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。     

大采高综放工作面煤壁片帮与顶煤冒放性影响分析

针对塔山煤矿大采高综放工作面煤壁片帮防治难题,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,分析了相同机采高度情况下大采高综放工作面煤壁片帮较大采高综采工作面煤壁片帮剧烈的原因,揭示了综放工作面抑制煤壁片帮与提高顶煤冒放性之间的矛盾,研究了液压支架结构参数对煤壁片帮的影响。研究结果表明:由于受塑性破坏区叠加及顶煤冒落放出的影响,相同机采高度情况下,大采高综放工作面煤壁片帮比大采高综采工作面更加剧烈;合理的液压支架初撑力可在缓解煤壁片帮的同时提高顶煤冒放性;整体顶梁比铰接顶梁更有利于抑制煤壁片帮,同时可以通过适当增大液压支架顶梁长度来缓解煤壁片帮与顶煤冒放性的矛盾;护帮板与伸缩梁分体结构作为大采高综放液压支架一种新的护帮结构形式,比护帮板与伸缩梁连体结构更有利于抑制煤壁片帮。     

布尔台煤矿厚煤层大采高液压支架适应性分析

为得到神东矿区北部中等埋深厚煤层大采高工作面矿压显现规律、液压支架合理工作阻力及分析支架适应性,对布尔台煤矿42102-1大采高综采工作面的矿压显现及液压支架工作阻力进行观测,计算得到该工作面顶板结构及运动特征参数,提出了考虑支架实际使用效果的"三因素法",即从"支"、"护"、"采"三方面评价支架适应性,应用岩石自重经验估算法、实测支架循环末工作阻力加1倍均方差和传递岩梁理论这3种方法,计算得出该工作面的支架合理工作阻力均为16 000 kN,应用结果表明:现有ZY10800/28/63支架工作阻力过小不能适应该矿中等埋深大采高的开采条件,须重新选择合理支架。     

坚硬顶板综采工作面支架选型及应用分析

针对神农煤业15号煤层赋存地质条件,结合矿井设计采煤方法,根据"传递岩梁"理论,对工作面液压支架支护强度、工作阻力以及支架高度进行了分析,确定了工作面采用ZZ8000/23/47型四柱支撑掩护式液压支架可满足安全生产。矿压观测表明,工作面液压支架额定工作面阻力具有一定的富余量,取得了良好的支护效果。     

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。     

关于大倾角综放工作面液压支架的选型

在大倾角煤层的开采过程中,工作面液压支架选择的合理与否直接关系着矿井能否安全高效生产,合理确定液压支架的工作阻力是工作面围岩控制的关键。文章以孟家窑煤矿5号煤层开采为例,合理选择了大倾角综放工作面支架-围岩系统结构模型,通过计算确定工作面液压支架的支护强度和工作阻力,为大倾角综放工作面液压支架的选型提供参考。     

伸缩梁高阻力支架沿煤层顶板回采的应用

根据补连塔煤矿1-2煤层赋存情况及矿压特点,结合31402综采工作面回采的实践,提出使用高工作阻力伸缩梁液压支架沿项板回采,解决工作面冒顶漏矸事故的发生,取得了经验.     

高端液压支架研制与使用技术条件分析

国内外现代化矿井工作面液压支架发展趋势是高工作阻力、高可靠性的两柱掩护式高端液压支架。高端支架技术先进,结构比较简单,工作阻力高,可靠性高。高端支架使用场合一般为煤层赋存较稳定,工作面原煤年产量要求高,配套设备能力大、可靠性高的现代化工作面。     

大采高液压支架三级护帮结构及动作原理

分析了不同护帮结构形式的结构特点,结合大采高综采支架实例,确定了合理的护帮长度,在此基础上,研究了大采高液压支架三级护帮合理的结构,介绍了其具体动作原理。实践证明,该结构能够对特厚煤层超大采高工作面煤壁进行有效防护。     

近距离残煤合采工作面支架工作阻力研究

为了掌握近距离残煤合采工作面的支架工作阻力,方便工作面支架选型,研究划分了覆岩的垮落带与裂隙带,确定了工作面液压支架的动载与静载来源,分别对8#煤层上分层采空区下方、8#煤层实体煤下方、8#煤层残留刀柱下方的工作面支架工作阻力进行计算,结果表明,原选用的ZF7000/20/39型放顶煤液压支架额定工作阻力无法满足要求,更换为ZF8200/20/40型放顶煤液压支架,该液压支架应用期间,支架安全阀共开启4次,应用效果良好。     

液压支架护帮机构防片帮效果分析

为了研究液压支架不同护帮机构的防片帮效果,针对液压支架常用的4种护帮机构组合形式分别从机构的工作原理、受力特点等方面进行了详细的分析,并以ZY17000/32/70D大采高液压支架为例求出了各类护帮机构形式的最大承载能力,采用数值模拟的方法分别对4种护帮机构形式的防片帮能力进行了模拟分析。结果显示：护帮机构对超前支承应力的分布规律没有产生影响,但采用伸缩梁和护帮板分体结构可以有效延缓煤壁产生破坏的时间,防片帮效果最好,是大采高液压支架理想的防片帮机构形式。     

