金刚煤矿综采支架工作阻力的确定

综采支架工作阻力的大小,直接决定着综采支架的架型和质量,关系到矿井的生产和安全,影响到矿井的经济效益和社会效益。运用国内外对支架阻力的计算方法,借助相似模拟试验,确定了金刚矿3115工作面综采支架工作阻力为2400 kN。现场使用效果表明：使用综合机械化开采经济效益和社会效益明显,不过在确定液压支架工作阻力时,应充分参考同一矿井与拟用综采工作面毗邻区采煤工作面的矿压观测结果,由此获得的工作阻力更加可靠合理,适当降低3115工作面综采支架工作阻力,仍可满足安全生产要求。     

如何确定液压支架的工作阻力

分析了世界发达国家对煤矿回采工作面液压支架工作阻力确定的几种方法，并对我国现阶段煤矿常采用的液压支架高工作阻力提出质疑，高工作阻力的液压支架造价高，设计，制造，使用困难，甚至导致某些顶板状况变坏，顶板下沉量增加。     

液压支架初撑力及围岩蠕变对支架阻力特性的影响

本文在运用简单易行的工程实测方法的基础上,研究了长壁工作面液压支架的负载特征,指出支架初撑力的大小对工作面直接顶的稳定性和支架本身的阻力特性有着显著的影响。在中稳以下顶板条件下,掩护支架的初撑力与额定工作阻力的比值应在60％以上,才能有效地管理顶板并取得较好的技术经济效果。工作面实测资料亦表明,在一个采煤循环中,因围岩蠕变引起的支架阻力增量约为100t/架左右,因而在考虑支架阻力参数时,围岩蠕变是一个不可忽视的因素。     

深厚表土薄基岩综放采场合理支护阻力研究

以新巨龙矿井2301采场为工程背景,通过数值模拟研究了深厚表土薄基岩采场合理支护阻力,结果表明:深厚表土薄基岩采场支架载荷具有显著的时间效应,支架载荷来自顶煤、直接顶自重、基本顶破断产生的冲击载荷和厚表土层缓慢变形产生的附加载荷,建立了此类采场支护阻力的计算模型;综合考虑支架载荷显著的时间效应和试验采场多种岩层结构模型,确定试验采场合理支护阻力为13 700kN;微震监测结果表明试验区域基岩层厚度为50m,直接顶厚度为30m,基本顶厚度为20m;支架载荷监测结果表明采场支架的工作阻力基本处于10 000~14 000kN,从而验证了所选支架的适应性,对深厚表土薄基岩综放采场支架选型具有参考意义.     

放顶煤工作面悬移支架的受力特征

根据悬移支架放顶煤工作面支架阻力的实际观测数据,论述了放顶煤工作面悬移支架的主要受力特征,并对支架的适应性进行了分析。     

壁后充填对提高巷道支护阻力的研究

支护阻力和可缩量是巷道支架的主要参数，高阻和可缩是确保软岩巷道稳定性的关键．支架的实际工作阻力经常远低于理论承载能力，主要原因往往是支架与围岩之间存在空穴、支架受力条件恶化等严重抑制着巷道支架支承能力的发挥．实施支架壁后充填，使围岩－充填体－支架结构三者形成共同的力学承载体系，可大幅度提高支架的工作阻力，有效地控制围岩的强烈变形，这是改进软岩巷道支护的重大措施．     

掩护型支架全高度范围内承载特性的研究

本通过计算机模拟，分析了支架支护阻力在全高度范围内的变化规律，以及支架在任一工作高度下的承载特性及其影响因素，探索了扩大支架合理承载区，改善支架力学性能的途径与方法。     

“两硬”综放采场支架受载浅析

在现场观测基础上，分析了两硬（坚硬顶板，坚硬煤层）综放采场来压情况；运用回归分析，得出支架初撑力和循环最大工作阻力间的关系，由此给出确定放顶煤支架合理工作阻力的方法。     

综采液压支架初撑力分析

液压支架初撑力对工作面矿压显现有重要影响,故而研究支架初撑力对围岩、不稳定顶板、支架工作阻力的影响,并确定合理参数,有效改善了顶板矿压显现.     

