防冲吸能构件应变特性及巷道支架应用研究*

为明确防冲吸能支护的力学特性及其应用效果,基于竖向准静态压缩试验研究防冲吸能构件的荷载位移曲线,采用ABAQUS模拟防冲吸能构件的变形压溃过程,并与试验结果进行对比,对变形过程中构件管壁的应变演化进行分析,进而研究吸能支架在冲击作用下的应变特性。研究结果表明:数值计算可以较好地对防冲吸能构件的变形吸能过程和荷载位移曲线进行模拟;采用该构件的液压支架能够满足防冲吸能支护的设计理念和原则;对吸能支架吸能特性研究,防冲吸能构件能够在冲击来临时更好地保护支架,研究成果可为冲击地压巷道支护体系提供设计参考。     

诱导式防冲支护装置的屈曲吸能特性研究

基于薄壁管件屈曲吸能原理,设计了具有特殊形状的诱导式防冲支护装置,应用于一种新式巷道吸能防冲液压支架中,旨在当突发围岩冲击时,通过装置自身及时的变形让位过程,应对支架遭受的冲击破坏作用并快速吸收其携带的冲击能,从而支架结构受到保护,围岩稳定性与巷道的整体性得到保障。防冲支护装置的承载力与吸能量通过吸能理论分析与计算获得;利用ABAQUS大型分析软件模拟两种防冲支护装置结构形式的变形吸能过程,在轴向加载的条件下进行单节支护装置准静态压缩试验。结果表明:单节防冲支护装置支护力大,比吸能高,吸能量大,总体吸能效果好。防冲支护装置吸能特性研究,为解决当下冲击地压发生时巷道支护安全问题提供了新方法。     

劈裂拉伸条件下大红山铜矿矿岩变形特性的试验研究

对大红山铜矿的3种岩石的试样进行了劈裂拉伸(巴西法)试验和单轴压缩试验,研究了岩石的变形特性。劈裂试验中在试样中部相互垂直的方向上粘贴了电阻应变计测量试样的变形。结果表明,在劈裂试验条件下,两种岩石均出现垂直于加载轴线方向所获得的拉伸弹模小于平行于加载轴线方向所获得的压缩弹模的现象。与单轴压缩下试样出现破裂、扩容的破坏特征相比,劈裂拉伸下试样的变形特征为接近峰值时变形曲线斜率会逐渐降低,达到峰值应力后则很快出现数值很大的拉伸变形,直至试样破坏。劈裂拉伸循环加卸载试验发现,大多数试样的拉伸卸载变形大于加载变形,致使残余变形的数值为负值,称之为反向残余变形。此现象与连续介质变形行为的预期不符,至今未见类似报道。反向残余变形是否具有普遍性及其影响,应该开展更多研究。     

矿用六边形折痕构件吸能防冲特性数值分析

为有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出了一种矿用六边形折痕吸能防冲构件,构件防冲体现在构件被压溃过程中吸收冲击能、压溃空间给煤岩提供了一定的能量释放空间和构件恒力变形阶段为液压阀打开提供了时间.采用ABAQUS有限元软件模拟了不同壁厚、不同凹角宽度、轴向“堆积”不同模块个数的构件的吸能特性,并与常规六边形薄壁进行了对比分析.结果表明,折痕引入能有效降低常规六边形构件的峰值载荷、载荷波动系数,提高能量吸收和增加冲程效率,验证了折痕构件的有效性.六边形折痕构件具有较高的冲程效率,模块凹角宽度及壁厚对冲程效率、吸能评价指标影响较小.载荷波动系数随壁厚增加而降低,构件的峰值载荷、平均压溃载荷及吸收能量随壁厚增加而增加.模块凹角宽度对构件的防冲性能影响较大,应选择合适的模块凹角宽度.随“堆积”模块数增加,峰值载荷降低,反力波动增大.防冲构件与现有液压支柱结合使用能提高支柱的防冲性能.     

