检索结果-南通市图书馆

作者：张亮安徽理工大学

学位级别：硕士

锚杆支护在巷道支护中占据重要地位,广泛应用于工程实践。本文以淮南矿业集团谢一矿5121B9b(s)工作面-780m水平回采巷道为研究对象,采用理论分析、FLAC3D数值模拟以及现场实测的综合研究方法,对深井回采巷道围岩力学特征及锚杆支护设计... 详细信息

锚杆支护在巷道支护中占据重要地位,广泛应用于工程实践。本文以淮南矿业集团谢一矿5121B9b(s)工作面-780m水平回采巷道为研究对象,采用理论分析、FLAC3D数值模拟以及现场实测的综合研究方法,对深井回采巷道围岩力学特征及锚杆支护设计进行了深入研究。建立了深部回采巷道围岩力学特征的理想弹塑性力学模型,推导出了深井巷道塑性区半径,在此基础上对锚杆支护参数进行了初步设计;利用正交试验与数值模拟相结合的方法对锚杆支护参数进行了优化设计,获得了合理的支护参数;同时对深井巷道围岩力学特征及锚杆支护效果进行了分析;最后通过现场试验的方法对锚杆支护效果进行了校验,并揭示了深井回采巷道掘进期间及工作面回采期间围岩力学特征。研究成果为类似条件下的锚杆支护参数设计提供了一定的参考价值。

关键词：深井回采巷道锚杆支护正交优化数值模拟围岩力学特征

深井采场顶板巷道围岩变形破坏特征及卸压控制技术研究

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深井采场顶板巷道围岩变形破坏特征及卸压控制技术研究

作者：熊藤根安徽理工大学

学位级别：硕士

“一巷多用、联合治理、连续开采”瓦斯治理模式因其治理速度快、消耗成本低等特点现已被广泛应用于深部煤层群开采瓦斯治理,此模式所述瓦斯综合治理巷常常布置于两个煤层之间,位于下伏煤层顶板中,由于巷道受下伏煤层强采动影响,巷道围... 详细信息

“一巷多用、联合治理、连续开采”瓦斯治理模式因其治理速度快、消耗成本低等特点现已被广泛应用于深部煤层群开采瓦斯治理,此模式所述瓦斯综合治理巷常常布置于两个煤层之间,位于下伏煤层顶板中,由于巷道受下伏煤层强采动影响,巷道围岩变形破坏严重,难以满足正常通风和工作需求。鉴于此,如何维护巷道围岩稳定,实现一巷多用,是亟待解决的难题之一。以潘三煤矿17191(1)工作面顶板瓦斯综治巷为工程背景,综合采用实验室试验、数值模拟、理论分析和现场工业性试验等方法研究了深井采场覆岩结构演化规律,揭示了深井采场顶板巷道围岩变形破坏特征及失稳机理,提出并制定了深井采场顶板巷道围岩超前预裂卸压控制技术方案,得到如下结论:(1)揭示了深井采场覆岩结构演化规律。工作面开采后,采空区右侧岩层形成长臂“F”型悬顶结构,当工作面推至停采线后,工作面上方43m处岩层形成宽5mm,长60cm的离层,采空区右侧悬顶结构由长臂“F”型逐渐变化为中短臂“F”型,工作面上覆岩层呈现“上三带”分区,其中冒落带高度大约为7m,裂隙带高度达38m左右,岩层垮落角为55°。(2)揭示了深井采场顶板巷道围岩变形破坏特征及失稳机理。巷道帮部围岩垂直应力集中程度最大位置处于中上部,帮部变形呈现非对称性,靠近采空区侧帮部较大,巷道底板围岩水平应力集中程度最大位置位于中部,底板以拉破坏为主,破坏深度达4.5m。工作面开挖后,巷道周边原有集中应力、悬臂结构的附加应力及工作面侧向采动压力形成叠加应力,作用于巷道围岩,加剧了巷道围岩的塑性破坏,进一步导致围岩变形量增大。(3)提出并实施了深井采场顶板巷道围岩超前预裂卸压控制技术。基于理论分析和数值模拟实验,确定了卸压高度及角度的最优值,分别为49.9m和仰角80°。采用最优参数组合下的技术方案后,实现了工作面侧向悬顶结构由中短臂“F”型向短臂“F”型的转变,阻断了侧向采动支承压力向顶板巷道围岩的“转移”通道,降低了悬臂结构和采动支承压力对顶板巷道围岩的施载作用,减少了巷道围岩应力集中程度,改善了围岩自身结构的稳定承载特性,减少了巷道围岩变形。将该技术应用于现场实践后,巷道断面收缩率减小了34.3%,试验效果良好。图77表5参112

