煤矿大采高超前液压支架关键部件强度及应用效果分析

基于煤矿顺槽围岩控制机理,介绍了一种大采高超前液压支架结构设计。为验证此结构设计的可行性,先采用仿真分析方法进行有限元仿真分析,初步确认结构设计有效性后,将大采高超前液压支架结构设计应用于工程实践,进一步检验结构设计应用价值。最终综合确认大采高超前液压支架结构设计具有较强可行性。

大采高液压支架支护参数确定与超前支护技术

大采高开采是当前煤炭高效开采工艺的发展趋势,为了对大采高工作面顶板、煤壁起到支撑和支护作用,就需要结合工作面支护条件,设置合理的支护参数,采取有效的支护技术,以增强工作面围岩结构的稳定性。在阐述了大采高液压支架支护的功能特点以及工作原理基础上,给出了大采高工作面液压支架支护强度、工作阻力、初撑力等各项合理参数的确定方法,并提出可行的大采高液压支架支护技术,为工作面安全回采提供保障。

基于MATLAB大采高液压支架稳定性仿真研究

针对液压支架存在失稳等重大安全隐患,以某型大采高液压支架为研究对象,对支架前倾、后仰、侧翻、滑移4种失稳进行分析,运用MATLAB仿真的方法对不同采高、底座宽度、极限倾角、煤层倾角、加载载荷下的支架重心高度等进行仿真分析和研究。研究结果表明:随着支架极限倾角的增加,支架重心高度呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,支架重心高度呈现逐渐增加的趋势;随着采高高度的增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐增加的趋势;随着加载载荷增加,煤层倾角呈现逐渐减小的趋势。该研究为液压支架稳定性、安全可靠性提高等方面提供理论基础。

大采高四连杆超前液压支架的研制与应用

目前我国绝大多数煤矿大采高综采工作面两巷维护仍然使用木棚做顶梁、单体支柱等传统的支护方式,这种支护方式支护强度低,安全可靠性差,工人劳动强度大。针对上述问题提出了采用四连杆超前液压支架的支护技术。介绍了四连杆超前液压支架在大采高综采工作面两巷的选型设计,实际应用也表明该项技术支护效果、经济效益良好。

大采高大中心距液压支架选型设计

根据陕西小保当矿业有限公司一号井132202工作面煤层地质条件,完成了大采高大中心距中部液压支架与过渡液压支架主要技术参数及结构设计,实现了高产高效,为陕西小保当矿业有限公司大采高超长工作面开采技术的发展提供了宝贵经验。

基于ANSYS有限元对液压支架前连杆的数值模拟

利用三维绘图软件Pro/E建立大采高液压支架前连杆的实体模型,根据大采高液压支架受力分析图对前连杆受力情况进行计算。利用ANSYS有限元分析软件的结构静力学分析模块和模态分析模块,对前连杆进行静力分析和模态分析,然后根据淮北矿业集团许疃矿7229工作面ZY11000/28/63型大采高液压支架受顶板周期来压的实际情况,结合ANSYS数值模拟的结果综合分析前连杆的受力情况和抗屈服能力,这对大采高液压支架的安全性以及机械化综采有着实际的指导意义。

大采高工作面倾斜煤层机械化液压支架选型研究

针对大采高大倾角综采工作面存在矿压强烈、开采强度大、顶板容易冒落、支护难度较大的问题,以王村煤业1311工作面为研究背景,对工作面覆岩破坏规律进行研究,计算关键层和其他各层的载荷,确定关键层极限跨距和基本顶周期来压步距,建立FLAC^(3D)数值模拟模型,研究工作面推进对垂直应力分布和垂直位移分布的影响规律;计算液压支架的工作阻力,对液压支架进行选型并分析其稳定性。结果表明,液压支架初撑力和末阻力的分布范围在4000~6000 kN和5000~7000 kN之间,大于额定工作阻力的60%占比为42.5%和70.6%,大于额定工作阻力的80%占比为0%和82.5%,没有大于额定工作阻力的情况。1311工作面选取液压支架满足井下支护需求,能够很好地适应井下大采高大倾角的复杂工况。