综放开采不同顶煤端面顶板稳定性及其控制

采用离散元程序 UDEC模拟分析了不同顶煤条件下端面顶板的稳定性与支架工作阻力及端面距的关系 .模拟结果表明 ,在软及中硬煤条件下 ,在一定的端面距范围内 ,支架工作阻力与端面顶板下沉量呈类双曲线关系 ;而在硬煤条件下没有类似关系 .并据此提出了端面顶板控制原则 ,认为在软煤条件下最重要的是控制端面距 ,在中硬煤条件下在于端面距与支架工作阻力的合理匹配 ,而在硬煤条件则应以提高顶煤冒放性为重点 .上述结论成功地运用于现场端面顶煤稳定性的控制 .     

制动器装配线自动信息采集装置的开发

为了对制动器的点灯行程、油塞滑动阻力和支架滑动阻力进行测试，开发出了制动器装配线自动信号采集装置；利用单片机实现了整个系统的智能化控制。     

长壁工作面矿山压力的模拟研究

本文以不同条件下两个工作面矿压显现观测资料为基础,进行了相似材料模型试验和有限单元法模拟电算。研究了上覆岩层的变形、移动和应力分布的规律,分析了支架工作阻力与顶板岩层的应力分布以及顶板下沉量之间的关系。研究结果表明,一个工作面的支架设计工作阻力是合理的,而另一个则偏大。     

液压支架初撑力的研究

本文通过对大量现场实测资料及实验室相似材料模拟试验资料进行理论分析,研究了液压支架初撑力的性质、作用及支架初撑时支架与围岩相互作用的机理。最后提出了初撑力与额定工作阻力之间应具备的合理配比关系,液压支架的合理工作状态及支架合理初撑力的确定方法。以上可作为正确设计、选择和使用好液压支架的参考。     

论液压自移支架轻型化的可能性及途径

本文分析了我国综采工作面矿压显现和实测阻力特征,指出了液压自移支架轻型化在我国的必要性和可能性。文章根据临界阻力的实测计算结果,提出了适合我国特点的自移支架系列和应重点发展的架型。根据对自移支架的实验受力分析,文章指出了自移支架轻型化的主要途径。除根据地质技术条件合理选择架型和参数,发展我国的轻型支架系列外,还应从以下几方面进行研究:(1)适当缩短顶梁长度;(2)增大顶梁——顶板摩擦系数或约束力;(3)增大立柱倾斜度使之接近垂直;(4)合理选择连杆结构参数,增大后连杆与前连杆斜率的比值;(5)将前(后)连杆改为可缩性液压千斤顶结构等,总的方向是实行结构参数优化,改善支架构件受力。     

确定采煤工作面合理支护阻力的数值方法

对不同地质及开采条件下的采煤工作面上覆岩层的活动进行了UDEC数值模拟,发现工作面上覆岩层平衡结构层位与采高及一次采出煤层厚度并不存在线性关系.所形成的平衡结构有两类,即稳定平衡结构和似平衡结构.文中给出了确定合理支架工作阻力的计算公式,并在水峪矿7103工作面及成庄矿3308工作面支架工作阻力确定中进行了应用.     

确定采煤工作面合理支护阻力的数值方法

对不同地质及开采条件下的采煤工作面上覆岩层的活动进行了UDEC数值模拟,发现工作面上覆岩层平衡结构层位与采高及一次采出煤层厚度并不存在线性关系.所形成的平衡结构有两类,即稳定平衡结构和似平衡结构.文中给出了确定合理支架工作阻力的计算公式,并在水峪矿7103工作面及成庄矿3308工作面支架工作阻力确定中进行了应用.     

