大采高液压支架检修平台的研制

通过目前现有煤矿井下综采工作面大采高液压支架检修方式对比,提出研制一次采全高液压支架全方位检修装备——大采高液压支架检修平台,介绍了该装备工作原理和结构形式,并分析了其推广应用前景。     

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。     

大采高液压支架顶梁柱窝处结构优化

大采高液压支架成为一种发展趋势,传统的液压支架顶梁结构已不能满足大采高液压支架的发展需求。通过对液压支架顶梁部件的受力分析,以及在矿井实际使用过程中的失效分析,对顶梁柱窝处的结构进行优化设计。     

迈步式大采高超前液压支架设计与应用

随着煤矿大采高工作面自动化水平的不断提高,现存超前支护存在不能同时满足两巷道支护要求、顶板破坏较大、设备配套复杂难以拉架等缺点,已经难以满足大采高工作面开采的发展。通过对沿空巷道围岩关系进行分析,得出超前液压支架支护强度和支护长度,对支架主要参数及支架结构进行设计,并对进风和回风两巷超前液压支架与采煤设备配套布置进行分析,通过矿压检测验证支架的稳定性。     

大采高液压支架的稳定性分析与设计

通过建立大采高液压支架的稳定性力学模型,对大采高液压支架的失稳问题进行了分析研究,并针对济宁矿区某煤矿厚煤层工作条件,完成大采高支架的稳定性设计。经工作面现场应用,所设计的液压支架可以有效解决大采高工作面支架的失稳问题,提高了大采高工作面的回采率。     

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。     

液压支架试验台提升装置的设计

由于厚煤层储量占全国矿产资源近1/2,国内液压支架向大采高和高工作阻力方向发展,目前国内液压支架试验台的结构已满足不了大采高的要求,各大液压支架生产厂家加大了液压支架试验台的投入,介绍一种新型液压支架试验台的提升机构。     

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。     

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。     

大柳塔煤矿52煤7m大采高综采工作面支架工作阻力分析

为了提高液压支架选型的合理性,实现7m大采高工作面的安全高效生产,本文通过对大柳塔煤矿7m大采高52303工作面、52304工作面初采、正常回采、末采期间的的矿压进行实测,得出大采高工作面周期来压较明显,来压时煤壁片帮严重、顶板下沉明显,易冒顶,来压期间支架工作阻力沿工作面倾向呈"几"字型分布的矿压规律。并分析了支架的受力特点,通过经验及理论公式对工作阻力进行了分析,并结合覆岩运动规律及形成的结构,给出了支架工作阻力确定公式及合理的工作阻力,即16800kN液压支架处于高位运行状态、18000kN液压支架工作阻力相对不足,目前大柳塔煤矿52煤使用的支架不能满足安全生产的需求,合理的工作阻力应为18550k~21586kN。     

煤炭安全高效综采理论、技术与装备的创新和实践

2030年之前我国以煤为主的能源格局难以改变,煤炭资源安全高效开采仍然面临一系列技术挑战。基于不同层位围岩破断的应力路径效应研究成果,研究了液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合作用原理,提出了液压支架适应围岩失稳的"三耦合"动态优化设计方法;针对厚煤层超大采高综采,建立了顶板岩层断裂失稳的"悬臂梁+砌体梁"力学模型,分析了"悬臂梁"破坏失稳的空间条件与力学条件。通过数值模拟方法分析了煤壁破坏的主要影响因素,得出了各影响因素对煤壁破坏的敏感度排序。研发了增容缓冲抗冲击立柱、液压支架群组协同控制系统及"大梯度+小台阶"配套方式,实现了金鸡滩煤矿8.0 m超大采高工作面安全高效开采;针对特厚煤层大采高放顶煤开采,研发了三级强扰动高效放煤机构与尾梁冲击破碎装置;针对薄煤层研发了调高范围为0.5~1.4 m的超大伸缩比液压支架,在黄陵一号煤矿实现了常态化远程监控、工作面无人操作的智能化开采。对未来需要突破的安全高效开采关键技术进行了展望,提出了稳定割煤与连续推进、高可靠性设计、综采设备机器人化及透明开采4个技术方向。     

基于UDEC的大倾角工作面支架与围岩关系研究

大倾角工作面支架易发生滑动与咬架等现象,影响了工作面的正常生产以及工人安全。采用UDEC数值模拟分析方法,研究了大倾角工作基本顶“砌体梁”结构的稳定性,模拟分析了大倾角工作面支架与围岩的关系。研究得出:为了确保大采高液压支架工作稳定性,必须使液压支架接顶,而且降架幅度不能太大,工作面采高不能起伏过大等。该研究可为大倾角工作面支架设计提供理论依据。     

ZY17000/32/70型液压支架强度有限元分析

分析了大采高液压支架的结构、受力和稳定性之间的关系,以ZY17000/32/70型掩护式液压支架为例,使用三维建模软件对其进行结构简化,应用有限元分析软件对其进行分析。分析结果可为大采高支架结构设计提供理论参考。     

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。     

大采高分体式高水充填支架的设计研究

充填液压支架是充填开采中的关键设备之一,在充填工艺中起着重要的作用,决定着充填效果与充填效率.本文主要介绍了5 m大采高高水充填分体式液压支架设计思路、基本结构与技术参数,前部支架与采煤机和刮板机构成正常的综合机械化采煤系统,后部支架实施充填,前后支架协调配合能够实现开采与充填同步工作,从而提高充填开采工作面的产量.     

薄煤层机采和炮采两用液压支架的研制

为进一步提高薄煤层综采工作面开采效率,增加薄煤层开采的安全性,设计了ZY4000/08/16型掩护式支架。根据工作面顶板条件、煤层埋深和采高等因素确定支护强度;为适应炮采和机采两种不同开采工艺的要求,采用长、短两种推移杆。该支架经使用,达到了设计要求。     

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。     

上湾煤矿大采高液压支架的参数确定

大采高液压支架是针对上湾矿煤层浅埋深、薄基岩、厚风积沙等特定地质条件而研制的一种高性能综采液压支架。对该类支架的工作阻力、初撑力、支护高度等主要参数进行了分析计算。     

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。