针对榆林矿区某矿大采高综采工作面回风巷采用超前支架、单体支柱或木垛进行超前支护存在支护效果差、支护速度慢、支护成本高、工人劳动强度大等问题,设计了一种大采高垛式液压支架。对该支架在顶梁偏载与底座扭转、顶梁扭转与底座集中载荷、顶梁集中载荷与底座偏载3种工况下进行有限元分析,通过分析应力云图和变形云图发现该支架整体受力均匀,无明显应力集中现象,且支架未出现较大变形;对该支架进行现场测试,结果表明,该支架支护作用下的巷道围岩变形量小,有效保证了工作面巷道的安全。

根据杨家村煤矿4101工作面不稳定顶板的情况,结合液压支架带压移架的特点,对液压支架推移控制回路进行优化设计,基于AMESim软件对所设计的推移控制回路进行模拟仿真,并对所获得的图表进行分析,并在工作面液压支架上进行现场应用试验,证明所设计的液控回路具有良好的支护性能。

以液压支架电磁先导阀上的电磁铁作为研究对象,分析先导阀电磁铁的工作特点,运用Maxwell有限元软件对电磁铁进行仿真分析,得到电磁铁的静态输出特性,发现衔铁长度在28 mm时效果最佳;将静态特性仿真分析结果导入AMESim中,建立电磁铁驱动负载动态系统模型,实现电磁-液压-机械的联合仿真分析,得出电磁铁气隙、安匝数、电感、输出力之间的关系,发现初始气隙的大小应低于0.8 mm,以提升电磁铁的承载能力。

为了解决电磁先导阀在实际应用时经常出现的阀芯卡滞、电磁铁功耗严重等问题,首先通过对电磁铁主要结构进行分析设计,确定了电磁铁结构因数、磁感应强度、线圈内外径等参数。其次基于Multisim14.0对本安型液压支架电磁先导阀的电磁铁前置驱动电路进行建模分析,得出该驱动电路电磁铁电压在10.19 V时电磁铁启动电流为169.83 mA,启动电压在125 ms时稳定在2.5 V左右,电磁铁的维持电流为41.67 mA。最后通过电磁铁电气性能测试实验发现误差不超过5 mA,证明了该前置驱动电路能很好地实现对输入电流的调制,减少了功率损耗,可防止线圈高压烧坏,起到了保护作用。

针对矿用电磁先导阀小推杆偏置设计回油腔阀芯卡滞失效的问题,在保留电磁先导阀原有结构优良性能的基础上进行改进,对阀芯组件、阀体关键部件进行了结构优化,由侧推式顶杆结构优化为正推式梭杆球式结构。同时通过井下现场应用得到优化电磁先导阀的损坏率显著降低,从而保证液压支架的良好工作性能。

通过手工焊条电弧焊拉伸和弯曲试验及斜y坡口焊接裂纹试验和焊接热影响区最高硬度试验，对高强钢WH80的焊接性能进行了分析，表明WH80钢具有良好的焊接性能，可以作为液压支架的选用材料。

主要介绍了Solidworks软件在薄煤层液压支架设计中的应用，利用Solidworks软件设计的薄煤层液压支架，达到了设计目的和要求，证明在液压支架设计中应用Solidworks软件是可行的。

针对煤矿经常需要剪断刮板输送机刮板链，更换调节链的情况，研制一种矿用圆环链液压安全剪切器，解决井下高强度圆环链的机械化切断问题。该剪切器不仅体积小、重量轻，而且价格便宜，操作方便，保证了煤矿井下生产的需要。

针对煤矿井下复杂环境，研制一种对刮板输送机圆环链进行剪切的圆环链液压剪切器，解决高强度大尺寸圆环链的机械化切断问题，以满足生产现场迫切需要。

详细分析了液压支架各种不同型式的双伸缩立柱的工作原理，结构特点和性能，并指出各种双伸缩立柱所适用的地质条件。