液压支架与围岩刚度耦合理论与应用

从刚度耦合方面对液压支架与采场围岩耦合关系进行了研究,给出了液压支架刚度定义并进行了增阻刚度测试,分析了液压支架与煤壁及顶底板刚度耦合关系,建立了相应的耦合方程,修正了现有液压支架支护强度计算公式,将液压支架与采场围岩的耦合关系由目前的定性分析深入到定量研究。结果表明,液压支架增阻刚度主要与立柱刚度有关,液压支架应当与采场围岩条件协调匹配,传统的液压支架支护强度计算是基于煤壁和支架都为刚体的假定前提条件下得出的结论,没有考虑支架刚度、顶板岩性和煤层硬度的耦合作用与影响,计算结果偏低。实践表明,刚度耦合理论能够很好地揭示液压支架与采场围岩的相互作用关系,可以对液压支架设计提供指导。     

大采高工作面支架刚度对煤壁稳定性的影响效应研究

大采高开采技术是我国厚煤层开采的主要技术选择之一，大采高工作面一次割煤高度增大，煤壁稳定性降低，煤壁破坏成为制约该类工作面生产潜能释放的关键因素。为提高大采高工作面围岩稳定性，实现厚煤层高效开采，采用理论分析、室内试验和现场实测等综合手段分析了支架刚度对煤壁稳定性的影响。结果表明：大采高工作面存在3种常见煤壁破坏形式：硬煤劈裂式、中硬煤剪切式和软煤塑性流动式；定义煤壁稳定性系数为煤壁极限承载能力与作用在煤壁之上的顶板载荷之差同顶板载荷之比，得到顶板载荷对稳定性系数分布特征的影响；建立顶板冲击力学模型，基于能量原理，提出了作用于煤壁之上的顶板载荷确定方法；分析了支架刚度对煤壁稳定性系数的影响，随着支架刚度的增加，作用于煤壁之上的顶板载荷降低，煤壁稳定性升高，顶板载荷及煤壁稳定性对支架刚度的敏感性逐渐降低；开展不同支架刚度条件下煤壁稳定性相似模拟试验，支架刚度为1.0、1.5、2.0 MN/m的条件下，煤壁极限承载能力分别为17、19、20 kN，煤壁的最大横向变形量分别为40、30、25 mm，煤壁破坏面积分别为0.41、0.32、0.21 m2，试验数据验证了理论分析结果的正确性；最后...     

大采高综采工作面围岩活动特征研究

以某矿大采高工作面地质条件为背景,运用FLAC3D与3DEC数值模拟软件,研究了不同采高、不同工作面长度下工作面煤壁前方破坏面积以及上覆岩层活动范围的变化情况,结果认为:随着采高加大、工作面长度加长,煤壁前方破坏面积明显加大,易于发生煤壁片帮冒顶;顶板断裂线前移;随着采高的增加,岩层间离层量不断增加,顶板失稳时容易产生冲击载荷,支架要有较大的可缩性。     

采场支架与围岩系统刚度的研究

分析了采场支架与围岩系统的组成及其铡度，得出了在支架与围岩系统中，当直接顶与支架的相对刚度不同时，支架可具有不同的工作状态，并提出了支架在不同工作状态下适应围岩运动状况所应具有的基本条件。     

采场支架与围岩系统刚度的研究

分析了采场支架与围岩系统的组成及其铡度，得出了在支架与围岩系统中，当直接顶与支架的相对刚度不同时，支架可具有不同的工作状态，并提出了支架在不同工作状态下适应围岩运动状况所应具有的基本条件。     

大采高液压支架设计与稳定性研究

对大采高设计中出现的难点进行了分析,并且举例说明大采高支架在结构上与受力上以及稳定性上的重要关系,得出大采高液压支架受力情况以及对稳定性等因素的要求,为支架结构设计尤其是大采高支架提供理论参考。     

