煤矿巷道超前支护液压支架的结构性能分析

基于现有研究成果及工作经验,提出了1种巷道超前支护液压支架设计方案,该方案主要以液压支架的重要结构部件为研究对象。为检验设计方案的有效性,在研究过程中,分别采用有限元仿真分析和工程应用分析2种方式进行检验,明确了设计方案有效性的同时,还及时发现和解决了设计方案中存在的问题。

动载作用下巷道超前支护区域划分

巷道超前支护区域划分和支护方式是影响回采巷道围岩稳定性的关键因素。现有研究大多在静载条件下对超前支护区域进行划分,对于动载冲击作用下的超前支护区域划分及巷道围岩与液压支架之间的关系需进一步探讨。以赵楼煤矿5304工作面巷道为研究对象,分析了液压支架受动载冲击时工作阻力的变化特征及围岩与液压支架的关系,提出了动态系数概念。在动载扰动作用下,超前支承压力峰值点向煤体内部转移,将会产生新的塑性区,因此将超前支承压力影响区划分为破裂区、塑性区、弹性区、原岩应力区、新增塑性区。根据煤岩状态及动态分界点,以动态应力为界限将超前支护区域划分为加强支护段、辅助支护段和原始支护段:加强支护段由破裂区、塑性区和部分弹性区构成,需要较高强度超前支护设备加强顶板支护;辅助支护段主要以弹性区为主,需要单体液压支柱或单元式液压支架辅助支护;原始支护段整体处于原岩应力区,不需要加强支护。运用数值模拟研究了动载作用下超前支承压力变化规律,建立了动载作用下巷道超前支承压力计算模型,推导出各支护段动态应力表达式。现场实测结果表明,根据巷道超前支护区域划分结果设计的支护方案支护效果良好,可满足超前支护区域支护质量要求。

申南凹矿8^(#)煤回采巷道超前支护技术应用分析

申南凹矿8^(#)煤层回采巷道以往采用单体柱进行超前支护,一定程度上制约了工作面的回采效率。以20108回风顺槽为工程实例,分析探讨锚索超前支护技术;综合运用理论计算、数值模拟等手段,确定超前支承压力峰值和影响范围;分析结果为超前支护范围不小于20 m、锚索最佳长度5.3 m、锚索“212”布置。20108回风顺槽应用新的超前支护技术后表明,超前应力影响区巷道表面变形量在合理范围内,锚索承载性能良好,支护效果显著。

综掘巷道超前支护装备多缸同步控制方法研究

考虑到综掘巷道液压迈步式超前支护装备的工作原理,以及多个液压缸在控制顶梁上升过程中同步性不良的问题,提出了一种等状态交叉耦合模糊同步控制方法.该种方法是以液压缸上升过程中的同步性能和跟踪性能为控制要求,将交叉耦合控制理论及模糊控制理论相结合而提出的一种非线性同步控制方法.为了验证该种控制方法的性能,与使用主从交叉耦合控制方法相比较,对提出的同步控制方法的作用效果进行理论分析和试验研究.分析与实验结果表明,该种同步控制方法能够在超前支护装备顶梁上升过程对多个液压缸进行同步控制,相比于主从交叉耦合控制方法,其同步控制效果更优.

泉店煤矿近距离煤层同采回采巷道超前支护设计

近距离煤层同采巷道主要分为上煤层巷道与下煤层巷道,由于上、下煤层巷道所处的地质环境不同,受到的采掘影响不同,所以采用的支护方式与支护参数也有不同。为保证近距离煤层同采时的巷道稳定性,以泉店煤矿二_(3)煤和二_(1)煤为例,通过使用侧向支承压力影响范围计算方法,对近距离煤层同采时的巷道超前支护具体参数和加强支护范围进行深入讨论。

