基于有限元法的固体充填液压支架底座结构优化

为提高固体充填液压支架底座的强度和可靠性,以ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象,根据其结构和工作特点,建立了顶梁和底座的受力模型,并对底座进行工况分析,确定了其危险工况和对应的加载方式,利用Pro/E软件建立了底座的有限元模型,采用有限元法,在ANSYS Workbench软件中对其进行了有限元强度分析,根据分析结果对底座进行结构优化改进,通过优化前后有限元结果对比,结果表明,优化后底座的强度得到了明显的提高,特别提高了底座的抗弯抗扭能力,最大等效应力下降了79.1%,最大变形位移减小了35%。     

矿用固体充填液压支架控制系统

针对固体充填液压支架自动化程度低,导致煤炭充填开采效率低下的问题,设计开发了固体充填液压支架自动化控制系统。给出了充填液压支架控制方案,包括系统的整体控制框图,相关传感器的布置位置,自动充填控制流程以及系统的控制模式。该系统不仅提高了充填液压支架的稳定性和可靠性,而且也提高了充填开采的效率,具有很好的推广和应用价值。     

固体智能充填自主夯实过程机构干涉影响因素与调控方法

自主夯实过程机构干涉自我调控是固体充填智能化的前提条件。基于机构干涉的基本概念，分析了地质条件、架型结构、充填系统布置与工艺参数和其他因素对机构干涉的影响。通过Pro/E 5.0软件构建了固体充填液压支架三维模型，采用运动仿真确定了机构干涉的典型位态，通过二维骨架模型建立了不同工况下夯实机构运动的轨迹方程，提出采用干涉临界范围、干涉几率等指标量化分析煤层厚度、倾角等不同因素对干涉状态的影响规律，结果显示：对于同一种架型，煤层倾角越小干涉临界范围越大，干涉几率越小；在相同的工况条件下，不同架型干涉临界范围及干涉几率差异明显，也即煤层倾角和架型结构的改变将大幅影响机构干涉的几率，是机构干涉的主要影响因素；充填系统布置及工艺参数等因素对机构干涉的影响相对较小。基于上述规律从工序执行前的适应地质条件变化、优化关键充填装备设计、合理选择充填系统布置方式及工艺参数和工序执行中装备智能感知干涉位态、智能调控决策方案、智能控制油缸动作6个方面提出了机构干涉调控方法，建立了机构干涉调控机制。智能充填工作面工程实践表明：未实施干涉调控前，固体智能充填液压支架在执行采充平行作业及自主夯实过程中频频发生卡顿，...     

基于AMESim的充填支架液压系统仿真研究

通过液压仿真技术研究,对充填支架立柱液压系统进行了仿真分析,利用AMESim软件建立充填支架液压系统模型,模拟充填液压支架的实际工况,进行立柱液压系统仿真,验证动态仿真结果的正确性,为充填液压支架液压系统整体动态性能的准确分析提供了新的研究思路。     

充填采煤液压支架工作阻力设计方法研究

本文分析了现有固体充填液压支架的结构及控顶特征,阐述了顶板条件、支架结构、充填密实程度和支架工作状态等关键影响因素对工作阻力的影响机制,建立了顶板-充填液压支架-充填体协同控顶力学模型,提出支架工作阻力的设计流程和方法:通过建立覆岩整体运动模型并结合临界充实率判断覆岩破断状态得到工作面顶板平均载荷大小,通过构建充填支架顶梁受力模型并求解立柱载荷比确定支架顶梁载荷形式,最后求解支架力学平衡方程得到充填液压支架的工作阻力。采用本方法设计了新巨龙煤矿1303N-1#充填工作面充填支架工作阻力。研究可为充填液压支架的选型设计提供理论支撑。     

固体充填液压支架自动控制系统技术研究

为进一步提高固体充填液压支架的自动化程度,解决充填液压支架自动控制中精度和联动性能差的问题,提出了一种基于PLC的固体充填液压支架自动控制系统,并分析了充填液压支架自动化控制的需求,对充填自动控制、工作面顶板管理、支架跟机自动控制、系统单体控制方案以及联动控制方案进行了研究,实现了固体充填液压支架的自动控制,提高了充填液压支架的稳定性和可靠性。     

