大倾角煤层伪俯斜工作面平行四边形液压支架结构设计与运动响应

液压支架是大倾角煤层伪俯斜工作面“围岩-装备”系统稳定性的核心,现有液压支架结构无法适应伪俯斜开采空间稳定性要求,严重影响了该类条件下工作面安全高效开采。以大倾角煤层伪俯斜开采工作面为研究背景,采用工程类比、结构运动学分析、数值仿真的综合研究方法,分析了大倾角伪俯斜工作面“支架-围岩”稳定性特征,并以ZY7000/22/45型液压支架为基础,发明一种新型平行四边形液压支架,进行了结构合理性设计,分析了关键构件运动学响应特征。研究表明:大倾角伪俯斜综采工作面垮落矸石非均匀填充以及矸石对支架的砸、压、推作用是影响支架稳定性的关键因素,平行四边形顶梁与底座更适应伪俯斜工作面。设计的平行四边形支架顶梁、底座及立柱排布方式为平行四边形,异形掩护梁与后连杆、油缸连杆、底座构成柔性四连杆结构。平行四边形支架立柱为主要承载结构,油缸连杆为主要运动机构,其运动特征影响因素主要为上下柱窝间距和前后连杆与掩护梁铰接位置间距,其中掩护梁与后连杆是支架位姿调控的关键,且支架运动过程中无双扭线产生。研究结果为该类条件工作面支架提供了一种选型,一定程度上保障了该类煤层的安全生产。

大倾角煤层俯伪斜工作面液压支架设计系统实用性分析

为解决大倾角煤层液压支架设计过程中多维受载特征被忽略、建模过程繁琐、设计周期长等问题,结合大倾角伪俯斜工作面液压支架受载特性,研发大倾角液压支架设计系统。采用运动仿真、强度测试、物理实验等综合研究方法,以ZY5000/15.5/38型大倾角煤层液压支架设计为例,根据大倾角伪俯斜采场液压支架多维受力特征建立力学模型,分析大倾角液压支架的空间受载特性,建立伪俯斜工作面液压支架顶梁、掩护梁力学线性矩阵,利用VB.NET为开发语言结合线性矩阵和SOLIDWORKS二次开发建模软件搭建液压支架设计系统,开发出良好的人机交互用户界面。研究分析表明:该系统生成下的模型液压支架顶梁前端运动轨迹范围48 mm左右,支架顶梁前端运动轨迹曲线满足双扭线特性;模型支架最大应力为146.7 MPa,远小于材料屈服的等效应力,最大变形位移也不超过0.531 mm;研制相似比为1∶5物理模型液压支架工作阻力在38 kN左右,在不同条件下测试支架顶梁、掩护梁受载特性,实验中模型支架的力学数据与系统生成的力学数据基本相符,且实验在初撑、增阻、恒阻及卸压各阶段均满足支架的运动要求及承载特性。研究结果体现了该设计系统下模型液压支架较好的适应性,对丰富大倾角煤层液压支架设计理论和指导液压支架设计生产具有一定的科学和实践意义。

褶曲构造影响区内翼部煤层开采矿压机理及防治技术

文章以褶曲构造影响区内翼部煤层中3605综放面水平分层开采为研究背景,通过现场调研发现其开采期间面临强矿压显现频发的问题,进而采用理论分析的方法对煤层受力特征进行了分析,并结合某一典型强矿压显现期间的微震能量事件阐释了动静载叠加诱发强矿压的机理,最后提出了针对性的卸压措施。研究结果表明:3605综放面围岩受力情况分属于Ⅰ和Ⅱ两个煤体区域,且Ⅰ煤体区域因发生塑性变形而致使Ⅱ煤体区域承受高应力载荷;根据微震能量事件定位情况理论计算确定了动静载叠加作用下工作面底部所存在的三角形强矿压影响区域尺寸;现场对3605综放面运输巷超前段100 m范围内上侧覆岩内坚硬顶板和巷道底煤分别进行卸压爆破措施后,钻屑量和微震总能量、频次数据验证了卸压效果的显著有效性。

ZCDL系列薄煤层智能填充液压支架系统结构研究

针对山东枣庄某矿区采煤工艺大多为高档普采,由于没有综采液压支架的辅助导致该采煤工艺用人多、产量低、回填时安全隐患大的问题,结合垂直导杆轻型液压支架结构的技术优势,设计了一种适合薄煤层填充的智能轻型液压支架。该支架安全可靠、投资少、收益率高,同时又能有效减少井下采煤工作面人员数量。

