亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        瓦斯抽采注漿封孔器定值爆破閥設(shè)計(jì)

        2021-05-10 09:51:24孫志東孫玉寧
        煤礦安全 2021年4期
        關(guān)鍵詞:拱形袋式鋁箔

        孫志東,馬 耕,2,孫玉寧,3

        (1.河南理工大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院,河南 焦作454000;2.河南能源化工集團(tuán)有限公司,河南 鄭州450000;3.河南理工大學(xué) 深井瓦斯抽采與圍巖控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,河南 焦作454000)

        鉆孔密封是煤礦瓦斯抽采、瓦斯壓力測(cè)試及圍巖加固注漿等技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),鉆孔的密封情況直接影響了上述技術(shù)的施工質(zhì)量。對(duì)煤層瓦斯抽采而言,低質(zhì)量封孔會(huì)導(dǎo)致鉆孔漏氣,進(jìn)而使煤層瓦斯抽采面臨“濃度低、管路危險(xiǎn)性高”的難題[1-3]。

        國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者研發(fā)了多種封孔方法,以提高鉆孔的密封質(zhì)量。比較典型的有機(jī)械式封孔器封孔、聚氨酯封孔、聚氨酯+水泥漿“兩堵一注”封孔等[4-6]。其中機(jī)械式封孔器價(jià)格昂貴、難以回收;聚氨酯封孔難以承受鉆孔的變形,進(jìn)而導(dǎo)致孔內(nèi)漏氣[7];對(duì)于“兩堵一注”封孔方法,聚氨酯發(fā)泡快,這限制了插孔的時(shí)間,所以會(huì)導(dǎo)致鉆孔封不到位的現(xiàn)象。近年來(lái)封孔器封孔方法得到了廣泛推廣,各種囊袋式封孔器價(jià)格均比較適中、避免聚氨酯使用,并可以實(shí)現(xiàn)“控壓式的分段注漿”,這大幅度地提高了鉆孔的封孔質(zhì)量。以河南理工大學(xué)研制的“中心分流囊袋式注漿封孔器”為例,該封孔裝置可實(shí)現(xiàn)“帶壓堵孔”和“保壓注漿”2 個(gè)連續(xù)的封孔過(guò)程[8-9]。

        定值爆破閥是“中心分流囊袋式注漿封孔器”的1 個(gè)關(guān)鍵部件,直接控制了注漿過(guò)程中囊袋內(nèi)漿液壓力和中間段的注漿時(shí)機(jī)。目前市面上存在的爆破閥多采用具有一定強(qiáng)度和韌度的乳膠、金屬片制成,但多數(shù)不能直接應(yīng)用在瓦斯抽采封孔器上,其原因在于:瓦斯抽采封孔注漿要求閥體具有漿液“逆止”功能,即防止?jié){液回流;鉆孔內(nèi)環(huán)境多變,市面上的爆破閥穩(wěn)定性不足,注漿壓力不穩(wěn)定;多數(shù)爆破閥在插孔過(guò)程中易破損,進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)器械的報(bào)廢。為此,在前人的研究基礎(chǔ)上擬研制一種性能穩(wěn)定可靠的定值爆破閥、并優(yōu)選其爆破片的結(jié)構(gòu),以期提高中心分流囊袋式封孔器注漿的穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)希望為國(guó)內(nèi)其他科研單位封孔器械的研制提供一定的參考。

        1 定值爆破閥設(shè)計(jì)方案

        1.1 設(shè)計(jì)注漿壓力

        中心分流囊袋式注漿封孔器結(jié)構(gòu)圖如圖1。

        圖1 中心分流囊袋式注漿封孔器結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structural diagram of central diversion bag grouting hole sealer

        對(duì)于中心分流囊袋式注漿封孔器,其工作流程為:先對(duì)2 個(gè)囊袋進(jìn)行注漿,囊袋充分膨脹后其內(nèi)部壓力升高,進(jìn)而引發(fā)爆破閥開(kāi)啟,開(kāi)始對(duì)2 個(gè)囊袋之間的區(qū)域注漿。爆破閥的開(kāi)啟壓力不應(yīng)大于囊袋和封孔管的承受壓力,但是開(kāi)啟壓力過(guò)小則對(duì)于封孔注漿而言毫無(wú)意義,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)確定了爆破閥的設(shè)計(jì)壓力為0.8~1.0 MPa。

