巷帮爆破卸压效果数值模拟研究

以华丰煤矿为工程背景,运用数值模拟,建立了数值模型,研究了深部岩石巷道帮爆破卸压效果,分析了巷道埋深、炮孔长度对爆破卸压效果的影响。研究结果表明,爆破卸压改变了围岩应力分布特征,使围岩应力集中程度降低,达到了爆破的目的;埋深越大,爆源附近产生的裂隙越大,损伤范围越大,能量损失越多,卸压效果越明显;炮孔长度越小,巷旁围岩损伤越明显。     

弯曲角对钻井涡轮叶栅水力性能的影响

为研究弯曲角对井下涡轮钻具叶栅水力性能的影响,基于直叶片分析基础,通过对比涡轮台架试验验证CFX数值模拟结果的准确性,对空间叶片在不同弯曲角的涡轮特性和效率进行研究,并进一步揭示了叶片流场内的速度和压力分布情况,阐述了弯曲角对涡轮水力性能影响的原因。研究为涡轮钻具叶片的优化设计提供了科学依据。     

煤层采动底板突水演变过程可视化试验平台研制与试验研究

物理模拟试验可以直观展现底板突水全过程,并可获取采动底板突水灾变演化的多元化信息,成为研究承压水上开采的有效研究手段。对早期研制的深部采动底板突水模拟试验系统的突水流量监测、覆岩柔性加载、水平分级加载和恒压稳流试验舱等4个模块进行了改造,实现了突水水量区域化定量监测、覆岩柔性均布加载、双侧分区域独立加载、大容量恒压供水和全方位的密封等功能。借助改造后的试验系统和研制的非亲水相似模拟材料,以受底板承压水威胁的山东某矿为工程背景,研究了突水通道形成、流量灾变演化、隔水层应力变化等过程。试验结果表明:依据底板可视裂隙的扩展特征,将底板突水划分为横纵向演化阶段、横向周期演化阶段和灾变突水阶段;在第Ⅰ阶段,承压水顶界面主渗区首先产生于开切眼下方且位置不随煤层开采发生变化,随着开采可视裂隙向承压水含水层方向和工作面推进方向扩展,主渗区范围变大且流量显著提高;在第Ⅱ阶段,随煤层开采煤壁下方产生新的裂隙,上一阶段回采产生的裂隙封闭,裂隙扩展呈现周期性变化特征,主渗区流量呈现降低—升高—降低—升高的周期性变化趋势;在第Ⅱ阶段,突水通道形成后,主渗区成为承压水突水的源头,其他区域流量不再发生突变,可将该阶...     

基于主成分分析法的嗣后充填采场矿柱及充填体强度研究

空场嗣后充填矿山采场留设矿柱是地下采矿空间的重要结构，其尺寸会影响矿山生产安全、资源回采率以及企业经济效益，针对此类问题，以大牛铁矿为研究背景，基于主成分分析法(Principal components analysis, PCA),根据数值模拟获得的不同矿柱宽度和充填体强度下矿柱最大压应力和剪应力、位移及塑性区占比，构建矿柱稳定性综合评价指标；并以矿柱稳定和经济效益最优为目标，最终确定矿柱宽度和充填体强度。研究表明：(1)融合数值模拟得到的矿柱压剪应力、变形和塑性区的PCA综合评价指标显示，当充填体单轴抗压强度σ=1.5 MPa时，矿柱宽度b=9 m可保证稳定；(2)当矿柱宽度b=10 m时，充填体单轴抗压强度σ可降低至0.5 MPa;(3)当b=10 m、σ=0.5 MPa时，矿柱稳定和矿山效益综合最优。研究方法和成果可供类似工程借鉴。