薄煤层膏体充填液压支架设计

根据某矿801工作面煤层赋存条件,结合薄煤层液压支架和膏体充填工艺的特点,设计了一种四柱支撑式薄煤层膏体充填液压支架。详细介绍了ZC6400/11/19D型薄煤层膏体充填液压支架的选型依据、结构特点和基本功能,为薄煤层工作面提供了合理、可靠、安全、高效的膏体充填液压支架。

特厚煤层综放工作面支架阻力的研究

综合机械化放顶煤开采技术是一种针对比较倾斜和厚实的煤层实现安全、高产、高效的开采技术。综放工作面液压支架作为重要的顶板支撑装备,其支护强度能否平衡回采工作面顶板压力是综放工作面安全、高效、高产的关键。通过分析现场地质条件、矿压观测数据,总结矿压显现规律,计算液压支架支护阻力,实现特厚煤层放顶煤开采工作面液压支架选型。

推移偏差补偿下的煤层倾斜综采面液压支架控制方法设计

倾斜综采面液压支架控制参数由二自由度的液压支架运动学模型求解得到,容易受到液压支架支护效率和摩擦系数、掩护梁外载荷、作用位置、立柱千斤顶倾角、水平千斤顶倾角等因素影响,同时,不可直接测量的内部状态变量影响力扩大,产生推移偏差,控制效果和效率不佳。提出推移偏差补偿下的煤层倾斜综采面液压支架控制方法。通过建立液压支架底座笛卡尔坐标系并分析液压支架的初始状态变量和位姿偏移情况,可以确定控制参考线的位置。通过状态方程和观测方程来描述液压支架在控制参考线上的位姿状态,分析液压支架的最优推移距离,计算轨迹预测的推移距离补偿量。利用最大熵卡尔曼滤波方法,根据增益矩阵和推移距离误差协方差矩阵,通过推移距离补偿量补偿控制误差,从而实现高精度控制。实验结果表明,支架位姿控制信号与实际位姿控制信号的波动程度相似度较高,稳定性较好,液压支架控制时间在89.5~95.1 ms之间,保证经过补偿后的液压支架控制精度更高,控制响应快,效率高,适合于实际应用。

基于CAN总线的液压支架电液控制系统的开发

针对煤层智能化开采程度低的问题,提出一种基于CAN总线的液压支架电液控制系统。在分析煤层采煤工艺的基础上设计了电液控制系统的硬件结构,并根据实际控制需求进行了软件设计。通过双CAN总线通信实验发现,控制系统可以实现远程对通信功能的控制,可提高液压支架电液控制的效率。

特厚煤层综放工作面液压支架选型研究

为解决柳巷煤矿综放工作面液压支架支护阻力不足难题,以3号煤30112工作面为工程背景,在总结其生产技术条件的基础上,通过理论计算、数值模拟、类比分析等不同方法确定了液压支架支撑高度为2.9~5.5 m,支护强度为1.4 MPa,工作阻力不小于18 000 kN,最终选用ZFY18000/29/55D型两柱掩护式液压支架,达到良好支护效果。

急倾斜松软厚煤层智能化综采液压支架优化研究

为解决川煤集团急倾斜松软厚煤层综采存在的问题,在原大倾角、大采高支架可靠防倒、防滑和防飞矸的基础上,对分体运输搬家倒面安装困难导致开采效率不高的问题进行分析研究,优化设计了ZY5400/18/48JD大采高大、伸缩比支架,实现整机安全运输,适应软底开采;依托智能化综采技术,实现急倾斜综采支架防倒、防滑精准控制和支架姿态管理;优化支架适应性,采取伪俯斜开采工艺,减少煤壁片帮和工作面飞煤、飞矸,保障工作面人员及设备安全,实现安全高效开采。

复杂坚硬岩层特厚煤层综放开采工作面液压支架适应性研究

针对15 m以上特厚煤层综放开采扰动强烈、矿压显现明显、液压支架工作阻力难以确定的问题。以大同矿区特厚煤层千万吨矿井为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场实测的方法,建立了特厚煤层综放开采“近场悬臂结构+远场砌体结构”覆岩系统模型,确定了该条件下液压支架工作阻力确定方法,揭示了控制远场砌体结构的中高位坚硬岩层结构失稳是液压支架工作阻力异常的关键原因。建立了基于FLAC的液压支架工作状态和支护阻力数值模拟分析方法,对比分析了中高位坚硬岩层处理前后,大同矿区特厚煤层开采四柱式液压支架的适应性,并采用液压支架工作阻力实测数据对其进行了验证。实测结果表明:中高位坚硬岩层压裂处理后,来压期间液压支架整体平均工作阻力可降低约15%,增强了现用支架的适用性。研究成果提出了一种液压支架适应性分析方法,可为支架选型、设计提供参考。