金属摩擦火花的发生及引燃特性研究

为保障新时期工贸冶金煤矿行业的安全发展,以典型金属材料——TC4钛合金、Q235钢、304不锈钢及铝、镁、锌、铜合金的摩擦火花颗粒为研究对象,探究金属材料摩擦区域温度、火花颗粒表面形貌、粒度特征及引燃特性。结果表明：金属材料的物理特性对摩擦火花的发生情况具有明显影响;高熔点、高硬度、低热导率金属材料——TC4钛合金、Q235钢、304不锈钢更易产生摩擦火花颗粒,其摩擦接触点最高温度分别为462℃、750℃、801℃。摩擦试件的压力和旋转圆盘的转速直接影响摩擦火花颗粒的粒径和单位时间的火花量：随着摩擦试件压力增大、旋转圆盘转速增加,摩擦火花颗粒粒径、单位时间火花量呈现增长趋势。摩擦火花颗粒能够引燃氢气空气混合物与酒精液雾,所形成的爆炸燃烧环境又加剧了摩擦火花颗粒的爆裂燃烧,加大了摩擦火花颗粒的危险性。     

新型矿用圆弧形薄壁防冲吸能装置屈曲特性数值分析

为解决支架面对冲击地压产生的强冲作用容易失效、失稳的难题,针对现有矿用防冲吸能装置存在的不足,提出1种新型矿用圆弧形薄壁防冲吸能装置.采用ABAQUS有限元数值模拟方法对新型防冲吸能装置与原有方形预折纹薄壁装置进行对比分析,同时研究新型防冲吸能装置在不同壁厚和不同轴向模块堆积个数情况下的屈曲特性.结果表明:圆弧形薄壁装...     

液压立柱内外翻转式吸能防冲构件特性数值分析

为增强液压立柱防冲性能,有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出并设计了一种与液压立柱结合使用的内外翻转式吸能构件。采用数值分析对构件吸能防冲特性进行研究,结果表明:轴向压缩下内外翻转式吸能构件具有非常好的稳定变形破坏模式,且构件变形后不向四周膨胀。内外翻转式吸能构件压缩过程中具有恒定的反作用力、较高的冲程效率和有较小的载荷波动系数。内外翻转式吸能防冲构件是一种较为理想的吸能防冲构件,其与现有常规立柱结合使用,可改善立柱受冲击载荷时的受力情况,增强立柱防冲性能。     

板块倾角对折棱管防冲支护装置吸能特性的影响

鉴于煤矿支护设备抗冲击能力差、在冲击地压中易遭受破坏而失效,开发一种结构简单且吸能性能良好的防冲支护装置。对普通方管轴向压缩过程完成数值模拟后,设计折棱管防冲支护装置,并重点研究其板块倾角对其吸能效果的影响。首先,通过有限元数值模拟分析,研究不同板块倾角的防冲支护装置在冲击下的压溃全过程,分析板块倾角对装置吸能效果的影响;其次,将折棱管防冲支护装置与普通方管做吸能性能对比,综合评价折棱管防冲支护装置的优势;最后,结合室内试验,验证折棱管防冲支护装置的最佳板块倾角。结果表明,板块倾角为156°的折棱管防冲支护装置吸能性能最佳。     

煤岩体巷道壁面钻孔减震吸能性能研究

为了掌握瓦斯爆炸冲击载荷在煤岩巷道壁面钻孔下的传播衰减规律,揭示煤岩巷道壁面钻孔减震吸能机理,提高巷道系统的安全稳定性能,基于一维平面应力波理论和节理刚度模型分析了煤矿井下巷道围岩钻孔的减震吸能机理,解释了煤岩壁面钻孔的存在对应力波传递的减弱和阻隔作用。为了深入研究巷道壁面钻孔的减震吸能性能,利用ANSYS/LS- DYNA建立方形巷道模型,模型壁面设置有钻孔,针对巷道右壁面和顶板布置相应监测点,对瓦斯爆炸冲击载荷作用下巷道壁面钻孔的减震吸能性能进行了数值模拟。结果表明:由于介质的非连续性和不同介质之间特性存在差异,煤岩体巷道壁面钻孔有效消减了钻孔后煤岩体质点中波的强度及速度,具有一定的减震吸能作用。研究煤岩巷道壁面钻孔在冲击载荷作用下的减震吸能性能,为研究瓦斯爆炸冲击载荷对巷道系统安全性和稳定性提供依据。     

