大倾角松软厚煤层巷道优化设计及数值分析

以大远煤业有限公司杜家村煤矿2号开采煤层1201回采平巷的工程条件为背景,分析了大倾角松软厚煤层在不同断面形状和支护方式下稳定性问题。采用工程类比法及FLAC3D数值分析软件,对三种方案在不同的巷道断面、支护方式下,巷道围岩的位移变形情况、应力分布情况等进行了模拟分析比较,研究结果表明,在同样采用锚网索+钢带的联合支护形式下,直墙圆拱形巷道形状的垂直和水平变形量比其他两个方案分别低78%和23%,且应力分布较均匀,更加适合大倾角松软煤层巷道的开挖支护。论文研究结果可为工程设计和实际应用提供依据。     

爆破对邻近巷道背爆侧倾斜裂纹影响实验研究

基于常被忽略的爆炸荷载对邻近巷道背爆侧围岩缺陷的扰动问题,采用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,探究了爆炸荷载作用下邻近巷道背爆侧不同倾角裂纹缺陷的扩展规律。试验结果表明:爆炸荷载作用下,直墙拱形巷道背爆侧倾角θ=30o(逆时针方向为正)的预制裂纹最终扩展位移最大,之后随着倾角增大或者减小,裂纹扩展位移均逐渐减小;弧形断面对应力波的削弱作用小于矩形断面,这导致斜向上预制裂纹扩展位移为关于水平方向对称的斜向下裂纹的2~3倍;能量释放率对裂纹的扩展具有驱动效应,且其随时间基本呈现先振荡增加达到峰值,然后振荡减小为零的规律,但这种振荡幅度随裂纹最终扩展位移的减小而变小。上述的研究为邻近巷道背爆侧经济安全合理的支护提供了理论依据。     

三维复杂曲面快速测量新方法

对三维复杂曲面非接触式快速测量技术各种方法的原理、特点、现状及发展趋势进行了分析和比较,提出一种基于视觉的、由多幅灰度图像恢复表面形状的复杂曲面快速测量新方法。     

中国先进加工制造工艺与装备技术中的关键科学问题

根据中国国家自然科学基金委员会安排，研讨先进加工制造工艺与装备科学与技术的发展趋势。针对中国先进加工制造和装备学科存在的基础研究不系统、不深入的共性状况，以国家需求为目标，以加强先进制造工艺与装备的理论基础研究和应用基础研究为突破口，提出国家自然科学基金“十一五”(2006～2010)期间先进加工制造工艺和装备领域需要研究的科学问题、研究方向、工程目标，以及应该优先发展的重点方向。 先进加工制造是实现高效率、高精度和低成本制造的技术支撑。先进加工制造的目标是高效化、精密化、智能化、集成化、数字化和洁净化，关键技术包括高速/高效切削加工技术、高速/超高速磨削技术、精密/超精密加工技术、非传统加工及其复合加工技术，以及相关的先进加工制造装备的制造技术。 摘要根据中国国家自然科学基金委员会安排，研讨先进加工制造工艺与装备科学与技术的发展趋势。针对中国先进加工制造和装备学科存在的基础研究不系统、不深入的共性状况，以国家需求为目标，以加强先进制造工艺与装备的理论基础研究和应用基础研究为突破口，提出国家自然科学基金“十一五”(2006～2010)期间先进加工制造工艺和装备领域需要研究的科学问题、研究方向、工程目标，以及应该优先发展的重点方向。 先进加工制造是实现高效率、高精度和低成本制造的技术支撑。先进加工制造的目标是高效化、精密化、智能化、集成化、数字化和洁净化，关键技术包括高速/高效切削加工技术、高速/超高速磨削技术、精密/超精密加工技术、非传统加工及其复合加工技术，以及相关的先进加工制造装备的制造技术。 高速/高效切削加工技术的科学问题包括切削加工时刀具和工件材料相互作用过程刀具摩擦、磨损和破坏机理，工件材料高速切削变形理论与工件表面成形机理，高速切削刀具与机床的动力学分析，高速切削过程的智能监控理论与技术。研究方向包括高速/高效切削机床与刀具，难加工材料的高速/高效切削加工，高速/高效切削表面质量，高速/高效切削加工的动力学与稳定性。工程目标包括超高速切削，机床主轴转速达到1×106r·min-1，铣削铝及其合金的切削速度达到1×104m·min-1；高性能切削，机床主轴功率达到100kW，进给速度达到50m·min-1；采用多坐标驱动，提高机床的柔性和效率。     

