凿岩机和冲击凿入系统设计中的电算方法研究

本文介绍了作者近年来在凿岩机和冲击凿入系统设计中应用电子计算方法所进行的工作。其中包括:液压冲击机构的电算模拟;入射应力波形的计算;冲击凿入系统的受力分析;凿入效率的计算。     

撞击凿入系统应力的微机程序

给出的微机程序可以用来计算凿岩机，冲击器或其他撞击凿入系统的构件应力波形，同时给出了撞击凿入效率，程序用模块写成，易读易改。     

撞击凿入系统的矩阵方法

本文将撞击凿入系统离散成有限个单元，应用矩阵理论建立了撞击矩阵方程，凿入矩阵方程和撞击凿入矩阵方程。     

岩石凿入过程的随机分析

实际凿入过程受多种随机因素的影响,单一的确定性描述不可能对其作出精确的解释。对凿岩状态下的钴杆应力波进行连续采样测定的结果表明,实际凿入过程具有较大的不确定性,可以认为是一随机过程。本文用随机分析方法研究了应力波,凿入力,凿深,凿入系数和凿入效率的分布特性,并建立了岩石的力-凿深特性随机方程。     

冲锤直接冲击凿入岩石的动力学研究

研究了冲锤直接撞击凿岩的动力学特性,并运用能量守恒原理分析了在这种撞击下的凿入效率。当冲锤具有足够大的截面面积时,即可获得接近于1的凿入效率。因此,这是一种新的基于这种撞击特征的岩石凿入系数的测量方法。     

“直接冲击”凿入分析

通过钎杆和球锤直接冲击（凿入）岩石的试验，测定出凿入力波形及凿碎比功。以这种直接冲击的凿碎系统进行凿入分析可以简化其过程。在对这种直接冲击的凿碎系统分析后，得出直接冲击岩石的凿岩效率较高的结论，并给出了最佳入射波形的基本概念。     

潜孔钻机的凿岩系统分析

对潜孔钻机的凿岩系统进行分析时，可以把活塞撞击钎头并凿入岩石的工程实际问题简化为一个振动问题。通过力学分析与实验测定，发现在活塞质量大于钎头质量的情形下进行凿岩时，活塞与钎头的撞击面间发生多次短暂的离合现象，研究表明，这种现象有利于提高钻机的凿岩效率。     

岩石冲击凿入试验研究

冲击凿入试验对于研究快速交变载荷作用下岩石的变化过程十分重要。这一点在通常的试验机上很难实现。岩石的力－凿深曲线与凿入时岩石的破碎特性密切相关。大量的实验研究结果表明，冲击凿入岩石的力－凿深曲线斜率比静压凿入的为大；至于二者的定量关系，各学者之间的研究结果存在较大差异。本文所介绍的冲击凿入试验系统包括打击锤（即活塞）及带球齿钎头的柱型钎杆。应力波由一对半导体应变片测定，并据此计算凿入力及凿深。在９     

凿岩机具入射应力波的分析

在凿岩过程中，受凿岩机活塞的冲击作用，在钎杆中形成一系列冲击应力波，并以纵波的形式传递给钎头而达到破碎岩石目的，所以，放射应力波形是控制冲击凿岩的重要因素。文中根据液压凿岩机具、气动凿岩机具和内燃、电动凿同的部分样机的数据，分析了凿岩机和冲击类工具的性能特性、放射应力波形和钎杆应力峰值系数等，其结果将对钎杆的受力分析、凿岩机冲击能的确定、凿岩机具的合理匹配以及凿入系统的研究具有一定的实用价值。     

液垫式碎石器撞击系统的研究

本文利用一维波动理论和液体弹簧效应,建立了液垫式碎石器撞击系统的数学模型,并在实验验证的基础上,以该理论模型为工具,重点分析液垫对该系统应力状态和能量传递效率的影响,以及液垫厚度与系统参数的合理匹配关系。     