采场支架刚度实验室测试及与顶板下沉量的关系

针对目前采场支架刚度的实测数据较为匮乏的研究现状,利用ZTN-1液压支架试验台对4种型号支架的线刚度及刚度进行实测分析,并基于实测结果采用弹性基础板力学理论对支架刚度与顶板下沉量之间的关系进行研究。结果表明:支架在增阻过程中是可压缩的,4个支架平均线刚度为138~538 k N/mm,平均刚度为20.3~68.5 MPa/m,以此推断,目前支架线刚度范围为100~600 k N/m,刚度范围为10~80 MPa/m;支架工作阻力越大,支架刚度越大,相同工作阻力的四柱式支架刚度大于两柱式支架;每个加载循环内支架刚度是惟一的,与支架所处的工作阻力区间关系不大;支架刚度越大,对顶板下沉量抑制作用越明显;当支架刚度达到某一临界值,顶板下沉量趋于稳定。     

基于工作面压力监测的支架性能评价

采场压力的监测对工作面支架的选型、工作状态及性能具有很好的参考价值。在综采工作面顶板初次来压、周期来压等不同时期内,通过对液压支架压力分布的监测,计算顶板动载系数,统计分析液压支架工作阻力的变化情况,并结合采场围岩地质特性等因素,对工作面支架的初撑力、平均工作阻力及平均循环末阻力值等性能做出综合评价。     

大采高液压支架横向稳定性研究

随着工作面采高的增加,大采高工作面液压支架稳定性问题越显突出。针对这一问题,详细分析计算了孔轴间隙、底座宽度2个大采高液压支架自身结构要素对支架偏移、不同承载工况下的横向稳定性的影响机理和趋势,结合支架实际加工制造情况纠正以往常规分析中的不足,并以ZY10000/26/55型掩护式液压支架为实例进行具体的数据计算,发现支架最大采高与底座宽度比也是影响稳定性的因素。并根据影响机理与趋势提出了通过控制支架自身结构要素来提高横向稳定性的措施,保证大采高液压支架能够适应工作面的工作状态。     

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。     

大倾角大采高综采工作面支架受载与失稳特征分析

对支架的稳定性控制是大倾角大采高煤层安全、高效开采亟待解决的关键问题之一,以2130煤矿25221大倾角大采高综采工作面为研究背景,基于现场监测对覆岩破断运移规律和支架受载特征分析的基础上,通过理论分析系统研究了采高和工作面顶板运移对支架受载与失稳特征的影响。结果表明,在大倾角大采高煤层开采中,受采高增大影响,顶板运移的幅度和剧烈程度及支架工作阻力均较一般采高大倾角煤层开采时明显增大,架间推压、咬挤现象明显;当工作面顶底板岩层稳定时,使支架保持不转动和下滑的临界工作阻力均不超过支架自重的2倍;但受工作面顶板运移影响,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其不会随着支架工作阻力的增大而消失;支架转动下滑的幅度和失稳概率随着支架工作阻力的减小、顶板与支架间摩擦力绝对值的增大、顶板载荷偏载程度的增大及采高的增大而增大,且其转动失稳的概率大于下滑失稳的概率。     

浅埋大采高综采工作面矿压显现规律研究

 本文针对霍州矿区三交河煤矿2号煤层合并区域生产地质条件,进行了504大采高综采工作面矿压观测,深入分析了浅埋大采高采场来压规律、支架工作阻力及煤壁片帮特征,结果表明,工作面周期来压步距平均为14m左右,平均动载系数为1.13;工作面回采期间小范围片帮,端头处较为严重;ZY7600/26/55双柱掩护式支架能够满足生产需求。实测结果对相同条件下煤层开采采场围岩控制及来压步距预测具有重大的实践意义。     

高工作阻力大采高放顶煤液压支架设计研究

针对我国厚煤层特殊煤层的地质条件,提出新的开采方法。分析了大采高放顶煤工作面成套设备配套选型原则,并从提高工作阻力,加大采高,加长工作面,提高设备可靠性,提高煤炭回收率等几个方面对大采高放顶煤液压支架结构、配置等方面进行探讨。     

