采煤机开采锰矿的可行性研究

针对锰矿开采机械化程度低、开采工艺落后、开采效率低的问题,使用常见的机加工设备和测量工具,对可用采煤机开采的全岩工作面的矿料与锰矿石做了磨蚀性试验,通过测量棒形标准件的磨损量得到两者的磨蚀性。结果表明,采煤机具有开采锰矿的能力,但须根据锰矿石的特性对采煤机作相应地改进设计,满足锰矿开采需要。     

不同因素对煤岩导热系数影响的实验研究北大核心

利用闪射法对不同孔隙率、密度、含水率及煤质的煤岩样导热系数进行测量,研究分析了这些因素对煤岩导热系数的影响及机理,并应用灰色系统理论对导热系数与影响因素进行灰色关联分析。结果表明:导热系数随孔隙率增大而总体呈变小的趋势,但并非单调递减;导热系数随密度增加呈近似线性规律升高;随煤岩样含水率上升,导热系数开始上升很快,后趋于平稳;孔隙率、密度、水分是影响煤岩导热系数的主要原因。     

不同因素对煤岩导热系数影响的实验研究

利用闪射法对不同孔隙率、密度、含水率及煤质的煤岩样导热系数进行测量,研究分析了这些因素对煤岩导热系数的影响及机理,并应用灰色系统理论对导热系数与影响因素进行灰色关联分析。结果表明:导热系数随孔隙率增大而总体呈变小的趋势,但并非单调递减;导热系数随密度增加呈近似线性规律升高;随煤岩样含水率上升,导热系数开始上升很快,后趋于平稳;孔隙率、密度、水分是影响煤岩导热系数的主要原因。     

基于Curvelet变换和压缩感知的煤岩识别方法

针对小波难以表达煤岩图像的边缘曲线特征,影响识别精度的问题,提出一种基于曲波变换的方法,对煤岩图像边缘进行稀疏表示。该方法通过曲波变换对煤岩图像进行曲波分解,得到各尺度层曲波系数,保留图像变换后的Coarse层低频系数,基于压缩感知理论,利用随机高斯矩阵对高频系数进行测量,实现高维系数降维,Coarse层低频系数与降维后的高频系数通过级联构成煤岩图像特征向量,最后结合支持向量机对煤岩图像进行分类识别。实验表明:通过曲波分解提取的特征能够有效地表达煤岩图像边缘的曲线特征,所提出方法煤岩的分类准确率达93.75%,比Haar小波方法提高了4.37%,所用降维方法比线性降维方法提取的特征向量更加有利于煤岩图像的分类识别。     

煤矿地下水库煤岩变形特性的尺寸效应试验

煤矿地下水库煤岩变形不仅直接影响水库的储水能力,而且还严重威胁水库的稳定性.论文以神东矿区大柳塔煤矿地下水库为工程背景,选取拟建水库工作面采空区砂岩、泥岩和煤开展不同粒径煤岩碎胀与压实变形试验,揭示煤岩粒径对变形特性的影响规律.研究表明:自然或饱水条件下松散砂岩、泥岩和煤块试样的碎胀系数分别为1.587～1.828,1.591～1.787和1.435～1.753,且碎胀系数均随粒径增加呈对数曲线形式增大;混合粒径煤岩块试样碎胀系数介于各单一粒径之间,相同粒径煤块试样碎胀系数最小,泥岩块试样居中,砂岩块试样最大.加载煤岩块试样的应变和碎胀系数也均与粒径满足对数函数关系变化,相比自然煤岩块试样,饱水煤岩块试样碎胀系数变化幅度更为显著,饱水砂岩块碎胀系数变化为0.382～0.530,平均增幅9.45％,饱水泥岩块碎胀系数变化为0.410～0.627,平均增幅16.67％,饱水煤块碎胀系数变化为0.506～0.807,平均增幅13.34％.通过X射线衍射和扫描电子显微镜观测煤岩块试样矿物成分及细观结构,分析煤岩块内部组构特征与宏观力学性质关系,阐释应力-水岩作用下煤岩变形的尺寸效应,为煤矿地下水库储水量预测和稳定性控制提供理论依据.     

