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锻压技术 2013年第6期38卷 80-85页

作者：艾超孔祥东刘胜凯王光平先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 河北秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

针对泵控压机液压系统卸压冲击问题,以0.6MN泵控压机为载体,结合功率键合图进行研究,推导出基于噪声声强最弱的理论卸压曲线。搭建了比例变量径向柱塞泵(RKP)模型,并推导出工作缸模型、包含动态摩擦项的修正型分段集中参数管道模型及其... 详细信息

针对泵控压机液压系统卸压冲击问题,以0.6MN泵控压机为载体,结合功率键合图进行研究,推导出基于噪声声强最弱的理论卸压曲线。搭建了比例变量径向柱塞泵(RKP)模型,并推导出工作缸模型、包含动态摩擦项的修正型分段集中参数管道模型及其它单元模型;以卸压过程中最大声强值最小为目标,运用拉格朗日中值定理,推导出理论卸压曲线;通过仿真对比卸压过程中理论、指数、线性和正弦卸压曲线下的主缸和卸压管压力曲线,并在0.6MN泵控压机上进行实验研究。研究结果表明:基于键合图理论模型的仿真曲线与实测曲线吻合较好,并且理论卸压曲线具有较好的卸压效果,为减小卸压冲击提供了一种有效的新途径。

关键词：功率键合图泵控压机卸压特性噪声声强

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切顶卸压采空区全域卸压特性及渗透率演变规律

切顶卸压采空区全域卸压特性及渗透率演变规律

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作者：贾奇河南理工大学

学位级别：硕士

切顶卸压开采模式与传统长壁开采模式相比,在开采工艺和顶板垮落特性等方面存在差异,导致切顶卸压采空区覆岩运动规律发生改变,其采空区两端无留设煤柱支撑顶板,消除了顶板的卸压不充分区域,让整个采空区顶板得以充分卸压,两种开采模式... 详细信息

切顶卸压开采模式与传统长壁开采模式相比,在开采工艺和顶板垮落特性等方面存在差异,导致切顶卸压采空区覆岩运动规律发生改变,其采空区两端无留设煤柱支撑顶板,消除了顶板的卸压不充分区域,让整个采空区顶板得以充分卸压,两种开采模式的差异必然带来覆岩内部应力场和裂隙场的变化,进而使采空区渗透率演变规律发生改变,影响采空区内部风流运移。为研究切顶卸压采空区全域卸压特性及渗透率演变规律,本文通过理论分析、数值模拟和现场相结合的研究方法,在分析采空区卸压机理的基础上,结合哈拉沟煤矿12201试验工作面工程背景,采用FLAC3D数值软件模拟了采空区覆岩破坏变形过程,得到切顶卸压采空区覆岩全域卸压特性,根据模拟结果分析了采空区空隙率和渗透率演变规律,并运用FLUENT软件模拟了采空区风流运移规律。获得的主要结论如下:综合理论分析和现场采空区矸石碎胀系数实测数据,将切顶卸压采空区覆岩运动区划为四个阶段:进行聚能爆破后至工作面开采前处于切顶超前影响阶段,工作面至推进后方0-30m之间处于卸压充填阶段,工作面推进后30-102m之间处于动压承载阶段,工作面推进102m之后处于压实稳定阶段。采用FLAC3D数值软件模拟研究了切顶卸压采动覆岩移动破坏变形规律,得到了切顶卸压采空区全域卸压特性,模拟结果表明:切顶可以减小巷道顶板应力,使巷旁应力峰值降低,优化采场围岩应力;与传统开采模式相比,在倾向方向上,单侧切顶卸压开采切顶侧巷旁应力峰值减小0.66MPa,减小了12.50%,双侧切顶卸压开采两条顺槽巷道巷旁应力峰值均减小0.96MPa,减小了18.18%;在走向方向,单侧开采切顶侧顺槽巷道与双侧开采两条顺槽巷道顶板平均应力降低50%;在垂直方向上,单侧切顶开采卸压角最大增加15.3°,双侧切顶开采卸压角最大增加16.2°;在垮落范围上,通过切顶使得切顶侧巷道垮落范围增加6m,垮落更加充分;在卸压范围上,切顶侧巷道相较于传统开采模式卸压范围增加13m,卸压范围大幅增加。因此与传统开采模式相比,切顶卸压开采模式在水平和垂直方向具有全域卸压特性,卸压更为充分,卸压范围更大。通过公式计算得到了切顶卸压开采模式下采空区沿倾向和走向方向上空隙率和渗透率演变规律,采用FLUENT数值软件模拟研究得到如下结果:传统开采模式下采空区风流主要交换区域有两处,分别位于沿工作面倾向方向0-5m和15-45m区段;切顶卸压开采模式下采空区风流主要交换区域有四处,分别位于沿工作面倾向方向0-35m、275-310m、310m-320m区段和沿采空区走向方向10-30m区段。(图58幅,表10个,参考文献118篇)

