Bandis经验公式修正及其应用

针对三维离散元程序中刚度参数合理选取方法及其应用开展研究.通过理论分析,给出了结构面剪切刚度及法向刚度的理论公式;结合室内剪切试验研究和数值分析,得到了符合工程实际的剪切刚度修正Bandis经验公式及法向刚度参数经验公式,从而明确提出了一种结构面刚度参数的选取方法;通过实际工程边坡稳定性分析,探究了基于上述方法选取的参数对实际工程模拟的适用性.研究表明,岩体结构面刚度参数是应力的函数,修正Bandis经验公式能够较为完善地表征剪切破坏前结构面的剪切刚度变化规律;利用编制FISH程序使刚度参数随应力变化而改变的方法,使3DEC软件对工程岩体变形特征的模拟更加符合实际,从而验证了该方法的合理性.     

双缓冲腔环形间隙对凿岩机缓冲系统动态特性的影响

分析了液压凿岩机双缓冲系统的结构特点,应用孔口节流理论确定了缓冲活塞的静平衡位置,基于应力波传递原理得到了缓冲活塞的回弹速度,考虑油液的压缩特性推导出一级缓冲腔压力公式,由间隙流量公式得到了二级缓冲腔压力,在此基础上建立了缓冲活塞的运动微分方程.应用Matlab工具对双缓冲系统的动态特性进行了仿真,分析了不同环形间隙下缓冲活塞的运动规律,探讨了环形间隙对一级和二级缓冲腔压力的影响.提出与环形间隙和活塞最大行程的比值相关的间隙行程系数η.仿真结果表明,间隙行程系数与双缓冲系统的特性密切相关,存在最优范围.搭建了实验台,通过实验对缓冲系统的数学模型进行了验证.     

基于电磁波及超声波联合测距的井下定位方法

研究煤矿井下电磁波、超声波联合定位方法,根据井下巷道的空间结构特点,由锚节点和网关节点形成无线传输网络,网关节点布置在巷道的端点,锚节点一字排开等间距吊挂在巷道顶部中央,使巷道内任意位置都至少有两个锚节点接收到移动节点发射的电磁波信号。 移动节点通过判别锚节点电磁波信号强度确定移动节点与锚节点的位置关系;移动节点采用基于超声波的TOF检测方法进行巷道横向测距,移动节点和锚节点节采用基于电磁波信号强度的对数-常态分布模型进行巷道纵向测距,最终确定移动节点的二维坐标。 仿真结果表明,提出的定位方法误差较小,超声波在巷道横向的测距误差很小,巷道纵向50 m范围内,最大误差不超过5 m。 联合定位方法使用少数锚节点获得高定位精度,可以应用于煤矿井下。      

Visualization of the complex structure and stress field inside rock by means of 3D printing technology

Accurate characterization and visualization of the complex inner structure and stress distribution of rocks are of vital significance to solve a variety of underground engineering problems. In this paper, we incorporate several advanced technologies, such as CT scan, three-dimensional（3D） reconstruction, and 3D printing, to produce a physical model representing the natural coal rock that inherently contains complex fractures or joints. We employ 3D frozen stress and photoelastic technologies to characterize and visualize the stress distribution within the fractured rock under uniaxial compression. The 3D printed model presents the fracture structures identical to those of the natural prototype. The mechanical properties of the printed model,including uniaxial compression strength, elastic modulus,and Poisson’s ratio, are testified to be similar to those of the prototype coal rock. The frozen stress and photoelastic tests show that the location of stress concentration and the stress gradient around the discontinuous fractures are in good agreement with the numerical predictions of the real coalsample. The proposed method appears to be capable of visually quantifying the influences of discontinuous,irregular fractures on the strength, deformation, and stress concentration of coal rock. The method of incorporating3 D printing and frozen stress technologies shows a promising way to quantify and visualize the complex fracture structures and their influences on 3D stress distribution of underground rocks, which can also be used to verify numerical simulations.     

