针对目前煤矿巷道支护效率低下的特点,提出了一种具有分度功能的锚杆钻车,在锚护精度和效率上有所提高。采用相关软件对锚杆钻车伸缩臂拓扑优化,并对优化前后伸缩臂进行静力学分析和模态分析。结果表明锚杆钻车伸缩臂满足强度要求,不会发生共振;拓扑优化后伸缩臂最大等效应力减小了2.45%,质量减小了29.55%,达到了优化目的。

为进一步提高综掘工作面临时支护效果,设计了一种刚柔耦合临时支架,分析了无支护巷道受力情况,构建了模拟动力扰动下临时支架系统的仿真模型,求解了系统运动学微分方程。结果表明:无支护情况下,巷道开挖后,底板最大位移约7.65 mm,顶板下沉约9.20 mm,且持续增大;有支护情况下,支架在扰动力作用下,无阻尼支架纵梁速度与加速度峰值分别为0.32 m/s、3.45 m/s^(2),有阻尼的纵梁速度与加速度峰值分别为0.038 m/s、0.25 m/s^(2)。无阻尼支架梁下质量速度与加速度峰值分别为0.75 m/s、18.0 m/s^(2),有阻尼的梁下速度与加速度峰值分别为0.38 m/s、6.5 m/s^(2),有弹簧阻尼的支架吸振效果、支护效果更好。