金属压力容器声发射源特性的研究

通过对多台报废压力容器进行超压试验的声发射检测和对 5 0 0多台压力容器现场声发射检验数据的分析 ,给出了现场压力容器检验可能遇到的多种声发射源的特性。这些声发射源包括裂纹、夹渣、未熔合、未焊透等焊接缺陷的开裂和增长、残余应力释放、氧化皮的剥落、结构摩擦、泄漏、风吹、雨滴撞击和电子噪音等。笔者对这些声发射源的定位、分布和关联特性分别进行了分析与研究 ,并列举了大量的实例。     

覆压及水分对含瓦斯煤体渗吸特性的影响研究

为研究外加水分条件下受载含瓦斯煤体的渗吸特性,利用自主设计的含瓦斯煤体等压渗吸实验装置对煤体中水分及瓦斯的运移进行连续监测,并在瓦斯压力恒定不变的条件下研究覆压及外加水分对煤体渗吸距离、渗吸速度以及瓦斯置换量的影响。结果表明:水分在煤体中的渗吸距离随时间增长先是快速增加,而后缓慢增大。在相同外加水分条件下,相同时刻水分的渗吸速度随覆压增大而增大;在相同覆压条件下的煤体,相同时刻水分的渗吸速度随外加水分的增大而增大;渗吸过程中水分置换出来的瓦斯量随时间变化分为3个阶段,在第1个阶段覆压和外加水分的变化对瓦斯置换量影响不大,之后的2个阶段瓦斯置换量随着外加水分和覆压的增大而增大,并逐渐达到1个极限值。     

驾驶人弯道安全行车特性研究

为研究在弯道路段行驶过程中驾驶人的安全驾驶特性,招募30名驾驶人开展模拟驾驶试验。利用DLab驾驶人因记录分析系统采集弯道行驶过程中驾驶人的车辆操作数据,用face LAB 5非接触式眼动仪同步采集驾驶人的眼动数据,探讨弯道半径对驾驶人视觉及操作模式的影响。结果表明:水平方向上驾驶人的视线主要集中在[-10°,10°],水平视角均值与弯道半径成二次函数关系,并随着弯道半径增大驾驶人的水平视线向右偏移;在操作模式方面,转向盘转角与弯道半径成负相关,车辆横向位置与弯道半径的关系不明显。驾驶人弯道行车时需要及时关注弯道一侧的交通信息,并同时操纵车辆沿弯道轨迹行驶。     

吸能让位防冲支护结构与围岩协同作用体系研究

为防治冲击地压危害,减小人员伤亡与经济损失,采用数值计算方法建立吸能让位防冲液压支架与围岩协同作用体系模型,计算支架和围岩组合体系在静载和冲击载荷作用下的受力状态.结果表明:静载条件下,受煤层影响巷道右侧拱肩位置应力值与塑性应变相对最大,此处最易发生破坏;吸能装置在静载条件下没有发生压缩变形,表明吸能装置不会影响支架正...     

冻融循环下路基改良土力学特性及破坏应变能密度研究

为了探究冻融循环条件下水泥改良路基土的力学特性变化,设计正交试验方案进行相应冻融循环条件下的三轴压缩试验,得到强度影响因素的敏感性排序,找到最佳试样配合比,并引入破坏应变能密度的概念,从能量角度对宏观力学变化规律进行了探究.结果表明:不同试验条件下,水泥改良土经历1次冻融循环作用后强度降低明显,初始黏聚力最大降低49.4％;水泥改良土强度影响因素中龄期及压实度的敏感性较强;水泥改良土在不同围压下经历1次冻融循环,破坏应变能密度分别降低41.12％、38.84％、34.73％、37.80％;分析发现破坏应变能密度和宏观强度与冻融循环次数呈负相关,与围压呈正相关.     

