针对超大采高综采工作面煤壁稳定性差、易片帮的问题,以榆林地区超大采高综采实践为基础对超大采高综采矿压显现规律和煤壁片帮特征进行了分析,建立了煤壁稳定性"π"形力学模型,分析了煤壁稳定性的影响因素,并结合金鸡滩煤矿... 展开更多

为实现金鸡滩煤矿9~13 m特厚硬煤层的安全、高效和高回收率开采,采用理论分析和数值模拟等方法对不同割煤高度顶煤回收率和煤壁稳定性进行了分析,基于顶煤回收率、煤壁稳定性与割煤高度的对应关系提出了“以采为主,以放为辅”的超大采高小采放比技术。研制了ZFY21000/35.5/70D两柱掩护式强力超大采高放顶煤液压支架,基于抗冲击立柱、高效放煤机构等优化设计解决了超大采高综放易冲击、煤壁易片帮和硬煤易成拱的难题。超大采高小采放比综放开采是特厚硬煤提高回收率、实现高产高效的有效方式。

以阳泉矿区高瓦斯、破碎顶板复杂条件工作面沿空留巷为工程背景,针对充填液压支架控制顶板、掩护截煤、掩护充填等功能,提出其工作性能的概念,分别从单次充填长度、抗偏载性能、挡矸性能、地质条件适应性等方面具体阐述其工作性能。架型结构、地质条件、充填工艺是影响工作性能的主要因素。工程实践中通过合理选型、设计及空间布置优化、工作面矿压实时在线监测等措施,充分发挥充填液压支架工作性能。

针对两柱放顶煤液压支架在使用过程中出现顶梁承载状态异常现象,采用三维软件绘制出ZFY8000/18/37D型支架模型,分析支架顶梁立柱承载区、平衡千斤顶受压承载区和受压承载区;构建支架平面力学模型,计算支架顶梁承载方程、合力作用点位置方程、立柱承载区方程、平衡千斤顶受压承载区方程和受拉承载区方程,通过现场数据验证其算法的合理性,得出结论:支架立柱工作阻力和平衡千斤顶能够直接影响支架承载能力;支架立柱固定点不能影响支架顶梁承载能力,但是能够影响顶梁"三区"的位置及大小;所推导的计算支架顶梁承载能力的算法与现场数据很贴切,对支架顶梁承载状态分析有一定的指导意义。

分析了6~8 m超大采高综采工作面切眼的合理尺寸,进行了切眼成巷至安装完毕全过程的矿压显现特征观测。研究结果表明:6~8 m超大采高综采工作面切眼断面尺寸不宜小于11 m×5 m,常规木支柱减跨支护缺点明显,通过优化设计的单元式液压支架强力减跨支护装备具有支护强度大、支护高度可控、稳定性好和适应性强等优点,经实践应用可实现切眼的有效支护,且可用于工作面正常回采阶段回采巷道超前支护,取得了良好的技术、经济和安全效果。

针对强冲击载荷作用下立柱卸荷系统响应慢导致缸筒胀缸等形式的失效破坏,设计了一种基于气体缓冲机理的抗冲击立柱。建立其数学模型,推导了立柱的等效刚度表达式,分析了初始充气压力和充气体积对立柱等效刚度的影响规律;利用仿真软件建立冲击试验模型,对其缓冲性能进行了分析,研究了各结构参数变化对冲击效果的影响。结果表明,抗冲击立柱的刚度随活塞位移的变化而变化,合理设置预充气压力和气室体积能调节立柱刚度。与传统立柱相比,该抗冲击立柱缓冲过程平稳,冲击初期及时让位,通过降低系统压力峰值及系统平均压力能够有效减小压力冲击10%左右。

布置超长工作面是中厚煤层实现高产高效的必然趋势。基于国内外工作面参数的调研分析,以数值模拟方法为手段分析了工作面长度对矿山压力显现的影响,得出了超长工作面支护参数确定的关键影响因素。以高可靠性支护为目标,通过有限元分析,优化设计了2 050 mm超大中心距、1 800~3 200 mm超大伸缩比的ZY16000/18/32D型超强力中厚煤层液压支架,为超长工作面顶板控制提供了有力支撑。