四柱支撑掩护式支架空间承载特性研究

针对基于平面力系建立的承载区理论未能反映四柱支撑掩护式支架顶梁全范围的承载特性问题,提出采用承载体理论分析四柱式支架顶梁全范围的空间承载特性。通过构建四柱式支架顶梁分离体空间力学模型,得到空间力系表达式并推导出承载曲面解析式;根据曲面判定原则进行取舍得到支架处于最大支撑高度时的承载体为极限承载体,其外形与“三角曲面锥”体类似,呈现四周低、中心高的特点。通过对四柱式支架极限承载体做垂直及水平切面得到纵、横向承载区以及承载力等值面,分析得到纵向承载区在顶梁纵向中部的支架合力以及面积最大,并沿两侧衰减,与平面承载区理论研究结果相同;横向承载区以极限承载点m₀为界差异显著,承载区面积在m₀处最大,并向前后两侧减小;承载力等值面呈三角形分布,承载力越大三角形越小。提出了量化支架承载能力的体积计算法;分析了极限承载体体积的关键影响因素为支架单立柱工作阻力和立柱定位尺寸,结果表明：单立柱工作阻力异常下降会影响支架的额定工作阻力,减小承载容量,影响支架的整体承载性能,削弱支架对顶板的适应能力;适当增大立柱间距能够增加支架的承载容量,扩大支架的有效支护面积,增强支架对顶板载荷变动的适应性,提高控顶效果,而支架的整体支撑效率并不改变。     

坚硬厚层顶板的破断失稳及其控制研究

以晋华宫煤矿坚硬厚层顶板条件为工程背景,通过理论分析与现场实测相结合,研究了厚层坚硬顶板的临界失稳条件、失稳方式、影响失稳的因素以及失稳的机理,提出了厚层坚硬顶板失稳控制的方法.研究表明,岩层自身属性及赋存特点对坚硬厚层顶板破断后的承载具有重要影响;坚硬厚层顶板断裂失稳的发展受顶板断裂长度的影响显著,而提高支架支护强度对顶板断裂失稳的控制作用是有限的;提出对厚层顶板实施爆破预裂减小顶板断裂长度和合理支架选型提高支架支护强度相结合的顶板控制方法.通过在晋华宫煤矿8210工作面的应用实施,工作面支架末阻力与时间加权阻力分别占额定工作阻力的85.3%与83.7%,工作面顶板随采随垮,煤壁片帮深度控制在0.2～0.3m范围.     

两柱掩护式综放支架与围岩相互作用相似模拟研究

基于两柱掩护式综放支架新架型,采用大比例相似模拟实验,研究了工作面顶煤的变形破坏特征及支架与围岩相互作用规律,分析了顶梁前后比和支架工作阻力对支架位态和端面顶煤稳定性的影响规律.结果表明:随顶煤硬度减小,控顶区顶煤和两柱掩护式综放支架位态稳定性同时下降;顶煤较软时,放煤区和端面区顶煤的失稳并不断扩大直至贯通是导致支架-围岩系统失稳的原因,提出了顶煤双区失稳的概念;在软煤条件下,支护的关键是通过控制放煤量限制放煤区顶煤的垮落线前移,提高支架支护质量,控制端面冒顶,实验工作阻力设定值由2.7 MN增加到5.5 MN,端面冒顶高度由2.13m减小到1.66m,顶梁前后比设定值由2.38减小到1.49时,端面冒顶高度由1.75m减小到0.915 m,同时顶梁回转角度变化由16.8°减小到1.2°.     

厚煤层分层开采沿空留巷的矿压显现和支护的研究

本文根据兖州兴隆庄等矿的巷道围岩变形和支架荷载的现场观测。论述了厚煤层分层开采沿空留巷矿压显现的规律。提出了支架合理的工作特性、阻力和缩量。为改进厚煤层无煤柱开采的巷道布置和支护型式提供依据。