        1.2 定值爆破閥初步設(shè)計(jì)

        定值爆破單向閥結(jié)構(gòu)圖如圖2,定值爆破單向閥由爆破片壓環(huán)、爆破片、PVC 墊片、玻璃球及閥體構(gòu)成。在注漿壓力下,漿液流入閥體并作用在爆破片上,當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)定值式,爆破片破裂,此時(shí)開(kāi)始對(duì)2 個(gè)囊袋之間的區(qū)域進(jìn)行注漿;當(dāng)注漿完畢后,漿液開(kāi)始反向流入,玻璃球在彈簧和漿液壓力的驅(qū)使下能夠上下移動(dòng),達(dá)到單向的目的,并且玻璃球表面光滑具有較好的導(dǎo)向作用。

        圖2 定值爆破單向閥結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structural diagram of fixed blast valve

        1.3 拱形爆破片及其破壞機(jī)制

        1.3.1 拱形爆破片

        爆破片是定值爆破閥最核心的部件,對(duì)于封孔器工作狀態(tài)的控制至關(guān)重要。因此對(duì)定值爆破閥進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,主要是對(duì)爆破片進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)爆破片的承壓側(cè)與卸壓側(cè)壓力差達(dá)到設(shè)計(jì)的爆破壓力時(shí),爆破片就會(huì)發(fā)生脫落或破裂。目前,市場(chǎng)上使用的爆破片多為金屬拱形爆破片。拱形爆破片如圖3。

        圖3 拱形爆破片F(xiàn)ig.3 Arch blasting disc

        對(duì)于拱形爆破片,如果凸面迎向壓力則稱為正拱形,如果凹面迎向壓力則稱為反拱形。爆破片是從PTP 包裝鋁箔材上裁剪下來(lái)的圓平膜片,將其邊緣夾持固定在設(shè)備上,在承壓過(guò)程中,平形膜片逐漸隆起成為拱形。此種平形爆破片在尺寸參數(shù)相同的情況下,承受的作用力也完全相同,對(duì)于該封孔器的爆破閥而言,選擇此種方式的爆破片也能夠達(dá)到設(shè)計(jì)效果,并且能夠節(jié)約成本。

        1.3.2 片的破壞機(jī)制

        一般情況下隨著壓力的逐漸增大,爆破片產(chǎn)生蠕變,并使拱形逐漸升高。在最大應(yīng)力作用面將產(chǎn)生滑移帶,并開(kāi)裂成微觀裂紋,微觀裂紋經(jīng)過(guò)相互貫通以致最終成為宏觀裂紋,當(dāng)拱形爆破片的應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí),爆破片將在拱形頂部破裂,同時(shí)在應(yīng)變片的固定邊緣將無(wú)規(guī)則地撕開(kāi)。為了探究正拱形爆破片的破壞過(guò)程,采用有限元方法(Finite Element Approach,F(xiàn)EA)對(duì)厚度為0.016 mm,高徑比(拱高與直徑之比)分別為1∶4、0.5∶4、0.2∶4 的正拱形爆破片進(jìn)行了數(shù)值解算,以反映不同變形爆破閥的破壞情況,進(jìn)而指導(dǎo)爆破壓力的控制。四周為固定約束,壓力設(shè)置1 MPa,幾何模型及網(wǎng)格劃分如圖4。爆破片的壓力分布如圖5,爆破片的破壞傾向如圖6。

        圖4 幾何模型及網(wǎng)格劃分Fig.4 Geometric model and mesh generation

        圖5 爆破片的壓力分布,kPaFig.5 Pressure distribution of blasting discs, kPa

        圖6 爆破片的破壞傾向Fig.6 Failure tendency of blasting discs

        由圖5 爆破片的受力情況可以看出爆破篇最邊緣處發(fā)生了應(yīng)力的降低,這表明爆破片四周發(fā)生了卸壓,并且爆破片的中部應(yīng)力也比較低,這說(shuō)明邊緣的破壞風(fēng)險(xiǎn)很大,很有可能呈現(xiàn)整體式的破壞,而非頂部撕裂式的破壞。此外,隨著高徑比的增大,爆破片上的應(yīng)力集中越發(fā)明顯,在高徑比為0.5∶4 和1∶4時(shí),在爆破片邊緣形成了明顯的“高應(yīng)力圈”;然而在高徑比0.2∶4 時(shí)應(yīng)力集中情況則弱很多。

