大采高开采是当前煤炭高效开采工艺的发展趋势,为了对大采高工作面顶板、煤壁起到支撑和支护作用,就需要结合工作面支护条件,设置合理的支护参数,采取有效的支护技术,以增强工作面围岩结构的稳定性。在阐述了大采高液压支架支护的功能特点以及工作原理基础上,给出了大采高工作面液压支架支护强度、工作阻力、初撑力等各项合理参数的确定方法,并提出可行的大采高液压支架支护技术,为工作面安全回采提供保障。

针对煤峪口矿超前支护移动速度慢、支护作用不足等问题,根据煤层赋存条件采用“一主两副”迈步式超前液压支架作为巷道支护,并对大采高超前液压支架及其构件进行总体设计。通过在4302、4306工作面上进行监测,结果表明:在距煤壁40 m处,巷道断面移动速度显著增加,而顶底板的移动速度基本不变,两侧移动速度由小到大依次增加,说明迈步式超前液压支架可以满足两顺槽的支护需求。

根据3311工作面煤层赋存条件,结合大采高支架和分层开采工艺的特点,设计了两柱掩护式大采高铺网液压支架。在支架掩护梁后部设置尾梁,在后连杆、底座上设置定滑轮装置。在移架过程中完成铺网,提高了效率,降低了劳动强度。

布尔台煤矿22403综采工作面回风巷超前液压支架选型为工程背景,分析22403综采工作面回风巷沿空侧岩层结构及综采工作面沿空回风巷超前支架与22403回风巷巷道围岩变形关系。以22403回风巷实际参数为基础,构建22403回风巷力学模型,采用基本顶位态方程,对沿空回风巷巷道变形量进行计算,通过理论计算的方法,计算出煤柱及正帮实体煤内的承载力,以巷道围岩变形对超前液压支架不发生挤架为原则,推导出上覆基本顶临界回转角度。确定沿空回风巷超前支护段支护的临界强度为1.7MPa,从而选择型号为ZQL2X24500/25/47D型超前液压支架。采用数值模拟方法以及现场实测方法,对回风巷位移进行观测,从而验证超前液压支架选型的合理性。

为改善复杂环境下大采高液压支架的运行状况,解决液压支架在应力集中或突然发生变化时支撑失效的问题,参照相应国家标准,建立大采高液压支架三维模型,采用有限元仿真分析法,对液压支架进行了优化设计。结果表明,优化设计后液压支架顶梁所受最大载荷减小190.688 MPa,能够确定零部件的缺陷或薄弱地带,有效改善顶梁应力集中情况,可在其他易损设备上推广应用。

传统大采高液压支架结构件存在着焊接工作量大,制造成本高等缺点,该文研发了一种新型大采高液压支架,掩护梁结构件创新性的采用了外主筋断开箱型、内主筋薄厚板对接焊和加强平衡耳座等新结构,支架样机下线后,在厂内完成强度试验和耐久性压架试验。结果表明,掩护梁新结构件强度能够满足大阻力、大采高、特殊环境要求,不仅克服了传统结构的缺点,更具有制造成本低、加工周期短等优势。

根据特厚煤层大采高工作面需要,研发设计了ZY18000/35/77D型大采高掩护式液压支架。文章阐述了支架的选型设计中支架支护强度和工作阻力的确定,以及平衡千斤顶保持力矩的计算,并对支架的护帮机构、液压控制系统和支架四连杆优化设计、运动分析进行了较详细的介绍。

在现场调研实测基础上,分析了浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律,利用ANSYS软件,分析了大采高液压支架在实际工况中所出现的常见问题,提出了大采高液压支架常见问题在设计方面的改进措施。该研究为大采高液压支架的设计及使用维修提供了指导。

回顾我国放顶煤技术的发展历程,介绍了我国放顶煤液压支架的创新成果,着重阐述我国放顶煤液压支架的最新发展、大采高放顶煤液压支架的应用及其采用的关键技术,如:专利技术新型双四连杆中通式大空间支架稳定机构、抗冲击立柱、支架稳定性措施及煤壁片帮控制措施等。分析了新型分体组合式直线型放顶煤液压支架的特点及其适应性和稳定性,并提出放顶煤液压支架发展的方向应为:发展两柱放顶煤液压支架、轻型放顶煤液压支架、大采高放顶煤支架、浅埋深厚煤层放顶煤液压支架和深部矿井厚煤层放顶煤液压支架等。

本文介绍了大采高液压支架的发展概况,分析了大采高液压支架的设计原则,探讨了大采高液压支架的设计关键,介绍神东矿区大采高液压支架的应用情况,从而提出大采高液压支架的发展将对厚煤层综合采煤技术产生重要的影响。