ZY13000/26/55型液压支架稳定性分析

大采高液压支架的稳定性分析对煤矿企业安全高效生产至关重要。以ZY13000/26/55型大采高液压支架为例,应用有限元分析软件Workbench对其在不同工作面倾角下进行了强度分析,并得到了支架整体和各主要零部件的受力云图,结果表明,在工作面倾角10°以下时,该支架强度能保证安全生产的需要,当工作面倾角>10°时,需要对支架结构、材料等另行设计。     

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。     

倾角环境下大采高液压支架强度分析

随着大采高工作面的推广,对有倾角环境下的大采高液压支架强度进行分析关系到煤矿企业安全高效生产。以ZY13000/26/55型大采高液压支架为例,用有限元分析软件Workbench对其在不同工作面倾角下进行了强度分析,并得到了支架整体和各主要零部件的受力云图和位移变形图。结果表明,在工作面倾角10°以下时,该支架强度能保证安全生产的需要,当工作面倾角大于10°时,需要对支架结构、材料等另行设计。该结论对大采高液压支架在不同工作面倾角下的应用推广具有一定的实际意义。     

ZY12000/28/63D型液压支架柱窝结构的优化

主要根据液压支架的性能标准,采用有限元分析技术,对几种不同结构的柱窝进行研究和分析,主要研究了其结构对顶梁的影响。选用了大采高液压支柱中柱窝结构,对该部分进行两端集中载荷工况的有限元分析。根据分析结果和比较,得到一种更加适合大采高液压支架的柱窝结构,为未来的研究和分析打下基础。     

ZY10800/28/63型液压支架横向稳定性分析

从ZY10800/28/63型大采高液压支架支护特点和几何结构出发,分别从支架连杆轴孔间隙、工作面倾角2方面,对该型支架的横向稳定性进行了分析。     

ZF13000/21/40型放顶煤液压支架仿真分析

利用仿真分析软件对ZF13000/21/40型放顶液压支架进行仿真分析,介绍了液压支架的工作原理,并通过分析液压支架的工作原理,建立液压支架的三维模型,利用有限元仿真软件对液压支架在扭转和偏移工况下顶梁和底座的应力分布进行分析,根据分析应结果对液压支架提出合理的结构优化建议,为改善液压支架结构和提高工作性能提供参考。     

复杂条件下大采高综采液压支架选型

以霍州煤电干河煤矿二采区首采工作面复杂煤层地质条件为背景,利用系统分析比较法对支架进行选型。介绍支架选型原则后,通过矿压理论和经验公式对液压支架的主要参数进行理论计算,分析了大采高支架的结构要求。根据计算得出的参数和支架的结构要求,自主研制了大采高综采设备ZY12000/29/65两柱支撑掩护式液压支架,分析了该掩护式大采高液压支架的参数及特点。将研制的液压支架在二采区首采工作面进行了工业性试验。结果表明:该设备运行状态良好,支架工作阻力能够满足工作面地质条件要求,其总体参数、支护性能等各项指标均较为理想,推移及抬底机构、护帮机构等新结构的应用提高了支架的可靠性。     

ZF4800/17/28型液压支架机构与有限元分析

利用Pro/E软件建立ZF4800/17/28型液压支架三维实体模型,并在其机构模式下进行机构分析,将模型导入ANSYS Workbench进行有限元分析,着重分析了液压支架在顶梁扭转工况时的应力分布,通过对液压支架的机构与有限元分析,可以检查其能否达到极限高度、运动过程中是否存在干涉及主体结构件的应力特点,对液压支架原设计提出合理建议,为优化液压支架结构提供参考依据。     

ZY5000/15/30液压支架有限元静力分析

利用Pro/E软件以part格式建立液压支架模型,代替asm格式的组件模型,以最大限度地简化模型结构,改善网格划分质量、提高计算精度。利用ANSYS Workbench有限元分析软件模拟液压支架工况对ZY5000/15/30型掩护式液压支架进行了有限元静力分析,得出了支架在该工况下最大应力值及其分布特点,从而可以改善液压支架结构,为液压支架的结构优化设计提供了理论指导。     

掩护式液压支架掩护梁受力有限元分析及其结构优化

以ZY9000/22/55D型大采高综采液压支架作为研究分析对象,利用ANSYS Workbench有限元数值分析软件对该液压支架在不同工况条件下主要构件受力情况进行模拟分析,得到液压支架受力状态下应力分布和位移变化云图,根据其应力变化规律,对受力较小的液压支架掩护梁进行尺寸和拓扑优化,使液压支架的整体结构应力重新分布。通过对优化后液压支架在不同工况下受力情况进行分析,验证优化后的液压支架各构件受力更加均衡合理,支架整体强度和承载能力得到明显改善,证明该优化改进方法合理有效,提高了支架整体支护的安全性。     

特厚煤层大采高综采综放适应性评价和技术原理

针对厚煤层综采(放)开采过程中遇到的技术难题,提出了大采高综采(放)开采面临的3个科学问题,建立了基于技术经济分析的厚煤层开采方法适应性评价指标体系与评价模型。基于液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合、稳定性耦合原理,建立了液压支架与围岩的耦合动力学模型及煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,提出了大采高综采(放)液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法。基于大采高综放工作面顶煤冒放性与煤壁稳定性控制的矛盾,提出了增大液压支架的初撑力及优化液压支架架型结构等方法缓解2者之间的矛盾。通过开发厚煤层大采高综采(放)关键技术与装备,实现了厚煤层的安全、高效、高回采率开采。     