深井大采高工作面覆岩破坏过程数值模拟研究

以唐口煤矿1305工作面为工程背景,采用RFPA2D数值模拟软件,对埋深1 000 m,采高5.5 m条件下大采高工作面覆岩破坏过程进行了反演,得到了深井大采高条件下上覆岩层运动的主应力、位移矢量变化规律以及声发射特征,为类似工程地质条件下工作面的安全开采和支护设计提供了理论依据。     

厚煤层大采高工作面巷道支护设计研究

为优化厚煤层大采高工作面巷道支护设计,结合寺河矿6302大采高回采巷道现场实际,采用力学评估、现场抽验、试验分析的方法,对大采高工作面回采巷道地质影响因素进行了研究,得出全新支护方案.通过数值模拟、现场实测对新旧两种支护方案进行分析对比,验证最优支护方案,优化大采高回采巷道支护方案.     

大柳塔煤矿12~上311-2综采面片帮冒顶分析

从煤层地质构造、工作面设计采高、支架工作状态、工作面停采时间论述了大采高工作面煤壁片帮冒顶的原因并结合大柳塔煤矿12上311-2综采工作面实际情况,提出一系列防治煤壁片帮措施,保证安全高效回采,为防治类似条件下大采高综采面煤壁片帮提供了经验。     

大采高工作面过断层技术实践

镇城底矿地质条件较为复杂,构造多,大采高采煤工艺应用较广泛,但大采高综采工作面由于采高大,在过较大断层时问题突出,操作不当会出现支架实际工作阻力降低、支架倾倒、冒顶等情况,尤其当断层断距较大时,会加大工作面通过的难度。为保证大采高工作面顺利过断层,在准确计算过断层最小采高、坡度的前提下,制定相应的安全技术保障措施,才能实现大采高工作面安全、高效、快速通过断层。本文对该矿大采高工作面在过断层时的相关技术措施进行了阐述,可为同类矿井提供参考。     

大埋深大跨度大采高三软煤层综采面切眼联合支护技术研究

针对平煤股份十一矿己_16-17-24030工作面地质条件和采煤设计要求大采高的要求，研究了三软煤层扩大切眼断面支护技术，并根据矿井地质条件和支护理论，小断面切眼采用锚杆（索）+钢带联合支护及扩大切眼采取 “锚杆（索）+托梁＋木垛”联合支护方式，确定合理的切眼断面设计和支护方案，增加了巷道的整体稳定性。实践表明，该方法适用于大埋深大断面综采工作面扩大切眼的支护。     

临涣矿Ⅱ826工作面旋转开采支护技术

在工作面进行旋转开采的过程中,工作面长度逐渐变长,工作面需要增加支护方案。为了保证工作面安全高效的进行旋采,针对该工作面的地质条件及开采条件,对工作面增加的支护方案进行了支护设计。经现场应用验证,所设计的支护参数是合理的,能够有效地控制顶板,支护效果良好。     

综采工作面过上覆煤柱技术研究

近距离上层煤开采过后留有许多残余煤柱,这些煤柱往往导致下层煤开采过程中出现强烈的矿压显现情况。针对综采工作面过上覆采空区煤柱矿压显现剧烈的问题,以山西上榆泉煤矿工作面地质条件为基础,对相邻43303工作面回采过程中的矿压显现情况进行了总结分析,确定上层煤煤柱与本层煤顶板形成的次生顶板结构是造成工作面来压强度增大的主要原因,并从43302工作面过上覆煤柱前、中、后三个阶段,制定了改变采高、调斜、顶板预裂以及加快工作面推进速度等技术措施。根据现场实践效果,采用该措施能够减弱工作面矿压显现强度,改善工作面片帮、冒顶等情况,实现对工作面降压的目的,具有良好的应用效果。