瓦斯抽采过程中煤体低温氧化对煤岩动力灾害的影响

为了探究瓦斯抽采过程中煤岩动力灾害演化过程,了解煤体低温氧化对瓦斯突出影响的作用机理,通过保水法测孔隙率、P波波速测量、瓦斯放散初速度△p和煤岩坚固性系数f来评估瓦斯抽采过程中煤体低温氧化对煤岩动力灾害发生的影响。实验表明:随着煤体氧化温度的升高,煤体质量和P波波速持续降低,煤体内部裂隙逐步发育,孔隙率提高了73.3%;由于煤体内部裂隙发育,煤体结构遭到破坏,坚固性系数随着煤体氧化温度的升高而降低;与煤体坚固性系数相反,由于煤体内部裂隙发育,为瓦斯释放提供了通道,导致瓦斯放散初速度随着煤体氧化温度的升高而增加,并且升高速率逐步增加。煤体的低温氧化过程会导致煤体强度降低,瓦斯涌出压力增加,引发瓦斯突出综合预测指标K值大幅增加,煤岩动力灾害发生可能性也随着增加。     

利用截齿消耗数指标估算煤层磨蚀系数

通过对岩石磨蚀性的基本关系进行分析,得出利用煤矿万ｔ煤齿耗指标来估算煤层磨蚀系数的方法。     

煤岩截割阻抗测试方法综述

煤岩截割阻抗测试方法综述煤炭科研总院上海分院钱伟学１概述过去我国衡量煤和岩石的坚固性一直沿用系数ｆ值，ｆ值是用煤岩机压强度的相对量来表示其在各种受力状态下破坏时所具有的强度。但煤岩在各种受力时的强度各不一样、所以ｆ值在采掘机械设计选型中不能真实地反映...     

非均匀煤岩双重介质渗流-应力耦合模型

为了模拟裂隙和非均质煤岩损伤劣化对煤层瓦斯抽放过程的影响,将煤岩视作拟连续介质和裂隙组成的双重介质.拟连续介质(煤岩)视作弹性损伤材料,煤岩的弹性模量、强度的非均匀性用Weibull分布模拟,裂隙利用薄层Desai单元模拟.基于弹性损伤理论考虑煤岩应力状态及损伤与透气系数的耦合,建立了煤岩瓦斯渗流-应力耦合模型,并在数值计算程序Coupling Analysis中开发了相应的计算模块.利用建立的模型模拟了某瓦斯抽放试井瓦斯抽放,结果表明在瓦斯抽放过程中,有效应力变化诱发部分煤岩单元发生损伤,损伤区透气系数最大增加了约2.7倍,受围压影响,非损伤区的透气系数减小,减小的最大幅度达到95%.研究表明,建立的模型能较好地模拟煤岩应力和损伤及煤岩力学参数的非均匀性对透气系数的影响,从而为瓦斯抽放过程模拟提供了一种有效方法.     

碟盘刀具轴向振动破碎煤岩载荷模拟与粉碎量研究

为提高煤岩的破碎效果,利用ABAQUS有限元软件分析一种碟盘刀具破碎煤岩的载荷特性,在切削厚度为14～30 mm的工况下分别进行碟盘刀具轴向振动与径向切削和径向单作用破碎煤岩的仿真试验,采用数值统计和分形比例系数的方法分析碟盘刀具破碎煤岩的载荷谱。结果表明:在碟盘刀具楔面角度为45°时、切削厚度14～30 mm的范围,无轴向振动的碟盘刀具破碎煤岩的径向载荷峰极大值与峰均值比有轴向振动情况下的大6.2%、8.4%,从数值模拟应力云图可看出,施加轴向振动的碟盘刀具破碎煤岩时其楔面对煤岩的应力影响范围更广,计算径向载荷谱的分形比例系数可知,无轴向振动的分形比例系数比有轴向振动条件下的大20.5%～67.5%,说明有轴向振动下更有利于煤岩的大块崩落。该研究可为碟盘刀具的深入研究及工程实际应用提供参考。     