关键词：切顶卸压采空区卸压特性渗透率风流运移规律

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切顶卸压采空区覆岩裂隙带演化及渗透率演变

切顶卸压采空区覆岩裂隙带演化及渗透率演变

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作者：黄震河南理工大学

学位级别：硕士

切顶卸压开采模式与传统长壁开采模式相比,在开采工艺和顶板垮落特性等方面存在差异,导致与传统模式相比切顶卸压采空区覆岩的运动规律发生变化。切顶卸压开采模式切断顶板的应力传递路径,缩短顶板悬臂梁的长度,减少采空区侧煤体受到回... 详细信息

切顶卸压开采模式与传统长壁开采模式相比,在开采工艺和顶板垮落特性等方面存在差异,导致与传统模式相比切顶卸压采空区覆岩的运动规律发生变化。切顶卸压开采模式切断顶板的应力传递路径,缩短顶板悬臂梁的长度,减少采空区侧煤体受到回采动压的影响,两种模式的差异性必然会引起覆岩内部应力场和位移场的变化,进而使采空区冒落带和裂隙带渗透率演变规律发生改变。为研究切顶全域卸压采空区覆岩裂隙带渗透率演变规律,本文将通过理论分析、数值模拟和现场实测数据相结合的方法,在公式计算冒落带与裂隙带的理论高度的基础上,结合柠条塔煤矿S1201试验工作面为研究背景,采用3DEC数值模拟软件模拟切顶卸压模式下采空区覆岩破坏变形过程,得到切顶卸压采空区覆岩全域卸压特性,根据模拟结果分析了采空区覆岩裂隙带的应力场、位移场及塑性区演化规律,并进一步总结了覆岩裂隙带变形演化规律。获得的主要结论如下:切顶卸压模式对比传统模式,在冒落带走向上,边缘煤柱应力峰值增加2.98MPa,平均应力增加2.14MPa,采空区顶板平均应力降低2.04Mpa,平均位移量增加1.77m。在冒落带倾向上,远离切顶侧平均应力增加3.68Mpa,平均位移量降低0.08m;巷道顶板平均应力降低2.27MPa,平均位移量降低0.38m;靠近切顶侧平均应力降低0.66MPa,平均位移量增加0.84m。在裂隙带走向上,应力峰值增加5.76MPa,平均应力降低2.06MPa,最大位移量降低0.79m,平均位移量降低0.41m。在倾向上,远离切顶侧平均应力增加4.40Mpa,平均位移量降低0.09m,巷道平均应力降低4.32Mpa,平均位移量降低0.32m,靠近切顶侧平均应力降低0.94Mpa,平均位移量降低0.53m。与传统开采模式相比,切顶卸压采空区卸压具有全域特性。使用3DEC软件对切顶卸压条件下采空区覆岩应力场、位移场、塑性区分布特征与演化规律进行研究,得到工作面推动过程中采空区顶板运动及变形演化规律。在工作面推进过程中,采空区覆岩一直处于“平衡-弯曲-破断-垮落-再平衡”的动态变化状态。覆岩采动引发的采空区顶板运动划分为三个阶段,工作面推进0-40m时为卸压充填期,工作面推进40-120m时为压实活动期,工作面推进120m以后为顶板趋稳期。通过理论计算推导出冒落带和裂隙带的空隙率与渗透率公式,根据现场实测碎胀系数数据得到切顶卸压采空区冒落带与裂隙带的三维渗透率演变规律。从走向可以看出,随着距离工作面越远,冒落带的空隙率逐渐减少,直至空隙率为0.28。从倾向可以看出,空隙率曲线呈现两端高中间低分布,切顶侧的最大空隙率为0.34,未切顶侧的最大空隙率为0.38,采空区中部平均空隙率为0.29。裂隙带空隙率曲线表明,在走向上两端空隙率比采空区中部大。倾向方向采空区空隙率呈两端高中间低分布,切顶侧空隙率大于未切顶侧空隙率。冒落带渗透率曲面呈不规则“铲”状分布,四周渗透率高、中部渗透率低,未切顶一侧渗透率高于切顶一侧。裂隙带渗透率呈“驼峰”状分布,走向上裂隙带两端渗透率明显高于裂隙带中部,倾向上靠近切顶一侧的渗透率“驼峰”远大于未切顶侧。(图45幅,表5个,参考文献112篇)

关键词：切顶卸压采空区裂隙带卸压特性渗透率

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