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综放支架超声相控阵无损探伤原理与检测技术

采矿与安全工程学报 2012年第3期29卷 328-333页

作者：殷帅峰何富连中国矿业大学资源与安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

为了对综放面几何形状相对复杂的大型机电设备及其组件进行精准探伤,基于综放支架进行无损检测的必要性,提出一维线性超声相控阵无损检测技术。以ZFG10000/23/37H型综放支架活柱探伤为依据,研究了相控聚焦和相控延时接收的基本原理,并... 详细信息

为了对综放面几何形状相对复杂的大型机电设备及其组件进行精准探伤,基于综放支架进行无损检测的必要性,提出一维线性超声相控阵无损检测技术。以ZFG10000/23/37H型综放支架活柱探伤为依据,研究了相控聚焦和相控延时接收的基本原理,并结合单一阵元的归一化声压函数,分析正弦增益加权变迹技术在降低旁瓣对输出波形清晰度影响方面的重要意义。最后以五家沟煤矿5201综放面焊缝开裂的掩护梁探伤为实践,阐述超声相控阵无损检测技术的构成和检测工艺。实例应用表明:一维线性超声相控阵无损探伤技术能够对掩护梁内部微裂隙和表面贯通裂隙进行精准的定位和定量,并能够根据三维图像输出结果准确判定裂隙的发展方向和贯通趋势。

关键词：超声相控阵相控延时动态变迹相位量化误差

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液压支架泄漏检测方法的分析与实践

煤炭学报 2010年第1期35卷 145-148页

作者：张守宝谢生荣何富连中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

对液压支架产生故障的主要形式进行了统计和总结,并对故障产生的主导因素进行了分析,得出大多数故障的产生都是由泄漏引起的;根据液压支架泄漏特点提出了通过检测泄漏产生的高频声波实现故障检测和准确定位的支架故障检测原理,运用概率... 详细信息

对液压支架产生故障的主要形式进行了统计和总结,并对故障产生的主导因素进行了分析,得出大多数故障的产生都是由泄漏引起的;根据液压支架泄漏特点提出了通过检测泄漏产生的高频声波实现故障检测和准确定位的支架故障检测原理,运用概率论的方法得出了信号检测接收机的表达式,并成功研制了新型支架液压泄漏检测仪。液压泄漏检测的现场实践表明,该仪器能适应煤矿现场的复杂条件,不但能检测出液压支架外部泄漏的故障部位,而且还能检测出人用直观方法不能检查出的内部泄漏、串液等故障,提高了故障检测成功率,实现了井下支架泄漏故障的无损伤检测。

关键词：液压支架泄漏故障检测机理

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矿井通风系统环境温度实时计算与应用

煤炭学报 2012年第5期37卷 863-867页

作者：张小康何富连马恒北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 霍州煤电集团有限责任公司山西霍州031400 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

结合矿井通风网络解算,对矿内通风巷道风流温度进行了实时计算与分析。首先对影响风流温度的不同热源进行了分类,选定了基本热源计算公式;然后根据对矿井不同特征巷道的划分,对不同性质的巷道进行了分析,最后结合大强煤矿实际状况,计算... 详细信息

结合矿井通风网络解算,对矿内通风巷道风流温度进行了实时计算与分析。首先对影响风流温度的不同热源进行了分类,选定了基本热源计算公式;然后根据对矿井不同特征巷道的划分,对不同性质的巷道进行了分析,最后结合大强煤矿实际状况,计算并分析了矿井风流温度参数。成果可为高温矿井的系统开拓、改扩建和通风系统的设计提供参考。

关键词：矿内环境环境风流温度热源通风网络风流温度计算

利用井上下电磁辐射确定煤岩动力灾害的钻屑量预警值

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煤炭学报 2011年第4期36卷 615-618页

作者：高忠红何富连孟筠青王波中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 山西煤炭职业技术学院山西太原030031

预测井下煤岩动力灾害的钻屑量预警值由于受现场条件、人的主观判断等因素影响,准确性较差,根据钻屑量与电磁辐射幅值均可以表征应力集中程度这一原理,收集平顶山天安煤业股份有限公司八矿戊9.10-12160工作面电磁辐射和钻屑量监测数据,... 详细信息

预测井下煤岩动力灾害的钻屑量预警值由于受现场条件、人的主观判断等因素影响,准确性较差,根据钻屑量与电磁辐射幅值均可以表征应力集中程度这一原理,收集平顶山天安煤业股份有限公司八矿戊9.10-12160工作面电磁辐射和钻屑量监测数据,利用曲线拟合找出二者的对应关系,同时在实验室测出该工作面煤岩样发生破坏前电磁辐射幅值一般在60 mV左右波动,最大值达到100 mV,依此计算出井下钻屑量的预警值为3.09 kg/m,最大值为5.462 kg/m,通过现场验证具有较高的准确性,证明该方法可以作为井下钻屑量预警值的确定方法。

