工作面坚硬顶板水力压裂对采动应力影响的数值模拟研究

水力压裂技术已经广泛在煤矿应用于处理工作面坚硬顶板问题,但其卸压机理并不十分明确.采用ELFEN数值模拟方法研究工作面坚硬顶板水力压裂处理对采动应力的影响,探讨卸压机理.数值模拟结果显示:对工作面顶板的水力压裂处理,主要是弱化顶板的完整性,使其在工作面推进后能够及时垮落,这种局部垮落,虽然不会显著影响支承压力分布特征,...     

NiosⅡ在同位素测厚仪数据采集中的应用

同位素测厚仪由放射源、探测器、控制仪表三部分组成.介绍了一种以NiosⅡ软核处理器(通用RISC嵌入式处理器)为核心的新型控制仪表.使用NiosⅡ软核处理器取代传统控制仪表中的单片机处理器来实现数据采集与处理控制,采集频率达到100MHz,对多种被测对象(钢板、铝板等)的厚度测量误差不超过0.5%,从而进一步提高控制仪表的采集速率、使用性和稳定性.     

基于Nios Ⅱ和USB接口的工业CT数据采集模块测试系统设计

基于Nios Ⅱ软核处理器和USB接口设计了一种工业CT数据采集模块测试系统.论述了系统的方案设计、硬件设计、软件设计.利用Nios Ⅱ进行设计简化了系统结构,提高了设计灵活性,优化了系统性能.在USB传输中应用了伪中断批量传输方式,很好地满足了数据传输量和实时性的要求.实际使用结果表明,该系统数据传输字节出错率小于1×10-7,数据传输速度达370 kbyte/s,可成功地应用于工业CT数据采集模块的测试.     

超千米深井巷道围岩变形特征与支护技术

为解决超千米深井巷道支护难题,以新汶矿区深井巷道为工程背景,分析深部矿井地应力、围岩强度与结构等地质力学参数分布特征,超千米深井巷道围岩、支护体变形及破坏状况。采用UDEC数值模拟软件,研究不同支护方式与参数下超千米深井岩巷围岩变形、破坏特征与支护作用。基于实测与数值模拟研究结果,确定新汶华丰矿-1180回风大巷采用全断面高预应力、高强度锚杆与锚索及注浆联合支护加固方式。详细介绍-1180回风大巷支护井下试验,包括支护参数设计、支护材料、底板注浆锚索施工工艺及矿压监测结果。通过分析围岩位移、顶板离层及锚杆、锚索受力监测数据,评价回风大巷支护效果。井下试验表明:高预应力、高强度锚杆与锚索及注浆联合加固技术,能够有效控制超千米深井岩巷大变形,保持围岩长期稳定。最后,针对井下试验中存在的问题,提出改进意见。     

掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径

分析了煤矿巷道掘进技术与装备现状及存在的问题,采用数值模拟方法研究了掘进工作面围岩应力、变形、破坏分布特征;分析了围岩稳定性的主要影响因素,包括围岩强度、围岩结构及地应力等地质力学参数,巷道断面尺寸、开挖方式、空顶距、掘进速度等掘进参数,及临时支护、永久支护等。巷道开挖后在掘进工作面顶角和巷道四角周围出现应力集中区;围岩位移、破坏在超前工作面一定位置开始出现,随着远离掘进工作面围岩位移和破坏范围不断增大,达到2倍巷道宽度时基本稳定;煤层强度、地应力对围岩变形与破坏的影响十分显著;分步开挖的顶板下沉量及破坏程度明显大于一次开挖;空顶距越大,围岩破坏裂隙越多、分布越广;过快、过慢的掘进速度对围岩稳定性均不利;掘进后安装及时、主动、支护阻力大的临时支护效果好;分次支护围岩位移和裂隙场的扩展均大于一次支护,通过分次支护提高掘进速度是以影响锚杆支护效果为代价的,应限定在一定的围岩条件。根据煤巷掘进工作面空顶距及自稳时间,对煤巷掘进工作面围岩稳定性进行了分类,并提出了相应的支护要求;提出煤巷可掘性的概念,根据被掘煤岩体条件,对煤巷可掘性进行了分类;分析了围岩的可钻性、可锚性及对掘进速度的影响。提出...     

