超前支架-顶板支撑系统动力学仿真

迈步式超前支架是综掘巷道临时支护手段的一个发展方向。建立超前支架-顶板支撑系统动力学模型。利用Wilson-β直接积分法对模型进行数值求解。基于ANSYS有限元分析软件对超前支护-顶板系统在矿震荷载下的结构响应进行仿真分析,得到的结果对超前支架动态设计具有一定指导意义。     

超前支架相似实验样机研制及其与顶板耦合力学实验

针对大型综掘巷道超前支架体积大,不易于在实验室中对其进行全面动力学特性以及其与围岩耦合力学特性的实验研究等问题,根据相似理论,建立缩比为1∶8的相似实验模型样机。并建立了模拟巷道顶板的实验平台和测量基准框架。对超前支架和顶板耦合系统进行力学实验,测量在无支护和有支护,静态加载和动态加载情况下,顶板和支架顶梁的变形和受力情况。最后对模型样机进行模态实验分析,测得两者前6阶的固有频率以及各阶的模态阵型。通过基于相似理论搭建的实验样机和实验平台能够实现在条件有限的实验室条件下对超前支架进行静、动力学实验和测试,有助于节约设备研发成本以及提高设备质量。     

超前液压支架沿工作面走向承载特性研究

根据超前液压支架的支护特点,将超前液压支架中的立柱简化为弹性支座,建立超前支架组弹性支座岩梁模型。将超静定岩梁离散为静定单跨梁,利用MATLAB程序计算分析不同支架刚度、巷道高度、顶板弹性模量、支护密度等参数对巷道顶板下沉量的影响。通过计算验证了非等强支护能够使得支护系统与巷道矿压规律相适应,增强超前支护系统适应性。     

采煤机振动器设计及动力学仿真分析

阐述了振动式采煤机振动截割机构的工作原理,基于采煤机截割部设计了能产生扭振以振动截煤的振动器,并利用MATLAB软件对振动器相关结构参数进行了优化。利用ADAMS软件建立了行星传动式振动器的多刚体动力学模型,并对其进行了动力学仿真分析。     

基于Creo的五连杆式液压支架力学特性分析与连杆参数优化

为解决现有四连杆稳定机构式液压支架支护状态下不能自主调姿的难题,提出了基于五连杆稳定机构式液压支架新架型。五连杆稳定机构有两个自由度,液压支架工作状态下稳定机构能够自由动作,有效解决了目前四连杆式液压支架正常支护状态下无法自主调姿难题。文章针对五连杆式液压支架的具体结构特点,建立了该型支架平面杆系模型,推导出液压支架支护阻力、调姿千斤顶作用力、上前连杆力、下前连杆力和后连杆力等主要力学参数关系式,基于上述关系式,结合Creo软件对其进行运动仿真,根据仿真结果,重点分析液压支架连杆参数对连杆力、调姿千斤顶作用力和支护强度的作用与影响,给出具体优化结果,指出了该型支架参数优化方向。     

液压支架的设计与仿真研究

基于理论计算、虚拟样机技术以及有限元分析的方法,对综采液压支架进行了设计与仿真。建立液压支架的四杆机构力学模型与数学模型,对液压支架结构尺寸进行设计计算。通过建立刚性参数化的虚拟样机模型,对液压支架进行基于ADAMS的动力学仿真分析,研究了系统的承载特性。基于有限元算法,利用ADAMS对关键元件完成了模态的计算。     

不同顶板压力作用下特大采高液压支架受力分析

为研究液压支架在不同支护高度和不同顶板压力下力传递特性,利用动力学仿真软件Adams建立液压支架仿真模型,其立柱和平衡千斤顶采用弹簧阻尼系统等效代替。通过对不同支护高度的液压支架分别施加不同大小载荷,分析了不同支护高度和不同顶板压力对液压支架各铰接点、立柱和平衡千斤顶受力的影响。     

