两柱掩护式放顶煤液压支架架体结构仿真研究

基于数值计算软件MATLAB对两柱掩护式放顶煤液压支架架体结构进行仿真分析,进而提出液压支架四连杆机构参数化设计。具体仿真分析中先采用快速图解方法获取确定掩护梁和前连杆长度,并由此实施仿真分析,并结合机械加工中所考虑的测量精度以及加工精度等问题,对液压支架四连杆机构参数进行合理优化调整,最后将优化后的参数化设计应用于工程实践,确认设计具有一定可行性。

两柱掩护式液压支架有限元仿真及优化研究

将基于ZY10000/19/38型两柱掩护式液压支架基本结构,通过有限元分析软件构建两柱掩护式液压支架有限元模型,并以此为基础进行两柱掩护式液压支架有限元仿真分析,根据分析结果提出液压支架结构优化方案,最终将优化方案应用于工程实践,检验优化方案的可用价值。

两柱掩护式液压支架初撑过程的机构演化机理

针对两柱掩护式液压支架初撑过程的机构演化机理不明问题,建立了两柱掩护式液压支架的平面运动学模型,得到了两柱掩护式液压支架发生机构演化的必要条件,提出了平衡千斤顶与立柱的主动协同控制策略。理论分析和试验研究表明:两柱掩护式液压支架初撑过程是否发生机构演化取决于顶梁的接顶姿态和平衡千斤顶状态;顶梁以仰头姿态接触顶板,顶梁由摇杆演化为“摇杆+滑块”,且平衡千斤顶为刚性件时,底座由机架演化为摇杆;平衡千斤顶为刚性件时,随立柱伸长,顶梁的运动形式为沿顶板向煤壁方向的滑移和向顶板方向的旋转,底座的运动形式为绕底座前端向煤壁方向的旋转,顶梁和底座的运动轨迹均呈二次函数变化,且顶梁仰头角度越大,顶梁前端滑移量和底座后端抬起量越大;平衡千斤顶为浮动件时,随立柱伸长,顶梁的运动形式为沿顶板的滑移和向顶板方向的旋转,底座不发生运动,平衡千斤顶长度呈二次函数变化,而顶梁的运动轨迹呈三次函数变化,且滑移量很小,还可能出现往复运动。所提出的平衡千斤顶与立柱的主动协同控制策略,能够有效避免平衡千斤顶的吸进空气和支架机构演化问题。研究结果合理解释了平顶山矿区出现的采煤机与支架顶梁的干涉现象,为研究立柱和平衡千斤顶的主动协同控制提供了新思路。

ZY13000/20/40D掩护式液压支架设计

针对某矿区实际工作面使用工况,对液压支架的总体参数、结构形式、技术特点进行了重点研究,设计了ZY13000/20/40D两柱掩护式液压支架。使用结果表明,该支架结构稳定、支护效果好,能够满足井下工作面使用要求,可以为类似工况的液压支架设计提供相关经验。

四柱支撑掩护式液压支架支护状态分析计算

为解决特殊地质条件下四柱支撑掩护式液压支架智能控制的技术难题、提升工作面智能化开采技术水平、丰富四柱支撑掩护式液压支架支护状态监测技术的理论基础,对四柱支撑掩护式液压支架支护状态进行了系统分析,提出液压支架支护状态主要包括姿态特征与承载特征。结合支架平面对称结构及受力特性,构建了四柱支撑掩护式液压支架平面杆系姿态分析模型与平面杆系承载分析模型,基于模型推导了支架姿态特征计算方法和承载特征计算方法。在Solid Works仿真平台构建了支架简易运动学模型并进行运动仿真,利用MATLAB软件对仿真运动进行解算,验证了姿态特征计算方法的正确性。该研究成果为推进四柱支撑掩护式液压支架支护状态监测技术的发展具有重要意义。