基于Workbench的液压支架掩护梁结构强度分析

矿用液压支架作为煤矿开采中的重要设备,其机械部分结构大多采用大型钢板焊接而成,在长期使用过程中,容易出现结构变形或开裂的疲劳失效现象。针对此类问题,以ZY12000/28/64液压支架掩护梁为研究对象,采用ANSYS Workbench软件,对液压支架掩护梁结构进行优化研究。理论分析结果显示:优化后的掩护梁具有更高的结构强度及更轻的结构重量,结构设计也更加合理,部件原材料也降低了将近29%,大大降低了企业的原材料及加工成本,验证了此改进方法的有效性及可行性,这对掩护梁的实际生产应用及优化改进提供了重要的理论基础。     

上湾煤矿8.8 m综采工作面煤壁稳定性分析

随着大采高开采技术、综采设备研发制造水平的不断提高,综采工作面开采高度不断突破,向8 m及以上超大采高发展。大采高开采技术实现了采煤工作面高产高效,提高了煤炭回采率,但是随着开采高度的不断增加,煤壁片帮问题愈发凸显,大采高综采工作面煤壁稳定性已严重制约煤矿安全高效生产。针对上湾煤矿8.8 m工作面开采后的煤壁片帮情况,采用煤壁稳定性分析软件及FLAC^3D软件对影响工作面煤壁稳定性因素进行类比分析、理论分析及数值模拟分析,得出该工作面煤壁较为稳定,但仍需在合理选择支架支护强度的前提下,尽量保证液压支架护帮范围达到5 m,以适应8.8 m超大采高工作面的护壁要求。     

超大采高工作面液压支架与围岩耦合作用关系

针对金鸡滩煤矿坚硬厚煤层赋存条件,提出了8.2 m超大采高一次采全厚开采方法,分析了超大采高工作面液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合关系及控制方法,研制了ZY21000/38/82D型超大采高液压支架及新结构。基于液压支架与围岩耦合作用关系,采用理论分析与数值模拟方法研究了超大采高液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法;通过建立脆性坚硬厚煤层煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,得出了控制煤壁片帮发生滑移失稳的液压支架临界护帮力;分析了销轴铰接间隙对超大采高液压支架稳定性的影响及控制方法。通过创新研制大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,保证了超大采高液压支架与围岩系统的稳定性控制。     

大采高液压支架结构优化设计及适应性分析

针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对比分析了大采高液压支架架型、护帮结构对围岩的适应性,进行了大采高液压支架结构优化设计及适应性分析。研究结果表明:将大采高工作面"砌体梁"结构上方岩层作为动力学模型的边界条件,以支架立柱的抗冲击特性要求为理论判据,通过动力学仿真计算可得大采高支架的合理工作阻力。两柱掩护式大采高支架较四柱支撑掩护式支架具有支护强度大、四连杆稳定机构受力状态好、质量轻等优点;护帮板与伸缩梁分体结构的护帮力、合力作用位置及可靠性均优于护帮板与伸缩梁连体结构;设计采用抗冲击双伸缩立柱、高压升柱系统等,提高了大采高液压支架对围岩的适应性。     

煤矿井下液压支架立柱旁路增压切换阀的设计与应用研究

随着国内煤炭开采技术的进步,综合机械化采煤工作面向着大采高及超大采高的方向发展,采高越大顶板周期来压越明显,压力冲击更强烈,顶板控制难度加大,这就要求液压支架能够提供足够的初撑力加强顶板支护强度,通过给液压支架立柱提供双回路供液系统并新增旁路增压切换阀能够很好地解决这一问题。对旁路增压切换阀的原理、结构和设计过程进行了详细介绍,并对其使用工况和功能进行了阐述,该阀已在煤矿井下使用,效果良好。     

特厚煤层大采高综放工作面矿压及顶板破断特征

针对大采高综放工作面覆岩活动空间大、开采扰动强烈的特点,以不连沟煤矿特厚煤层大采高综放开采为背景,采用现场实测和理论分析等方法对大采高综放采场矿压及顶板运移破断特征进行分析,建立了大采高综放采场周期来压岩层破断的力学模型,得出了液压支架工作阻力的计算方法。结果表明:大采高综放工作面来压时安全阀开启频繁、顶板快速下沉,额定工作阻力13 800 kN的液压支架不能满足顶板控制的需要;开采空间的增大、直接顶厚度增大,低位基本顶转化为直接顶成为悬臂结构、高位基本顶形成砌体梁,二者形成"上位砌体梁-下位倒台阶组合悬臂结构";工作面来压强烈、动载明显、持续时间短的矿压现象是由于高位砌体梁结构滑落失稳造成的,据其力学特征确定了液压支架的工作阻力。     

大采高综采面顶板活动规律及支架适应性研究

为研究山西长平煤矿Ⅲ4308大采高工作面顶板活动规律及合理的工作阻力,采用理论分析和现场实测的手段,分析了大采高工作面顶板活动规律,得到了支架的合理工作阻力,并验证了所选支架的适应性。结果表明,Ⅲ4308工作面基本顶初次来压步距为30 m,周期来压步距为15 m,工作面所需的支护阻力为10.26 MN,79.56%的液压支架处于增阻和恒阻的状态,ZY12000/28/62D型大采高液压支架可以满足工作面生产要求。     

薄煤层、大采高及放顶煤液压支架技术综述

根据我国综合机械化采煤的发展现状以及我国薄煤层和厚煤层的赋存条件,着重介绍并分析了薄煤层液压支架、大采高液压支架和放顶煤液压支架的特点,对其适应性也做了相应的阐述。