综合机械化开采在急倾斜煤层的现场试验

随着科技的发展和进步,许多技术跟设备应用在煤矿开采当中,开采急倾斜煤层需要更加复杂的综合机械化开采设备。通过分析综合机械化开采急倾斜煤层的特点、当前存在的问题以及一些开采时的关键技术,以淮南矿区为研究对象,通过采用关键技术,使煤矿的月生产量翻了1倍。急倾斜煤层的有效开采,避免了煤炭资源的浪费,提高了煤矿的生产率,对煤矿和社会都具有一定的积极意义。

薄煤层液压支架抬底千斤顶设计与改进

针对薄煤层液压支架抬底千斤顶设计难题,以ZY9000/088/16D型薄煤层液压支架为例,阐述了抬底千斤顶工作原理,介绍了薄煤层单腔进液特殊型抬底千斤顶具体设计方案。根据抬底千斤顶在使用过程中经常出现活塞杆和缸口密封损坏问题,分析了抬底千斤顶具体损坏原因。在此基础上,结合该型抬底千斤顶具体结构特点,提出了相对合理改进方案,完善了抬底千斤顶活塞杆和缸口限位措施。实践表明,改进后的抬底千斤顶基本满足了液压支架抬底需要,可为类似问题的解决提供参考。

薄煤层综采工作面智能化控制技术应用

针对寺河二号井薄煤层工作面开采效率低下、设备故障率高等诸多问题,在充分调研薄煤层赋存条件与现有采煤装备基础上,进行薄煤层综采工作面智能化开采关键技术研发,实现采煤机记忆截割、液压支架红外定位、液压支架多方位信号采集与多网融合功能。

大倾角采煤工作面液压支架稳定性控制措施研究

对11305采煤工作面回采期间液压支架失稳原因进行分析,发现煤层倾角大、地质构造发育以及液压支架顶梁不接顶等是导致支架失稳的主要原因。依据现场情况,提出采面安全开采措施以及液压支架稳定性控制措施。经现场应用后,液压支架稳定性得以明显提升,可为后续采面开采创造良好条件。

莒山矿薄煤层工作面液压支架选型研究

根据莒山矿9号煤层实际地质条件和开采条件,对工作面液压支架进行了选型研究,得出液压支架支护高度范围为0.9~2.1 m,中心距为1.5 m,支架工作阻力不低于4 152 k N,并对工作面进行了通风验算。在上述研究的基础上,确定9号煤层工作面使用ZY4200/09/21D型两柱掩护式液压支架,对支架控制系统进行了分析,以期此研究为后期工作面液压支架的设计和使用提供参考。

薄煤层膏体充填液压支架四连杆机构优化

利用ANSYS软件对ZC6400/11/19D型薄煤层膏体充填液压支架四连杆机构进行了受力分析,并对四连杆机构进行了优化设计。提出了3种四连杆优化方案,通过有限元对比分析,确定最优方案,并一次性通过型式压架试验,继而批量投制,缩短了生产周期,为企业和煤矿取得了良好经济效益。

急倾斜煤层顶板结构稳定性及其控制研究

为提高急倾斜煤层长壁放顶煤工作面围岩控制效果和支架稳定性,本文采用物理模拟和理论分析相结合的方法,对顶板结构和液压支架的稳定性进行了研究。结果表明:尾闸附近顶板下沉幅度大,切高小,主闸附近顶板下沉幅度相对较小;随着开采空间的增大,主闸门上方顶板岩层的冒落角增大。顶板岩层的垂直位移和水平位移特征表明,垮落块体在顶板结构的下铰点附近旋转,可能导致滑动失稳。煤层倾角大,使顶板结构更容易发生滑动失稳。在急倾斜煤层中,尾闸和主闸上方可以很容易地形成一个三铰拱。倾角的增长,沉降大门上方的拱脚形成显著减少,从而降低屋顶结构的概率变得不稳定由于大变形,而潜在的尾门上方的屋顶结构的滑动稳定性大大增加。

薄煤层液压支架存在的问题与应对建议

薄煤层开采技术难度大,对先进的采煤技术和设备提出了更高的要求,研发适用于薄煤层的液压支架具有重要意义。薄煤层开采对液压支架的要求主要包括承载能力、适应性、稳定性、灵活性和安全性。结合华阳一矿开采实践对薄煤层开采支护特点和液压支架应用中存在的问题提出建议。