关键词：煤岩动力灾害电磁辐射钻屑量预警值

大断面强采动综放煤巷顶板非对称破坏机制与控制对策

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岩石力学与工程学报 2016年第4期35卷 806-818页

作者：张广超何富连中国矿业大学资源与安全工程学院北京100083

针对大断面强采动综放煤巷开掘过程中出现的顶板非对称变形破坏现象,以王家岭煤矿为工程背景,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟和井下试验等手段,对变形破坏机制与控制对策进行研究。得出如下结论：（1）综放煤巷顶板呈现非... 详细信息

针对大断面强采动综放煤巷开掘过程中出现的顶板非对称变形破坏现象,以王家岭煤矿为工程背景,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟和井下试验等手段,对变形破坏机制与控制对策进行研究。得出如下结论：（1）综放煤巷顶板呈现非对称变形破坏特征,表现为煤柱侧顶板严重下沉、剧烈水平滑移变形及肩角部位顶板错位、嵌入、台阶下沉等;（2）侧向基本顶于煤柱上方距采空区边缘6-7 m处发生破断,基本顶的破断和回转下沉运动引起的不均衡支承压力q和回转变形压力σ是沿空巷道不对称变形破坏的根本力源,靠煤柱侧顶板及肩角部位是巷道变形破坏的关键部位;（3）受采空区不稳定覆岩运动和巷道开挖影响,巷道围岩结构和应力分布以巷道中心线为轴呈非对称性分布,而原有支护未能对煤柱侧顶板及肩角等部位加强支护且无法适应顶板剧烈水平运动,巷道掘出后呈现出非对称矿压显现,后期受到本工作面回采影响,非对称变形破坏进一步加剧。（4）分析该类巷道支护原理,提出集高强锚梁网、非对称锚梁桁架结构、预应力锚索桁架的非对称控制体系,阐述其控制机制,并进行方案设计和工程应用。数值模拟和工程实践表明,该技术可有效减弱顶板应力和位移分布的非对称性,控制围岩非对称变形破坏。

关键词：采矿工程沿空掘巷大断面非对称锚索桁架滑移变形

深部高水平构造应力巷道围岩稳定性分析及控制

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中国矿业大学学报 2015年第3期44卷 466-476页

作者：何富连张广超中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

以邢东矿副暗斜井坡底段巷道为工程背景,采用数值模拟、井下试验及现场实测等方法,研究高水平构造应力巷道围岩响应特征及控制技术.结果表明:1)随着侧压系数增加,顶底板偏应力峰值线性增长,帮偏应力峰值先增加后恒定,且存在峰值深部转... 详细信息

以邢东矿副暗斜井坡底段巷道为工程背景,采用数值模拟、井下试验及现场实测等方法,研究高水平构造应力巷道围岩响应特征及控制技术.结果表明:1)随着侧压系数增加,顶底板偏应力峰值线性增长,帮偏应力峰值先增加后恒定,且存在峰值深部转移现象,偏应力峰值增加量由大到小为:顶板(23 MPa),底板(18 MPa),两帮(12.5 MPa),拓展深度由大到小为:顶板(4.8m),底板(4.0m),两帮(1.6m).2)围岩表面位移与侧压系数近似指数增长,表面位移增加量由大到小为:顶板(901mm),两帮(849mm),底板(784mm),主要变形范围由大到小为:两帮(4.4m),顶板(3.0m),底板(2.8m);3)顶板底板破坏深度与侧压系数呈正比例增长,帮部破坏深度变化不大,破坏深度由大到小为:顶板(6.0m),底板(5.6m),两帮(3.0m).深部高水平构造应力巷道失稳机制为:开挖引起高偏应力→岩层剪切错动→膨胀大变形/支护系统损毁,并提出"高强度高预紧力长锚杆+大直径高强锚索+U型钢可缩性支架+壁后注浆"的综合控制方案,阐述了其支护机理.

