深竖井开凿提升悬吊系统设计与工程应用

在深竖井施工过程中,悬吊及其提升系统是制约竖井开凿速度及安全的关键。本溪思山岭铁矿新建副井深度为1503.9 m,断面净直径10 m,属大断面超深竖井。超深竖井开凿对于井筒悬吊提升系统提出更高要求。针对思山岭矿竖井施工,进行悬吊提升设计,解决超深竖井施工提升悬吊中的一些问题。     

钛合金叶片坯料的响应面(RSM)优化方法

生产高质量的钛合金叶片设计是关键。提出了将响应面法(ResponseSurfaceMethod,RSM)和数值模拟(Finite element method,FEM)相结合以优化叶片类锻件用坯料的方法,详细描述了该方法的求解过程,构造了表征叶片各部分应变和温度均匀性的函数。将此方法应用于带阻尼台的钛合金风扇叶片预成形坯料的优化,确定出了最优坯料的形状。用该方法确定出的最优坯料能得到满意的成形效果和组织均匀性。     

β热模锻TC17钛合金整体叶盘的显微组织与力学性能

采用β热模锻工艺生产了某型号航空发动机压气机用TC17钛合金整体叶盘,分析了整体叶盘的显微组织并测试了力学性能。结果表明,β热模锻工艺生产的整体叶盘具有典型的网篮组织,原始β晶粒沿变形方向拉长,无明显再结晶;晶界α相呈弯折断续分布,晶内针状α相呈网篮状编织。这种网篮组织的TC17钛合金β锻造整体叶盘具有较优的综合力学性能,室温拉伸、高温拉伸、蠕变、断裂韧性和高周疲劳性能均符合设计要求,且有较大的富裕量。     

TC17钛合金β锻造工艺对显微组织的影响

本文通过Φ100×150mm圆柱镦粗试验研究了TC17钛合金β锻造工艺对微观组织形貌的影响。结果表明：变形量和下压速率对显微组织有显著的影响。当变形速率较低时,晶界α相容易被破碎,变形量越大,被破碎越严重,越容易被球化。当变形速率较高时,β晶粒容易发生动态再结晶,变形量越大,再结晶体积分数越高。采用Image Pro Plus对球化率和再结晶体积分数进行了统计。结果表明晶界α相的球化条件对变形量和下压速率均较为苛刻,仅在变形量为80%,变形速率为0.1mm/s时发生了大量晶界α相球化。此外,相比变形量,β再结晶数量对变形速率更加敏感。     

三山岛金矿分段空场嗣后充填采场结构参数设计

合理的采场结构参数是保证深部矿山安全高效生产的前提。为应对深部金属矿山高应力、岩体质量变差这一问题,提出了一种分段空场嗣后充填采场结构参数设计方法。以岩体质量分级为基础,借助RMR临界跨度图表和Mathews稳定性图表初步确定采场结构参数;利用RS2数值软件和Mathews稳定性图表对采场稳定性进行分析,最终确定最优采场结构参数。以三山岛金矿分段空场嗣后充填法采场为研究对象,利用Q、RMR和GSI 3种岩体质量评价方法对采场矿岩进行岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数,在此基础上计算得到两种采场结构参数方案,对最易发生失稳破坏的上盘围岩进行了稳定性分析,最终确定8 m×15 m×15 m作为最优尺寸,为矿山采矿方法设计提供了一定的依据。     

新型钉式双锚头压环锚杆锚固机理及工程应用

提出一种新型钉式双锚头压环锚杆，此种锚杆通过双锚头来提高锚固力，即：第一锚头起导向作用，第二锚头与围岩作用，提高锚杆的锚固力，在软岩中第一锚头有直接锚固作用。通过调整压环与锚头之间的距离来确定锚杆的锚固长度。还介绍了此种锚杆的技术参数，并与砂浆锚杆与管缝锚杆进行试验对比，发现钉式双锚头压环锚杆具有锚固力大，后期锚固可靠。锚杆受力后移出量小，能有效地加固围岩，阻止围岩变形，且安装打设迅速，并可立即承载，锚杆各部位结构设计合理，功能齐全，适应性强等特点。通过在大雁局三矿现场应用表明，其现场应用效果较好。     

采场上覆岩层运动范围与顶板事故可视化研究

确保采场上覆岩层稳定是矿井安全生产的关键。只有确定了采场上覆岩层的运动情况才能进行有效的采场支护设计。运用岩石破裂渐进过程分析(RFPA^2D)系统，对某矿采场工作面上覆岩层随工作面推进的运动情况作了数值模拟，从中有效地获取了上覆岩层的运动信息，确定了上覆岩层的运动范围，为有效控制采场顶板事故、合理进行采场支护设计提供了依据。     

冲击地压下煤巷锚杆支护机理数值模拟研究

应用FLAC程序，模拟冲击地压下煤巷开挖过程中锚杆支护的作用，分析了煤巷围岩在锚杆支护下的受力及变形情况，重点分析了巷道变形、破坏机制、锚杆的加固效果，为确定合理的锚杆加固方案提供依据。     

用数值模拟方法确定露天转地下境界矿柱厚度

露天转地下开采的矿山，其露天坑底境界矿柱厚度的确定，对于金属矿山地下开采安全生产极为重要。针对石人沟铁矿露天转地下的实际情况，对其安全顶柱厚度运用东北大学岩石破裂与失稳研究中心的RFPA^2D数值模拟系统，对具有代表性的断面进行了分析计算，模拟了开挖过程中境界矿柱的变形和破坏情况，为矿山设计提出的境界矿柱厚度进行了验证和补充，同时也为矿山设计施工提供依据和指导。     

煤层顶板破断机理研究

应用东北大学自行研究开发的岩石破裂过程分析系统(SFPA^20)，对开采浅埋煤层引起的覆岩顶板破断动态过程进行了数值模拟研究，得出了分步开挖的覆岩弹模与剪应力分布图、地表下沉位移图和煤层顶板应力分布图。通过对模拟结果的分析，揭示了浅煤层开采过程中覆岩破坏的冒落带、裂隙带、弯曲带及矿压分布、地表变形的基本规律。实例模拟得出的地表下沉值与实际观测结果基本吻合。