        由圖6 爆破片的破壞傾向性的分布可以看出:爆破片的破壞傾城呈現(xiàn)層疊的環(huán)形分布,越接近紅色表明破壞傾向越顯著。這與爆破片的實(shí)際破壞形態(tài)基本一致。并且高徑比越高,爆破片的破壞傾向越嚴(yán)重,這表明隨著爆破片的變形,爆破片越發(fā)趨于破壞。

        2 爆破片優(yōu)選

        2.1 爆破壓力及爆破系數(shù)

        要爆破片在設(shè)定壓力下爆破,不但要理論計(jì)算合理,而且溫度,疲勞,沖擊,失效,材料穩(wěn)定性等同時(shí)諸多因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性也具有十分重要的影響。目前關(guān)于爆破片爆破壓力的計(jì)算沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)算公式,若按照理論計(jì)算方法,應(yīng)該研究爆破片受壓后的形狀變化,再根據(jù)變形情況,決定膜片中各點(diǎn)的應(yīng)變及應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)變和應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時(shí),爆破片發(fā)生破裂,但是按照此種方法計(jì)算,試驗(yàn)將十分復(fù)雜。因此國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者大都采用的是工程算法,即不精確分析整個(gè)變形過(guò)程,而是用近似的方法去估算爆破壓力,在公式的推導(dǎo)中,大都應(yīng)用“無(wú)力矩理論”即“薄膜理論”。目前國(guó)內(nèi)常用的工程經(jīng)驗(yàn)公式為[10]:

        式中:pb為膜片的爆破壓力,kg/mm2;S 為膜片的原始厚度,mm;R 為膜片半徑,mm;σb為材料的拉伸強(qiáng)度極限,kg/mm2;K 為系數(shù)。

        此外也出現(xiàn)過(guò)其他形式的計(jì)算公式,如:

        式中:Kb為爆破系數(shù)。

        本質(zhì)上式(2)與式(1)沒(méi)有太大的區(qū)別,只是在形式上做了少許變化,在材料的爆破系數(shù)已知的條件下,根據(jù)已知的設(shè)計(jì)壓力,就可以合理的確定排泄口直徑和爆破片的厚度,而材料的爆破系數(shù)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。

        2.2 爆破片試驗(yàn)

        試驗(yàn)材料選取內(nèi)徑分別為6、8、10、12、14 mm的5 種PVC 墊片,同時(shí)選取來(lái)自于同一廠家、同種材料的3 種不同厚度(0.016、0.020、0.026 mm)的醫(yī)用PTP 包裝鋁箔。試驗(yàn)過(guò)程將5 種不同內(nèi)經(jīng)的PVC墊片分別與3 種厚度的鋁箔逐個(gè)匹配進(jìn)行試驗(yàn),每種組合進(jìn)行5 次試驗(yàn),最終結(jié)果取其平均值。鋁箔表層鍍有少量固態(tài)膠,在加熱的情況下能夠與PVC 材料良好粘接。試驗(yàn)過(guò)程用體積較小、上壓緩慢的單活塞人力手壓泵進(jìn)行觀測(cè),壓力表的量程為2.5 MPa。試驗(yàn)結(jié)果如圖7。

        圖7 試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Test result

        由圖7(a)可以看出爆破壓力隨著墊片直徑(反映了拱形爆破片的直徑)的增大而降低,這與式(1)和式(2)的規(guī)律保持嚴(yán)格的一致。由圖7(b)以看出,鋁箔厚度越大,爆破系數(shù)Kb越大;然而,爆破系數(shù)隨墊片直徑基本不發(fā)生變化,這表明試驗(yàn)制備的爆破片具備穩(wěn)定工作性能。

        瓦斯抽采封孔注漿所需的爆破閥開(kāi)啟壓力為0.8~1.0 MPa 之間,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果:符合設(shè)計(jì)壓力0.8~1.0 MPa 的試驗(yàn)有2 組,分別為鋁箔片厚度0.020 mm 配合內(nèi)徑10 mm PVC 墊片以及鋁箔片厚度0.016 mm 配合內(nèi)徑6 mm PVC 墊片。由于后者試驗(yàn)結(jié)果相差較大,故選取第1 組作為爆破片材料。