关键词：水平构造应力深井偏应力响应特征支护

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深井高应力软岩巷道围岩变形破坏机制及控制

采矿与安全工程学报 2015年第4期32卷 571-577页

作者：张广超何富连中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

为解决深井高应力软岩巷道出现的围岩大变形和支护问题,以邢东矿-980大巷为例,采用现场调研、数值模拟、井下试验等方法,分析围岩大变形等级和变形破坏机理。研究认为其破坏的主要因素有围岩裂隙发育且敏感性强、高地应力、复杂地质构... 详细信息

为解决深井高应力软岩巷道出现的围岩大变形和支护问题,以邢东矿-980大巷为例,采用现场调研、数值模拟、井下试验等方法,分析围岩大变形等级和变形破坏机理。研究认为其破坏的主要因素有围岩裂隙发育且敏感性强、高地应力、复杂地质构造、水理作用,确定其属于应力扩容膨胀型(HJS)复合地质软岩。巷道变形破坏动态过程为:围岩裂隙发育、强度低(高应力扰动作用下)→形成大范围破碎带→水理、复杂地质构造及流变特性→大变形失稳。基于上述研究,提出以高强锚网索、可缩性环形支架、注浆加固为核心的多层次耦合支护系统,分析具体支护形式与围岩的耦合作用机理,并进行支护参数设计。工程实践表明:-980大巷扩修60 d后围岩变形速率降至1 mm/d,顶板最大收敛值193 mm,两帮最大收敛值114 mm,底板最大收敛值151 mm,实现了深井软岩巷道稳定性控制。

关键词：软岩巷道深井变形破坏机制多层次耦合支护

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深部破碎软岩巷道围岩稳定性分析及控制

岩土力学 2015年第5期36卷 1397-1406页

作者：何富连张广超中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

针对深部破碎软岩巷道围岩稳定性控制难题,以邢东矿-980车场巷道为研究对象,采用现场调研、数值模拟、井下试验及现场观测等方法分析围岩变形破坏特征,揭示其破坏机制,针对性地提出了以高强锚杆密集支护、新型喷层结构护表、滞后注浆加... 详细信息

针对深部破碎软岩巷道围岩稳定性控制难题,以邢东矿-980车场巷道为研究对象,采用现场调研、数值模拟、井下试验及现场观测等方法分析围岩变形破坏特征,揭示其破坏机制,针对性地提出了以高强锚杆密集支护、新型喷层结构护表、滞后注浆加固为主体的多层次锚喷网注联合支护系统,详细阐明了具体支护措施的围岩控制机制,并用数值方法分析了锚杆间距、喷层厚度对于围岩应力场和位移场的影响规律。研究表明:(1)随着锚杆间距减小(0.7 m→0.3 m),锚杆承压拱和喷层结构的承载能力呈幂函数增长趋势,锚固区围岩压应力呈线性增长趋势,围岩变形量明显降低;(2)随着喷层厚度增大,喷层结构承载能力近似线性增长,锚固区围岩压应力亦呈增长趋势,各部位围岩位移量显著降低;(3)当喷层厚度达到200 mm时,非锚固区内围岩大部分处于压应力状态,拉应力区大幅减少。基于上述研究,结合现场地质、生产条件确定试验巷道围岩支护方案,并进行现场应用。工程实践表明,多层次锚喷网注联合支护技术可有效控制深井破碎软岩巷道围岩大变形,实现深井巷道围岩的稳定性控制。

关键词：破碎软岩巷道高强喷层喷层厚度锚杆间距

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大断面综放沿空巷道煤柱合理宽度与围岩控制

岩土力学 2016年第6期37卷 1721-1728,1736页

作者：张广超何富连中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

确定合理的区段煤柱宽度及巷道支护型式和参数,对于提高资源回采率和巷道安全性及实现综放开采高产高效意义重大。以王家岭煤矿20103区段运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值分析了不同煤柱宽度下围岩主应力差、变形及破坏演化规律,认为... 详细信息

确定合理的区段煤柱宽度及巷道支护型式和参数,对于提高资源回采率和巷道安全性及实现综放开采高产高效意义重大。以王家岭煤矿20103区段运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值分析了不同煤柱宽度下围岩主应力差、变形及破坏演化规律,认为合理煤柱宽度为6～10 m,并结合实际地质和生产条件确定试验巷道煤柱宽度为8 m。采用理论分析和现场钻孔窥视方法综合确定基本顶断裂线位于距采空区约7 m处,认为由于综放沿空巷道围岩性质结构和应力分布沿巷道中心线呈明显非对称性,将引发煤柱侧顶板严重下沉和肩角部位煤岩体错位、嵌入、台阶下沉等非对称破坏特征,靠煤柱侧顶板及肩角部位是巷道变形破坏的关键部位。在此研究基础上,针对性地提出了以高强锚梁网、不对称锚梁、锚索桁架为主体的综合控制技术,详细阐明了具体支护措施的控制机制,并进行现场应用。工程实践表明,8 m煤柱宽度合理,该支护技术能够保证窄煤柱沿空巷道围岩稳定,并已在王家岭煤矿大面积推广应用,对类似工程条件的支护技术具有一定的理论意义和实用价值。

关键词：主应力差煤柱宽度大断面非对称性沿空掘巷锚索桁架