综合机械化固体充填采煤技术研究进展

该文针对煤矿开采对生态环境的扰动影响,提出了低碳运行生态矿山建设理念,论述了综合机械化固体充填采煤技术研究成果,并对充填采煤条件下控制矿压显现进行了探讨。通过研究固体充填采煤液压支架设计方法及采煤矿压监测的方法,达到了在采煤过程中控制地表下沉的目的。     

ZC6000/21/42型液压支架的强度试验与有限元分析

以ZC6000/21/42型高水充填液压支架为研究对象,首先建立了液压支架的实体模型,使用有限元软件对支架4种不同试验条件进行了强度分析。研究表明:在行业标准许可的工况下,整架以及主要零部件危险位置的最大应力低于许用材料强度。本研究为高水充填型液压支架的优化设计提供了参考依据。     

充填液压支架顶梁结构有限元分析及优化

参照传统支架的设计原则设计充填采煤液压支架的顶梁,采用Pro/E三维制图软件建立顶梁的模型,然后通过IGS中间文件将支架的三维实体模型导入ANSYS软件,对偏载工况下的充填采煤液压支架的顶梁梁体进行了有限元分析,得到了顶梁梁体结构的应力分布和位移变化规律。并在此基础上以液压支架顶梁截面的面积作为最小目标函数,顶梁厚度和肋板厚度作为设计变量,并以弯曲强度、剪切强度及顶梁厚度作为约束条件,应用MATLAB软件对液压支架顶梁箱式结构进行优化设计,得到了较理想的优化结果。     

建筑物下固体充填开采技术研究

唐山矿业分公司将地面矸石、建筑垃圾等固体废弃物通过地面充填站的投料孔从地面垂直向下直接投料,进入矸石缓冲仓,由矸石仓放入胶带输送机等运输设备将其运输至充填工作面,借助自夯式充填综采液压支架等关键设备用固体充填物料充填工作面采空区,并靠固体充填物料的支撑作用对采空区的岩层进行控制,减少顶板的下沉和垮落,实现建筑物下安全开采.工作面充填矸石是解决矿山污染、资源浪费、地表塌陷的一个行之有效的方法,促进了绿色矿山的建设.     

充填体协同支架控顶效应研究

固体充填开采中充实率是控制岩层移动的关键,充填工作面中煤壁、液压支架与充填体形成体系协同承载上方载荷、控制顶板变形,该体系中支架的合理工作阻力与充实率密不可分。基于充实率与岩层破断关系,建立了煤壁-支架-充填体耦合控顶力学模型,给出了高、低充实率(kg=4.16×108,kg=2.15×107 N/m3)下支架立柱的合理工作阻力公式,分析高、低充实率下顶板的变形和受力特征受上覆岩层载荷、煤壁地基系数与支架工作阻力的影响规律,研究结果表明:由于不同充实率导致工作面覆岩破断结构形态不同,充填支架工作阻力与充实率并非为线性正相关;相比煤壁地基系数、支架工作阻力,采空区上方载荷对顶板变形、弯矩分布影响较为显著。     

六柱支撑式固体充填采煤液压支架结构及工作原理研究

本文介绍了六柱支撑式固体充填采煤液压支架的基本结构及特点,支架高支护阻力,有利于控制顶板的初始下沉,保证充填空间;增设的压实机构对充填物料施加的压实力,提高了其密实度和接顶率,增强了充填体抗压力学性能.提出充填支架与围岩相互作用体系是由"顶板-支架-底板,煤壁-支架-充填"共同组成,并以此建立支架与围岩的作用力学模型,分析了到达理想充填效果时,支架最大集度载荷和各立柱受力情况.论述了六柱式充填支架基本移架方式及移架过程中其结构受力特征,建议对于不同条件,应选择合理的移架方式.     

