超前支护装备与掘进机协同作业干涉性分析

在掘进机与超前支护协同作业过程中，为避免超前支护与掘进机发生碰撞，要求掘进机与超前支护在各种工况下的转动角度保持在某一范围内。因此，分析了超前支护与掘进机在协同转弯工况下的碰撞情况，并根据发生碰撞时的几何关系，建立了超前支护与掘进机转动一角度后的移动步长数学模型，推导该步长的计算公式。并以最大移动步长为指标，研究了避免干涉前提下设备转角对移动步长的影响规律。研究表明：当仅掘进机转向移动时，掘进机的转角越大，可移动的范围越小；当掘进机铲板滞后于超前支护且超前支护先转向进给时，设备转角越小掘进机的最大移动距离越大；当掘进机铲板超前于超前支护且掘进机先转向进给时，设备转角越小超前支护的最大进给距离越大。     

极近距离煤层开采煤柱底板应力传递规律研究

上位煤层煤柱载荷在其底板煤(岩)层中的应力传递决定着工作面在整个回采期间巷道支护的难易程度。将煤柱对下位煤层的作用简化后理论推导出煤柱作用下底板岩层竖向应力的分布规律,并与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:煤柱宽度较小不能形成稳定煤柱时,底板不同深度的竖向应力以煤柱中心线为中心呈对称分布,并向两侧逐渐衰减,深度越大,影响范围越大,而影响程度越小;当煤柱宽度较大形成稳定煤柱时,深度较小时底板岩层竖向应力以煤柱中心轴线为中心呈对称"双峰"特征。距离煤柱的深度越小,"双峰"特征越明显。当深度超过一定限值时,对称"双峰"特征消失,均以煤柱中心轴线处竖向应力最大,煤柱宽度越大,应力集中程度越高,传递影响角越小。     

沿空留巷围岩变形力学分析

为研究沿空留巷围岩的变形机理,分析了留巷围岩顶板下沉的力学模型,得出了顶板下沉量的解析解,并根据具体的地质条件进行了顶板厚度、巷道宽度、支护阻力等影响因素的分析,顶板厚度越大下沉量越小,巷道宽度越大下沉量越大,支护阻力越大下沉量越小,从而为沿空留巷围岩的变形控制提供了理论依据。     

关键层位置与采高对支承压力影响规律的研究及应用

工作面超前支承压力不仅受采高影响,与覆岩关键层位置也密切相关。通过理论分析和UDEC2D数值模拟的方法研究了采高和关键层与煤层的距离对超前支承压力的影响规律。结果表明:在关键层厚度保持不变的前提下,关键层与煤层的距离一定时,采高越大,工作面超前支承压力峰值越小,峰值位置距离煤壁越远;采高一定时,关键层与煤层的距离越近,工作面支承压力峰值越大。当关键层与煤层距离大于一定值后,关键层对工作面支承压力峰值基本无影响。该结论对于超前段巷道的支护以及瓦斯抽采钻孔的优化布置具有一定的指导意义。     

极近距离煤层多采空区下巷道稳定性影响因素及支护对策研究

针对大同矿区侏罗纪下组可采煤层多、层间距离近的特点,应用数值模拟对极近距离煤层多采空区下巷道稳定性影响因素进行了系统研究,研究结果表明近距离煤层群开采时,上层煤柱宽度越大,巷道越靠近采空区,层间距越大,下层巷道顶板受力越小,越容易维护。对巷道稳定性的影响从大小依次为煤柱下方不同水平位置影响大于层间距影响大于煤柱宽度影响。基于此,提出从巷道布置、支护措施、预爆破上覆煤柱等来解决极近距离煤层多采空区下巷道的稳定问题。     

新一代海底履带式集矿车“鲲龙500”行走性能分析

基于地面车辆力学理论, 开展了模拟履带板与底质压陷和拖曳特性的试验研究, 建立了深海特殊底质地面力学模型, 进行了新一代履带式集矿车“鲲龙500”的直线行走性能多体动力学仿真, 并利用“鲲龙500”实验室试验验证其正确性, 在此基础上对“鲲龙500”的行走性能进行了分析。结果表明, 集矿车两侧履带的速度差越大, 其转弯半径越小; 相比于陆地重黏土, 集矿机在深海土壤上转弯半径小, 转动角速度大。     