采煤机截齿齿体耐磨性对比分析

采煤机截齿齿体耐磨性直接影响截齿使用寿命,采用自制的散体磨料振动磨损试验机与普遍使用的固定磨料磨损试验机,对国内外几个厂家截齿齿体耐磨性进行对比分析。试验发现,在散体磨料振动磨损试验条件下,硬度不再成为磨损量的主导因素,材料的综合性能成为材料耐磨性的主要影响因素。     

浅谈煤矿机械磨损及减小煤矿机械磨损的方法

机械磨损是工业生产中一种较为常见的现象,机械磨损是由摩擦引起的,磨损是造成工业机械零部件失效的主要原因之一。尤其煤矿机械大多数属重、大型机械,其机械磨损问题比较突出。通过对煤矿机械磨损的种类和形式分析,找出磨损的规律以及影响磨损的因素,从而总结减小磨损的途径和方法。在工作中尽量减小机械磨损,提高机械使用寿命和效率。     

煤矿机械磨损失效分析和抗磨措施

煤炭资源作为国家主要能源产业,煤炭的生产直接关系到国民经济的增长速度。为保证现代化煤炭生产,必须提高煤矿生产的机械化程度,进而达到高产高效目的。煤矿生产环境恶劣,机械磨损情况严重,开展对煤矿机械设备磨损研究,减缓煤矿机械的磨损失效对煤矿高产、高效和安全生产具有十分重要的意义。     

夹矸煤层条件下螺旋叶片磨损失效数值模拟研究

以MG400/951-WD新型采煤机螺旋滚筒为工程对象,利用Pro/Engineer分别建立螺旋滚筒与含夹矸煤岩的三维实体模型,并将耦合模型导入到ANSYS软件中进行相关的前处理设置。分别设置齿尖合金头、齿体、筒毂和螺旋叶片的密度、弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度等材料属性;以杨村煤矿含夹矸煤层为取样对象,通过试验分别测得了煤和夹矸的密度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、抗拉强度和坚固性系数等物理、力学性质,完成对耦合模型材料属性的设置。分别定义含夹矸煤岩和螺旋叶片的本构模型为096_BRITTLE_DAMAGE和003_PLASTIC_KINEMATIC,通过关键字ADD_EROSION分别对含夹矸煤岩与螺旋叶片定义失效,用以表征煤颗粒被截落与螺旋叶片的磨损;基于实际工况,定义采煤机牵引速度为8 m/min,螺旋滚筒转速为60 r/min的初始运动状态,通过关键字DATABASE_RCFORC设置求解结果的输出,将最终的K文件导入LS-DYNA/SOLVER求解器进行求解。通过显示动力学仿真求解得到了螺旋叶片的磨损域、应力云图、工作载荷谱及总磨损体积等,结果表明:螺旋叶片的磨损主要集中在叶片的尾端及外缘部分,且叶片尾端磨损最为严重,这与实际工况下叶片的磨损情况相一致。这主要是由于堆积于叶片尾端的煤堆在被叶片推挤时,会产生较大的摩擦力,磨屑脱落产生犁沟状磨损带;同时螺旋滚筒截割过程中产生的非线性冲击载荷会使其产生较大的振动,导致齿座下端的叶片外缘部分与含夹矸煤岩发生接触,造成部分附加磨损。提取不同时刻螺旋叶片的磨损体积并利用Matlab软件拟合得到了螺旋叶片磨损体积的变化趋势,发现螺旋叶片的磨损量随工作时间逐渐增大,但磨损速率随工作时间逐渐减小,这主要是磨损表面微观轮廓不断变化引起的,与不同时刻磨损域的扩展情况相一致。利用Matlab软件对螺旋叶片的磨损轨迹进行拟合,获得了螺旋叶片的磨损轨迹方程。     

明弧堆焊高铬耐磨板研究及应用

明弧堆焊高铬耐磨板可以有效地解决煤炭行业使用的机械设备,尤其是重介质选煤系统中机械的严重磨损问题。通过比较铸造铬系耐磨材料和明弧堆焊高铬耐磨板的组织特点,指出此耐磨板宏观硬度在56~62 HRC时具有良好的耐磨耐冲击性、可加工性和高的性价比。该材料应用在煤炭行业洗选设备中,可有效提高洗选效率,延长工件寿命,具有良好的推广价值。     

