国家自然科学基金(51274087)
- 作品数：23 被引量：103H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>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项博士科研启动基金更多>>
- 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
- 软岩巷道锚杆孔孔底增孔锚固方式及扩孔参数研究被引量：5
- 2017年
- 针对软岩巷道围岩变形控制问题,结合巷道围岩传统锚固系统锚固力计算方法,分析了围岩孔底增扩锚固的可行性,并给出了一种增扩锚固系统锚固力计算方法,得到了影响扩锚系统锚固力的主要因素为扩孔形状,稳定性受增扩部位围岩承载能力决定;采用理论力学和材料力学的方法建立了圆柱体增扩、倒圆台体增扩、圆台体增扩的简化力学模型,提出扩孔角θ<45°时倒圆台体增扩最优,绘制了倒圆台体增扩部位承载区域围岩应力σb与扩孔参数的二元函数关系曲线,得到了最佳扩锚长度L为130 mm、最佳扩孔角θ为15°、最佳扩孔直径D为100 mm;最后采用数值计算的方法对理论分析结果进行了验证,理论推导与模拟结果吻合。研究结果补充了软岩巷道孔底最佳扩孔参数精确理论计算方法的不足之处,为扩锚技术在软岩巷道支护中的推广应用提供理论依据。
- 张伟光陈全君刘少伟王鹏史家斌
- 关键词：软岩巷道围岩变形
- 煤矿巷道顶板锚索托盘受力特征及适用性分析被引量：5
- 2016年
- 针对煤矿巷道锚索支护中因锚索托盘受力失稳而导致的锚固失效以及冒顶的问题,结合煤矿巷道锚索支护常用的组合平托盘、专用碟形托盘、组合沟槽托盘和偏心托盘为研究对象,建立托盘的受力模型,采用数值模拟软件模拟托盘在不同载荷下应力和位移变化曲线,根据结果分析4类锚索托盘的应力分布与位移分布特征,确定了各类型托盘结构中的相对薄弱部位,提出了相应的改进策略,并探讨了其适用条件。
- 张辉程利兴刘少伟于涛
- 关键词：巷道支护受力特征锚固失效数值模拟
- 螺纹钢锚杆搅拌锚固剂力学特征分析与端部形态优化实验被引量：11
- 2020年
- 基于理论分析和实验数据,构建锚杆锚固端部不同切削形式及角度下的力学模型,研究了左旋无纵肋螺纹钢锚杆的搅拌端结构与锚固工作特征之间关系.结果表明:单楔形锚杆搅拌端切削角度为60°时,对应钻机扭转力为1.42F2(钻机推力);双楔形锚杆搅拌端在切削角度为75°时,对应钻机扭转力为1.26F2.锚杆搅拌端切削角α与对应的钻机扭转力F1、切削力F3间存在平衡点,既能保证较高的搅拌速度和切削力,又能改善搅拌效果.对于单楔形和双楔形切削形式,锚杆搅拌端的最佳角度分别为45°和60°.根据搅拌效果和锚固力测试值,确定锚杆搅拌端的最佳形态为双楔形60°.
- 刘少伟王伟付孟雄梁文彬卓军
- 关键词：螺纹钢锚杆
- 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：6
- 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
