国家自然科学基金(51274087)
- 作品数：23 被引量：94H指数：6
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- 相关机构：河南理工大学四川华蓥山龙滩煤电有限责任公司郑煤集团更多>>
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- 相关领域：矿业工程环境科学与工程理学建筑科学更多>>
- 废旧矿用U型钢改形锚索托盘变形破坏机理及控制对策
- 2015年
- 针对矿用U型钢改形锚索托盘受力过程中发生大的弯曲变形和孔口撕裂,导致锚索支护系统失效的现象,推导了U型钢改形锚索托盘弯曲变形破坏方程,模拟分析了均布荷载作用下改形托盘的力学特征,发现改形托盘4个角发生弯曲变形量最大,纵向路径弯曲变形明显大于横向,孔口易发生撕裂破坏。通过数值模拟与公式推导得出,两者计算结果的差值较小,进而提出了减小改形托盘发生弯曲变形和避免孔口发生撕裂的控制对策。在井下进行现场试验,取得了较好的效果。
- 张辉程利兴常建超宋勤法
- 关键词：变截面锚索
- 煤矿废弃U型钢改形锚索托盘尺寸优化被引量：2
- 2015年
- 针对废弃U型钢改形锚索托盘在煤矿井下应用时发生较大弯曲变形,导致锚索支护系统失稳的现象,模拟分析了相同均布力作用下不同纵向长度改形托盘的力学特征,得出改形托盘受力特征随着纵向长度的增大呈非线性变化,但整体呈增大的趋势。推导了U型钢改形锚索托盘纵向和横向方向的弯曲变形方程,通过计算验证了数值模拟结果的正确性,得出U25型钢改形锚索托盘纵向长度为320 mm时为最优,并在井下进行了应用,取得了较好的效果,节约了煤矿支护成本。
- 张辉程利兴常建超宋勤法
- 关键词：尺寸优化
- 松软煤层锚固孔孔底扩孔锚固性能试验研究被引量：7
- 2015年
- 针对松软煤层巷道锚杆锚固力低成为制约松软煤层巷道锚杆支护技术发展的瓶颈,提出锚固孔孔底倒楔形扩孔提高锚杆锚固性能的方法,研发了锚固孔孔底单翼扩孔装置,并进行了实验室和井下现场试验,结果表明单翼锚固孔孔底扩孔装置设计的科学性和可行性。通过实验室试验及井下试验得出,锚固孔孔底倒楔形锚固,锚杆的锚固性能至少提高1倍以上,为松软煤层巷道锚杆支护的应用奠定了基础。
- 张辉程利兴
- 关键词：松软煤层锚固性能
- 新型巷道底板锚索注浆封孔器漏浆量计算研究
- 2015年
- 封孔器是巷道底板预应力锚索注浆成败的关键部件,封孔器与钻孔壁间漏浆量是影响注浆效果的主要因素。根据新型巷道底板预应力锚索注浆封孔器工作原理,依据封孔器与钻孔壁间浆液的流动特征,采用流体雷诺系数判别浆液为层流。通过理论公式与数值模拟两种计算漏浆量方法的对比分析,得出了漏浆量平均误差率,提出了理论公式修正系数K,修正后的理论公式可为封孔器直径、钻孔直径、封孔长度、封孔器内膨胀材料等参数的最优组合提供重要理论参考。
- 刘少伟常建超张辉
- 关键词：封孔器修正系数
- 饱水煤样巴西劈裂强度和能量特征试验研究被引量：6
- 2015年
- 针对赵固二矿二1煤层煤样在自然和饱水状态下进行巴西劈裂试验,分析了饱水对煤体劈裂强度和能量特征的影响。试验结果表明:加载过程采用载荷控制时峰值前拉应力与时间呈良好线性关系,达到峰值后应力瞬间跌落为零,表现出明显脆性破坏特征;采用位移控制时峰值前拉应力与时间呈非线性关系,峰值后出现分次破坏特征,但两种控制方式在试验破坏前没有本质区别;并得出两种状态下煤样抗拉强度和峰值能率存在差异,自然状态下抗拉强度为1.52MPa,峰值能率为881J/m2,但饱水后,煤样抗拉强度平均软化系数为0.65,平均峰值能率降幅为36.0%;两种状态下煤样抗拉强度与峰值能率大致呈线性关系,表明煤样抗拉强度越高,需要更多能量才能使煤样劈裂破坏。
- 张辉程利兴苏承东刘少伟
- 煤巷层状顶板岩石钻进动态响应特性数值试验被引量：19
