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低压磨料空气射流切割硬岩评价模型及应用
1
作者 魏建平 蔡玉波 +5 位作者 张铁岗 薛熠 姬松涛 陈长江 张慧栋 刘勇 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期349-359,共11页
低压磨料空气射流破岩能力强、能耗低,是一种解决硬岩掘进效率低、刀具损耗严重最具潜力的技术之一。但采用磨料射流技术进行破岩割缝时,由于评价指标(割缝深度、宽度、体积)单一、普适及通用性差,导致磨料射流在不同工况下的最佳割缝... 低压磨料空气射流破岩能力强、能耗低,是一种解决硬岩掘进效率低、刀具损耗严重最具潜力的技术之一。但采用磨料射流技术进行破岩割缝时,由于评价指标(割缝深度、宽度、体积)单一、普适及通用性差,导致磨料射流在不同工况下的最佳割缝参数难以确定,极大限制了磨料射流技术的推广应用效果。为此,提出一种综合考虑磨料射流割缝深度、宽度和体积等缝槽参数之间定量关系的评价模型。通过对岩石割缝形貌进行三维重构,并进行均值化处理,得到射流割缝缝槽形态分布方程。将缝槽形态曲线方程的均值面积A与分布函数振幅a1的比值定义为割缝特征宽度b,并将b与a1的比值定义为宽高比P。利用P对磨料射流割缝效果进行评判,得到如下结论:在P≤0.5时,表示能形成更窄更深的割缝,且当P越小时,割缝窄深特征更明显;当P>0.5时,表示能够形成更宽更浅的割缝。利用P对不同割缝参数条件下的割缝效果进行表征,得出当需要获得较深的割缝形态时,应控制射流冲击靶距为40 mm,磨料粒径在60~90目(0.16~0.25 mm),磨料莫氏硬度应控制在7.0以上,采用16~32 g/s的磨料质量流量和60°的冲击角度。当获得宽且浅的割缝形态时,可选择磨料粒径大于90目(0.16 mm),磨料莫氏硬度低于7.0,使磨料质量流量低于8 g/s并控制射流冲击角度超过75°,射流靶距大于40 mm。 展开更多
关键词 磨料空气射流 硬岩切割 割缝形貌 评价模型 割缝参数
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磨料水射流旋转切割煤岩最优参数匹配模型研究
2
作者 魏建平 校朋伟 +2 位作者 张慧栋 陈长江 刘勇 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期192-202,共11页
随着煤炭开采向深部延伸,纯水射流技术已逐渐无法满足高地应力和高煤岩强度条件下破煤增透需求。磨料水射流能有效提高水射流破岩能力,磨料水射流旋转切割卸压技术可实现高地应力、坚硬煤层的高效增透。射流压力和旋转速度是影响磨料水... 随着煤炭开采向深部延伸,纯水射流技术已逐渐无法满足高地应力和高煤岩强度条件下破煤增透需求。磨料水射流能有效提高水射流破岩能力,磨料水射流旋转切割卸压技术可实现高地应力、坚硬煤层的高效增透。射流压力和旋转速度是影响磨料水射流旋转切割煤岩效果的重要因素,明确磨料水射流旋转切割硬煤力学特征及规律是合理匹配射流压力和旋转速度的前提。采用数值模拟和实验研究相结合的方法,分析了不同射流压力和旋转速度匹配关系对射流冲击靶体力学作用机制的影响,明确了不同射流压力和旋转速度对磨料水射流旋转割缝效果的影响规律。研究结果表明,磨料颗粒高速撞击煤岩产生的法向力主要取决于射流压力,而切向力则同时取决于射流压力和旋转速度,法向力和切向力在磨料颗粒冲击破煤过程中作用不同,两者共同决定了磨料水射流旋转切割煤岩效果;当射流压力小于25 MPa时,割缝深度随射流压力升高而增加,超过25 MPa后割缝深度增加速率显著降低;在割缝时间恒定条件下,磨料射流旋转切割深度随转速的增加始终呈上升趋势;提出以最优匹配系数n作为同一射流压力下不同转速切割效果的评判指标,发现不同工况条件下淹没与非淹没条件下的n值存在显著差异,当前研究条件下非淹工况最优参数匹配系数n为0.0020156,淹没工况最优参数匹配系数为0.000299;建立了磨料水射流旋转割缝射流压力和旋转速度最优匹配参数计算模型,可根据射流压力直接计算得到最优匹配转速,使射流切割效果最优。 展开更多