        3 結(jié) 語(yǔ)

        以煤礦瓦斯抽采封孔注漿實(shí)踐為背景,針對(duì)現(xiàn)存的爆破閥無(wú)法滿足新型高效注漿封孔器需要的現(xiàn)狀,研制了一種新型爆破閥,明晰了其爆破片的破壞機(jī)制,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)優(yōu)選了該新型爆破閥的關(guān)鍵參數(shù)。

        1)針對(duì)中心分流囊袋式封孔器,設(shè)計(jì)了一種定值爆破閥,包括爆破片壓環(huán)、爆破片、PVC 墊片、玻璃球及閥體等構(gòu)件;該爆破閥具備定值開(kāi)啟的功能,同時(shí)能夠有效的防止?jié){液回流,為封孔作業(yè)的封孔質(zhì)量提供了保障。

        2)設(shè)計(jì)了拱形爆破片,通過(guò)FEA 分析發(fā)現(xiàn),爆破片一般在已經(jīng)固定的邊緣發(fā)生破壞,并且高徑比越大其損傷越顯著,這表明隨著爆破片的變形,爆破片越發(fā)趨于破壞。

        3)爆破片試驗(yàn)表明爆破壓力隨著墊片直徑增大而降低,隨著鋁箔厚度而升高;當(dāng)薄片厚度為0.020 mm,排泄口內(nèi)徑為10 mm 時(shí)爆破片爆破壓力符合設(shè)計(jì)要求,爆破壓力為0.89 MPa;此外,3 種不同厚度的鋁箔片的爆破系數(shù)Kb值并不為同一定值,而是隨著鋁箔的厚度增加而增大。

        猜你喜歡
        拱形袋式鋁箔
        2022年中國(guó)鋁加工材總產(chǎn)量及構(gòu)成(萬(wàn)t)
        俄鋁開(kāi)發(fā)生產(chǎn)8 μm 厚的鋁箔,以提高電池容量
        鋁加工(2023年3期)2023-08-31 08:06:46
        遼西地區(qū)黑木耳吊袋式栽培技術(shù)
        深埋直墻拱形隧道穩(wěn)定性研究
        分開(kāi)的鋁箔片
        建筑中的數(shù)學(xué)美奇妙的拱形
        上海袋式除塵配件有限公司
        拱形下的無(wú)限空間——TARA MATA設(shè)計(jì)師買手店
        圖解海鮮菇袋式栽培技術(shù)(十)
        食藥用菌(2016年6期)2016-03-01 03:24:26
        下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬
        日韩人妻中文字幕一区二区| 国产婷婷一区二区三区| 99国产精品视频无码免费| 国产三级黄色片子看曰逼大片 | 麻婆视频在线免费观看| 午夜免费福利小电影| 蜜臀av一区二区| 欧美丝袜秘书在线一区| 全亚洲高清视频在线观看 | 亚洲天堂av一区二区| 亚洲一区二区三区香蕉| 亚洲Va欧美va国产综合| av天堂吧手机版在线观看| 免费一级a毛片在线播出| 在线观看日本一区二区三区| 亚洲人成网站18禁止| 国产chinese男男gay视频网| 国产69精品一区二区三区 | 国产成年无码v片在线| 久久免费观看国产精品| 亚洲情久久久精品黄色| 日韩国产人妻一区二区三区| 亚洲综合精品成人| 国产成年无码AⅤ片日日爱| 亚洲国产精品av麻豆网站| 亚洲色成人网站www永久| 国产在线丝袜精品一区免费| 国产一级r片内射视频播放| 麻豆亚洲一区| 国产无遮挡又黄又爽在线视频| 韩国日本亚洲精品视频| 久久亚洲乱码中文字幕熟女| 日本高清视频永久网站www| 熟女性饥渴一区二区三区| 亚洲av性色精品国产| 性色av一二三天美传媒| 日韩好片一区二区在线看| 日韩不卡无码三区| 国产女同va一区二区三区| 人人爽人人爽人人爽人人片av| 亚洲一区二区三区av在线免费|