固体充填回收房式煤柱塑性区及应力演化特征

为了提供综合机械化固体充填回收房式煤柱采场围岩稳定性控制的理论依据,分析得到了风积沙和黄土混合物料的力学特性和最佳配比,研究了充填物料所受不同初始夯实力、液压支架组对采场煤柱塑性区及应力分布的影响规律。结果表明:随着工作面推进距离的增加,煤柱塑性区最大截面积及煤柱所受应力逐渐增大并趋近于某一定值,且随着充填物料所受初始夯实力的增大,煤柱塑性区最大截面积及煤柱上最大压应力逐渐减小;液压支架可减少工作面周围煤柱的压应力及塑性区发育范围,但影响较小,且随着充填物料所受初始夯实力的增大,液压支架的作用逐渐减弱。结合分析结果和工程实际,设计采空区充填致密度临界值为1 684.70 kg/m~3。     

综合机械化固体充填采煤技术在平煤十二矿的应用

为了解决地面矸石及粉煤灰固体废弃物堆积带来的环境污染问题,节约资源,对综合机械化固体充填采煤技术进行了应用研究。以平煤十二矿首个固体充填综采面为研究对象,矸石与粉煤灰作为充填材料,利用自夯式充填开采液压支架对建筑物下煤体进行采后固体充填,并对设备选型配套、设计及生产情况进行了讨论。结果表明:利用自夯式充填开采液压支架实现了建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,提高了采出率;充填体能有效控制顶板的运移,确保地表建筑物不受采动的影响。     

固体充填工作面液压支架合理工作阻力确定

通过深入研究某矿建下固体充填工作面矿压显现规律,进一步分析了充填采场覆岩移动规律,并通过建立力学简化模型来分析充填支架与围岩的关系,直接顶和基本顶由于受到固体充填体的支撑作用,直接顶的初次垮落步距增大,采场周期来压现象不明显,但仍有周期来压现象,且来压步距增大,从而合理确定充填液压支架的工作阻力。研究成果为充填支架选型提供依据,也促进了固体充填开采工艺的发展。     

基于振动性态分析的矸石固体充填效果评价方法研究

为进一步提高充填效率、保证充填质量,采用实时压实监测技术,研究一种基于振动性态分析的矸石固体充填效果评价方法。根据现场充填工艺产生的实际作业夯实离顶距机理,并基于振动压实理论,探讨了推压密实机构加速度与充填效果之间的数学关系,提出一种基于加速度与密实充填率的充填效果评价依据|通过分析充填物料压实机理,采用压实监测值(Compaction Value,CV)作为充填物料压实状态的表征指标,深入剖析了推压密实机构加速度波形及振动强度变化规律对充填效果的影响,并建立矸石物料充填效果快速评估模型。试验结果表明：CV与充填体压实度之间存在很强的相关性,所建立的压实度回归模型精度较高。该方法可实现对充填效果的快速评估,为提高充填开采效率提供了一条新途径。     

煤矿高浓度胶结充填专用支架设计可靠性分析及应用

基于煤矿高浓度胶结充填专用液压支架设计的可靠性,研制了ZCL7200/16/26型高浓度胶结充填专用液压支架,并采用Solidworks三维建模平台建立充填液压支架模型,运用有限元分析支架在模拟加载、偏载工况下关键构件应力、变形分布状态,考察支架整体结构稳定性和结构强度,研究表明:专用充填支架强度有限元分析结果均在设计允许范围内,支架整体性、稳定性满足充填工作面使用要求;支架现场应用整体性好、强度高、抗扭性好、可靠度高、移架速度快,充填体固结后尾梁能够顺利撤出,对回采高度及充填体高度变化适应性好,顶梁、立柱在试用过程中应力、变形等参数值均满足液压支架通用技术要求,取得了良好的技术经济效果。     

建筑物下综采工作面固体充填开采技术研究与实践

唐山矿业分公司将地面矸石、建筑垃圾等固体废弃物通过地面充填站的投料孔垂直向井下直接投料,进入矸石缓冲仓,再经带式输送机等运输设备将矸石运输至充填工作面,借助自夯式充填综采液压支架等设备将固体充填物料充填至工作面采空区,以此对采空区的岩层进行控制,减少顶板的下沉和垮落,实现建筑物下安全开采.     

高水包式充填技术探讨

介绍了几种使用高水包式充填技术的充填型液压支架,包括单摆杆式充填液压支架、前后置式充填液压支架、支撑掩护式充填液压支架的性能特点,分析了采用高水包式充填技术存在的充填不完全、充填包悬挂效率低、充填工艺不完整等问题,并提出了改进建议。     

充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践

固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能,又具有掩护充填所需要的特殊功能,是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能,提出充填特性的概念,并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素,其中架型结构直接决定充填支架的充填特性;煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥;充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。