关键词 磨料水射流割缝 煤层增透 最优参数匹配 射流压力 旋转速度
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磨料空气射流破煤冲蚀模型研究 被引量：19
3
作者 刘勇 李志飞 +1 位作者 魏建平 张慧栋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1733-1742,共10页
进行预抽煤矿瓦斯时,采用水力化增透措施容易出现抱钻、塌孔等现象,降低瓦斯抽采率。为此,提出磨料空气射流破煤增透措施,提高钻孔利用率。为明确磨料空气射流破煤参数,采用ANSYS Fluent软件中的离散相模型对磨料粒子在喷嘴中的加速效... 进行预抽煤矿瓦斯时,采用水力化增透措施容易出现抱钻、塌孔等现象,降低瓦斯抽采率。为此,提出磨料空气射流破煤增透措施,提高钻孔利用率。为明确磨料空气射流破煤参数,采用ANSYS Fluent软件中的离散相模型对磨料粒子在喷嘴中的加速效果进行了计算,分析了空气压力、磨料密度和磨料粒径对磨料加速的影响,考虑了反弹磨料二次冲蚀作用,建立了磨料空气射流冲蚀能量方程;基于有限元和光滑粒子模型,采用LS-DYNA对磨料空气射流冲蚀煤岩体进行数值模拟,分析了射流扩散角和磨料的形状特性对煤岩体冲蚀的影响规律,建立了磨料空气射流冲蚀能量转化率方程;采用高压磨料空气射流实验系统,使用(Laval)喷嘴,在不同气体压力条件选用标准的180μm石榴石磨料对煤体、砂岩、灰岩和花岗岩进行磨料空气射流冲蚀实验,获取了单位能量破碎体积参数,建立了磨料空气射流冲蚀模型;采用控制变量法,进行磨料空气射流冲蚀灰岩的实验,利用不同影响因素对冲蚀效果的影响实验数据对冲蚀模型进行了修正;进行磨料空气射流冲击煤体实验,验证了冲蚀模型的准确性。对磨料空气射流冲蚀煤体体积模型进行了分析,结果表明影响冲蚀效果的因素权重依次为:气体压力>扩散角>磨料密度>磨料粒径>磨料形状;磨料空气射流破煤的最优射流参数为180μm石榴石、气体压力15 MPa、扩散角10.52°。在进行模型建立过程中,未将受压条件放入模型中,今后将会进行相关实验,把受压条件作为修正系数,进一步完善该冲蚀模型。 展开更多
关键词 磨料空气射流 冲蚀模型 二次冲蚀 卸压增透 瓦斯抽采
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静脉镇痛泵中芬太尼按体重公式配置的可行性 被引量：19
4
作者 张振泉 刘保江 +3 位作者 梁慧莲 李占荣 张慧栋 杨卫玉 《临床麻醉学杂志》 CAS CSCD 2008年第6期495-497,共3页
目的探讨术后芬太尼静脉镇痛剂量按体重公式配置的可行性。方法椎管内麻醉下行子宫切除术患者100例,随机均分为观察组和对照组。观察组静脉镇痛泵中芬太尼按公式配置,并于稳态血药浓度时抽血,通过气相色谱质谱仪(GC-MS)测定芬太尼血药浓... 目的探讨术后芬太尼静脉镇痛剂量按体重公式配置的可行性。方法椎管内麻醉下行子宫切除术患者100例,随机均分为观察组和对照组。观察组静脉镇痛泵中芬太尼按公式配置,并于稳态血药浓度时抽血,通过气相色谱质谱仪(GC-MS)测定芬太尼血药浓度;对照组静脉镇痛泵中芬太尼按20μg/kg配置。以视觉模拟评分(VAS)评估疼痛程度,观察镇痛效果及不良反应。结果观察组芬太尼血药浓度0.2～1.5ng/ml,在安全范围内。观察组VAS显著低于对照组(2.34±1.92vs5.16±2.30)(P<0.01)。结论在静脉镇痛泵中芬太尼按公式配置,提前给负荷量后,静脉恒速输注镇痛,更符合个体化镇痛。 展开更多
关键词 静脉镇痛泵 芬太尼 体重公式配置 静脉镇痛剂
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基于应力波效应的磨料射流破煤能量准则 被引量：1
5