回采巷道超前无反复支护技术研究

以王家岭矿12302回风巷为背景，通过现场调研、理论分析、工程实践等方法对巷道超前支护技术进行了研究。通过现场调研分析了巷道超前支护应解决的主要问题，提出了长距离支护与无反复支护的超前支护思路；通过理论分析确定超前集中应力峰值距工作面距离为8.22 m，超前采动影响区域长度为37.09 m，结合以往现场实际监测结果，确定超前支护长度不低于40 m，考虑锚杆(索)支护系统的支护作用，确定巷道超前支护强度不低于267.38 kPa。提出了“预先主动、一次承载、协同作业、整体支护”的长距离超前支护理念，研制了ZLQ3200/18/37型超前支护运载成套装备，介绍了支护装置的主要技术参数，并结合巷道实际开采地质条件，确定了巷道长距离超前支护方案。实践表明：超前长距离无反复支护技术应用效果良好，巷道围岩得到了较好的维护，可以满足巷道超前安全支护要求。     

自移轨道式液压支架既定轨迹转向路径分析

为解决煤矿巷道设备列车转向难的问题,设计了1种适用于巷道弯道转向的交替循环自移轨道式液压支架,探讨了自移轨道式液压支架弯道转向工作原理,通过对该型支架本身原地旋转掉转车头和在狭窄巷道内带动设备列车转弯2种工况的定性分析,建立了转向物理模型计算公式,研究了转向油缸工作循环自移轨道式液压支架关键点的运动位置变化情况;为使设备列车按照既定轨迹强制转向,在巷道底板安装了地锚,构建了支架轨道、设备列车与地锚的碰撞运动状态表达式;应用ADAMS对自移轨道式液压支架转弯两种工况的运动特性进行了虚拟仿真试验。研究结果表明：转向油缸工作状态的改变引起了旋转基点的变化,支架原地旋转时以基点C为圆心,以A、B两点与C点之间的距离为半径在底板形成半圆轨迹,支架原地旋转只需保持转向油缸的行程一致,即可实现支架原地旋转;而带动设备列车转弯过程中,需要在每一步转向步进中改变转向油缸和步进油缸的活塞杆伸缩行程,来微调自移轨道式液压支架的方向,B点轨迹的曲率半径约为1 000 mm,设备列车与地锚相碰撞时平均碰撞力约为60 000 N,平均速度约为450 mm/s。支架转向轨迹路线的研究为煤矿综采工作面设备列车弯道快速...     

东滩煤矿综放开采装备技术的几点实践性探讨

该文从工作面参数、设备配套、超前支护、运输系统等几个角度,介绍了东滩煤矿综采放顶煤工作面几点探索实践的装备开采技术,对交叉侧卸式运输设备、顺槽机械化超前支护、工作面长距离供电供液的应用实践进行了侧重论述,为高产高效综放开采模式提供了价值性参考。     

深井嵌套式变截面巷道交岔点稳定性控制研究

深部矿井中,保持具有长服务年限的开拓巷道围岩稳定性十分重要,而井底车场中常存在两交岔点近距离连接使用的情形,在深部软岩环境下易出现大变形、支护失效等问题。以某煤矿嵌套式变截面巷道交岔点组围岩控制为工程背景,通过现场调研、地质勘查明晰了其具有3.9 m近距离嵌套式连接结构、变截面和大断面的属性及大范围穿层的特性,分析了在深部流变围岩下原支护方案失效的原因。为此进行精细化数值建模分析,得到主巷在三角岩柱侧的应力沿轴向存在“降低—叠加—恢复”的应力分区,两巷交叉角度越小,区域在轴向的距离越长,支承压力峰值及范围越大;变截面段随着截面的逐渐增大,围岩应力集中范围在横向与竖向均增大;塑性区在连接段发生多重叠加,宽度增加两倍以上,同时存在明显的穿层不连续状况,其范围在变截面巷道段及连接段急剧扩大。由此提出以中空注浆锚索为主的分段锚注强化控制方案,并经现场窥视与监测,加强支护有效保障了深井交岔点组围岩的稳定。