基于AMESim的快速支护装备液压系统仿真研究

通过液压仿真技术研究,利用AMESim软件建立巷道快速支护装备液压系统模型,模拟该快速支护装备运动的实际工况,进行行走液压系统与制动液压系统仿真分析,得出了行走液压缸和制动液压缸在工作过程中各个状态下活塞杆的位移、速度和加速度的液压特性曲线,同时分别对其分析,验证该液压系统满足工作要求。     

深井厚煤层沿空巷道超前支护设计优化

针对深井厚煤层综放面超前支护范围内沿空巷道变形难以控制的问题,结合工作面超前支承压力分布规律,确定了超前支护和加强支护范围,建立了沿空巷道超前支护体受力力学模型,获得了支护体的支护阻力,设计了支护参数.得到:巷道加强支护范围为20 m,支护体的支护阻力为2428 kN/m,支护参数为一排单元支架和两排单体支柱;巷道超前...     

大采高工作面机尾巷道超前支护及上隅角三角区端头支护技术研究与应用

针对长平煤业公司大采高工作面机尾巷道超前支护与上隅角三角区端头支护存在的问题,提出了机尾巷道超前支护与上隅角三角区端头支护统筹一体化解决方案,结合4306工作面开采条件、巷道断面和综采设备情况,研制了超前支护液压支架和端头液压支架联合支护成套装备,该装备在长平煤业公司4306大采高工作面得到了成功应用,取得了良好的运用效果。     

浅埋煤层开采顶板切落条件下支架动载效应

针对浅埋煤层开采周期来压过程中顶板沿煤壁切落时对支架造成冲击的现象,根据基本顶回转切落造成直接顶岩体非线性破坏特征,建立了由基本顶-直接顶-支架-采空区矸石组成的力学模型,应用突变理论和岩石动力学方法,推导了直接顶失稳前后基本顶切落荷载作用下的支架压缩量表达式,分析了顶板切落过程中的动载效应,获得了顶板切落条件下支架工作阻力。研究结果表明：基本顶回转切落和直接顶失稳破坏是造成支架冲击的主因,直接顶岩体变形的突变量决定了冲击荷载的大小,系统失稳时的支架荷载除了与基本顶的周期来压步距、上覆岩层荷载、直接顶厚度有关外,还与支架和直接顶岩体的刚度比、直接顶岩体性质等因素相关。     

深海扬矿系统的柔性多体系统动力学仿真

为研究深海扬矿系统动力学特征, 开展了扬矿系统柔性多体系统动力学仿真研究。基于柔性多体系统动力学理论, 提出了深海扬矿管道柔性多体建模方法。对经典的梁受迫振动问题进行了动力学仿真并与解析解进行了对比, 验证了方法的正确性。针对实验室模拟系统建立了深海扬矿系统柔性多体系统动力学模型并进行了动力学仿真研究, 结果表明管道形态、应力等仿真结果与实验结果符合较好。本研究可为深海扬矿系统动力学研究提供参考和依据。     

QY200/14/31型液压支架关键部件有限元分析

在建立QY200/14/31型液压支架的三维模型基础上,采用虚拟样机技术和有限元分析相结合的方法,分析液压支架在额定载荷作用下关键部件受力特性。将三维模型导入动力学分析软件中,以获取关键部件铰接处作用力的变化规律,然后提取3个极限位置的模型进行有限元分析并比较位移/应力分布的特点。结果表明:液压支架从最小高度上升到最大高度处,柱窝处的作用力和整架刚度先减小后增加;最小高度处关键部件应力值较大,中间高度处居中,而最大高度处最小,说明该支架支撑高度离最大高度越接近,承载能力越强。     

