研究了综放工作面巷道液压支护装置及支护方法,包含有设置在巷道前端端头的液压支架Ⅰ、设置在巷道后端端头的液压支架Ⅱ、设置在液压支架Ⅰ和液压支架Ⅱ之间并且镶嵌在巷道底面中的支点联接装置。通过液压支架Ⅰ和液压支架Ⅱ对巷道进行支撑防护,通过支点联接装置,使液压支架Ⅰ和液压支架Ⅱ相互联接并且相互支撑,不再都是在各个作业面进行分别支护,提高了对巷道支护的可靠性。

针对传统大型超前液压支架存在的重量大、支护安全性差以及移动缓慢、笨拙等问题,研制了一种单元型巷道超前液压支架,该支架具有重量轻、移动迅速、稳定性高、通风效果好、支护能力强、支撑面积大等特点,可以有效保证支护的安全性,提高支护效率,降低支护成本,实现了煤矿的高产高效,具有良好的社会和经济效益。

为改善超前支架的防冲击性能,针对其液压系统,提出一种添加先导溢流阀的改进方案,针对超前支架全支撑与过渡过程两种工况,对新、旧液压系统工作过程进行仿真分析与实验验证,仿真结果表明当液压冲击发生时,对于全支撑状态,改进后系统液压缸无缸腔压力波动时间减小了6 s,活塞杆位移波动时间减小了9 s;对于过渡过程,改进后系统液压缸无缸腔压力时间减小了9 s,活塞杆位移波动时间减小了5 s。对于两种工况的波动时间,实验结果与仿真结果偏差在25%范围内。安装溢流阀后的液压系统可以有效的减小液压冲击作用对超前支护的不利影响,保证超前支架安全性与稳定性。

为解决传统端头及顺槽超前支护采用人工架设单体抬棚钢梁和切顶密集支柱支护存在机械化程度低、劳动强度大、作业环境差等问题,设计了一套横式端头液压支架与若干横式超前液压支架组合成列的支护工艺装置及方法。详细介绍了支架架型结构、技术参数及工艺特点。现场工业性试验表明,设计的支架架型结构合理,推移支护协调灵活,支护效果安全可靠,满足综采工作面端头及超前机械化、自动化支护需求。

针对山西某矿61205综采工作面由于埋深较大,采面开采时矿压显现明显,加之开采的12号煤层顶底板均为承载能力较差的泥岩,回采巷道超前支护段在采动压力、地应力等综合作用下变形量较大,采用传统的单体+工字钢方式难以满足生产需要这一情况,提出采用超前支护液压支架对回采巷道矿压影响段进行支护,并对选用的液压支架结构进行分析。经现场应用后,回采巷道围岩变形较小,采面超前支护作业人员数量降低2/3,同时劳动强度也大幅降低,为采面煤炭资源高效回采创造了良好条件。

考虑到传统的阀控液压系统存在伺服阀容易因受到油液污染而无法正常工作、阀控液压系统效率低、节流损失大、造成能源浪费等问题,研究一种基于伺服电机直驱液压泵的超前支架电液控制方法。伺服电机直驱液压泵系统由于电机的启动和转向过程中存在滞后性,因此使用常规PID算法的控制效果较差,使用模糊PID算法对伺服电机直驱液压泵系统进行控制。使用Matlab/Simulink仿真软件建立本文研究的直驱泵控巷道超前支架控制系统的仿真模型,并建立超前支架的实验样机,使用常规PID与模糊PID算法进行对比研究,研究结果表明：模糊PID算法作用下,伺服电机直驱液压泵的超前支架液压缸位置变化的超调量更低,调整速度更快,能够快速跟踪给定信号曲线,具有较好的鲁棒性。