Mechanisms and Kinematics of Hydraulic Support for Top-Coal Caving

The structure and characteristic of new type of hydraulic support for top coal caving were discussed. The mechanism and kinematics of the hydraulic support were analyzed. The formulas were deduced to calculate the velocity and acceleration of top beam, shield beam, front and back legs, which give the solution to the design and research for hydraulic support.

ZF14000/25/38D型液压支架液压系统设计研究

通过对某煤矿3203综放工作面液压支架设备配套情况分析,针对工作面低位放顶煤液压支架运动情况,设计了ZF14000/25/38D型电液控放顶煤液压支架液压系统。从液压支架使用情况分析,针对不同执行元件的动作,对液压回路进行设计,为放顶煤开采提供安全保证。

基于压缩感知的液压支架声源定位识别方法

针对当前液压支架放煤过程中落煤时间和落煤量监测主要依赖于人工观察、自动化程度不高的问题,提出了一种基于声源定位的落煤状态识别方法,通过声源的识别与定位得到当前落煤的液压支架位置与落煤状态。设计了基于STM32的声音传感器阵列的数据采集系统。针对传统算法识别宽带信号和多声源定位困难的问题,采用基于压缩感知的多声源宽带定位算法,通过对信号进行分解得到不同频带的定位结果。仿真结果表明,该方法能准确识别170台液压支架落煤声源位置,在信噪比(SNR)为-5 dB时双声源识别率达到98%。

微型四柱式放顶煤液压支架设计及其适应性

微型液压支架及其测控系统在物理试验中起到至关重要的作用,为更好地结合工程实际,保证试验结果的科学性、准确性和真实性,利用SOLIDWORKS软件对微型支架进行三维建模、运动仿真、强度测试。对液压系统所需元件进行非标设计改造,基于RC模型理念配置完善的液压及测控系统,并对支架力学性能进行了相应的测试。结果表明:微型支架在符合结构和承载特性相似的前提下,通过控制泵站压力并在液压阀的配合作用下可满足试验中可控性以及多变量要求。以MNZF0.2/0.55/0.84微型液压支架及测控系统设计为例,给出了支架结构设计的具体步骤和液压系统的换算公式,阐明了支架设计思路及注意事项。支架强度大,刚度稳定,泵站压力可达到3 MPa以上,远高于试验需求。支架前端梁运动曲线符合双纽线特征,运动轨迹变化范围仅为0.46 mm左右,小于理论上的最优值。支架在初撑、增阻、恒阻和卸压阶段能满足其承载特性及运动要求。经测试,支架工作阻力为168 N,对应的支护强度为0.54 MPa,系统压力仍有较大的富余量。护帮千斤顶采用与立柱相同的液压系统,可对煤壁起到保护作用,其与顶梁组成的支撑体系能够更好地体现支架围岩的耦合特性。研究结果可为支架与围岩耦合相关物理试验单一变量或多变量分析提供借鉴,其与围岩耦合相关试验数据对现场应用具有重要的参考价值。

大采高放顶煤液压支架设计

根据华阳集团二矿81201工作面煤层地质条件,完成了大采高放顶煤工作面中部液压支架及过渡液压支架主要技术参数及结构设计,实现了高产高效,为华阳集团大采高放顶煤开采技术的发展提供了宝贵经验。

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。

大倾角综放开采配套技术及液压支架结构优化设计

针对大倾角厚煤层采用综放开采因工作面倾角大、地质条件复杂,回采中工作面长度变化大、综放支架稳定性控制难问题,通过合理的工作面设备配套技术,选用四象限大倾角采煤机和有防滑措施的刮板输送机,采用大功率单点驱动、简易机尾的刮板输送机,提高了对工作面长度变化大而频繁增减液压支架的便利性。通过优化设计支架顶梁宽度、双侧可同时伸缩侧护板、底调结构及支架自动控制方法和四连杆优化等提高支架对大倾角工作面的适应性,为大倾角综放开采提供了保障。

大倾角综放工作面支架倾倒及稳架措施

下沟煤矿ZF204工作面为大倾角综放工作面,工作面推进过程中由于顶板破碎,13#~30#支架下滑倾倒、造成相邻支架挤咬、支架底座上翘、支架尾部下摆、架前、架间漏煤严重等现象,导致工作面支架拉移困难,工作面近乎瘫痪。通过现场勘查和查阅资料,分析大倾角工作面液压支架倾倒的影响因素,采取工作面预注马丽散加固顶板、完善支架防倒防滑装置、架前挂网防止破碎顶煤抽冒和工作面动态调架再稳综合措施,顺利通过顶板破碎带,使得倾倒支架全部进入实体煤并达到自稳。该技术方案为预防大倾角综放工作面支架倾倒及再稳定积累了经验。

冲击倾向性综放工作面三机配套研究

针对冲击倾向性综放工作面三机配套问题,采用理论分析计算和现场实测的研究方法,对小庄煤矿冲击倾向性40309综放工作面三机配套问题展开研究。研究结果表明:动静载叠加超过临界载荷是冲击矿压产生的主要原因,根据防冲和三机能力适配原则,确定了三机选型。

放顶煤支架的液压装置设计

针对煤质较为松软、粉尘量较大的工作面,开发了一种用于放顶煤支架的液压装置,该装置具有结构简单、制作方便、成本低、喷雾除尘效果好等特点,在井下移架速度快、操作简单、维护和更换方便。