千米深井软岩大巷围岩锚架充协同控制原理、技术及应用

针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题,以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景,根据井下实测数据与支护状况,分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不同类型集中载荷作用下的垂直反力、水平推力及弯矩,揭示了充填体对提高U型钢支架发挥其承载能力的作用机制;采用数值模拟分析对比了锚网喷、锚网喷+钢管混凝土及锚架充3种支护方式控制围岩变形与破坏的效果,阐明了千米深井软岩大巷锚架充协同控制原理。在引进与自主研发的基础上,形成了包括支护材料与构件、充填材料与系统、自动架棚机、单轨吊巷道锚杆支护平台的锚架充协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿软岩大巷锚架充协同控制方案与参数,并进行了井下试验与推广应用。结果表明,锚架充协同控制技术能够有效控制千米深井软岩大巷围岩大变形,特别是强流变,保持巷道长期稳定。与原支护相比,巷道变形量降低90%以上,同时节约了巷道维护成本,为千米深井软岩大巷围岩控制提供了一条有效的途径。最后,对锚架充协同控制技术下一步研究工作进行了展望。     

岩石冲击破坏分析及其数值模拟研究

采用一级轻气炮驱动飞片撞击实验技术,对石灰岩在冲击载荷作用下的应力波传播效应和破坏特性进行了研究。结果表明,岩样中传播的应力波有明显的弥散效应和衰减特性;切片观测发现,冲击后岩样存在头部破损区、中部拉压破坏区和尾部裂隙区3个不同的破坏区域。在此基础上,对冲击破坏过程进行了数值模拟,其结果与实验结果比较吻合。     

不同侵蚀环境下玄武岩纤维筋的耐腐蚀性及强度变化规律研究

侵蚀环境下玄武岩纤维筋(BFRP筋)的耐腐蚀性和强度变化直接关系到BFRP筋预应力锚索的锚固性能和加固效果,通过配制pH为3、8、13的酸碱溶液、人工海水、蒸馏水等5种侵蚀溶液模拟不同侵蚀环境,进行了BFRP筋的耐腐蚀性与强度变化规律研究,结果表明:侵蚀溶液作用前后BFRP筋保持线弹性变形行为,经过不同溶液浸泡后BFRP筋强度随浸泡时间呈现出近似线性的衰减趋势,随浸泡时间增加,当浸泡溶液渗入环氧树脂基体内部后,由于溶液对环氧树脂基体的固化交联作用增强,环氧树脂基体强度增加,而侵蚀溶液长期作用下溶液与玄武岩纤维硅氧四面体桥氧的化学反应造成筋材内部结构缺陷是导致BFRP筋强度降低的主要原因。相比于酸性溶液、蒸馏水、人工海水,碱性溶液与玄武岩纤维的化学反应更为剧烈,在其侵蚀作用下BFRP筋的强度降低最为明显。研究成果可为BFRP筋广泛应用于各类腐蚀环境下岩土锚固工程提供参考和技术指导。     

可控硅触发方式对自动调节品质的影响

早期的可控硅系统中所用的触发方式几乎都是脉冲调相的移相触发。近年来,随着微型计算机用于实时控制的逐渐增多,愈来愈多的人主张采用脉冲调宽的过零触发方式。移相触发所带来的最大缺点是导致电网电压的波形发生畸变(尤其是大功率可控硅系统),以及产生对周围用电设备的谐波干扰。此外,在计算机控制系统中还必须增加D/A转换器而使硬件费上升。相比之下,过零触发方式则没有上述缺点,故更受欢迎。笔者认为:就上述两点相比较而言,无疑是过零触发优于移相触发。但是,如果从对自动调节系统的调节品质的影响来看,情况则恰恰相反。     

高速可靠的工业CT数据传输系统研制

为满足工业CT数据传输的大容量、高速度和高可靠性要求,设计了基于USB2.0接口芯片的工业CT数据传输系统。在数据传输过程中,FPGA作为主控制器,USB2.0芯片CY7C68013A工作于Slave FIFO模式,将从数据采集系统获得的数据传输给上位机进行图像重建。测试结果表明,数据传输速度可达33 MB/s,传输准确率为100%,该系统能满足工业CT数据传输的要求。