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。     

特大采高液压支架增压增力复合护帮机构的研究

分析了特大采高液压支架护帮作用机理,提出了特大采高支架增压增力复合护帮机构的特点、工作原理、创新点及与现有设备的对比,特别提出在7 m以上大采高支架增压增力复合护帮机构在支架防护方面的使用效果。     

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。     

非随行式三级护帮机构及小四连杆结构优化

为了解决特大采高支架随行式三级护帮结构存在的伸缩梁接顶差、操作复杂以及收不到位的现象,采用非随行式三级护帮结构,并针对该结构研究推导了小四连杆的几何和力学参数,研究了相关优化三要素。经过实算表明,非随行式护帮机构优点突出,适合大力推广。     

大采高综采工作面片帮加剧机理分析及防治措施

片帮冒顶制约了大采高综采工作面安全高效开采,因此对大采高综采工作面片帮加剧机理进行分析,发现影响工作面片帮的因素有采高、内摩擦角等,运用数值模拟的方法研究了不同采高下的煤壁片帮条件及临界护帮长度,并结合神东矿区的煤层条件,提出提高支架前端的护帮力、支架初撑力和前端支顶力,增加护帮的长度等控制大采高综采工作面片帮的6种措施.     

折叠式护帮板力学分析与强度校核方法

对于厚煤层或松软的中厚煤层工作面,为了防止片帮及其引起的冒落,应设置护帮装置。护帮装置应具有一定的支撑能力和调节余地。为了研究护帮机构的防片帮效果,以ZZ12000/30/50大采高液压支架为例,应从机构的工作原理、受力分布和强度等方面进行详细的分析。     

大采高综放工作面煤壁弧型滑动失稳机理与控制技术

针对同忻煤矿8107大采高综放工作面煤壁严重片帮事故,综合现场调研、煤岩样力学试验、数值模拟及理论分析,建立大采高综放工作面煤壁弧形滑动失稳力学模型。结果表明:大采高中硬煤层片帮主要形式是煤壁上部的弧形滑动片帮,片帮起始破裂点位于煤壁深部顶煤"冒落拱"拱脚位置。严格Janbu法煤壁弧形滑动片帮安全系数计算结果表明:8107大采高综放工作面煤壁片帮关键控制指标为护帮阻力Fr,控制区间1 000~2 000kN;弧形滑动轨迹控制参数α,合理值区间30°~60°;煤体力学参数及顶煤冒落拱相关参数。煤壁片帮主要原因是支架护帮千斤顶进液管路严重泄漏导致支架护帮阻力不足,YHX型液压泄漏检测仪通过拾取分析泄漏产生的高频声波和振动信号实现了液压故障检测和准确定位。     

大采高采场煤壁片帮和顶板冒落相关性研究

以王庄煤矿8101大采高工作面为研究背景,采高达6.8 m,基于围岩整体性的客观事实,分别以煤壁先片帮和顶板先冒落为例详细探讨其内在相关性。在现场支架护顶和护帮操作中,必须保证每一环节都扎实有效。     

ZZ9900/29.5/50型支架护帮装置限压阀板的改进

对ZZ9900/29.5/50型支撑掩护式大采高液压支架护帮装置限压控制系统限压阀板存在的缺陷进行了分析、改进.     

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。