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。     

综采工作面液压支架选型与应用实践

为选择适合晋城矿区15号煤层开采条件的工作面液压支架,实现矿井安全高效生产,在王台铺矿15号煤层ZZ6000/17/32型支架应用经验及矿压观测资料基础上,分析该矿2306工作面直接顶初次垮落、基本顶初次来压、基本顶周期来压及非周期来压时支架受力状况,针对该工作面支架额定工作阻力不足及所用支架存在的问题进行研究,发现工作面选用ZY10000/16/32D型两柱掩护式液压支架对该矿区15号煤层开采条件具有较好的适应性。     

阜生煤业大采高液压支架架型及其合理工作阻力的确定

主要设备合理选型配套是阜生煤业15号煤层采用一次采全高大采高综采技术实现安全高效开采的基本条件之一。由于现代综合机械采煤工作面的液压支架具有很强的专用性,占用投资比重大,这使得液压支架的选型设计在整个工作面的设计和设备配套中占据了主导地位。工作面液压支架的基本架型和主要技术参数,特别是液压支架额定工作阻力尤为重要,它对工作面单产水平和生产效率、安全生产状况、其他主要设备配套选型、以及工作面设备投资效益都有着重要影响。     

ZY18000/35/77D型液压支架技术设计及特征分析

根据特厚煤层大采高工作面需要,研发设计了ZY18000/35/77D型大采高掩护式液压支架。文章阐述了支架的选型设计中支架支护强度和工作阻力的确定,以及平衡千斤顶保持力矩的计算,并对支架的护帮机构、液压控制系统和支架四连杆优化设计、运动分析进行了较详细的介绍。     

薄煤层综采液压支架的设计及应用

随着矿井生产逐渐向深部延伸,矿压及煤层倾角的增大,淮南矿业集团原先使用的ZY5000/11/24型薄煤层液压支架已经不能适应深部煤层开采的需要。通过对液压支架结构、工作阻力、支撑高度等优化设计,研制了ZZ7000/13/26型高强度薄煤层液压支架。具体介绍了该型液压支架设计时需解决的问题,设计方案及结构特点。使用实践证明,ZZ7000/13/26型液压支架设计合理,能适应淮南矿区薄煤层综采工作面地质条件的要求,是该煤层工作面理想的液压支架架型。     

特厚煤层大采高综放开采液压支架的适应性分析

大同煤矿集团塔山煤矿3～5号煤层平均厚度14.5m,采用特厚煤层大采高综放开采技术。运用理论计算与数值模拟相结合的方式,确定液压支架的工作阻力为P'Z=15000kN。选用ZF15000/28/52型大采高综放支架、ZFG15000/28.5/45H型过渡液压支架和ZTZ20000/30/42型端头支架。通过工业性试验对液压支架进行适应性分析,液压支架工作阻力分布较合理,利用率高,对工作面的顶板条件适应性较好;支架平均初撑力7883.17kN,接近90%工作面支架的初撑力大于5000kN,分布频率总体呈线性关系;支架前后立柱受力较均衡,立柱受力状况良好。     

基于煤壁“拉裂-滑移”力学模型的支架护帮结构分析

针对坚硬厚煤层大采高综采工作面极易发生煤壁片帮的问题,以红柳林煤矿7.0 m大采高综采实践为基础,分析了煤壁片帮的应力路径效应,将硬煤煤壁片帮细分为拉裂破坏与滑移失稳两个阶段,建立了坚硬厚煤层煤壁片帮的拉裂-滑移力学模型,得出了煤壁的拉裂破坏深度、宽度与煤体强度、开采高度的关系及液压支架应具有的"临界护帮力",分析对比了2种液压支架护帮装置的结构特点与力学特性。研究结果表明,煤体发生拉裂破坏只是煤壁片帮的必要非充分条件,煤壁最终是否发生片帮,还取决于拉裂破坏体在液压支架与矿山压力作用下是否发生滑移失稳。液压支架很难抑制煤壁发生拉裂破坏,但可以有效防止拉裂破坏体发生滑移失稳。液压支架护帮装置采用伸缩梁与护帮板分开结构设计,具有对煤壁的支护作用力大、结构强度与可靠性高等显著优点。     

大采高综采工作面液压支架适应性分析

察哈素煤矿31301工作面为首采面,缺乏煤层矿压资料,在支架选型过程中基本采用经验法,为验证31301工作面支架适应性,同时为后续同煤层开采工作面支架选型提供可靠依据,根据31301大采高综采工作面开采条件,在工作面选取的支架安装矿用数字压力计,连续记录工作面开采过程中液压支架的初撑力和工作阻力,同时使用坡度仪测量支架仰俯角;通过实测数据分析液压支架的初撑力和循环末阻力大小的分布频率以及支架工作特性,并采用采高容重法、实测统计法和传递岩梁理论计算工作面支架合理工作阻力,最终结合理论分析得出工作面液压支架支护参数合理,具有良好的适应性。     

浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律及支架适应性

为研究浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律及支架适应性情况,采用KBJ-60Ш-1型综采支架工作阻力连续记录仪对酸刺沟煤矿首采工作面进行实测分析。结果表明:工作面初次来压步距52 m,与理论计算结果54.1 m基本吻合;周期来压步距随工作面推进速度的增大而增大,工作面推进速度为4 m/d、13 m/d时,周期来压步距分别为12.8 m、21.8 m;来压期间;工作面中部支架工作阻力大,达到额定工作阻力支架的比例达96%;工作面两端支架工作阻力小,不超过额定工作阻力的支架比例达91%。最后根据支架运行特性分析,论证了所选用的2400/5000-2×4412-1750型液压支架可以满足来压期间的顶板岩层控制要求。