工作面支护与液压支架技术理论体系

工作面支护是安全高效综采的首要条件,液压支架是综采系统的核心。笔者和其合作团队持续30多年致力于综采工作面支护与液压支架技术理论的研究和实践,建立了综采工作面支护与液压支架技术理论体系框架,提出了液压支架与围岩耦合原理,建立液压支架与围岩耦合模型,分析了液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合规律,阐述了液压支架合理工作阻力、临界护帮力和支护系统稳定性控制策略,提出液压支架三维动态优化设计理论和方法,将围岩下沉、断裂等力、力矩以及边界条件的变化通过液压支架骨架模型传递和分解到具体的液压支架结构上,借助三维设计平台动态模拟仿真液压支架与围岩耦合作用的力学特征,优化得出对围岩最优支护效果的液压支架结构参数。提出液压支架系列型谱和工作面支护系统液压支架群组的自组织协同控制方法,将支护系统群组自组织协同控制分解为围岩自适应控制和队列保持推进控制两个控制线程,同步实现群体系统协调控制。建立了工作面支护设备技术标准体系。     

液压支架移架速度的定量化研究

分析了支架液压系统及其元件的压力—流量特性，提出支架液压系统的一种计算分析方法和改进支架移架速度的方法并加以分析．通过实验室实验来确定支架液压系统各元件的压力损失系数，计算出在一定条件下的液压支架移架速度，计算结果反映了支架移架速度的实际情况，该方法现已应用于支架的液压系统设计并取得良好效果，实现快速移架系统的定量化设计．本文为支架液压系统的设计提供理论基础，使支架液压系统的设计更科学、更合理、更经济．     

综放工作面支架工作阻力确定的理论与应用

提出了综放开采支架工作阻力理论计算公式中参数确定的反分析数值模拟法，即先根据矿井以前回采工作面矿压显现特征，综放采区柱状图及岩石力学实验结果确定综放开采工作面数值模拟计算模型，再进行数值模拟，确定理论计算公式中的相关参数，基于理论计算公式和现场实测结果，提出了综放支架工作阻力确定的统计类比法，即根据理论计算公式确定支架工作阻力的主要影响因素，再据现场实测结果统计回归支架工作阻力计算式，两种方法都有举例。     

OpenGL在煤矿液压支架四连杆机构运动仿真中的应用

基于OpenGL,通过建立液压支架的层次细节,运用反向动力学和运动学反解法原理,解决了液压支架四连杆机构运动仿真的问题。仿真结果表明,这一方法能比较真实、实时地模拟四连杆运动的关系,反映液压支架操作的基本动作,为综采工艺仿真系统的进一步研究提供了一种行之有效的方法和手段。     

大倾角放顶煤液压支架稳定性动态分析

在研究大倾角顶煤运移规律和支架围岩关系的基础上,建立大倾角放顶煤液压支架动态受力模型,分析顶煤运移和冒放对支架稳定性的影响,并提出大倾角放顶煤支架设计以及回采工艺中应采取的措施。     

基于虚拟样机的液压支架运动仿真和动态干涉检查

以SolidWorks为依托 ,内置COSMOS Motion和COSMOSWorks等模块构建了液压支架虚拟样机分析平台 ,同时还对虚拟样机运动仿真和动态干涉机理进行了深入地探讨。在此基础上应用上述分析平台对液压支架进行运动仿真和动态干涉检查 ,为该类问题的解决提供了技术基础。该方法简单易行 ,易于推广应用     

浅埋煤层开采顶板切落压架灾害的突变分析

针对浅埋煤层开采周期来压过程中顶板沿煤壁台阶下沉导致顶板切落压架灾害的问题,根据直接顶岩体在支承压力作用下破坏失稳的非线性变化特征,建立了由基本顶-直接顶-支架-矸石组成的系统力学模型。利用突变理论研究了荷载作用下系统的失稳机制,获得了系统失稳的充要条件及直接顶岩体的变形突跳量表达式,分析了系统失稳的主要影响因素。结果表明:直接顶的失稳破坏,导致了顶板的切落,系统失稳除与支架和直接顶岩体的刚度比及材料参数有关外,还与所受载荷及基本顶周期来压步距相关。结合工程实例,验证了理论推导的合理性,并给出了工程建议。