关键词：深部开采破坏特征预裂切顶卸压顶板巷道围岩控制

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悬臂式掘进机自适应截割控制实验研究

悬臂式掘进机自适应截割控制实验研究

作者：何孙千娇安徽理工大学

学位级别：硕士

深井斜顶巷道围岩稳定特征及全锚支护机理研究

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深井斜顶巷道围岩稳定特征及全锚支护机理研究

作者：贺凯安徽理工大学

学位级别：硕士

潘三煤矿17102(3)工作面运输顺槽埋深800m,是典型的深部斜顶回采巷道。以其为工程背景,采用共形映射函数和复变函数法求解了斜顶巷道围岩应力分布解析解,并结合强度准则定义了围岩稳定指数,获得了深井斜顶回采巷道围岩稳定特征。然后,... 详细信息

潘三煤矿17102(3)工作面运输顺槽埋深800m,是典型的深部斜顶回采巷道。以其为工程背景,采用共形映射函数和复变函数法求解了斜顶巷道围岩应力分布解析解,并结合强度准则定义了围岩稳定指数,获得了深井斜顶回采巷道围岩稳定特征。然后,基于锚杆弹性本构模型建立了计算锚杆工作阻力、锚杆轴力和杆体剪应力的力学模型,获得了预紧力和锚固长度对锚杆工作阻力的影响规律、斜顶巷道全长锚固锚杆轴力和剪应力的分布规律以及受采动应力影响时不同支护形式对斜顶巷道围岩稳定性的影响特征,得到如下结论:(1)结合围岩应力分布和围岩强度准则定义的围岩稳定指数,可综合反映巷道应力条件、巷道断面几何参数以及巷道围岩强度参数对巷道局部稳定性的影响特征,与应力集中系数相比,围岩稳定指数更加合理。基于锚杆塑性本构模型建立的力学模型可真实的反映锚杆应力应变关系对锚杆锚固力学特性的影响特征,与弹性、应变强化等锚杆本构模型相比,塑性本构模型更加合理。(2)在深井斜顶回采巷道中,高帮失稳区面积大于低帮,高帮稳定性较差。两帮围岩稳定指数整体小于顶底板,两帮较顶底板更加容易破坏。巷角处围岩稳定指数趋于0,巷角的稳定性最差,且巷角处的破坏区主要向斜顶巷道两帮中部和顶底板中部发展,向围岩深部发展的趋势较小。(3)锚杆在弹性阶段时,增加预紧力和锚固长度可有效提高锚杆工作阻力。锚杆进入屈服阶段和应变强化阶段后,继续增加预紧力和锚固长度不能有效提高锚杆工作阻力。预紧力和锚固长度对普通锚杆和高强锚杆的影响规律相似,预紧力和锚固长度相同时,普通锚杆工作阻力小于高强锚杆25kN左右。(4)巷道掘进和工作面回采期间,全长锚固锚杆轴力先增加后减小,在锚杆中性点处达到最大值。杆体剪应力与锚杆轴力的导数呈现为正比例关系,比例系数为锚杆周长的倒数。在采煤工作面超前支承压力峰值附近,锚杆轴力超过锚杆屈服极限,锚杆进入应变强化状态,锚杆轴力沿杆体方向基本不变。(5)在深井斜顶回采巷道中,与端部锚固锚杆支护相比,全长锚固锚杆支护在提供较大工作阻力的同时,对巷道浅部岩层还可提供沿杆体方向的剪应力,有利于改善巷道浅部岩层应力状态。同时,巷角处全长锚固锚杆工作阻力远大于端部锚杆锚支护,较大程度上抑制了巷角的失稳区域的发展。图101 表17 参141

关键词：深井斜顶回采巷道全长锚固锚杆支护共形映射函数围岩稳定指数锚杆塑性本构模型

巷道掘进机截割过程岩石硬度识别方法及实验研究

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巷道掘进机截割过程岩石硬度识别方法及实验研究

作者：戚鹏飞安徽理工大学

学位级别：硕士

“采掘失衡”问题日益显著,掘进智能化是提高掘进效率的有效手段,掘进机截割过程岩石硬度识别是智能掘进的基础。针对掘进机截割过程中岩石硬度识别困难的问题,首先分析了掘进机截割工况及截割关键参量,确定了试验平台的搭建原理、运动... 详细信息

