三维动静加载下煤的本构模型及卸荷破坏特征

为研究非静水压条件下煤体动力学性能及动力扰动后卸荷破坏特征,在三维动静加载实验的基础上,研究了卸荷方式对动力扰动后卸荷煤样宏观破坏特性的影响。首先,采用Ф50 mm的分离式霍普金森压杆系统,开展三维动静加载下煤样的动力学实验,研究轴压、应变率对煤样动力学响应规律的影响;其次,基于响应曲面理论,借助中心复合试验法,构建考虑因素交互作用的回归模型,并分析单因素及因素交互作用的显著性;然后,结合因素交互作用、Weibull分布、Drucker-Prager准则,修正煤的强度型统计损伤本构模型,对比理论与实验结果,验证模型可靠性;最后,借助加卸荷电液伺服装置,探究轴压、冲击气压、卸荷方式对煤样破坏特征的影响及作用机制。结果表明,构建的强度型统计损伤模型,相关系数R²≥0.88,可表征煤样动力学响应行为。冲击后同步卸荷的煤样多呈层裂破坏,拉伸界面随轴压增大而后移直至消失,无法形成层裂破坏;非同步卸荷下煤样破坏形式主要包括整体完整、层裂、压剪破坏,而当冲击气压0.4～0.6 MPa,轴压14.5 MPa时,表现为“层裂+压剪”混合破坏。     

不同长径比煤样动力学特征及本构模型

为研究冲击荷载下不同长径比煤样的动力学性能,借助改进的霍普金森压杆实验装置(?75 mm),开展6个冲击等级(4.18～8.03 m/s)、4种长径比(0.33～1.33)下的冲击压缩实验,并结合灰色关联理论分析动力学参数与长径比之间的关联性,建立基于力学机制、Weibull分布、D-P准则的4参数单轴煤岩强度型统计损伤模型。研究表明：(1)煤样长径比与应变率、动抗压强度、耗散能均呈二次函数关系,且耗散能随长径比增加而降低;与电磁能呈一次函数关系,且保持正相关。(2)煤样长径比对动力学参数的影响排序为：电磁能(0.88)>动抗压强度(0.84)>耗散能(0.81)>应变率(0.78)。(3)基于Weibull分布、D-P准则构建初始本构模型,并借助动抗压强度σ_max与应变率、长径比n的关系修正,进而对比实验应力-应变曲线,验证模型可靠性(R²>0.91)。     

分离力作用点位置和风速大小对适配器分离影响研究

基于多体动力学理论,建立适配器分离动力学和运动学方程,运用MSC/Adams软件建立适配器分离仿真模型,对适配器分离力作用点不同位置、不同风速时适配器分离情况进行仿真和分析,得出不同情况下,适配器分离距离及适配器与弹体碰撞时的碰撞力大小,为分离方案的确定和适配器结构优化设计提供参考。     

回采工作面U+L型通风系统高效应用方案研究

为了使工作面U+L型通风系统能够高效应用,采用理论分析方法,从回风巷瓦斯浓度、采空区煤炭自燃、通风系统管理及经济合理性4个方面对工作面U+L型通风系统高效应用的判定方法进行了分析;构建了U+L型通风系统模拟模型,应用数值模拟方法对工作面供风量分别为1 000、2 000、3 000、4 000 m³/min条件下的联络巷至工作面距离与工作面上隅角瓦斯浓度的关系进行了分析,对联络巷处于不同位置时工作面供风量与氧化带宽度的关系进行了研究。研究结果表明:联络巷至工作面距离与工作面上隅角瓦斯浓度近似满足指数函数关系,且风量越低这种关系越明显;以1%作为上隅角瓦斯体积分数超限标准,当工作面供风量为1 000、2 000、3 000 m³/min时,联络巷间距分别不能大于11、34、50 m;当工作面供风量为4 000 m³/min时,无论联络巷处于何处上隅角瓦斯体积分数均不超限。工作面供风量与上隅角瓦斯体积分数近似满足负指数函数关系,且联络巷至工作面距离越大这种关系越明显;当联络巷间距为10、20、30、40、50 m时,工作面的...