考虑空位缺陷的单晶硅纳米级磨削过程的分子动力学仿真

基于第一性原理,构建并验证了考虑空位缺陷的单晶硅纳米级磨削过程的分子动力学仿真模型.通过磨削过程的分子动力学仿真计算,从原子空间角度分析了单晶硅纳米级磨削过程中原子瞬间位置变化、温度波动、作用力大小和势能波动等变化,解释了纳米级超精密磨削过程中材料的去除过程,描述了切屑形成过程和加工表面形成机理.分析了空位缺陷对加工过程和表面质量的影响,并对空位在仿真过程中的作用进行了研究.     

大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究

利用基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床,通过试验研究了砂轮粒度、砂轮转速、工件转速及砂轮进给速度等主要因素对材料去除率、砂轮主轴电机电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响关系。研究结果表明,增大砂轮轴向进给速度和减小工件转速,采用粗粒度砂轮有利于提高磨削硅片的材料去除率,砂轮轴向进给速度对材料去除率的影响最为显著;适当增大砂轮转速,减小砂轮轴向进给速度,采用细粒度砂轮可以减小磨削表面粗糙度;在其它条件一定的情况下,砂轮速度超过一定值会导致材料去除率减小,主轴电机电流急剧增大,表面粗糙度变差;采用比#2000粒度更细的砂轮磨削时,材料去除率减小,硅片表面粗糙度没有明显改善。     

电镀金刚石砂轮精密修磨天线罩内廓型的工艺参数研究

由熔融石英材料制造的天线罩属于典型的复杂曲面硬脆材料工件：其内廓型精加工的加工精度要求很高，只能通过专用设备采用电镀金刚石砂轮进行干磨削。本文通过实验，研究了在天线罩CNC修磨机床上磨削天线罩内廓型的工艺参数，确定了磨削加工时的砂轮进给量和工件转速的合理范围，并据此进行了磨削实验验证、结果表明用60#电镀金刚石砂轮转速为10800r／m时，当取进给量，≤0．03mm，工件速度vm≤1mm／s情况下．加工精度和表面质量最好，可以满足天线罩内廓型的精加工要求。     

旋转超声波加工中延性去除模式的实验研究

介绍了工程陶瓷旋转超声波加工中延性去除模式的存在条件及材料去除机理，通过实验分析了各种加工参数对材料去除率的影响。实验结果表明，适当增加转速、降低静压力、相应地减小磨料粒度，有利于实现工程陶瓷材料去除机理由脆性去除向延性去除转变。在延性去除模式下，磨料粒度、静压力、转速和振幅的增加均导致材料去除率的增加。     

控制浅小孔电解加工深度的研究

小孔法测量近表面残余应力具有可靠性高、测量深度较大等优势,然而机械加工方法如钻削、铣削在加工小孔时易引入附加应力,影响近表面残余应力的测量精度与测量结果。由于电解加工具有加工过程无应力作用、加工材料适用性广等优点,采用电解加工方法加工小孔进行近表面残余应力测量具有显著优势。针对小孔法测量近表面残余应力对小孔加工深度的精确要求,以纯铁材料为研究对象探究了电解加工技术调控小孔加工深度的方法。通过实验研究了纯铁-电解液体系的电化学特性,优选了电解液成分及其配比。基于法拉第第一定律,采用恒电流电解加工方法,分析了不同加工时间下的电流效率,修正了电解加工小孔深度与电解加工持续时间之间的关系,实现了调控小孔加工深度的要求。     

益新煤矿中心大空孔掏槽爆破现场试验研究

本文以益新煤矿四水平北翼皮带巷爆破掘进工程为背景,基于现场爆破试验,研究了中心大空孔新型掏槽爆破施工技术及与之相适的掏槽布置方式和爆破参数。通过对现场4组掏槽对比试验的分析,确定了方形套方形的掏槽布置方式及相应的爆破参数。现场应用表明:采用中心大空孔加方形套方形的掏槽布置方式,爆破后形成的空腔深度更深且破坏半径小,掏槽效果显著,与传统掏槽方法相比,单循环进尺可提高82.4%以上,月进尺最高可达近135m。中心大空孔掏槽爆破施工方法将有效提高矿井开拓速度,同时也可以为国内中、深孔快速掘进的研究提供新的思路和方法。