超大采高液压支架支护安全特性研究

针对燕子山矿12401工作面超大采高液压支架稳定性问题,通过建立超大采高液压支架群组-围岩耦合模型,利用模型分析工作面及顶板的不同因素对模型的力学影响,得到不同因素影响下支架立柱上端的顶板变形和支架支护强度的变化规律,进而得出能有效适应工作面顶板变形的支护策略,分析工作面超大采高液压支架的强度特性,得出最高应力在液压支架上具有局部化以及区域化的特点。实际应用表明,可知理论值与试验值的误差较小,均在可接受范围内,非等强支护强度能有效控制顶板的变形,可以采用超大采高液压支架群组-围岩耦合模型来判断支架支护特性。

ZTC超前液压支架在大采高综采工作面中的应用

为了提高液压支架在巷道支护中的能力,以ZTC超前液压支架在大采高综采工作面中的应用进行分析研究,通过对比分析传统超前支护和新型超前支护这2种方式,发现ZTC超前液压支架在大采高综采工作面两巷的选型设计,实际应用也表明该项技术支护效果、经济效益良好。

布尔台煤矿厚煤层大采高液压支架适应性分析

为得到神东矿区北部中等埋深厚煤层大采高工作面矿压显现规律、液压支架合理工作阻力及分析支架适应性,对布尔台煤矿42102-1大采高综采工作面的矿压显现及液压支架工作阻力进行观测,计算得到该工作面顶板结构及运动特征参数,提出了考虑支架实际使用效果的"三因素法",即从"支"、"护"、"采"三方面评价支架适应性,应用岩石自重经验估算法、实测支架循环末工作阻力加1倍均方差和传递岩梁理论这3种方法,计算得出该工作面的支架合理工作阻力均为16 000 kN,应用结果表明:现有ZY10800/28/63支架工作阻力过小不能适应该矿中等埋深大采高的开采条件,须重新选择合理支架。

特大采高液压支架稳定性分析研究

为全面掌握影响大采高液压支架稳定性的因素,分析了大采高工作面液压支架的失稳机理,给出了大采高支架的临界失稳力学模型。以某大采高支架为例,将其状态参数代入大采高支架的临界失稳力学模型,得出液压支架临界失稳的理论解析。利用数值分析软件ADAMS建立该架的多体动力学模型,分析得出液压支架在各工况下临界倾倒的数值解。对比理论解析和数值仿真结果,二者误差仅为2%,证明了所建立模型的正确性与仿真方法的可行性,通过研究支架失稳角度曲线能得到支架在各高度条件下的失稳倾向情况,这对控制大采高液压支架的稳定性提供了技术方法。

大采高液压支架倾倒特征与控制条件

在现场调研实测基础上，分析了大采高液压支架倾倒特征，采用力学方法研究了支架倾倒的控制条件．有关研究方法和结果在实践中得到了成功验证．

液压支架前连杆疲劳寿命预测方法

针对液压支架前连杆疲劳寿命值计算繁琐的问题,提出采用遗传算法优化后的BP神经网络预测液压支架前连杆疲劳寿命。首先采用最优拉丁超立方方法选取40组参数水平下的设计参数,然后采用ANSYS有限元分析软件计算每个参数水平下的疲劳寿命值,最后采用经遗传算法优化后的BP神经网络学习前30组数据,建立设计参数与疲劳寿命之间的神经网络模型,用剩余的10组数据检测模型预测精度。预测结果表明,遗传算法优化的BP神经网络对液压支架前连杆疲劳寿命的预测误差较小。

