度增加至100 m,而走向导水裂隙带初始为煤2层采动造成的高度为78 m,随着煤5层的回采导水裂隙带高度保持不变,当工作面回采至220～260 m时向上延伸至100 m,随后继续保持稳定,导水裂隙带最终发育高度为100 m,贯穿了延安组岩层达到安定组岩层但并未到达洛河组含水层,可以保障井下的安全生产。     

煤巷掘进过程煤层瓦斯运移规律的数值模拟

研究煤巷掘进过程中瓦斯运移规律对瓦斯灾害防治具有重要的意义.本文构建了瓦斯流动的固气耦合模型,应用RFPA_GASFLOW软件对煤巷掘进过程瓦斯运移进行数值模拟.研究表明,煤巷掘进过程中,掘进巷道周围产生瓦斯渗流场,瓦斯压力梯度等值线呈轴对称分布并随着巷道的掘进向前移动;掘进工作面前方和掘进巷道两帮煤壁内的瓦斯压力的变化规律相同,瓦斯压力在渗流场内呈抛物线分布,瓦斯压力梯度在巷道附近最大,并逐渐增加至煤层初始瓦斯压力,采掘作业只对巷道周围一定范围内的瓦斯压力有影响;随着煤壁暴露时间的增加,巷道周围煤层中的瓦斯压力和瓦斯流量逐渐降低,最终趋于稳定.     

基于数字图像处理技术的煤层瓦斯渗流过程数值模拟

在考虑克林肯伯格（Klinkenberg）效应、瓦斯解吸效应以及煤层压缩性对于煤层渗透性影响的基础上，提出煤层瓦斯运移的气-固耦合方程.利用基于数字图像的技术进行煤体非均匀结构特征的数值表征，通过数值分析研究了煤层内部结构对于瓦斯运移规律的影响，探讨煤层孔隙结构的非均匀性对于瓦斯运移过程的控制机制.研究表明，基于数字图像的技术是进行煤体的非均匀性表征的一个手段;克林肯伯格（Klinkenberg）效应、瓦斯解吸效应和煤层的骨架受力变形都是控制瓦斯运移的重要因素.     

下保护层钻采上覆煤层变化的数值分析

 为了实现突出煤层的安全高效开采,研究极薄煤层保护层开采逐渐成为我国防治煤与瓦斯突出重要的的研究课题。本文以郑煤集团崔庙煤矿11011工作面地质条件为依据,采用数值模拟的研究方法对钻采下保护层过程中上覆二1煤层的应力变化规律、下沉移动规律和膨胀变形量变化规律进行研究。研究表明：随着保护层工作面的推进,被保护煤层变形呈现压缩、快速膨胀、膨胀变形减小到稳定的变化规律;保护范围内某点膨胀量变化的几何特征为“S”型;数值分析结果和现场试验结果基本吻合。     

近距离煤层开采分组集中大巷稳定性数值模拟分析

针对西北地区某矿近距离煤层开采分组集中大巷稳定性问题,建立了近距离煤层开采分组集中大巷稳定性数值计算模型,分析了近距离煤层开采后顶板位移、顶板应力、围岩应力演化规律、锚杆（索）预应力场以及裂隙场演化规律。结果表明：（1）近距离煤层开采之后,大巷煤柱两侧的顶板发生断裂垮落,距离大巷煤柱越远,顶板下沉量越大;(2)随着近距离煤层开采,大巷之间保护煤柱的集中应力逐渐消失,工作面两侧大巷保护煤柱中出现10 MPa的应力集中现象,应力降低区范围大大增加,应力转移到左右工作面大巷保护煤柱中;（3）随着煤层开采,大巷围岩在地应力场与锚杆（索）预应力场的叠加场影响最小主应力的压应力逐渐增加,并在巷道周围形成了一个闭合连续的压应力带,其范围不断增大,最小主应力值逐渐减小,且下层煤的开采使上层煤的大巷锚杆（索）所受的力增加;（5）下层煤的开采使得上层煤两侧工作面大巷保护煤柱的剪切破坏带深度增加,最大破坏深度增加14 m,下层煤的大巷只在两帮出现深度为2 m的剪切破坏区,而两侧工作面的大巷保护煤柱出现10 m的剪切破坏。     

煤粉在分解炉内燃烧机理的数值模拟研究

针对华新宜都水泥厂的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型，对煤在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与燃烧的过程，剖析了焦炭的燃烧机理，为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。