铺龙湾煤业5110综放工作面回采支护设计

在工作面回采期间,对煤层顶板进行有效的支护非常必要。针对铺龙湾煤业5110综放工作面的地质情况,对工作面支护设计、工作面顶板控制以及超前支护进行了分析。经过校验,选择的液压支架和单体液压支柱均能满足正常回采期间顶板控制的需要。为了保证安全回采,回采时需要根据顶板的状况实时调整控顶距和超前支护的形式。研究可以为综放工作面回采期间的顶板支护设计提供一定的参考。

煤矿井下单一巷道放顶煤综采技术方案研究

为了解决煤矿井下单一厚煤层开采时通风条件差、回采率低的不足的问题,提出了一种新的井下单一巷道放顶煤综采技术方法。先沿着煤层边界设置一条采区上山,然后再掘进出一条回采巷道,随着开采的进行在巷道顶板侧维护一条回风巷,然后控制液压支架逐步推移,连续作业形成完整的综采生产系统。根据实际应用表明,新的综采技术能够将回采率提升到88.4%,极大的改善了开采时的通风条件,具有极大的应用推广价值。

综采工作面开采方案与回采工艺的选择

为解决综采工作面煤层开采时所面临的矿压现象剧烈、顶板管理困难、单产率低等问题,以实践生产为例,在对其地质、煤层以及顶底板条件分析的基础上,对开采方案进行优选;同时,参照103#和105#工作面开采经验对102#综采工作面煤层的回采工艺进行设计;最后,从社会和经济效益两方面验证了开采方案和回采工艺的应用效果。

放顶煤支架尾梁护帮板的研究与应用

放顶煤液压支架是实现放顶煤的关键,它是以高压液体作为动力由液压元件和金属构件组成的支护和控制顶板的设备,能实现支撑、推移输送机、移架和放顶煤等一整套工序,具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。为了保障安全生产,作者研究了“放顶煤尾梁护帮板”机构,作为液压支架和后部刮板机及传动部的挡墙和辅助支护机构,为安全生产和绿色开采提供保障。

付家焉煤业提高综放工作面采出率的工程实践

以付家焉煤业10#煤层开采为工程实例,采用理论分析、数值模拟等方法对放顶煤采煤法在初采、末采阶段矿压显现特征进行详细探讨;为提高煤炭资源回收率,拟定实施“初采阶段解除支护、末采阶段水力压裂”等技术手段;在10106综放工作面进行现场试验,应用表明,采用解除支护工艺后,初采阶段可多回收煤炭资源5071.5 t,采用水力压裂工艺后,末采阶段可多回收煤炭资源15939 t,总计可多回收煤炭资源21010.5 t。

大采高放顶煤液压支架围岩耦合三维动态优化设计

分析了大采高综放顶煤破碎规律、直接顶和基本顶的破断规律,揭示了大采高综放开采矿压显现剧烈的原因;建立了大采高放顶煤支架围岩耦合的组合悬臂梁模型,提出大采高综放支架支护强度的确定方法;提出基于支架围岩耦合模型和有限元分析的大采高放顶煤液压支架三维参数优化动态设计方法,发明了大采高放顶煤液压支架新型放煤结构;进行了大采高放顶煤支架总体配套与工作过程仿真研究。

厚冲积层下大采高综放工作面顶板控制机理与实践

龙固煤矿主采煤层上覆基岩厚度平均不足200 m,但基岩上方赋存着厚度平均超过700 m的厚冲积层,针对厚冲积层条件下工作面矿山压力与顶板的控制难题,分析了大采高长壁综放工作面上覆厚冲积层在采动卸荷条件下的承载特性,以及基岩发生台阶下沉的可能性及其对应临界厚度。研究结果表明,厚冲积层在其底部煤层大范围开挖后,自承载能力不强,其自重将以载荷形式作用在下伏基岩上,但当基岩厚度大于120 m时,断裂带岩层可以形成稳定的力学承载结构,确定工作面顶板具有可控性。在此基础上,研发了工作阻力为国内最大的ZF15000/23/43综放支架,对厚冲积层下大采高综放面围岩进行了有效控制。

放顶煤液压支架承载特性及其适应性分析

通过对两柱、四柱式放顶煤液压支架支架结构特征分析,研究了不同工作阻力两柱式放顶煤液压支架、相同工作阻力两柱和四柱式放顶煤液压支架承载特性和其影响因素,并对液压支架适应性进行分析。研究结果表明:液压支架的结构特性决定其承载特性,两柱式放顶煤液压支架平衡千斤顶机构决定其有效承载范围在顶梁柱窝附近,增大立柱和平衡千斤顶的工作阻力能增大其承载能力,但通过增大平衡千斤顶工作阻力改变支架承载能力有限;四柱式放顶煤液压支架两排立柱与顶梁铰接位置决定其有效承载范围与立柱排距相当,增大前柱工作阻力降低后柱工作阻力能提高支架顶梁前段支撑能力,使支架有效承载范围前移;液压支架承载特性决定其适应性。平衡千斤顶能适时调节两柱式放顶煤液压支架顶梁上顶板荷载作用的位置,使其能适应一般综放工作面,但特厚煤层大采高综放工作面顶板荷载受顶煤放出影响作用位置多变,易导致平衡千斤顶损坏,四柱式支架有效承载范围较宽,使其能适应特厚煤层大采高综放工作面。

基于Pro/E和ANSYS的液压支架掩护梁有限元分析

在顶梁单侧加载工况下,分析了液压支架掩护梁的受力情况,利用Pro/E建立了掩护梁的三维模型,通过IGES中间文件将模型导入ANSYS中,建立了掩护梁的有限元力学模型。通过ANSYS分析计算,得到了掩护梁的应力和位移分布。计算结果可用于修正设计,提高掩护梁结构的可靠性,为液压支架部件的结构优化打下了基础。