回采工作面顺槽主动式超前支护技术应用

针对长城三矿1903S工作面两道回采巷道超前支护段单体支柱钻底、破碎顶板、高劳动强度等一系列问题,拟提出采用主动式超前支护(注浆锚索)代替被动支护(单体支护);采用数值模拟、现场观测等方式进行分析;数值模拟结果表明,工作面超前范围内顶板最大位移171 mm,两帮最大位移198 mm;应用表明,采用注浆锚索超前支护工艺后,顶板与两帮位移与原采用单体支柱支护相比分别降低了14.5%与29.8%,同时大大改善了围岩的结构及其承载性能,确保了工作面的安全生产。

综采工作面巷道超前液压支架选型设计及展望

针对我国巷道超前液压支架支护技术存在设计标准缺失、对顶板反复支撑、运输巷道配套复杂等技术难题,采用理论分析、数值模拟等方法对巷道超前段支护参数、架型设计、配套方式等进行分析。研究结果表明:由于巷道超前段受重复采动及锚杆、锚索支护的影响,可以采用现场实测与数值模拟相结合的方法确定合理的巷道超前支护距离与支护强度。基于不同的巷道断面尺寸及支护要求,一般选择四连杆式或伸缩杆式超前液压支架,前者具有抗弯、抗扭性强的优点,适用于大断面巷道,而后者则具有结构简单、质量轻等优点,更适用于小断面巷道。巷道超前液压支架是大型巷道超前支护的主要发展方向,但仍然存在对顶板反复支撑破坏、配套空间狭窄等技术难题。

综采工作面巷道超前液压支架关键结构参数优化设计

为提高综采工作面超前支护的品质,采用现场实测和数值模拟相结合的方法对巷道超前段支护参数、架型结构等进行分析。基于"低初撑、高工阻"、非等强耦合支护策略,设计凹凸形机构、大缸径推移千斤顶等结构,实现超前液压支架被动支护与锚杆等主动支护系统协调匹配。开发的超前液压支架在多个矿区推广应用并取得了良好效果。

综放工作面巷道液压支护装置及支护方法研究

研究了综放工作面巷道液压支护装置及支护方法,包含有设置在巷道前端端头的液压支架Ⅰ、设置在巷道后端端头的液压支架Ⅱ、设置在液压支架Ⅰ和液压支架Ⅱ之间并且镶嵌在巷道底面中的支点联接装置。通过液压支架Ⅰ和液压支架Ⅱ对巷道进行支撑防护,通过支点联接装置,使液压支架Ⅰ和液压支架Ⅱ相互联接并且相互支撑,不再都是在各个作业面进行分别支护,提高了对巷道支护的可靠性。

排式顶梁端头液压支架组在煤矿支护中的应用研究

介绍了采煤工作面端头支护及巷道超前支护所用的支架形式特点,研究了既可以应用在采煤工作面端头支护和端头支架前方巷道超前支护,又可以在有端头支架的综采工作面独立用于巷道超前支护的排式顶梁端头液压支架组。该支护形式具有控制顶板能力强、运输安装方便快捷、支柱的选择范围大、支架宽度和长度灵活改变以及能够实现大行程方案设计等特点。

综采工作面端头支架与超前支架的应用研究

为保证综采工作面端头超前支护牢靠,结合地质资料及现场条件,应用一种端头及巷道超前支护液压支架组。端头液压支架组以及巷道超前液压支架组结构均为分体迈步式,其中端头液压支架组配合切眼内刮板机、转载机能够随工作面回采共同行进,达到工作面及时支护的目的。通过在常村煤矿14026综采工作面中的实际应用,证明端头及巷道超前支护液压支架组能够有效控制工作面围岩变形情况,保证工作面的安全高效生产。

某煤矿液压支架的选型分析与常见故障

挖金湾煤业公司根据煤层的赋存状态开展了液压支架工作阻力的计算,选定ZFl5000/27.5/42型支撑掩护式低位放顶煤液压支架。该支架的工作阻力为15000 kN,计算所需工作阻力最大值为10077.0 kN,计算所需工作阻力为额定阻力的67.2%,配套选用BRW630/37.5型乳化液泵,能满足顶板控制的需要。