里必井田承压水带压开采评估

煤层底板承压水突出是发生水害事故的原因之一,要减少该类事故的发生,需对底板突水危险性进行准确评价。为保障里必井田承压水带压开采的安全进行,基于煤层底板突水研究理论分析,采用常规突水系数法和等效厚度突水系数法,分别对里必井田内3#煤和15#煤的奥灰水突水危险性进行了研究。研究发现,奥灰水对于3#煤的开采影响不大,但在局部构造及陷落柱发育地段及采区东北部区域仍存在一定的突水可能性;奥灰水对15#煤开采具有较大威胁,大部分区域具有较大突水危险性。等效岩层厚度法计算的突水系数考虑了不同性质岩层的岩石强度和阻水能力,计算更接近生产实际,结果更可靠;且在对突水系数法进一步优化后,其评价的结果可以更精确。     

煤体破裂声发射的频谱特征研究

对受载煤体声发射的频谱特性及变化规律进行了测试及研究分析，结果表明，煤体受载破裂时，其声发射信号的频谱不是一层不变的，而是随载荷及变形破裂过程而发生变化，基本上是随着载荷的增大及变形破裂过程的增强，声发射信号增强，主频带增高．煤体声发射的频谱特征变化与煤体变形破裂过程密切相关．     

煤岩破裂过程中应力对红外辐射的控制效应试验

煤岩破裂是引发突水与煤柱失稳等矿山灾害的根本原因,准确有效地对煤岩受力破裂过程(裂隙发育过程)进行监测预警,是实现矿山保水开采和岩层控制的重要基础。煤岩在受力破裂过程中,伴随着应力调整会发生红外辐射变化,为探索应力变化与红外辐射变化之间的量化关系,提出煤样表面红外辐射方差突变系数新指标,进行煤单轴加载红外辐射观测实验研究。研究结果表明,应力对单轴加载煤样的红外辐射普遍具有控制效应,50 mm×50 mm×50 mm煤样表现出控制效应的比例约为93%;50 mm×50 mm×100 mm煤样表现出控制效应的比例约为85%。在红外辐射试验中,煤样表面红外辐射方差突变系数平均达到煤样应力调整系数的2个数量级,可运用此特征对承载煤岩体裂隙发育及破裂状况进行红外实时监测。同时,应力对红外射的控制效应具有时间滞后性,50 mm×50 mm×50 mm煤样的红外辐射方差突变平均滞后其应力调整时刻约2.7 s,50 mm×50 mm×100 mm煤样的红外辐射方差突变平均滞后其应力调整时刻约2.9 s。     

构造应力作用下冲击地压发生的条件及判据

针对许多矿区冲击显现受构造应力作用影响的特点，用数值计算方法模拟了底板冲击显现，得出了冲击时煤岩体应力变化情况和破坏过程，以及数值模拟冲击时所具有的特征．在此基础上研究了不同侧向加载系数对冲击发生条件的影响，提出了在不同加载条件下，冲击时存在不同的临界水平应力；研究了不同的煤岩组合情况对冲击发生条件的影响，得出了顶、底板中存在着相对硬软的岩层是发生顶、底板冲击的一个必要条件．通过以上综合研究，得出了构造应力作用下冲击地压发生条件的判据，并成功应用于现场实际冲击危险预测．     

冲击地压粘滑失稳机理的实验研究

开展了煤岩磨擦滑动实验研究，分析了煤岩的摩擦滑动性状及摩擦滑动的稳定性，用摩擦滑动中的粘滑现象解释了冲击地压的发生机理。结果认为，煤的摩擦滑动性状与岩石具有很大差别。砂岩－煤试样在一定围压下表现为粘滑特性，说明了结构形式对摩擦滑动特性的影响是显的；煤岩试样在摩擦滑动过程中，摩擦因数的变化是导致煤岩发生不稳定滑动或粘滑的主要原因；冲击地压是煤岩体结构摩擦滑动破坏的一种形式，表现为瞬时的粘滑失稳过程