立井施工装备与技术发展现状和展望

近年来,我国煤矿立井建设取得很大成就,促进了立井施工技术和装备的发展。随着东、西部地区深立井建设需求的增加,立井施工配套技术和装备仍然具有一定的发展空间。首先介绍了2009年至今立井施工装备的发展,其次陈述了立井钻井法、冻结法和注浆法等特殊凿井工艺的发展,最后对煤矿立井技术和装备的未来发展方向作了展望。     

伊犁一矿砾石土三轴渗透试验研究

为了探寻伊犁一矿砾石土级配、初始孔隙比和水头压力对渗透系数的影响,利用多功能静动三轴试验机室内试验方法,进行不同级配、初始孔隙比和水头压力的砾石土渗透试验研究.试验结果表明:①伊犁一矿砾石土渗透系数k和初始孔隙比的关系是,渗透系数k随着初始孔隙比e0的增大而增大;②渗透系数k也随着水头压力的增大而增大,同时渗透系数和水头压力具有线性的关系;③在相同的水头压力下,渗透系数k随着围压σ3的增大而减小.研究结果,为伊犁一矿井筒渗流稳定分析提供更加合理的计算参数.     

切缝药包爆炸波传播机制实验研究

为了探究切缝药包爆炸波动机理,运用高速激光纹影仪进行了切缝药包的爆炸波动实验研究,通过纹影照片直观地显示了切缝药包爆炸后外部爆炸波动流场的变化。通过对2种装药结构的切缝药包的爆轰波动传播过程的分析,双缝/耦合的切缝药包切缝方向的爆炸波阵面速度比切缝内不耦合药包的速度要大。纹影照片时序图显示了药包垂直切缝方向和两端部的爆炸波的传播是切缝方向爆炸波动绕流形成的。整个传播过程爆炸波形态分布丰富,从哑铃形演变为爆生气体孪生态。切缝药包爆轰波动数值模拟结果和纹影实验结果在形态上基本一致。     

狮子山铜矿多排同段爆破的实质及其破岩机理

狮子山铜矿多排同段爆破的实质是“短时微差”起爆和“随机同时”起爆爆破作用的复合,其主要特点表现为爆破工艺及相应的采矿工艺得到简化。“短时微差”起爆的爆破作用机理类同于排间段别微差爆破,但爆破应力波的叠加作用及爆炸气体作用更加充分,爆破裂纹的形成、交叉分枝现象更为普遍。“随机同时”起爆,炸药能量同时对岩石释放,极易沿孔间连线形成足够宽的贯通裂纹,但在炮孔的其他作用方向上,这种炸药能量同时释放对岩石的破碎作用没有明显效果。     

高层钢-混凝土结构连接方式对抗震性能影响

为了研究钢-混凝土混合结构连接方式对抗震性能地影响，运用Canny99结构计算程序，根据不同结构构件采用不同的单元模型，对同一高层钢-混凝土混合结构的两种连接方式进行了三维弹塑性时程分析，探讨了两种连接方式对混合结构抗震性能的影响机理．刚性连接时，钢框架柱主要是依赖轴力的增加来承担部分水平地震力；铰性连接时，钢框架柱主要依赖柱剪力的增加来承担部分水平地震力．研究结果表明混合结构采用刚性连接方式具有较优的抗震性能．     

聚能管装药预裂爆破模拟试验研究

为了揭示聚能管装药爆破的细观机理,基于数值计算的可重复性及经济型,提出了采用数值模拟的方法,对聚能管不耦合装药预裂爆破进行研究.在相邻炮孔中心处,应力波发生叠加,有效应力峰值为93MPa;切缝方向孔壁的有效塑性应变为8.2%,为管壁外侧受保护孔壁的2倍.结果表明:聚能管对能量传播的导向以及对侧面岩壁的保护有显著作用.采用现场试验,对模拟结果进行验证.聚能管预裂爆破,破碎块度均匀,断面平整光滑,半眼痕率达到100%.     

RSD速凝剂增强作用机理分析

RSD是一种性能优良的喷射混凝土速凝剂，在试验室中掺加RSD后的混凝土强度对比测试表明，该速凝刑不仅能显著提高水泥胶砂的早期强度，而且不降低水泥胶砂的后期强度，并能提高水泥胶砂的耐久性能．通过扫描电镜对掺加RSD逮凝剂的水泥浆进行了观察，分析了水泥石各龄期的水化产物．分析结果表明，RSD速凝剂在水泥浆早期水化过程中能加速C3S的水化和钙矾石的生成，RSD促使C—S—H（Ⅰ）凝胶向C—S—H（Ⅲ）和C—S—H（Ⅳ）转化，增强水泥石的强度．最后对RSD速凝剂的增强作用进行了机理分析．     

千米竖井硬岩全断面掘进机装备关键技术研用及展望

千米竖井硬岩全断面掘进机装备与技术是实施我国向地球深部进军重大科技战略的关键,是智能化、无人化建井的基础,同时也是建井技术发展方向.为保障竖井全断面掘进机的研制,针对国内外竖井全断面掘进机均不能适用于千米级硬岩竖井的显著特点,回顾了竖井掘进机的发展历程,进一步制定了“技术需求分析—关键技术攻关—整机装备研制—工程应用”的技术攻关路线,围绕岩性原位探识、岩石高效破碎、岩渣垂直排运、岩体稳定支护、装备精准控制等方面,分析了制约千米竖井硬岩全断面掘进机装备与技术发展的2个关键科学问题、6项关键技术难题及其研究思路,并据此提出了以破岩理论研究、高效掘进与协同支护技术研究、主体装备研制、工程应用为核心的4项研究任务.在此基础上,研制了竖井全断面掘进机——“蜀畅号”,并在沿江公路通风竖井工程中进行了试用,单班(8 h)最高进尺2.4 m.最后,提出了竖井全断面掘进机发展的战略路线和技术目标,以期推动我国机械化建井迈向安全、高效、绿色、智能的新阶段.     

复式楔形深孔掏槽爆破研究

掏槽爆破时随炮孔深度增加,岩石夹制作用增强,抛掷效果差,导致炮孔利用率降低,直接影响岩巷的掘进速度.采用数值方法对12孔复式楔形掏槽进行研究,揭示了应力波在槽腔内的传播规律,再现了炮孔底部槽腔的形成过程.研究发现采用双楔形毫秒延期爆破,炮孔底部形成2个应力峰值,有利于槽腔内岩体的破碎.同时中心孔的存在增强了破碎岩体的抛掷作用,提高了炮眼利用率.根据分析结果进行了孔深3m的现场爆破试验,10组爆破实验平均炮眼利用率为94.9%.     

高应力状态下穿过层理爆破致裂的动态行为研究

为了研究高应力状态下炮孔穿过层理爆破的裂纹起裂、扩展等动态力学行为,结合动态焦散线方法,采用数字激光动态焦散线实验系统,开展实验室模型实验。结果表明:炮孔穿过层理爆破时,爆生气体能量难以得到有效利用,炮孔周边岩石的破碎效果不甚理想。爆炸应力波对层理端部裂纹的起裂和扩展前期的动力学行为起主导作用,静态应力则对裂纹扩展后期的行为特征产生主要影响。层理走向与静态应力方向之间的夹角对试件的破坏形态和爆生主裂纹的动态应力强度因子、扩展速度等具有明显影响。此外,随着该夹角的增加,爆生主裂纹的扩展时间和沿层理位移均减小,最大偏转角度增大,扩展路径更加曲折。