两柱掩护式液压支架内外加载支护对比试验研究

为解决内加载无法反映液压支架真实工况,智能开采支护状态调控缺乏试验依据的问题,研制了ZY6400/17/31液压支架1∶2缩比模型,搭建了液压支架位移、压力等状态监测系统,分别采用内、外2种加载方式,按照GB 25974.1—2010对不同垫块接触条件下液压支架进行试验。试验结果表明:内加载与外加载合力作用点位置易产生偏移,液压支架响应差异明显,前者作用下表现出压力协同,后者作用下位移协同;平衡千斤顶在非调控外加载状态下,随加载次数将产生累积效应,导致压力不断增大,有失稳趋势;接触状态对立柱位移影响较大,因此井下现场必须对姿态予以测量,提供顶、底板围岩接触状态判断依据。

两柱掩护式大采高强力放顶煤液压支架的研制

根据两柱掩护式放顶煤液压支架的使用情况,分析了增强两柱掩护式放顶煤液压支架支护能力的必要性和增大放顶煤支架高度的意义,针对双山和神树畔煤矿条件设计了ZFY17000/27/50D型两柱掩护式大采高强力放顶煤液压支架,介绍了其主要技术参数,研究了支架在4.5 m高度时外载作用位置与支护性能的关系,结果表明:外载合力作用位置在立柱工作区时,该液压支架支护性能可得到充分发挥,当开采高度为4.5 m时,立柱工作区范围为距顶梁后端1 576～1 804 mm。

两柱掩护式液压支架空间承载特性研究

针对两柱掩护式支架基于平面力系的承载区适应性单一,难以反映顶梁纵向对称面以外区域承载特性的问题,提出采用"承载体"分析支架的承载特性。运用空间力学解析法,以顶梁为研究对象推导"承载体"外表曲面解析式并分析承载面重叠时的选取原则;对"承载体"进行纵向和横向切面,得到支架纵、横两向承载特性;分析承载体的体积与支架参数之间的关系,并与已有的计算结果进行对比。结果表明:承载面的选取应遵循各液压构件承载力最小值的原则,并要满足立柱承载力在顶梁承载范围内为正值;"承载体"随支架高度而变化,并与支架高度存在一一对应关系;纵向承载区的2个极值点及面积都在支架纵向对称面处取得最大值并向两侧立柱双向衰减,横向承载区按照分布特征可分为3种类型;增大立柱上铰点到顶梁末端距离、立柱间距、平衡千斤顶的工作阻力及与水平夹角均能增大承载体的体积;"承载体"纵向对称面处的承载区分布特征以及支架参数对承载能力的影响都与已有计算结果吻合,因此"承载体"能够反映支架顶梁任意区域的承载特性,"承载体"的体积可以作为支架参数优化的标准。

两柱掩护式放顶煤液压支架设计研究

介绍了两柱掩护式放顶煤支架的总体结构和参数确定,分析了其与围岩的适应性并与四柱支撑掩护式放顶煤支架进行了对比。

两柱掩护式放顶煤液压支架力学性能分析

浅埋深煤层基岩比较薄、松散层较厚,工作面易出现台阶下沉等状况,矿压展现剧烈,应用于浅埋深煤层工作面的两柱掩护式放顶煤液压支架易出现工作阻力不足,对顶板的支护效果不好,从而造成生产安全问题。针对以上问题,采用空间力学分析及结构有限元分析,对适用于浅埋深煤层的ZFY12000/25/42D型两柱掩护式放顶煤液压支架在顶梁受偏心载荷且底座两端受载、顶梁受扭转载荷且底座两端受载、顶梁受偏心载荷且底座受扭转载荷3种最危险工况下的受力状态进行了分析。分析结果表明:在不同工况下,支架各结构件的应力大小均会有所不同,分布状况也不尽相同,从支架整体应力分布来看,受顶板、立柱和底板的相互作用,顶梁和底座将承受较大的应力,而前后连杆、掩护梁作为连接过渡部件,所承受的应力明显较小;顶梁受扭转载荷且底座两端受载工况下支架承受应力最大,为712.69MPa;支架位移变形趋势基本相同,均是从顶梁到底座变形量逐渐减小,整体变形状况良好。在保证结构可靠性的前提下,在应力集中部位选用高强度板材或者提高材料厚度,可改善支架应力分布状况,增强支架控顶能力,从而确保支架工作的可靠性和稳定性。

