煤矿综采工作面大采高液压支架回撤过程中,由于液压支架本身尺寸较大、重量较大,巷道尺寸较小、斜巷绞车提升运输能力有限以及立井罐笼尺寸小、提升机提升能力有限导致的矿井整体提升运输能力有限,液压支架不能整体装车上井维修,必须拆解成几个部分,然后分别装车上井。鉴于上述原因,大采高液压支架回撤效率较低,为提高回撤效率,特别进行了回撤工艺改进,即全流程采用机械化设备代替液压单体支护方式、代替绞车直接牵拉回撤支架、代替风动葫芦进行起吊装车,施工效率及安全程度大大提高。

液压支架在保障采煤安全方面发挥着不可替代的作用,底座是液压支架中重要的承力结构。以ZY7800/15/30D型液压支架为对象,在对其进行概述的基础上,利用Ansys软件对底座结构的受力情况进行分析后,发现存在应力集中现象,最大应力超过了材料的屈服强度。通过增加过桥钢板厚度、降低侧板和筋板厚度的方式对底座结构进行优化改进,使得结构的最大应力降低了58.28%。将改进后的底座应用到液压支架工程实践中,经现场应用后发现取得了很好的效果,使用寿命提升50%以上,为液压支架的稳定可靠运行提供了坚实的保障。

基于煤矿综采工作面液压支架生产工作中存在的问题,以液压支架顶梁为研究对象,分析现有液压支架顶梁结构特征,提出三种顶梁结构优化方案,并分别构建有限元分析模型,从顶梁扭转载荷工况和顶梁偏心工况两个角度开展有限元分析,根据分析结果确认其中最佳优化方案,并将其运用于工程实践,进一步检验最佳优化方案的有效性。

针对煤矿综采工作面液压支架在生产工作中存在的极易出现故障的问题,以液压支架顶梁为研究对象,基于现有液压支架顶梁结构特征,提出三种顶梁结构优化方案,并分别构建有限元分析模型,从顶梁扭转载荷工况和顶梁偏心工况两个角度开展有限元分析,根据分析结果确认其中最佳优化方案,并将其运用于工程实践中,进一步检验最佳优化方案的有效性。

海天煤矿工作面连续通过空巷,顶板非常规破断、载荷非均衡分布,偏载作用下支架出现支柱拔断现象,严重影响工作面安全。文章采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,研究工作面过空巷顶板结构特征,分析过空巷前后支架载荷变化规律和失稳机理,提出支架合理选型和安全控制技术。研究结果表明:回采中工作面与空巷间煤柱逐渐破坏失去承载能力,顶板发生跨空巷、超前破断,应力向支架和煤壁转移,支架外载合力作用点偏向于顶梁前端,使出现支架偏载拉断后柱现象;支架结构和承载力应适应外载合力作用,选择的ZFY10200/25/42型正四连杆两柱放顶煤液压支架在海天煤矿工业性试验中,前后柱受力较均衡,表现出良好的适应性。

随着智能化矿井建设的不断发展,人们对综采设备的要求越来越高。液压支架作为采煤工作面的主要承压设备,其稳定性直接决定着采煤工作的稳定性与安全性。因此,选择合适的液压支架焊接工艺尤为重要。常用的液压支架结构件制作工艺为机器人焊接拼装工艺,但在实际使用过程中还存在一些问题,需要对其进行优化。因此,以某企业的液压支架掩护梁结构件为例,开展了对适用于液压支架结构件的机器人焊接拼装工艺的分析。

为进一步提升综采工作面的生产效率和安全性,保证液压支架与工作面地质、煤层条件相匹配,以1042综采工作面为研究对象,通过理论计算与数值模拟相结合的方式完成工作面普通液压支架和端头液压支架的选型,并制定有效的矿压观测方案对液压支架的稳定性和适应性进行评价,取得理想成果。

为提升液压支架故障诊断效率,提升井下综采工作面生产效率,设计了液压支架故障混合智能诊断专家系统。对液压支架运行过程中的主要故障进行分析和总结,应用故障层次分析法,建立了液压支架故障分层模型,根据液压支架运行状态时的故障状况,将神经网络和专家系统理论结合,建立了一种混合智能专家故障诊断的模型,阐述了特征信息预处理与分配、知识库、诊断模块并完成系统验证。验证结果表明,该系统可实现液压支架故障的高效、可靠性诊断,提升液压支架运行效率,缩短液压支架故障检修时间。

液压支架立柱在长期的使用过程中常会受到一定磨损,采用激光熔覆的形式对其进行表面修复,可提高立柱的性能,提高使用寿命。针对激光工艺参数的不同对熔覆材料的性能造成的不同影响进行分析,找到了液压支架材料拉伸性能随激光工艺参数的变化规律,确定了最佳的激光熔覆参数,即激光功率为2500 W、扫描速度为16 mm/s、铺粉厚度为2.5 mm,为激光熔覆技术的使用提供参考。

为研究槐树峁煤矿液压支架合理工作阻力及其适应性,采用理论分析的方法对ZY4800/11/24型液压支架支护强度进行验算,同时对一盘区1104工作面液压支架工作阻力进行现场实测,进而分析工作面支架适应性。研究结果表明:1104工作面实测初次来压步距为45~49 m,来压强度为35.1 MPa;周期来压步距为15.3~18.6 m,来压强度为33 MPa,对应支架载荷为3300 kN;工作面支架工作阻力呈中间大、两端小,工作面中部支架实测最大工作阻力3500 kN,理论计算支架合理工作阻力为4467 kN,支架工作状态较好。在4个阶段支架阻力均主要集中在中低阻力区,对应支架载荷为2900~3800 kN,这说明支架受力状态较为理想,支架选型合适,富余系数满足要求,现有支架能满足槐树峁煤矿一盘区后续工作面支护要求。