矿井瞬变电磁观测系统测网模拟

矿井瞬变电磁法在矿井中采集数据时候,受到现场巷道环境、空间影响,对于最终采集的数据有很大影响或干扰,如何利用矿井现场有限的空间采集多且有效的数据,笔者根据多年的矿井物探工作经验,总结出一套适用于矿井瞬变电磁观测网布置方法,利用不同的巷道采集多组数据,利用不同的巷道采集同一区域数据,最后综合分析提供准确结果。     

砂与淤泥互层地基中基坑边坡变形特征

以海口市某砂与淤泥互层地基深基坑工程为背景,通过对其施工期间动态监测数据的分析,总结了该深基坑工程的支护结构变形、周边地表沉降变形及水位变化等特征.分析结果表明:支护结构变形主要发生在基坑开挖阶段,最大水平位移位于长边中心处;基坑开挖的影响范围主要集中于0~2 H处(H为基坑开挖深度),最大可延伸至距基坑边缘约为3 H处,产生最大沉降量位置约为支护结构后0.7~0.9 H处;基坑开挖引起的周边水位变化较小,10月份水位变化波动较大,11月后水位比较稳定.     

广西龙湾铅锌矿床矿石矿物组构特征及成矿阶段划分

通过井下的详细勘查和显微镜下鉴定,对广西龙湾铅锌矿床的矿石组构特征进行了系统研究.矿区矿石构造主要为块状构造、浸染状构造、网脉状构造和斑杂状构造;结构主要为结晶作用和交代作用形成的结构,其次为固溶体分离作用、结晶物质重结晶作用和压力作用形成的结构.同时将成矿期次分为沉积成岩期、中低温热液成矿期和表生氧化期,其中热液成矿期是矿床的主要成矿期.根据矿物组合特征,将成矿划分为五个成矿阶段,分别是黄铁矿-石英-方解石阶段、闪锌矿-方铅矿-黄铁矿阶段、黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿阶段、石英-方解石阶段、氧化物阶段.矿物的生成顺序为黄铁矿1-闪锌矿(黄铜矿1)-方铅矿-黄铁矿2-黄铜矿2.最终确定龙湾矿床为受构造活动控制的中低温热液充填交代-叠生改造型多金属矿床.     

基于Zigbee的矿井安全监测系统设计

设计了一种基于ZigBee的矿井安全监测系统。实现了无线网络传输数据,终端节点实时采集数据信息,手持控制终端实时显示数据,手持控制终端灵活控制监控节点,遇险自动发送报警短信等功能。测试结果显示,低功耗、稳定性好、监控灵活,弥补了传统监测系统的不足。     

瓦斯液相催化氧化制甲醇实验研究

以瓦斯为原料制备甲醇的实验研究,可以充分利用瓦斯资源。采用苯酐-尿素法制备了酞菁铜/分子筛复合物CuPc/Y,进一步将金属钯担栽在CuPc/Y上制备了0.5%Pd-CuPc/Y复合物。以0.5%Pd-CuPc/Y为催化剂、醋酸水溶液为溶剂进行了瓦斯液相催化氧化制甲醇的实验研究。结果表明:甲醇的生成量与反应压力、反应温度、催化剂用量、溶剂的酸度、反应时间存在正相关关系,与对苯醌添加量总体上也遵循正相关规律。在瓦斯初始反应压力4 MPa、催化剂用量2 g、溶剂中CH_3COOH与H_2O体积比4:1、对苯醌用量1 000μmol、反应时间3 h、反应温度130℃的条件下,甲醇的生成量为2 754μmol。分析瓦斯液相催化氧化制甲醇的反应机理,认为0.5%Pd-CuPc/Y在醋酸溶液中催化瓦斯选择氧化制甲醇反应同时遵循亲电取代机理和活性氧物种氧化机理。     

大采高综采工作面区段煤柱的合理尺寸

以晋城煤业集团赵庄矿五盘区首采面巷道间的煤柱留设为工程背景,通过理论计算、数值模拟及现场观测方法,分析大采高工作面煤柱尺寸对巷道围岩稳定性的影响.结果表明：赵庄矿五盘区首采面巷道间的煤柱宽度应为40 m.5302工作面采用宽度40 m的煤柱进行巷道锚杆支护,效果良好,围岩完整、稳定.理论计算、数值模拟结果与实际情况相吻合,说明所设计的煤柱尺寸满足安全生产需要.该研究为大采高综采工作面区段煤柱合理选择提供了依据.