作者 陈长江 朱英 +2 位作者 李志平 张慧栋 刘勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3320-3327,共8页
磨料射流是一种操作简单、切割效率高的绿色加工技术。在矿山开采、油气开发等领域,被广泛应用于破碎煤岩。磨料射流破煤是射流能量传递、转化和释放的过程。射流能量以循环、冲击载荷形式直接加载于射流-煤岩接触区域,并以球面应力波... 磨料射流是一种操作简单、切割效率高的绿色加工技术。在矿山开采、油气开发等领域,被广泛应用于破碎煤岩。磨料射流破煤是射流能量传递、转化和释放的过程。射流能量以循环、冲击载荷形式直接加载于射流-煤岩接触区域,并以球面应力波形式向煤岩内部传递。当应力波能量高于煤体破坏阈值,煤体发生破坏。然而,目前磨料射流破煤过程中的应力波传播规律及有效破煤范围不明确。因此,基于应力波效应分析了局部微裂纹时起裂时的煤岩能量密度,结合磨料射流特性,建立了描述磨料射流破煤能量准则;采用能量等效方法,基于SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar,分离式霍普金森杆)实验,研究了相同入射能量下煤样能耗规律及破坏特征,计算了能量准则中的煤岩参数;在此基础上,采用DIC(Digital Image Correlation,数字图像相关法)实验获取了磨料射流冲击下应力波传播规律,并采用能量准则计算了磨料射流破煤的理论范围;通过对比实际和理论破煤深度,验证了磨料射流破煤能量准则。结果表明:磨料射流冲击过程中,煤体发生破坏的能量阈值决定于应力波波速、煤岩破碎能耗密度、碎块平均粒径及磨料射流冲击频率。随入射能量增加,煤样应变率增大,能耗密度增加,但入射能量有效利用率降低;煤体吸收的能量,主要是被用于微裂纹扩展,且破碎后的碎块平均直径与煤样应变率呈一次函数关系。球面应力波传播过程中具有明显时空特征,且沿传播方向能量发生衰减;又由于煤体原生孔、裂隙发育,应力波会出现聚集、叠加,导致局部能量增加。当应力波能量高于煤体裂纹起裂时的能量阈值时,煤体出现破坏。 展开更多
关键词 磨料射流 能量准则 SHPB实验 DIC实验 应力波效应
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过热液体闪沸喷射钻进羽流相互作用调控及成孔直径预测 被引量：1
6
作者 刘文川 汤积仁 +1 位作者 张慧栋 李怡静 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3270-3283,共14页
射流钻进多层分支孔构造裂缝网络是进行煤层气储层改造增产的有效手段,高质量高效钻进成孔是延长气井寿命、提高煤层气采收率的关键。为实现均衡冲击,进一步提升成孔质量与孔壁稳定性,提出了过热液体闪沸多孔喷射钻进技术,利用闪沸相变... 射流钻进多层分支孔构造裂缝网络是进行煤层气储层改造增产的有效手段,高质量高效钻进成孔是延长气井寿命、提高煤层气采收率的关键。为实现均衡冲击,进一步提升成孔质量与孔壁稳定性,提出了过热液体闪沸多孔喷射钻进技术,利用闪沸相变形成气液射流协同热应力共同作用于煤岩钻进成孔。为了调控羽流相互作用以进一步利用闪沸现象的优点,必须获得羽流相互作用的调控准则及其对射流宏微观特性的影响。通过高速摄影(DBI)和相位多普勒测试(PDA)获取了不同羽流相互作用阶段闪沸喷射流场宏微观特性。引入喷嘴喉部压力-焓关系计算得到新无量纲参数,分析射流形态和宏观特征。基于等熵-绝热两阶段模型以及喷嘴喉部流体状态,获取了闪沸喷射钻头几何结构设计指标C_(P)和工况参数调控指标O_(P)。提出了综合考虑液体性质、喷孔布置以及环境压力的羽流相互作用调控新准则,并通过不同类型液体进行了验证,为羽流动态调控匹配冲击力与冲击区域提供了支撑。根据新准则,研究了羽流相互作用各个阶段的射流特性,发现不同类型过热液体喷射锥角均在喷射坍缩临界点附近达到最小值,索特平均直径随闪沸的剧烈程度增加而减小,其时空分布在羽流剧烈相互作用阶段更加均衡。研究了导致羽流横向膨胀的主导因素,以及在高过热度条件下不同因素对羽流膨胀的贡献。