充填体协同支架控顶效应研究

固体充填开采中充实率是控制岩层移动的关键,充填工作面中煤壁、液压支架与充填体形成体系协同承载上方载荷、控制顶板变形,该体系中支架的合理工作阻力与充实率密不可分。基于充实率与岩层破断关系,建立了煤壁-支架-充填体耦合控顶力学模型,给出了高、低充实率(kg=4.16×10^8,kg=2.15×10^7 N/m^3)下支架立柱的合理工作阻力公式,分析高、低充实率下顶板的变形和受力特征受上覆岩层载荷、煤壁地基系数与支架工作阻力的影响规律,研究结果表明:由于不同充实率导致工作面覆岩破断结构形态不同,充填支架工作阻力与充实率并非为线性正相关;相比煤壁地基系数、支架工作阻力,采空区上方载荷对顶板变形、弯矩分布影响较为显著。

短壁充填巷道宽高比对围岩稳定性的影响研究

为了研究短壁充填巷道断面宽高比对围岩稳定性的影响规律,采用理论分析和数值模拟的方法,分析了短壁充填巷道协同控顶原理,得到了不同宽高比条件下围岩稳定性的变化规律。研究结果表明:当巷道高度固定时,顶底板和两帮最大移近量随宽高比的增加先缓慢增加然后略有减小,在宽高比大于1.0后又快速增加;且在巷道宽高比为1.0时,单位面积的巷道变形量最小,最有利于巷道围岩的稳定;结合百良旭升煤矿具体开采条件确定了短壁充填巷道的合理宽高比为1.0,并根据非对称性的变形特征给出了具体的支护方案。

充填采煤液压支架工作阻力设计方法研究

本文分析了现有固体充填液压支架的结构及控顶特征,阐述了顶板条件、支架结构、充填密实程度和支架工作状态等关键影响因素对工作阻力的影响机制,建立了顶板-充填液压支架-充填体协同控顶力学模型,提出支架工作阻力的设计流程和方法:通过建立覆岩整体运动模型并结合临界充实率判断覆岩破断状态得到工作面顶板平均载荷大小,通过构建充填支架顶梁受力模型并求解立柱载荷比确定支架顶梁载荷形式,最后求解支架力学平衡方程得到充填液压支架的工作阻力。采用本方法设计了新巨龙煤矿1303N-1^#充填工作面充填支架工作阻力。研究可为充填液压支架的选型设计提供理论支撑。