软岩条件初撑阶段液压支架非理想位态形成机理

针对软弱围岩条件下初撑阶段液压支架非理想位态形成机理不明的问题,基于平面杆系构建了四柱支架运动学模型和承载力学模型,得到了初撑阶段顶梁以固定姿态运动的前后柱速度关系式,分析了顶梁和底座合力及其作用点的变化特征。理论分析和数值计算结果表明:只有初撑阶段才是调整支架位态的最佳时机;相较于底座,顶梁呈水平和仰头姿态上升时前后柱速度之比呈3次函数关系,顶梁呈低头姿态上升时前后柱速度之比呈5次函数关系;顶梁和底座合力作用点的变化依赖于顶梁的接顶姿态,并呈现先快后缓的变化特征;顶梁和底座合力的增大呈先缓后急的变化特征。研究结果可为支架结构和位姿控制器的设计及现场操作提供指导。