- 2014年
- 层位组合和物理力学性质是锚杆支护煤巷顶板稳定性的重要影响因素,顶板锚固孔钻进装置对于不同岩石类型具有不同的动力响应,可间接反应岩层的厚度与强度。因此,为克服煤巷顶板岩层状况的隐蔽性问题,合理设计锚杆支护参数,防止出现冒顶问题,对较易发生冒顶事故的煤巷顶板岩石类型进行钻进特性数值试验,研究结果表明:煤巷顶板岩石钻进过程是不连续的,锚固孔的形成是"跳跃式"的;在岩石为均质条件下,钻进速度关系为:砂质泥岩>粉砂岩>泥岩>砂岩,钻头所受阻力关系为:粉砂岩>砂岩>泥岩>砂质泥岩。以上指标在钻进锚固孔过程中利用相关仪器进行监测,对于判别煤巷顶板锚固孔范围内岩石类型及厚度具有重要意义。
- 刘少伟冯友良刘栋梁
- 关键词：层状顶板
- 缓倾斜煤层沿含水采空区掘巷煤柱稳定性研究被引量：5
- 2020年
- 针对缓倾斜煤层含水采空区沿空掘巷存在围岩失稳和突水风险,为了分析和判断防水煤柱及其周围煤岩层的破坏规律和抗溃水能力与研究得出最优的沿空巷道支护控制技术,基于沿空掘巷的煤柱留设理论研究和现场实践,研究了沿含水采空区掘巷时护巷煤柱留设宽度的理论计算与无支护与有支护情况下护巷煤柱的流固耦合—力学反应,采用正交试验设计和FLAC3D数值模拟的方法综合分析了影响护巷煤柱稳定性的因素敏感性、不同护巷煤柱留设宽度下围岩的应力场、位移场、孔隙水压力的分布特征以及不同支护参数下的效果优化。研究结果表明:在煤柱宽度为12~18 m,水头压力为0~0.3 MPa,煤层倾角为2°~10°情况下,护巷煤柱稳定性影响因素的主次顺序为:水压>煤层倾角>煤柱宽度;在最大水头压力的作用下,护巷煤柱的合理宽度为12 m;确定了2214回风巷的最优支护参数。井下工业性试验验证了留设12 m宽度的护巷煤柱安全经济,采用主被动联合支护参数的沿空巷道的围岩表面位移均处于工程允许范围内。
- 刘少伟王伟王强蒋金华李海涛彭海斌
- 关键词：沿空掘巷流固耦合孔隙水压力
- 接长锚杆结构性能试验及工程应用被引量：3
- 2014年
- 针对锚索延伸率小、在变形较大巷道使用效果不好这一问题,设计了一种接长锚杆替代常规锚索,能够克服由于井下巷道尺寸及搬运条件、锚杆长度受到一定约束的限制。利用实验室和数值模拟实验分析了接长锚杆的力学特性,优化了接长锚杆的结构。将接长锚杆应用于贺西煤矿某回采巷道,取得了良好效果。
- 姚宝珠马念杰
- 关键词：结构性能工程应用
- 应力状态对煤巷顶板锚固孔钻进速度的影响被引量：12
- 2014年
- 采用有限元数值软件对煤巷顶板常见岩石在不同应力状态下模拟钻进,发现应力状态对煤巷顶板岩石锚固孔的钻进速度影响不明显。从钻进位移和实时钻进速度两方面对煤巷顶板不同类型岩石钻进结果进行分析讨论,认为平均钻进速度可作为衡量岩石类型的一个较好指标。通过各类岩石瞬时钻进速度的分析,钻头的回弹是不同岩石力学特性的反应,可通过对回弹次数、正面积和负面积等参数对不同岩层进行识别。
- 刘少伟刘栋梁冯友良李鑫涛尚鹏翔
- 关键词：钻进速度应力状态
- 巷道底板预应力锚索注浆封孔机理及新型封孔装置设计被引量：6
- 2015年
- 随着煤矿开采深度的增加,巷道底鼓成为影响煤矿安全生产和经济效益的主要因素,巷道底板预应力锚索注浆是治理底鼓的有效措施。巷道底板预应力锚索注浆技术由于缺乏专用、行之有效的注浆封孔装置,导致施工工艺复杂、效率低、封孔效果差等问题。本文通过分析预应力锚索注浆封孔机理,采用K-ε二维湍流模型,得出了不同封孔长度及封孔缝隙宽度时浆液的流场分布规律,分析了浆液在缝隙中的流速与压力变化特征,确定了较合理的封孔长度与缝隙宽度参数值。利用流体理论计算得出了浆液在缝隙中的损失,得出了封孔长度与缝隙宽度的最优组合,为封孔装置结构尺寸设计及囊袋内封孔材料的配比要求提供了理论依据。结合研究成果,设计得出了新型预应力锚索注浆封孔装置。
- 刘少伟常建超张辉朱乾坤