冲击震源产生的波

本文将冲击破岩中的线性撞击模型的凿人力作为岩石的集中力震源。通过把凿入力化为一般的指数形式后，进而用弹性力学建立了岩石的纵波方程和横波方程。最后用数理方程中的推迟势公式得出了因冲击而产生的位移场和应力场的解析表达式，它对掘进工程及其相关专业的应用是颇有益处的。     

气动凿岩机的优化设计

在对凿岩机内部动力过程及冲击凿入系统进行了电算后,以单位时间内向岩石输送的能量为目标函数,在凿岩机实际结构和工程实际条件所建立的约束域内,对凿岩机进行了优化设计。     

用等径冲击获取不同加载应力波波形的新方法

基于一维波动力学理论, 从冲锤与杆间接撞击的原理出发, 分析了等径冲锤获取不同几何特征应力波的可行性。在此基础上, 提出了通过改变等径等质冲锤撞击端曲率半径获取不同形式应力波形的新方法, 并得到了实验的证实。     

冲击器系统能量传递效率的初步试验与电算研究

本文系采用电算程序研究冲击能量通过撞击面及接头时的能量传递效率，经与实测对比其结果是准确的。     

双圆柱活塞冲击钎杆的入射应力波形研究

双圆柱活塞纯刚体模型及把头部当作一维杆的弹性波传播理论模型都不能反映双圆柱活塞冲击钎杆的实际情况, 为此提出了双圆柱活塞撞击钎杆的双质量双弹簧系统模型(DMDS)并进行了受力分析, 导出了该系统模型的微分方程并给出了其解析解; 解决了其他理论模型不能反映双圆柱活塞撞击钎杆的入射应力波形前沿的问题。与其他理论模型给出的波形相比, DMDS系统模型给出的波形与实测波形更一致。     

基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望

深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保...     

基于空心包体应变计的扰动应力云监测系统构建

扰动应力是导致地下工程岩体破坏失稳的原因,扰动应力监测岩体工程稳定性及地下结构应力状态的及时反馈,为地下结构的安全提供重要保障。目前,扰动应力监测使用电磁辐射技术或微震测试技术易受到电磁干扰影响测量精度;钻孔应力监测技术又受到设备长期供电、数据采集复杂等因素制约。本文基于数字化完全温度补偿型的空心包体监测应变计,优化岩石力学实时扰动应力计算方法,通过研发并构建扰动应力云监测系统,实现了对金川镍矿二矿区1 150m水平有轨联络道实验洞段的线上扰动应力长期监测。近416d的应力监测数据表明,该系统数据传输稳定,系统运行过程稳定可靠,实现了远程云端长期采集和数据传输,提高了扰动应力监测的效率,为后续其他项目中应力测量数据和监测数据的实时入网上传提供接口和平台。研究方法和监测方案对同类型工程具有借鉴意义。     

基于Kelvin解的拉力型锚杆锚固段的受力分析

基于Kelvin位移解, 根据拉力型锚杆实际工作状态, 推导出拉力型锚杆锚固段轴向应力和剪应力分布的理论解, 并分析拉力型锚杆的受力特点, 为拉力型锚杆的力学分析和设计提供理论依据。在此基础上讨论张拉荷载、孔径、外界岩土体弹性模量对锚固段轴力与剪应力分布的影响, 并得出了一些有意义的结论。     

巷道围岩支形的力学动态与支护对策

巷道围岩支形的力学动态与支护对策中国矿业大学北京研究生部范广勤１巷道围岩变形的力学动态工程实践和理论研究表明：巷道开挖前岩体处于受地应力场的初始应力作用，即三向应力应变状态，称为一次应力状态。巷道开挖后，由于应力重新分布，围岩处于二次应力状态。若二次...     

江西钨矿的岩体应力测量

本文主要总结了岩体应力测量技术在钨矿岩石力学研究中的应用情况,数据处理的电算效果和多年来所取得的成果。文章在对实测数据分析、研究的基础上阐明了钨矿山岩体应力分布的基本规律和特征;提出了钨矿开采中上、下部中段由于存在不同应力场的控制作用,地压活动显现形式也有所异的看法。本文还从实测结果的应用角度强调了岩体应力测量在矿山工程建设上的意义,并对今后工作提出了一定见解。