光纤光栅测力锚杆的标定试验

基于光纤光栅传感原理及受力传感特性,设计了一种光纤光栅测力锚杆。在力学分析的基础上,确定了锚杆轴力与光纤光栅中心波长的数学关系,并进行相关力学标定试验。试验结果表明,光纤光栅中心波长偏移量与载荷之间具有良好的线性关系,线性度高达0.994 5,测量精度较高;光纤光栅传感器应力灵敏度系数为0.013 2 nm/k N,和理论分析情况基本一致;从试验分析可以得出,利用光纤光栅传感技术对锚杆工作状态进行监测是可行的。     

高水材料注浆加固在盘区变电所中的应用

针对某煤矿盘区变电所软弱破碎巷道变形破坏严重的问题,采用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了盘区变电所围岩变形破坏形式及原因。根据该煤矿一盘区变电所现场实际条件,提出了采用砌碹支护+高水材料壁后充填及注浆加固+锚网索联合支护方案,确定了壁后高水材料充填、高水材料注浆加固及锚网索加强支护的技术参数。变电所表面位移观测结果表明:变电所围岩进行壁后充填、注浆加固及施工锚网索至稳定期间,顶底板最大移近量为25mm,巷道两帮最大移近量为33mm,围岩变形比较小,联合支护技术的应用效果变好。     

顶板千米定向钻孔瓦斯抽采技术

针对沙曲矿高瓦斯煤层群综采工作面上隅角和回风流中瓦斯经常超限的难题,运用数值模拟和现场试验相结合的方法,理论分析了瓦斯在煤层开采过程中的积聚和运移规律,并结合从德国引进的DDR-1200千米定向钻机,提出了采用千米定向钻孔抽采瓦斯技术。根据14205综采工作面开采的实际条件,确立了抽采参数,并进行了工业性试验。结果表明,千米定向钻孔抽采瓦斯技术与传统的高抽巷相比具有明显的优势,单孔瓦斯抽采浓度达到79%,最大抽采纯量12.8 m3/min。     

晋邦德煤业智能工作面矿压规律及控制效果研究

以晋邦德煤业10406智能工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场观测等手段,对智能工作面矿压规律及控制效果进行分析研究.理论计算得出10406工作面基本顶为"砌体梁"结构,基本顶初次来压步距为29.5 m,周期来压步距为12.6 m.通过数值模拟分析可知,当工作面初次来压步距约30 m时,工作面开始大面积垮落,...     

半煤岩工作面保护层开采的卸压机理及回采设备选型

基于保护层开采是解决低透气性高瓦斯突出煤层群卸压防突有效办法的现状,针对煤层群中不具备常规保护层(煤层厚度≥0.8 m)开采条件的问题,及实现下部被保护煤层卸压增透的难题,提出了极薄、薄煤层半煤岩工作面保护层开采技术的解决思路。通过理论分析了半煤岩工作面采高与下部煤层卸压的关系,并基于沙曲煤矿地质条件,采用数值模拟分析得出:被保护煤层膨胀变形率随着保护层开采厚度的增加大致呈线性增长。据此在沙曲煤矿22201工作面进行现场工业性试验,试验结果表明:在观测7个月时间内工作面共推进了602.6 m,平均每天推进3.05 m,共计出煤约181020 t。从现场生产实际可知,工作面及回采巷道内配置的设备满足生产需要,半煤岩工作面基本可实现安全高效开采。     

两柱式液压支架姿态角矢量解算模型

为了获得液压支架在煤炭综采工作面工作时的运动参数与工作状态,从而对其支护状态做出推断,并在必要时刻对液压支架进行人工干预以确保工作面的安全稳定,以两柱式液压支架为例,通过矢量环方程组建立液压支架姿态角矢量解算模型,最终得到了液压支架工作过程中的数学模型。根据此模型,只需得到液压支架运行时检测得到的6个姿态角,即可确定其全部运行姿态,为监测液压支架提供理论依据。     

表贴式光纤光栅锚杆应变感知机理与应用研究

自主设计一种光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)测力锚杆,基于线黏弹性黏结剂对剪切应变传递的影响,将黏结层简化为标准线性固体模型,建立光纤光栅剪切应变传递的力学分析模型,得到表贴式FBG传感器准静态应变传递关系,结合光纤光栅对轴向应变的敏感特性,推导出FBG测力锚杆光力转换方程,设计3组锚杆单轴拉伸试验验证了方程的正确性.研究结果表明:电阻应变仪测量的应变值和根据转换方程计算得到的FBG测力锚杆测量的应变值呈正比例关系,比例系数分别为1.099 69,0.976 74,1.017 35,相关系数达0.993以上.在阳煤一矿81303回风巷中构建了锚杆杆身轴力分布的光纤光栅监测系统,成功监测井下巷道锚杆杆身受力情况.     

光纤光栅支架压力表的研制及性能测试

针对液压支架支护阻力研究方法和监测技术的不足,基于光纤光栅传感原理和"膜片+连接杆"式结构,研制了一种用于液压支架工作阻力监测的光纤光栅支架压力表。通过力学分析和Ansys仿真分析,推导出膜片结构最大挠度表达式及光纤光栅中心波长与压力之间的线性关系,并得出变形和应力云图,证明了力学分析与仿真分析的一致性;对其进行了温补性能测试,去除了温度干扰,提高了精度;利用自主研发的光纤光栅传感器标定装置,对其进行了5次加-卸载试验。结果表明:2个光纤光栅压力计具有较高的压力灵敏度,其灵敏度系数分别在27.4pm/MPa和27.6pm/MPa附近波动,与理论计算的灵敏度系数接近,且具有良好的线性度和工作重复性,可靠性较高。     

基于光纤光栅传感技术的顶板离层监测系统

基于光纤光栅传感原理设计了顶板离层监测系统,并在实验室完成了光纤光栅顶板离层仪的标定及系统的测试,标定及测试结果表明离层数据与波长变化具有较高相关性、长期稳定性好。系统在华晋焦煤沙曲矿14301轨道巷的应用表明:与传统的测量方法相比,该系统不仅安全性提高、数据更加精确,且更适应于井下恶劣环境。