高饱和压力有利于气泡的成核破裂以及随后的羽流膨胀,并且由于能垒对成核的依赖性,表面张力也会影响羽流的膨胀。喷嘴喉部的流动条件对于确定以闪沸主导和羽流相互作用主导的阶段的射流特性都至关重要,据此提出了综合考虑成核能量势垒及成核速率的冲击区域预测模型,能够有效预测不同类型过热液体、不同喷射参数、不同靶距下的闪沸喷射冲击区域无量纲直径,准确度高达95%以上。羽流调控准则和冲击直径预测模型的建立为闪沸喷射钻头结构设计准则及工艺参数选取提供了基础,研究成果还可进一步扩展至可压缩流体、超临界流体等射流冲击作用区域预测及调控,服务于我国能源开采。 展开更多
关键词 煤层气储层 过热液体 闪沸喷射钻进 羽流相互作用 成孔直径
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静脉镇痛泵中芬太尼按个体化配置的临床观察 被引量：1
7
作者 张振泉 刘保江 +3 位作者 梁慧莲 李占荣 张慧栋 杨卫玉 《山西医科大学学报》 CAS 2008年第3期261-263,共3页
目的验证芬太尼按体重个体化用药公式配置静脉镇痛泵的可行性。方法60例不同手术术后镇痛患者分为2组:30例按公式配泵为公式组,30例按20μg/kg配泵为对照组,观察其镇痛满意率。结果公式组全麻、椎管内麻醉术后带泵镇痛满意率显著高于对... 目的验证芬太尼按体重个体化用药公式配置静脉镇痛泵的可行性。方法60例不同手术术后镇痛患者分为2组:30例按公式配泵为公式组,30例按20μg/kg配泵为对照组,观察其镇痛满意率。结果公式组全麻、椎管内麻醉术后带泵镇痛满意率显著高于对照组,两组中全麻比椎管内麻醉术后带泵镇痛满意率高、调泵率低,不同麻醉方法中公式组镇痛满意例率显著高于对照组,调泵率显著低于对照组。按公式配泵镇痛满意率显著提高,需调泵的很少,无皮肤瘙痒、呼吸抑制,两种配泵方法都有恶心呕吐。结论在静脉镇痛泵中芬太尼按公式配置,提前给负荷量后,静脉恒速输注镇痛,更符合个体化镇痛。 展开更多
关键词 静脉镇痛泵 芬太尼 个体化配置
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基于拉法尔喷嘴的磨料气体射流加速规律研究 被引量：3
8
作者 刘勇 张慧栋 +1 位作者 魏建平 张娟 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期26-32,共7页
为明确磨料气体射流中磨料的加速规律,基于拉法尔喷嘴,使用FLUENT软件数值模拟了气体和磨料在直管段、拉法尔喷嘴内部、自由射流段的加速过程,以及入口压力15 MPa时不同质量流量磨料的加速过程;分析了磨料质量流量与喷嘴出口磨料速度和... 为明确磨料气体射流中磨料的加速规律,基于拉法尔喷嘴,使用FLUENT软件数值模拟了气体和磨料在直管段、拉法尔喷嘴内部、自由射流段的加速过程,以及入口压力15 MPa时不同质量流量磨料的加速过程;分析了磨料质量流量与喷嘴出口磨料速度和磨料最大速度的关系。研究结果表明:高压气体的加速主要在喷嘴收敛段和扩张段,自由射流段气体速度波动较大;磨料的加速过程与气体具有相似性,主要加速过程在喷嘴内部,自由射流段磨料加速相对较小;恒定入口压力条件下,磨料质量流量与喷嘴出口的磨料速度和磨料的最大速度呈二次函数关系;拟合得到15 MPa下磨料质量流量与喷嘴出口磨料速度和磨料最大速度的关系式,经验证模拟结果准确度较高。 展开更多
关键词 磨料气体射流 拉法尔喷嘴 质量流量 磨料加速
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静脉镇痛泵中芬太尼按个体化公式和常规配药的对比
9
作者 张振泉 梁慧莲 +3 位作者 张慧栋 杨卫玉 李占荣 刘保江 《山西医药杂志（上半月）》 CAS 2008年第1期55-56,共2页
关键词 静脉镇痛泵 芬太尼 个体 配药 输注速度 镇痛效果 首选药物 术后镇痛
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