“采掘失衡”问题日益显著,掘进智能化是提高掘进效率的有效手段,掘进机截割过程岩石硬度识别是智能掘进的基础。针对掘进机截割过程中岩石硬度识别困难的问题,首先分析了掘进机截割工况及截割关键参量,确定了试验平台的搭建原理、运动维度及关键传感器。依据相似原理等理论,搭建了掘进机多截割工况岩石硬度识别试验平台,完成不同截割工况的模拟试验获得关键传感器数据。采用信号分析的方法处理传感器数据,提出了一种多截割工况岩石硬度识别算法,完成了岩巷掘进机截割过程的岩石硬度识别。主要研究内容及结论如下:1)确定了多截割工况岩石硬度识别实验平台的运动维度和关键传感器。将掘进机的经典截割工况:纵向钻进截割、左右水平截割、上下垂直截割作为多截割工况岩石硬度识别实验平台的运动维度。将电流及扭矩信号作为硬度识别的监测量,搭建多截割工况岩石硬度识别试验平台,依据相似理论制作4块不同硬度的模拟岩石试件,完成多截割工况掘进模拟试验。2)完成了电流及扭矩信号的5种方法分解,基于CEEMDAN-VMD二次组合分解岩石硬度识别准确度最高。在截割电机电流及扭矩信号分解阶段,分别使用了WPD、VMD、CEEMDAN、WPD-VMD、CEEMDAN-VMD五种分解方法对截割电机电流及扭矩信号进行分解,在上下截割工况下,基于WPD的岩石硬度识别准确率为70.8%、基于VMD的岩石硬度识别准确率为76.7%、基于CEEMDAN的岩石硬度识别准确率为90%、基于WPD-VMD的岩石硬度识别准确率为80.4%、基于CEEMDAN-VMD的岩石硬度识别准确率为99.2%。3)提出了一种掘进机多截割工况岩石硬度识别算法,完成了截割过程岩石硬度识别。在分解阶段使用CEEMDAN-VMD的二次组合分解方法分别对截割电机的电流及扭矩信号分解获得截割电机电流及扭矩信号的IMF分量,并对每一个信号样本构造“时-频-熵”混合特征。通过基于Relief-F结合Pearson相关系数的特征优选方法,对截割电机电流及扭矩信号的“时-频-熵”混合特征优选。最后将优选的特征输入到乌燕鸥算法优化的随机森林中。最终识别结果表明,上下截割工况下岩石硬度识别准确度为99.2%、左右截割工况下岩石硬度识别准确度为99.6%、钻进截割工况下岩石硬度识别准确度为100%。图[56]表[11]参[92]

关键词：岩巷掘进机岩石硬度识别特征优选随机森林

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回采巷道全长树脂锚杆锚固力学特性研究

回采巷道全长树脂锚杆锚固力学特性研究

作者：王拓安徽理工大学

学位级别：硕士

传统支护体系采用端头锚固或加长锚固锚杆支护效果差,难以控制复杂困难巷道条件下围岩的有害变形,而全长锚固锚杆具有其支护刚度高且对围岩变形和离层敏感的优点,能够有效防止巷道围岩的变形。本论文以煤矿回采巷道端头锚固和全长锚固... 详细信息

传统支护体系采用端头锚固或加长锚固锚杆支护效果差,难以控制复杂困难巷道条件下围岩的有害变形,而全长锚固锚杆具有其支护刚度高且对围岩变形和离层敏感的优点,能够有效防止巷道围岩的变形。本论文以煤矿回采巷道端头锚固和全长锚固锚杆支护为研究对象,采用理论分析、实验室试验及现场实测的综合研究方法,分析了端头锚固和全长锚固在不同预设参数条件下的锚固受力状态;在实验室设计建立了 1:1锚固拉拔实验系统,配合液压锚杆钻机及手动油压千斤顶,实现了垂直及水平荷载下2.5m全长树脂锚固拉拔试验,通过光纤光栅传感技术在锚杆中的测试应用,对锚杆进行受力监测,研究了在不同垂直压力、侧压系数、预紧力条件下,端头锚固和全长树脂锚固锚杆杆体轴力分布及承载特征;并且在煤矿巷道现场对光纤光栅测力锚杆进行受力监测,验证光纤光栅测力锚杆的应用效果。研究结果表明:在相同拉拔力条件下,当侧压系数不同时,围岩水平压力增大可以有效降低锚杆的轴力,其影响主要是集中于端头锚固支护初期和对全长锚固支护后期;增大扭矩可以提高端头锚固和全长锚固前期锚杆增阻速度和对围岩的压力。研究结果为煤矿回采巷道全长树脂锚固锚杆支护提供了一定的理论依据。

关键词：锚杆锚固扭矩围岩侧压系数光纤光栅轴力减小比例锚固力