深孔爆破孔底充填缓冲吸能材料减震试验研究

通过对影响爆破震波各种主要因素的分析,针对深孔爆破采用孔底装填吸能缓冲材料,来削减炸药爆炸在孔底的冲击压力和吸收部分能量,从而达到降低爆破震动对周边建(构)物影响的目的。并进行现场爆破试验,对爆破震动波进行测试,同时对减震爆破装药和非减震的常规爆破装药进行比较,获得的测试数据证明,采用孔底装填吸能缓冲材料其减震率达到3.23%～35.19%。     

硅烷的危险特性及安全操作

硅烷作为一种提供硅组分的气体源 ,广泛应用于微电子、光电器件以及高纯度多晶硅生产 ,潜在应用前景更为广阔。随着硅烷应用领域的扩大 ,硅烷安全使用和处理已成为首要的问题。通过对硅烷着火的研究和事故分析表明 ,硅烷的危险特性在于它与氧反应的极强活性 :自燃 ,着火下限低 ,燃烧能量大。由于硅烷的自燃特性 ,对它的安全防范 ,与一般的易燃易爆物质相比 ,除一些共同点之外 ,还有显著的不同之处。在操作中必须预防高浓度硅烷与氧接触发生自燃着火。同时还必须防止硅烷泄漏在有限的空间内与氧混合 ,形成不稳定爆炸性气团。笔者综合分析和研讨了硅烷着火和爆炸的最新进展和成果 ,在实践经验和分析典型硅烷事故的基础上 ,提出了处理和使用硅烷的安全操作要点。     

金属非金属矿山安全生产标准化创建过程研究

金属非金属矿山安全生产标准化的创建是认真落实企业安全生产主体责任,促使矿山预防和控制事故风险,提升矿山安全生产管理水平的重要手段.通过指导多家矿山安全生产标准化系统创建,总结出了安全生产标准化创建过程分为准备阶段、初始阶段和文件策划三个阶段.通过三个阶段详细指出了金属非金属矿山安全生产标准化创建步骤和内容,并指出了标准化创建过程中应重点把握的六个方面的关系,为今后金属非金属矿山安全生产标准化创建提出了过程建议.     

安全文化赋能韧性社区建设研究

为提升基层社区的综合承灾能力,加强韧性社区体系化建设,通过查阅文献、社区调研、实地走访和理论研究等途径厘清韧性社区建设的意义,同时梳理国内外研究现状,并在总结归纳现阶段我国韧性社区建设推进缓慢原因的基础上,提出用理念、制度、环境、行为“四位一体”的安全文化赋能韧性社区建设,通过梳理政府机构、社会专业力量、社区管理组织、广大居民4个主体的关系,绘制韧性社区建设共治体系网,推动基层社区韧性建设的全民参与,为基层社区的韧性治理提供新思路。     

软土深基坑的空间变形特性分析及危险性评估

为准确掌握软土深基坑的变形特性,并合理评价其危险性,基于现场监测成果,进行基坑重要监测项目的空间变形特征分析;通过变形分级和发展趋势判据计算得到相应特征指标,从而开展基坑危险性评估.结果表明:支护结构的空间变形近似呈"驼峰"特征,即基坑两端头的变形值相对较小,而基坑中部的变形值相对较大;周边土体沉降相对较小,随着与基坑...     

煤岩体巷道壁面钻孔减震吸能性能研究北大核心CSCD

为了掌握瓦斯爆炸冲击载荷在煤岩巷道壁面钻孔下的传播衰减规律,揭示煤岩巷道壁面钻孔减震吸能机理,提高巷道系统的安全稳定性能,基于一维平面应力波理论和节理刚度模型分析了煤矿井下巷道围岩钻孔的减震吸能机理,解释了煤岩壁面钻孔的存在对应力波传递的减弱和阻隔作用。为了深入研究巷道壁面钻孔的减震吸能性能,利用ANSYS/LS-DYNA建立方形巷道模型,模型壁面设置有钻孔,针对巷道右壁面和顶板布置相应监测点,对瓦斯爆炸冲击载荷作用下巷道壁面钻孔的减震吸能性能进行了数值模拟。结果表明:由于介质的非连续性和不同介质之间特性存在差异,煤岩体巷道壁面钻孔有效消减了钻孔后煤岩体质点中波的强度及速度,具有一定的减震吸能作用。研究煤岩巷道壁面钻孔在冲击载荷作用下的减震吸能性能,为研究瓦斯爆炸冲击载荷对巷道系统安全性和稳定性提供依据。