谈两柱掩护式液压支架与四柱支撑掩护式支架的性能比

上世纪90年代以来,两柱掩护式液压支架技术成为国内外支护技术的发展趋势。不但德国在大力发展两柱掩护式液压支架,而且美国的长壁工作面已全部采用两柱掩护式液压支架,澳大利亚、南非等一些传统上主要采用四柱式支架的国家也已全部改用两柱掩护式液压支架。我国神东、河曲鲁能、晋城、兖州、淮南等一些新建大型现代化高产高效矿井,也全部采用两柱掩护式液压支架。传统观念认为。

超大采高两柱掩护式放顶煤液压支架放煤机构优化设计

针对特厚坚硬煤层顶煤冒放效果差、易成拱等问题,优化设计了超大采高两柱掩护式液压支架放煤机构。结果表明:两柱掩护式强力放顶煤液压支架支护效率高、前端支顶力大,有利于控制超大采高端部顶煤和煤壁稳定性;超大采高和大中心距增加了放煤机构布置空间和顶煤初始势能,利于提高放煤效率和速度,增强破碎效果;新型强力三级放煤机构增大放煤空间和扰动能力,有效提升了顶煤回收率。

ZY6400/20/40两柱掩护式液压支架的研制

介绍了ZY6400/20/40两柱掩护式液压支架的工作原理,两柱掩护式液压支架与同类型支架的优点,两柱掩护式液压支架的主要技术指标。应用实践表明,ZY6400/20/40两柱掩护式液压支架能满足实际使用要求。

ZY3200/14/28型两柱掩护式液压支架的研制

文章介绍了ZY3200/14/28型两柱掩护式液压支架的主要技术参数及结构特点,并详细分析了该支架的防倒防滑技术措施,以及在设计中采用的CAE技术。进一步阐述了一种成功的液压支架需要注意的几点事项和一些成功的经验,为大批量、程序化设计各种液压支架提供了组合思维模式,为高效率设计各种液压支架奠定了基础。

两柱掩护式放顶煤液压支架在三软煤层中的适应性研究

为了能够更好地适应"三软"煤层条件下的放顶煤开采,文章通过对两柱掩护式放顶煤液压支架的受力分析和支架上方受力的相似模拟试验研究,得出两柱掩护式放顶煤液压支架对"三软"煤层的适应性更好。

两柱掩护式液压支架中平衡千斤顶的应用与保护

通过对两柱掩护式液压支架平衡千斤顶作用及失效原因的分析,总结了国内外近年来比较先进的平衡千斤顶保护措施,指出了在两柱掩护式液压支架的设计过程中,同时采取一种或几种平衡千斤顶保护措施将是未来的发展趋势。

两柱掩护式液压支架技术现状及发展趋势

分析了国内外两柱掩护式液压支架的发展历程、研制及应用现状,并将国内外6 m以上的两柱式液压支架参数进行了对比,展望了该项技术的发展趋势。

两柱掩护式液压支架力学性能及适应性分析

针对开采过程中液压支架的支护能力弱、煤壁片帮和冒顶等问题,提出一种两柱掩护式液压支架,通过分析其力学性能,研究矿山压力特点,对两柱掩护式液压支架的适应性进行评价。通过现场观测表明:两柱掩护式液压支架的工作阻力能满足顶板控制要求,支护能力能满足实际开采需要。

浅谈两柱掩护式液压支架在同煤集团的应用

对两柱掩护式支架和四柱支撑式支架的性能进行了对比和分析,重点介绍了ZY6400两柱掩护式支架的主要特点及其在大同"两硬"地质条件下的应用情况。