大采高综采破碎顶板液压支架压架致损机理分析

针对大采高综采工作面破碎顶板条件下液压支架破损情况,对液压支架破损的原因进行了探讨。在已有的两柱掩护式支架受力力学模型的基础上,建立了支架耳座、掩护梁的受力模型。分析结果表明,在大采高顶板破碎条件下,平衡千斤顶受到支架位态的影响处于受拉状态,导致耳座与掩护梁焊接处开裂;掩护梁在上覆岩层产生的压应力作用下产生弯曲应力,弯曲应力最大位置处布设的管孔易产生应力集中,导致掩护梁产生裂纹并贯通。

特大采高液压支架底板比压分析研究

为分析对比特大采高液压支架在不同工况下的底板比压分布,首先建立支架在正常工作加载、柱窝上方横向(纵向)加载、顶梁两端加载、顶梁前方(后方)扭转加载和顶梁受偏载几种工况下的原始三维模型,利用HYPERMESH对支架顶梁、掩护梁和前后连杆进行柔性化预处理,最后由多体动力学软件ADAMS建立支架的数值仿真模型。工作阻力由垂直施加于各种工况顶板的主动外载荷提供,并通过碰撞接触将外载传递给顶梁,然后经由弹簧阻尼系统等效替代的立柱及平衡千斤顶和由"旋转副"进行连接的支架各处铰接点传递到支架底座,最后由建立在底座底部的四排弹簧来平衡主动外载,使整个系统达到稳定。通过测取底座底部四排弹簧的力,可得支架在不同工况下的底板比压分布情况。结果表明:支架在不同工况下的底板比压分布情况各有异同;但整体来看,底座前端底板比压较大。

液压支架前连杆的有限元分析

利用三维软件和有限元软件建立了液压支架前连杆三维实体模型和有限元模型。运用有限元分析软件MSC.Nastran对有限元模型进行了静力分析和模态分析,得到了有用的数值模拟结果。分析结果对改进液压支架前连杆的结构设计提供了参考依据。

大采高超前液压支架结构设计及应用

针对煤峪口矿超前支护移动速度慢、支护作用不足等问题,根据煤层赋存条件采用“一主两副”迈步式超前液压支架作为巷道支护,并对大采高超前液压支架及其构件进行总体设计。通过在4302、4306工作面上进行监测,结果表明:在距煤壁40 m处,巷道断面移动速度显著增加,而顶底板的移动速度基本不变,两侧移动速度由小到大依次增加,说明迈步式超前液压支架可以满足两顺槽的支护需求。

淮北矿区三软合并煤层大采高液压支架设计

介绍淮北矿区三软合并煤层赋存条件开采工艺及液压支架选型,针对矿区煤层赋存特点,提出大采高一次采全高的开采方式,针对三软合并煤层的特性对大采高综采液压支架的支护强度、护帮机构、稳定性以及底板比压等问题进行了改进,在三软合并煤层上实现了大采高开采。

大采高工作面超前液压支架工作阻力确定

为确定大采高工作面超前液压支架工作阻力,以2021工作面为研究背景,采用现场工程地质调查、理论分析计算、数值模拟分析等方法,对不同超前液压支架工作阻力下的工作面巷道破坏情况及顶板位移情况进行了研究。研究结果表明:超前液压支架工作阻力大于0.3 MPa时,巷道顶板破坏高度、两帮破坏深度及顶板下沉量均未发生明显变化,因此2021工作面应选择额定工作阻力不小于0.3 MPa的超前液压支架。

大采高液压支架主体结构件的有限元分析

大采高综采工作面采高较大,煤壁片帮、冒顶概率增大,使大采高支架受力状态恶化,对支架主体结构件的可靠性提出更高要求。针对这一问题,以ZY10000/26/55型掩护式液压支架为研究对象,运用SolidWorks三维建模软件建立虚拟样机,运用ANSYS Workbench软件建立支架有限元模型,定义液压支架结构件间的接触为柔性体的面-面接触,对支架在顶梁三点加载、底座集中载荷组合加载和顶梁偏载两种内加载工况下的受力状态进行整架数值模拟,分析得出大采高液压支架的应力和变形特点,为高可靠性液压支架的优化设计提供参考依据。