为改善采掘扰动及冲击地压对超前液压支架的冲击破坏作用,有效提升支护设备服役寿命,设计了一种新型缓冲吸能装置,作为一种独立设计的模块化单元,该种吸能装置通过螺栓安装在超前液压支架顶梁上端面,能够有效缓冲来压峰值,为液压支架安全阀的开启提供充足缓冲时间,极大程度地减少了液压支架立柱弯曲、断裂甚至爆缸现象的发生。文中重点对核心吸能体的结构参数及材质属性开展了相关研究,对比分析了6种不同材质手性蜂窝结构的变形响应特性、缓冲特性及吸能特性,结果表明:①相同冲击载荷工况下,橡胶材质三韧带结构压缩变形量最大,为172.1 mm,而尼龙材质六韧带结构压缩变形量最小,为5.83 mm;②经尼龙材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最大,为2148 kN,缓冲时间为20 ms,而经橡胶材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最小,为147 kN,缓冲时间为209 ms,远大于...

冲击地压是煤矿综采工作面开采过程中煤岩急剧破坏,造成瞬间释放弹性能的一种现象。近年的研究调查,在综采工作面巷道中经常发生冲击地压显现,由于强烈的冲击作用造成巷道支护失效,巷道垮落以及人员伤亡等难题。从冲击地压巷道围岩的静-动力学分析,目前巷道支护设备大多没有从抵御冲击以及防冲等因素综合考虑设计,主要针对矿井矿压显现特性对吸能防冲以及巷道有效支护装备的研究,提出一种可适用于胡家河401106工作面具有冲击地压显现的巷道超前自移式吸能防冲支架,对防冲支架架型及技术参数进行选定并对支架移架及防冲原理进行阐述。

为防治冲击地压危害,减小人员伤亡与经济损失,采用数值计算方法建立吸能让位防冲液压支架与围岩协同作用体系模型,计算支架和围岩组合体系在静载和冲击载荷作用下的受力状态。结果表明:静载条件下,受煤层影响巷道右侧拱肩位置应力值与塑性应变相对最大,此处最易发生破坏;吸能装置在静载条件下没有发生压缩变形,表明吸能装置不会影响支架正常工作;竖向冲击荷载条件下,受煤层结构影响巷道右侧拱肩处等效塑性应变值增大相对比较明显,吸能防冲支架中间液压柱与右侧液压柱水平位移变化相对最明显;冲击地压发生过程中,支架与围岩间相互作用力变化较大,总体可分为振动段、平稳段、上升段、波动段4个阶段。

基于冲击地压防控需要,对砚北煤矿冲击地压煤层250203下工作面液压支架选型展开分析研究。根据华亭矿区冲击地压矿井三机配套选型经验,砚北煤矿250203下工作面综采放顶煤主要考虑两柱、四柱掩护式液压支架2种架型,通过对2种架型在受力、冒放性方面对比分析,对本工作面高度、中心距的确定以及对支护强度和工作阻力的分析、计算得出主要参数。经过2种架型参数对比,同时考虑安全、技术、经济的可行性,最后综合分析,确定砚北煤矿选用两柱掩护式放顶煤液压支架更切合生产实际。

针对我国工作面两巷超前支护区域由于应力集中程度增大和支护能力较差而引发的冒顶、冲击地压等愈发严重的问题,采用理论、对比及分类等方法,研究工作面开采特征及与两巷在矿压上的差别,分析支护对巷道稳定性影响以及工作面与两巷超前支护匹配性,研究巷道液压支护设计方法。研究结果表明:①由于开采深度、开采空间以及开采强度增大,采场矿压显现增强,与工作面相比,两巷应力集中程度更高,受采动影响范围更大,围岩破坏更严重,对支护要求更高;②巷道支护技术及装备发展严重滞后于工作面,单体液压支柱由于支护强度低、护顶效果差、稳定性差,加剧了工作面与两巷支护的不匹配;③巷道支护强度对工作面两巷稳定性具有重要影响,应当采取初撑力较高、刚度较大的液压支架对巷道加强支护;④系统地对巷道超前支护液压支架进行分类,总结每种...

正通煤矿工作面特点是高温、富水、强矿压,水质矿化度高,对液压支架腐蚀明显。前期采用ZY12000/29/65型两柱掩护式液压支架和F16000/22/40型四柱支撑掩护式液压支架进行开采,矿压显现强烈,液压支架锈蚀严重,部分支架甚至出现结构件损坏现象。针对上述特点,专门研发了ZF20000/26/48型强力放顶煤液压支架,采用外置式立柱固定结构和纳米金属覆膜耐蚀钢等新结构和新材料,以解决液压支架锈蚀和支护强度不足问题,更好地满足工作面安全支护需要。

为提升现有巷道支护体系的抗冲击能力,在已有常规巷道门式液压支架的基础上进行吸能防冲设计,并从能量吸收、液压支架整体变形以及冲击荷载作用下支护反力大小、波动性等方面进行研究分析,验证吸能液压支架在冲击荷载作用下的支护性能。首先基于能量守恒原理对支护吸能特性的理论依据及必要性进行研究分析,结合现有预折纹自引导吸能装置进行数值模拟与试验分析。数值模拟结果与试验过程一致,明确了数值模拟的可行性,并总结其变形吸能特性,进而对常规液压支架进行吸能防冲设计。采用数值模拟的方法从多方面进行常规液压支架与吸能液压支架的防冲性能对比,结果表明:相同冲击荷载作用下,液压支架施设吸能装置后的吸能液压支架的支架部分塑性能仅为常规支架的65%,最大等效塑性应变仅为常规液压支架部分的62%,屈服区域面积占比为常...

为了简化综采工作面运顺巷超前支护段支护工艺,缩短顶板支护时间,减少反复支顶对顶板的破坏,提高顶板支护安全性,减少传统单体支护方式的作业风险,防止冲击地压与巷道冒顶复合灾害事故发生,通过受力分析设计一种结构简单、使用方便、安全可靠的两巷超前支护液压支架。

为了在实验室环境中模拟钻机钻进煤层高应力围岩,实现冲击危险特征随钻信息的识别与提取,揭示随钻信息与冲击危险特征的内在关联性,揭示孔区应力分布状态与应力演化规律、力学信息响应特征,设计了冲击地压随钻感知试验台,设计并说明其本体结构、液压加载系统。利用Workbench软件对试验台主要受力部件进行有限元分析,表明各部件均满足强度和刚度要求。为研发防冲钻孔机器人、实现钻孔无人化提供部分研究成果。

液压支架是确保煤矿工作面安全正常生产的重要设备,在应对顶板来压方面发挥着关键作用。随着煤矿开采深度日益增大,冲击地压现象发生逐渐频繁,如何提高液压支架的抗冲击能力是解决煤矿冲击地压事故的关键问题。提出一种将磁流变缓冲技术应用于液压支架冲击缓冲的思路,设计了一种液压支架缓冲元件并分别对传统液压支架和加装缓冲元件的液压支架进行了仿真对比分析。结果表明:加装磁流变缓冲元件后液压支架在受到冲击时大流量安全阀泄流情况和立柱受力情况均有明显改善,极大提高了支架的抗冲击地压能力。